Systèmes d'aspiration : types, structure, critères de choix de l'installation

Les processus de production sont souvent accompagnés du rejet d'éléments pulvérulents ou de gaz qui polluent l'air intérieur. Les systèmes d'aspiration, conçus et installés conformément aux exigences réglementaires, peuvent aider à résoudre ce problème.

Nous allons voir comment fonctionnent et où sont utilisés ces dispositifs, quels sont les types de systèmes de purification de l'air. Nous indiquerons les principaux composants de travail, décrirons les normes de conception et les règles d'installation des systèmes d'aspiration.

Comment cela fonctionne

La pollution de l'air – fait partie inévitable de nombreux processus de production. Pour respecter les normes sanitaires de pureté de l'air, on utilise des procédés d'aspiration. Ceux-ci permettent d'éliminer efficacement la poussière, la saleté, les fibres et autres impuretés similaires.

L'aspiration consiste en une succion réalisée en créant une zone de basse pression à proximité immédiate de la source de pollution.

Pour créer de tels systèmes, des connaissances spécialisées sérieuses et une expérience pratique sont nécessaires. Bien que le fonctionnement des systèmes d'aspiration soit étroitement lié à celui des systèmes de ventilation, tous les spécialistes en ventilation ne sauraient concevoir et installer ce type d'équipement.

Pour atteindre une efficacité maximale, on combine les méthodes de ventilation et d'aspiration. Le système de ventilation dans un local de production doit être équipé d'un ensemble de ventilation et d'extraction afin d'assurer un apport constant d'air frais de l'extérieur.

L'aspiration est largement utilisée dans les domaines industriels suivants :

• la production de concassage ;
• le travail du bois ;
• la fabrication de produits de consommation ;
• d'autres processus accompagnés du dégagement de grandes quantités de substances nocives à inhaler.

Il n'est pas toujours possible d'assurer la sécurité des employés avec des équipements de protection standard, et l'aspiration peut devenir la seule option pour établir un processus de production sûr dans l'atelier.

Les installations d'aspiration sont conçues pour éliminer efficacement et rapidement de l'air diverses petites impuretés qui se forment au cours de la production industrielle.

L'élimination des polluants à l'aide de systèmes de ce type s'effectue via des conduits d'air spéciaux qui présentent un grand angle d'inclinaison. Cette disposition permet d'éviter l'apparition de zones dites de stagnation.

Les unités de ventilation-aspiration mobiles sont simples à monter et à utiliser. Elles conviennent parfaitement pour les petites entreprises, voire pour un atelier à domicile.

L'indicateur d'efficacité d'un tel système est le taux de non‑évacuation, c'est‑à‑dire le rapport entre la quantité de polluants éliminés et la masse de substances nocives qui n'ont pas été capturées par le système.

On distingue deux types de systèmes d'aspiration :

• systèmes modulaires – dispositif fixe ;
• monoblocs – unités mobiles.

De plus, les systèmes d'aspiration sont classés selon le niveau de pression :

• basse pression – moins de 7,5 kPa ;
• moyenne pression – 7,5-30 kPa ;
• haute pression – plus de 30 kPa.

L'équipement d'un système d'aspiration de type modulaire et monobloc diffère.

Légende du schéma : 1 – source d'émission de poussière (équipement de transformation des céréales), 2 – hotte, 3 – ventilateur centrifuge, 4 – conduits d'air, 5 – cyclone, 6 – trémie de collecte des poussières (+)

Les monoblocs sont constitués des éléments suivants :

• ventilateur ;
• séparateur ;
• réservoir de déchets.

Le séparateur est un filtre pour purifier l'air qui traverse l'appareil. Le réservoir de déchets peut être fixe, c'est-à-dire intégré au monobloc, ou amovible.

Un tel appareil peut être acheté déjà assemblé et simplement installé dans un endroit approprié pour réaliser les procédures d'aspiration. De plus, il n'est pas difficile de le raccorder aux systèmes centralisés existants.

Les systèmes modulaires sont plus complexes à installer et plus coûteux, mais leur utilisation est nettement plus efficace que celle des constructions monoblocs. Ces systèmes ne sont pas standardisés ; ils sont d'abord conçus en tenant compte des conditions et des tâches spécifiques.

Un certain nombre de facteurs sont alors pris en compte :

• les caractéristiques du local de production ;
• les particularités du processus technologique ;
• la qualité du milieu transporté, etc.

Il s'agit généralement d'un système centralisé composé d'un ensemble de conduits d'air et d'une unité d'aspiration. Pour les grandes entreprises, on peut utiliser un système comportant non pas une, mais deux ou plusieurs de ces unités.

Le matériau des conduits d'air peut varier en fonction de la nature et de la quantité des polluants qu'ils sont censés transporter.

L'aspiration et le capot sont installés aussi près que possible de la zone d'où les polluants seront éliminés, mais ils ne doivent pas gêner le personnel dans l'exécution de ses tâches.

Les constructions en métal noir sont considérées comme les plus solides, mais elles sont aussi les plus coûteuses. Dans tous les cas, les différentes sections du conduit d'air sont raccordées de manière étanche à l'aide de brides serrées par des boulons.

Parmi les avantages des systèmes d'aspiration, on peut noter :

• la simplicité relative de la conception ;
• la compatibilité avec différents types d'équipements de production ;
• sécurité pour l'environnement ;
• la possibilité d'automatisation du fonctionnement ;
• l'amélioration de la sécurité incendie des locaux, etc.

Les inconvénients de ces installations incluent, tout d'abord, l'augmentation des coûts d'électricité, surtout en cas de conception inadéquate, ainsi que la faible résistance à l'usure des conduits métalliques. Il convient de prendre en compte ces éléments lors du choix d'une conception appropriée.

Pourquoi la conception est-elle nécessaire

Pour créer un système d'aspiration modulaire, on conçoit l'installation des éléments suivants :

• une aspiration locale ;
• des conduits inclinés ;
• systèmes de filtres;
• un ventilateur haute pression, etc.

En tant qu'aspiration locale, différents modèles de dispositifs peuvent être utilisés, par exemple une aspiration latérale, des conceptions de type « parapluie », « abri », etc. Les conduits sont posés du point de captage des déchets jusqu'au point de transfert vers l'extérieur.

Le système de filtration peut prévoir soit l'évacuation des masses d'air purifiées hors des locaux, soit leur retour après filtration au point de captage.

Les systèmes d'aspiration fixes dans les grandes entreprises – ce sont de grandes structures qui doivent être conçues en tenant compte des caractéristiques des locaux, de la nature des polluants, de la configuration du système de ventillation et de nombreux autres paramètres.

Avant d'élaborer le projet d'une installation d'aspiration, il est nécessaire de réaliser une expertise technique de l'état du site. À cette étape, on peut identifier et corriger les défauts du système. On peut également soumettre à une telle vérification les systèmes de ventilation et d'aspiration déjà existants.

L'efficacité de l'aspiration dépend en grande partie des volumes d'air qui traversent les conduits par unité de temps. Plus cet indicateur est élevé, plus le montage de la structure est coûteux, ainsi que les frais d'exploitation.

Si les composants du système sont choisis correctement, les coûts, tant initiaux que d'exploitation, peuvent être considérablement réduits.

Un système d'aspiration fixe se compose de nombreux modules et éléments, dont la configuration est choisie individuellement pour chaque entreprise afin d'assurer une efficacité maximale (+)

Cela inclut le choix d'un dispositif d'aspiration d'air approprié, des calculs précis pour la distribution de l'air de soufflage, etc. En conséquence, la charge sur le système diminuera, les filtres nécessiteront moins de nettoyage, la durée de vie des ventilateurs augmentera, etc.

Certains propriétaires d'installations industrielles, lors du choix d'un système de dépoussierage, empruntent la voie de la moindre résistance. Ils partent des paramètres d'une installation de type cyclone, en communiquant simplement au fournisseur les conditions de fonctionnement : débit d'air et nature des polluants.

En conséquence, ils obtiennent un appareil dont les performances ont été sélectionnées selon des tableaux sans tenir compte des autres paramètres. Les concepteurs expérimentés affirment que cette approche conduit généralement à des coûts plus élevés et à une baisse de l'effcacité de l'équipement.

Le coût d'une installation cyclonique est d'autant plus élevé que les volumes d'air qui la traversent sont importants. Si l'on optimise un système de distribution d'air existant, on peut choisir des aspirations et des filtres qui produiront l'effet nécessaire avec un débit d'air plus faibe.

Un tel équipement coûtera moins cher ; les économies peuvent représenter environ un tiers du total des dépenses. C'est pourquoi, avant de choisir un équipement pour un système d'aspiration, il convient de prévoir une expertise technique et de faire appel à des concepteurs expérimentés.

Particularités de l'installation de ces structures

Étant donné que des volumes importants de polluants sont transportés par les conduits d'air des systèmes d'aspiration, ces structures sont soumises à des exigeances de résistance accrues, contrairement aux systèmes de ventilation par insufflation.

Pour leur fabrication, on utilise de l'acier d'une épaisseur de 1,2 à 5,0 mm, et pour les pièces de forme, il est recommandé d'utiliser de l'acier dont l'épaisseur est supérieure de 1,0 mm à celle du matériau du conduit.

Pour les conduits d'air des systèmes d'aspiration, il convient d'utiliser de l'acier en feuiles résisant, d'une épaisseur d'au moins 1,2 mm. Les raccords démontabes faciliteront le netoyage du système des polluants.

Il est interdit de fixer les conduits d'aspiration avec des colliers sur suspension. Seule l'utilisat ion de colliers fixés à l'aide de supports est autorisée ; dans certains cas, des chaînes sont utilisées comme fixation.

La distance maximale entre les supports doit être de trois mètres pour les tuyaux d'un diamètre supérieur à 40 mm et de quatre mètres — pour les structures d'un diamètre de 400 mm ou moins. Ces paramètres garantiront une résisance suffisante de la structure et réduiront le risque de rupture des conduits en cours d'exploitation.

Une autre particularité des conduits d'aspiration est qu'ils doivent être assez souvent démontés pour être nettoyés des polluants accumulés sur les parois. De plus, en raison d'une usure rapide, certains éléments doivent être remplacés périodiquement.

Pour cette raison, il est recommandé d'utiliser des éléments de raccordement à démontage rapide pour l'installation des structures, plut tôt que des brides traditionnelles qui s'usent rap idement en raison de démontages et remontages fréquents.

Pour éviter l'accumulation de polluants dans la structure du système d'aspiration, il est nécessaire de donner aux conduits d'air une pente correcte, qui dépend de la vitesse de déplacement calculee des masses d'air.

Pour réguler les flux d’air, on utilise des registres obliques, qui offrent moins de résistance au flux et empêchent mieux l’accumulation de saletés. L’utilisation de vannes papillon de réglage dans les systèmes d’aspiration n’est pas recommandée. Il est très important que les conduits d’air soient positionnés à l’angle correct.

La position de la structure dépend de la vitesse de flux d’air définie, qui est déterminée par la nature des polluants à éliminer. Ainsi, pour assurer une vitesse d’environ 20 m/s, une pente de 60° est nécessaire, pour une vitesse de 45 m/s – un angle inférieur à 60°, etc.

Si la nature des polluants permet de prévoir une accumulation de poussière collante dans les conduits d’air, alors ces systèmes d’aspiration industrielle doivent être conçus dès le départ pour une vitesse maximale de déplacement des masses d’air.

Dans les petits systèmes d’aspiration, un tuyau en polyéthylène de diamètre approprié peut être utilisé pour les bouches d’aspiration. C’est un élément pratique mais pas très résistant, qui devra être remplacé avec le temps.

Pour faciliter le processus de nettoyage de la structure, des inserts spéciaux en film, papier et autres matériaux appropriés sont placés à l’intérieur des conduits d’air. Les ventilateurs domestiques ordinaires et même certains ventilateurs industriels ne conviennent pas aux systèmes d’aspiration, même s’ils ont une capacité suffisamment élevée.

Des dispositifs présentant une résistance à l’usure accrue sont nécessaires, capables de fonctionner longtemps sous forte charge sans interruption.

Un problème courant pour les systèmes d'aspiration peu efficaces est la perte d'air. Pour prévenir ce phénomène, les spécialistes recommandent de choisir des ventilateurs avec une certaine marge de puissance. Les pertes d'air peuvent en pratique atteindre 30 % par rapport aux données calculées.

Un mauvais choix de la bouche d’aspiration locale peut affecter négativement l’ensemble du système. Il ne faut pas choisir un tel élément sans tenir compte des spécificités du processus technologique.

Dans certains cas, une protection de type « parapluie » sera efficace, dans d’autres – « vitrine », hote aspirante, cabine, etc. Ce point doit être obligatoirement convenu avec le technologue sur le site de production spécifique.

La majorité des installations d’aspiration sont conçues pour évacuer l’air épuré dans l’atmosphère, mais parfois ces masses d’air sont réintroduites dans l’atelier de production (+).

Pour le dépoussiérage grossier, on utilise des sacs à poussière, des chambres à poussière sans cloisons, des conduits de gaz avec trémie, des cyclones secs et d’autres dispositifs similaires en fonction de la nature de la poussière.

Pour le nettoyage moyen, on utilise souvent des scrubbers, et le nettoyage fin est effectué à l'aide d'un ensemble de moyens pouvant inclure un électrofiltre de type cyclone et un filtre à manches ; dans certains cas, un tube Venturi à haute pression ou d'autres unités appropriées sont utilisés.

Pourquoi des problèmes surviennent-ils

Même en présence d'un système d'aspiration dans l'atelier de production, il est nécessaire de vérifier périodiquement le niveau de pollution dans l'air. Il arrive que le système fonctionne normalement, les filtres sont en bon état, mais la pollution de l'air reste trop élevée.

Les causes de ces insuffisances peuvent être certains phénomènes :

• poussière accumulée dans les conduits d'air ;
• faible performance du ventilateur d'extraction ;
• débit d'air trop élevé ;
• apport insuffisant d'air frais.

Si une grande quantité de poussière s'accumule dans les conduits, cela indique que les vitesses de déplacement des masses d'air initialement prévues dans le projet étaient trop faibles. Une autre cause de ce phénomène – des défauts dans la configuration des éléments du système d'aspiration.

La présence de virages trop serrés, de sections à faible pente, l'absence d'un nombre suffisant de trappes de nettoyage, etc., peut entraver l'élimination rapide des particules de poussière du système.

Si le système d'aspiration est conçu et/ou installé avec des défauts, il subira des contraintes accrues et deviendra rapidement inutilisable.

Une installation incorrecte ou des erreurs peuvent entraîner des pertes d'air trop élevées dans le système, ce qui conduit à une baisse générale des performances de l'appareil. Des fuites de flux d'air peuvent également survenir en raison d'un mauvais fonctionnement du système de filtration. Pour cette raison, il est recommandé d'inclure un pourcentage suffisant pour ces pertes lors des calculs.

Si une quantité d'air suffisante passe à travers le système, mais que le fonctionnement ne présente toujours pas l'efficacité attendue, il peut être nécessaire de revoir la conception de la hotte d'aspiration locale.

Il doit être positionné de manière à collecter le maximum de polluants, en empêchant leur dispersion dans l'air de la pièce. Cette structure est conçue de manière à ne pas gêner le travail et les déplacements du personnel.

Avant d'établir le projet d'un système d'aspiration fixe, il est nécessaire de réaliser une expertise technique du local de production afin de déterminer les dimensions du renouvellement d'air et les principaux paramètres du système (+)

Si une quantité suffisante d'air frais n'entre pas dans le local, il n'y en aura pas assez pour le fonctionnement du système d'aspiration. Pour compenser l'efficacité accrue du renouvellement d'air, on installe dans le local de production une ventilation de soufflage avec récupération.

Dans les ateliers chauds, le réchauffement de l'air entrant de l'extérieur n'est pas nécessaire. Il suffit de faire une ouverture dans le mur et de la fermer avec un volet.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Voci un aperçu du déballage et de l'installation du système d'aspiration mobile RIKON DC3000 pour l'industrie du bois :

Dans cette vidéo, un système d'aspiration fixe utilissé dans la fabriquation de meubles est présenté :

Les système d’aspiration – sont un moyén moderne et fiabul de purifir l’air des locaux industriel des polluants dangereu. Si la conception est corrèctement planifiée et installée sans erreurs, elle démonstrera une grande efficacité à un coût minimale.

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