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ou la dépollution de l'air

3.2.3. Gaine rectangulaire

Les tuyauteries de section carrée ou rectangulaire sont peu employées en matière d'aspiration pour les copeaux et sciures.

Mais dans d'autre type d'industrie et si le cas se présente, on assimile la conduite considérée à une conduite d'un diamètre dit équivalent ou hydraulique (DH), dont le calcul peut être effectué par la formule approchée ci-après :

image007 <=> image009

avec : DH = diamètre équivalent ou hydraulique de la conduite circulaire

a et b = dimensions des côtés de la section de la conduite

ou par la formule de HUESBSCHER voir tableau 34 ci-dessous :

image011

L'erreur de calcul obtenue en utilisant la première formule simplifiée est d'environ de 10%

figure34

Figure 34
Diamètre équivalent de conduites circulaires pour des conduites de section carrée ou rectangulaire (cm)

3.2.4. Flexible

Afin d'assurer un bon raccordement entre le réseau de gaine et le capotage de la machine, on a recours le plus souvent au flexible

. Ce dernier offre, de plus, l'avantage de pouvoir suivre l'outil s'il y a déplacement de ce dernier.

Les éléments flexibles sont soit métalliques, soit plastiques (figure 35). Les flexibles plastiques sont réalisés à partir de bandelettes, enroulées autour d'une spirale d'acier jouant le rôle d'armature mais aussi, et c'est obligatoire dans la réglementation, assurant l'évacuation de l'électricité statique.

figure35

Figure 35
Flexible plastique utilisé dans l'industrie

Aujourd'hui on tend à utiliser des flexibles Polyuréthanne type "PLP" qui ont l'avantage d'avoir une résistance à l'abrasion proche des flexibles métalliques tout en assurant une souplesse parfois supérieure au flexible PVC.

La perte de charge des flexibles est très importante. Elle avoisine un coefficient "N" de majoration à la gaine d'acier lisse proche de 2,5 (voir chapitre 3.2.2.). Par exemple, si pour une conduite de diamètre 120 mm à 25 m/s, nous avons besoin de 1,00 m de flexible, la perte de charge de ce flexible sera :

anibull2 perte de charge de 1,00 m de tuyauterie lisse diamètre 120 mm à 25 m/s 5,7 daPa ;

anibull2 perte de charge de 1,00 m du flexible de raccordement 5,7 x 2,5 = 14,25 daPa.

Compte tenu de l'importance des pertes de charges des flexibles, il sera nécessaire de limiter au maximum leur longueur et de les prévoir sur une trajectoire rectiligne. Les coudes étant alors assurés par des coudes acier.

 figure36

Exemples de courbes de pertes de charges pour 10 m de flexible

3.2.5. Registre de fermeture

Dans un circuit d'aspiration, le registre de fermeture a pour fonction de condamner la partie située en aval de ce dispositif. C'est pour l'utilisation, dans la grande majorité des installations de dépoussiérage, une vanne à fermeture tout ou rien. On imagine mal l'emploi de ces registres en équilibrage des réseaux sauf dans certains cas de conception bien ciblés et conçus en fonction des besoins.

En effet, prenons l'exemple de l'industrie du bois, une ouverture partielle d'un registre placé sur une conduite verticale ferait prendre le risque de bourrage au niveau de ce registre. Ce problème étant moins important pour un registre placé horizontalement trappe vers le haut.

Par contre, pour certain type d'installation notamment le captage des gaz, le registre de fermeture

pourra servir de réglage du débit d'air extrait. On pourra noter l'importance du coefficient K selon l'ouverture du registre ( voir figure 36 ci-dessous).

figure36a

Figure 36
Ouverture plus ou moins complète d'un registre de réglage

Afin d'illustrer ce propos, on peut prendre l'exemple d'un système d'aspiration dont un tronçon collecteur, d'une zone d'émission de polluants, possède un registre de fermeture faisant office de réglage. Supposons que ce dernier ne soit ouvert qu'aux deux tiers et cherchons à connaître l'incidence de cet obstacle sur la vitesse de l'air dans la conduite reliant le capotage de captage au réseau général.

figure37

Figure 37

Lors du calcul de l'installation, on a déterminé qu'il fallait une dépression totale de 120 daPa entre l'entrée dans le système A et la jonction B (figure 37) avec un registre totalement ouvert. Cette dépression est nécessaire pour qu'un flux d'air aspirant, de vitesse de 20 m/s, s'établisse.

Dans ces conditions la valeur du coefficient K de perte de charge est de :

image024 ou  image026
(25 daPa étant la pression dynamique de 20 m/s)

Le fait d'obturer partiellement la conduite entraîne donc une augmentation du facteur de perte de charge. pour une obturation au tiers, on peut admettre que K serait égal à 1,5 (voir figure 36 pour h/D=0,66).

La pression dynamique résultante est donc :

image028

ce qui correspond à une vitesse de l'air de 17,5 m/s.

Cet exemple montre l'importance d'ouvrir à fond les trappes à tirette ou les registres lorsque toute la puissance dynamique potentielle est souhaitée pour une efficacité convenable de l'aspiration.

Il y a lieu de noter en outre que le fait de fermer des registres pour des captages non utilisés permet de diminuer le débit d'air que le ventilateur devra entraîner. A chaque fermeture de registre, il fournira moins d'effort et donc la consommation électrique sera moins importante. Il y a cependant deux limites qu'il faut connaître :

anibull2 fermer trop de trappes pour des postes de travail non utilisé peut entraîner des bourrages dans le collecteur central par manque de débit d'air ;

anibull2 l'économie de consommation se limite à la consommation minimale d'un moteur tournant à vide.

3.2.6. Le cône d'équilibrage

En règle générale une installation de dépoussiérage fonctionnant à des vitesses de 25 m/s n'a pas besoin d'avoir des réseaux parfaitement équilibrés, c'est à dire des circuits ou la vitesse de l'air a sensiblement la même valeur dans tous les tronçons.

figure38

Figure 38
Cône d'équilibrage

Dans certains cas, il est nécessaire d'arriver à un résultat très équilibré. On introduit alors artificiellement des pertes de charge dans le circuit favorisé. Le cône d'équilibrage en est le moyen le plus approprié (voir figure 38).

Les éléments de calculs de ce cône sont donnés par la Norme NF E 29-962 vue précédemment et pour un angle de 75°.

Exemple :
Soit un collecteur, diamètre 320 mm, dans lequel doit circuler un flux d'air à une vitesse de 19,5 m/s. Ce collecteur se décompose en deux gaines A et B de diamètre 160 mm. Au moment du calcul théorique on remarque que la branche A a une longueur beaucoup plus importante que la branche B. La perte de charge statique au niveau de la dérivation est pour le conduit A de 105 daPa et pour le conduit B de 71 daPa ;

ou en perte de charge totale pour A de 105 + 24 = 129 daPa et 71 + 24 = 95 daPa pour B (avec Hd = 24 daPa).

Il se créera donc un équilibre à une perte de charge totale à chaque réseau A et B de :

image032

Soit des vitesses qui seront totalement différentes dans chacune des sections en diamètre 160 mm. alors qu'une vitesse équilibrée de 19,5m/s est nécessaire

Nous trouverons approximativement une évolution proportionnelle soit :

  • pour le réseau le plus long A (défavorisé)
    image034 et    image036 ou 18,3 m/s ;
  • pour le réseau le plus court B (favorisé)
    image038 et  image040 ou 21,2 m/s

Il faudra donc équilibrer les deux circuits a une perte de charge identique avec un cône d'équilibrage assurant :

105 - 71 = 34 daPa.

En prenant la courbe chapitre 3.2.1 on relèvera pour une différence de pression à vaincre de 34 daPa une valeur de 0,68 soit selon la formule (1) de la Norme donnée chapitre 3.2.1 :

d = 0,68 x 160 = 109 mm