Brouillards, poussières et fumées industriels
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Comprendre les vitesses d’écoulement pour économiser de l’argent sur le dépoussiérage

Par Ted Henderson, Responsable de district de Donaldson Torit

En matière de dépoussiérage, il est essentiel de comprendre l’importance des vitesses d’écoulement et leur impact sur la conception appropriée d’un système. Si l’air est déplacé à travers les conduites de manière trop lente ou trop rapide, cela peut avoir de lourdes conséquences et se révéler problématique. La vitesse d’écoulement optimale peut varier en fonction du type de poussière dans l’application ; il existe toutefois une multitude de pratiques de conception et de dispositifs que vous pouvez utiliser pour sélectionner et maintenir le volume d’air optimal ainsi que la vitesse résultante.

Consultez le manuel de ventilation industrielle

Le manuel de référence sur la ventilation industrielle (Industrial Ventilation Manual) 1 de l’ACGIH est une ressource reconnue par l’industrie qui détermine les pratiques de conception recommandées en matière de ventilation industrielle ; il comprend également des directives sur les vitesses d’écoulement. En général, plus une particule est lourde, plus la vitesse d’écoulement requise pour la déplacer dans un conduit est élevée. Des particules plus légères peuvent être maintenues en mouvement avec des vitesses d’écoulement plus faibles, ce qui peut aider à réduire vos coûts d’exploitation.  

Problèmes causés par des vitesses d’écoulement inappropriées

Que les particules soient légères ou lourdes, vous devez concevoir les conduits de manière à éviter que le matériau ne s’échappe de la vapeur d’air dans le conduit. (Figure 1).

Figure 1 - Pour éviter le dépôt de poussières dans le système de gaines, il nécessaire d’établir une vitesse d’écoulement appropriée.

Par exemple, la poussière de plomb, qui est relativement lourde, nécessite habituellement une vitesse d’écoulement minimale de 1 371 mètres (4 500 pieds) par minute, tandis que les fumées de soudage, qui sont beaucoup plus légères, peuvent nécessiter 609 à 762 mètres (2 000 à 2 500 pieds) par minute. Lorsque les vitesses d’écoulement ne sont pas suffisantes pour maintenir le matériau en mouvement à travers le conduit, les poussières risquent de chuter et de se déposer dans le conduit. Si le conduit contient des débris, le conduit ou ses supports peuvent ne pas fonctionner normalement en raison des charges supplémentaires, ou l’accumulation de matériau peut créer d’autres problèmes tels que la combustibilité ou la corrosion.

Un autre effet secondaire de l’accumulation de poussières à l’intérieur du conduit est la réduction de la section transversale du conduit. Comme le volume d’air de conception tente désormais de passer à travers une plus petite section transversale, la vitesse de l’air doit être augmentée à travers cette section de conduit de manière à maintenir le débit prévu à l’origine. Si le ventilateur a la capacité statique de surmonter la restriction d’énergie supplémentaire provoquée par une vitesse plus élevée, la section du conduit peut subir des abrasions plus importantes en raison de l’accélération de l’écoulement. Le plus souvent, le ventilateur n’a pas une capacité statique suffisante, et le volume d’air total diminue donc en entraînant une réduction des performances de capture au niveau de la hotte et une diminution globale des performances du système.

Il est important de maintenir des vitesses suffisantes pour empêcher la poussière de chuter dans le conduit, mais des vitesses excessives ont également des effets négatifs. Les poussières abrasives usent le matériau du conduit, ce qui peut nécessiter un remplacement, tandis que des vitesses excessives peuvent accélérer cette usure. De plus, il faut nettement plus d’énergie pour déplacer l’air à une vitesse supérieure. L’achat d’un ventilateur ayant une capacité statique supérieure augmente le coût du capital initial ainsi que les coûts énergétiques tous les jours où le ventilateur fonctionne. Le maintien du volume d’air nominal en mouvement à la vitesse d’écoulement appropriée est donc un élément crucial à prendre en compte lors de la conception du système.

Avantages d’un bon contrôle des vitesses d’écoulement

Il existe plusieurs méthodes pour contrôler les vitesses de transport, la première étant une bonne conception initiale du conduit. La procédure de sélection du conduit doit garantir une vitesse d’écoulement appropriée en fonction du volume d’air de conception.

L’une des difficultés rencontrées dans les applications pratiques tient au fait que les systèmes peuvent ne pas fonctionner à leur volume d’air de conception idéal en tout temps. Le volume d’air dans le système peut être assez dynamique. Par exemple, des supports filtrants propres finissent par se charger en poussières. La résistance accrue causée par les filtres encrassés peut alors diminuer le volume d’air fourni par le ventilateur, ce qui réduit le volume d’air traversant le système de gaines et les hottes. Cette réduction du volume d’air est souvent corrigée en ouvrant un clapet d’aération situé sur le ventilateur afin de compenser la résistance développée au fur et à mesure que les filtres accumulent un gâteau de poussières. La méthode du clapet d’aération n’est toutefois efficace que si les employés surveillent la situation. Cette approche provoque toutefois une erreur fréquente : oublier de refermer le clapet pour revenir au débit de conception lors de l’installation de nouveaux filtres. Ceux-ci n’offrent pas de résistance, car ils ne sont pas obstrués par l’accumulation de poussière. Souvent, le clapet est laissé complètement ouvert lorsque de nouveaux filtres sont installés et le système fonctionne à un volume d’air accru. Cette erreur peut conduire à un volume d’air excessif au niveau des hottes et créer des problèmes tels que la collecte d’éléments non souhaités. Cela peut également contribuer à la hausse des taux d’abrasion dans le système de gaines, ainsi qu’à un net raccourcissement de la durée de vie effective des filtres, ce qui nécessite un remplacement et un entretien plus fréquents.

Figure 2 - Contrôleur de débit d’air

Un moyen plus fiable de maintenir le volume d’air de conception dans le système consiste à utiliser un contrôleur de débit d’air. (Figure 2). Cet appareil surveille la pression statique dans le système de dépoussiérage juste en amont du dépoussiéreur. Il envoie en permanence des informations à un système d’entraînement à fréquence variable situé sur le ventilateur afin d’ajuster la vitesse de ce dernier. Cet ajustement de la vitesse du ventilateur permet dès lors de maintenir un volume d’air constant à travers le système de gaines. Comme le volume d’air et la vitesse dans le conduit sont proportionnels, la vitesse d’écoulement dans les conduits reste stable et le système fonctionne en permanence aux conditions prévues à l’origine, en assurant ainsi un dépoussiérage efficace.

Objectif de réalisation d’économies

Il est essentiel de comprendre les vitesses d’écoulement dans votre système de gaines de dépoussiérage. Des vitesses d’écoulement excessivement faibles ou élevées peuvent chacune entraîner des conséquences indésirables, depuis la chute de poussières dans le conduit à une abrasion excessive du conduit. Il existe également des avantages financiers à optimiser le volume d’air dans le système afin d’assurer la vitesse d’écoulement souhaitée. Vous pouvez limiter les coûts d’investissement sur le ventilateur du système et réduire les dépenses de fonctionnement quotidiennes liées à ce ventilateur en opérant à des vitesses d’écoulement appropriées et optimisées. Des économies supplémentaires peuvent ainsi être réalisées, car vous réduisez également les problèmes liés à l’abrasion des conduits et/ou aux retombées indésirables de poussière dans vos conduits.


1 « Industrial Ventilation : A Manual of Recommended Practice for Design (28e éd. - 2013). Amer Conf of Governmental.

 

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