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Article

1 - PROTECTION LOCALISÉE D’AMBIANCE PAR FLUX D'AIR

2 - ÉCOULEMENTS TYPIQUES DU MÉLANGE

3 - PARTICULES DANS LES ÉCOULEMENTS

4 - QUELQUES EXEMPLES DE DISPOSITIFS DE PROTECTION LOCALISÉE

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : G1791 v1

Quelques exemples de dispositifs de protection localisée
Protection localisée par flux d’air

Auteur(s) : Johan CARLIER, Lionel FIABANE, Dominique HEITZ

Date de publication : 10 oct. 2018

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RÉSUMÉ

La protection localisée d’ambiance par flux d'air consiste à préserver des éléments de toute contamination aéroportée lorsque l’usage de barrières solides n’est pas envisageable. La difficulté réside dans le maintien de la barrière contre la contamination, à l’interface entre la zone à protéger et l’ambiance, malgré des perturbations courantes ou exceptionnelles qui viennent affecter sa stabilité ou simplement la briser. Cet article présente les principes physiques qui sont à la base de la protection localisée, et illustre par des exemples concrets sa mise en œuvre.

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ABSTRACT

Localized air delivery system as a protection tool

A localized air delivery system can be used as a protection against airborne pollutants when solid barriers are not practicable. Very clean air is delivered only in the close vicinity of the products to be protected. The main difficulty resides in maintaining a robust protection (i.e. ensuring that ambient air will not mix with clean air), against ordinary or exceptional disturbances, as there is no material separation between the two airs. This article first presents the physical principles used to design this method. It then illustrates the method with real industrial examples of localized air delivery systems.

Auteur(s)

  • Johan CARLIER : Ingénieur de recherche Irstea, docteur en mécanique de l'université des Sciences et Technologies de Lille - Irstea – UR OPAALE équipe ACTA, Rennes, France

  • Lionel FIABANE : Ingénieur de recherche Irstea, docteur en sciences de l'ingénieur de l'École Polytechnique - Irstea – UR OPAALE équipe ACTA, Rennes, France

  • Dominique HEITZ : Chargé de recherche Irstea, responsable équipe ACTA, habilité à diriger les recherches en mécanique de l’université de Rennes 1, docteur en mécanique des fluides de l'université de Poitiers - Irstea – UR OPAALE équipe ACTA, Rennes, France

INTRODUCTION

Seule la maîtrise localisée des flux d’air propres peut prétendre assurer des niveaux élevés de propreté d’air autour des produits sensibles à l’aéro-contamination. Il est bien entendu possible d’obtenir globalement une bonne protection particulaire dans des grands volumes comme les ateliers de production, même ouverts aux contaminations internes (opérateurs, machines, matières premières, etc.). Mais la maîtrise localisée, appelée également « flux unidirectionnel » ou « flux dirigé », permet d’obtenir localement des niveaux de propreté en activité de « classe 5 » (de la norme ISO 14644-1), ou de « classe 100 » (de l'ancienne norme FED-STD-209 E) dans des ambiances atteignant difficilement des classes de propreté 100 fois moins bonnes en salle propre perturbée par l’activité (« classe 7 » de ISO 14644-1, ou « classe 10 000 » de FED-STD-209 E).

Ce constat est maintenant partagé par bon nombre d’industriels de l’alimentaire pour lesquels la problématique froid et condition de travail s’ajoute à celle de l’ultrapropreté. Une bonne maîtrise localisée des flux d’air propres et froids permet de maintenir une température constamment basse d’environ 4 °C au niveau des produits alimentaires en cours de traitement (plans de travail, conditionneuses, bandes convoyeuses, etc.), tout en assurant une température nettement plus élevée, d’environ 15 °C, au contact des personnes situées à proximité.

Le présent article va tout d'abord s'attacher à définir ce qu'est une protection localisée par soufflage d'air propre, puis à décrire les phénomènes physiques mis en jeu dans les dispositifs de séparation d’ambiances. Les effets de l’entraînement, du mélange et de la flottabilité seront plus particulièrement détaillés, ainsi que les ressorts du transport particulaire. Des technologies concrètes de protection localisée seront enfin présentées et décrites.

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KEYWORDS

Airflows   |   Clean air   |   Particulate matters

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-g1791


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4. Quelques exemples de dispositifs de protection localisée

Les applications détaillées dans la suite de cette partie tirent avantage des principes physiques développés dans les sections précédentes, et montrent qu'il est possible d'assurer un niveau de protection particulaire équivalent voire supérieur à celui des salles propres au niveau des produits, tout en améliorant les performances énergétiques et le confort des opérateurs .

Le point déterminant dans une protection localisée est d'assurer un bon niveau de protection y compris lorsque des perturbations extérieures – courantes ou exceptionnelles – déstabilisent le rideau d'air. Il faut alors étudier deux effets :

  • l'effraction : lorsqu'un obstacle (par exemple le bras d'un opérateur) traverse l'interface entre la zone ambiante et la zone protégée, et génère à cette occasion un sillage  ;

  • la stabilité de l'interface : la capacité de la zone de mélange entre le flux d'air propre et l'air ambiant à avoir un comportement attendu et borné lorsque surviennent des perturbations extérieures (courants d'air dans l'atelier, passage d'opérateurs à proximité) et lorsque ces perturbations cessent.

Dans la suite nous présentons les perturbations liées à l’effraction d’un opérateur, puis des exemples de protection localisée par flux d’air non recyclé et recyclé.

Protection localisée et nettoyage

Le nettoyage constitue une contrainte forte dans de nombreuses industries, et en agroalimentaire en particulier ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BURFOOT et al -   Localised air delivery systems in the food industry.  -  Trends Food Sci. Tech., 11, 11 (2000).

  • (2) - AUDIDIER (Y.) -   Ultra Clean Workshop Concept.  -  In Minimal Processing and Ready Made Foods, SIK, Göteborg (1996).

  • (3) - VANDRIESSCHE (S.), RIGNAC (J.-P.) -   Performance énergétique en ambiances propres.  -  ASPEC Paris (2016).

  • (4) - CHASSAING (P.) -   Mécanique des Fluides.  -  Polytech de l'INP réf. 929, Cépaduès Toulouse (2010).

  • (5) - CHASSAING (P.) -   Turbulence en Mécanique des Fluides.  -  Polytech de l'INP ref. 483, Cépaduès Toulouse (2000).

  • (6) - BROWN (G.L.), ROSHKO (A.) -   On density effects and large structure in turbulent mixing layers.  -  J....

1 Événements

ContaminExpo – Salon et congrès sur la maîtrise de la contamination et des salles propres, a lieu tous les deux ans à Paris (années impaires) :

http://www.contaminexpo.fr

HAUT DE PAGE

2 Normes et standards

ISO

ISO 14644-1 - 2015 - Classification de la propreté particulaire de l'air, NF EN ISO 14644-1 (février 2016).

ISO 7730 - 2005 - Ergonomie des ambiances thermiquesDétermination analytique et interprétation du confort thermique par le calcul des indices PMV et PPD et par des critères de confort thermique local.

AFNOR

NF EN 1822-1 - 2010 - Filtres à air à haute efficacité (EPA, HEPAet ULPA) : Classification, essais de performance et marquage.

Autre...

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