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Manutention continue - IntroductionArticle de référence | Réf : AG7510 v2
ARTICLE INTERACTIF
Auteur(s) : Thierry destoop
Date de publication : 10 oct. 2013
Relu et validé le 14 déc. 2021
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Manutention mécanique continue de produits en vracCet article fait partie de l’offre
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Cet article est la réédition actualisée de l'article éponyme du même auteur paru en 1999.
Cet article commence par l'étude des caractéristiques des produits permettant de déterminer la meilleure phase de transport apte à satisfaire aux exigences du procédé. Suit la description théorique des écoulements diphasiques gaz/solide qui conduisent au calcul des débits de gaz à mettre en jeu, et l'évaluation des pertes de pression associées. Puis, sont indiqués les paramètres de choix du mode de fonctionnement (aspiration, refoulement, circuit fermé), de la technologie des dispositifs d'introduction du produit dans le circuit , des tuyauteries et de leurs aiguillages, et des systèmes de séparation gaz/solide. L'article se termine par la présentation d'une application, accompagnée de conseils sur l'exploitation, l'entretien et la sécurité.
This article starts by studying the characteristics of products that allow for the determination of the best transportation phase capable of meeting the requirements of the process. The theoretical description of the gas/solid diphasic flow leading to the calculation of the gas flow, and the evaluation of related pressure losses are then dealt with. This article proceeds by presenting the parameters for the choice of the selection mode (suction, blowing, closed loop), of the technology of devices for the introduction of the product into the circuit, of pipes and their diverter valves and gas/solid separation systems. It concludes with an application presentation, together with advice on its operation, maintenance and security.
Thierry destoop : Ingénieur de l'École universitaire d'ingénieurs de Lille (EUDIL) - Docteur en mécanique - Directeur technique à la société NEU International Process -
Dans les procédés du vrac, on trouve généralement les opérations de :
séchage ;
granulation ;
broyage ;
tamisage ;
dosage ;
mélange ;
homogénéisation ;
stockage ;
ensachage...
Ces opérations sont reliées entre elles par des systèmes de manutention pneumatique. Ces systèmes consistent à effectuer les opérations de transport à l'aide d'appareils, dont le principe est basé sur l'entraînement d'un produit solide en vrac, au moyen d'un courant gazeux dans une conduite étanche.
Le développement de cette technologie a suivi la formidable évolution de la chimie minérale, de la chimie organique, de l'agroalimentaire et de la pharmacie.
Dans le domaine de la chimie minérale, tous les produits sous la forme pulvérulente ou granuleuse sont aujourd'hui transportés grâce à cette technique :
ciment ;
sable ;
minerais et minéraux ;
cendres issues de la combustion ;
minerais uranifères ;
dioxyde de titane ;
constituants des produits lessiviers...
Dans le domaine de la chimie organique, on retrouve principalement les matières plastiques sous la forme de poudre ou de granulés (PP, PE, PVC, PS, PET, PC, PA...), mais également la biomasse sous de nombreuses formes.
Dans le domaine de l'agroalimentaire, le fait le plus marquant aura été l'évolution vers la restauration rapide. Pour alimenter les différentes machines de fabrication de ces produits, il a fallu imaginer toutes les opérations de logistique et de gestion des flux. On retrouve ainsi les postes suivants :
acheminement des matières premières depuis les sites de production vers les sites de transformation et stockage ;
distribution, dosage et mélange de ces différentes matières vers la fabrication de produits finis ;
conditionnement et acheminement vers les magasins de distribution.
Dans le domaine de la pharmacie, les règles d'hygiène et de sécurité, ainsi que l'augmentation des capacités de production, ont imposé cette technologie dans bien des cas.
Qui aurait pu imaginer, en 1900, que l'on transporterait pneumatiquement des granulés de plastique, des céréales pour le petit-déjeuner, des fraises, des paillettes de glace, des cacahuètes enrobées de chocolat, ou encore des médicaments en comprimés à des débits de matière pouvant dépasser 50 t/h, sur des distances pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres ?
Aujourd'hui, il est d'usage de distinguer trois grandes familles de manutention pneumatique :
les transports en phase diluée (vitesse du gaz élevée : 15 à 35 m/s, faible concentration) ;
les transports en phase dense continue (vitesse du gaz moyenne : 8 à 15 m/s, concentration moyenne) ;
les transports en phase dense discontinue (vitesse du gaz faible : 1 à 8 m/s, forte concentration).
Ces systèmes de transport pneumatique doivent être mis en œuvre dans des conditions qui garantissent, à l'industriel : l'obtention des performances souhaitées, le respect de qualité des produits et la préservation de l'environnement. En effet, des opérations de transport mal maîtrisées peuvent réduire à néant tous les efforts réalisés pendant la fabrication pour l'obtention du produit souhaité. Les caractéristiques physiques du produit peuvent ainsi être totalement modifiées si, par exemple, le transport est réalisé à des vitesses inadaptées. On peut constater alors :
une modification du spectre granulométrique ;
des changements de couleur ;
des modifications de surface ;
la production de fines ;
la modification de la masse volumique en vrac et de la coulabilité...
Une des solutions permettant d'éviter ces désagréments est de transporter les produits en phase dense discontinue à basse vitesse. Toutefois, ces systèmes de transport ont parfois un coût d'investissement plus élevé. Surtout, pour des distances et/ou des débits de matière importants. Pour certaines applications, une installation fonctionnant en phase continue (diluée ou dense), bien dimensionnée (pas de risques de bouchage, pas d'usure de la tuyauterie, dégradation minimale du produit, consommation d'énergie optimale...), peut répondre parfaitement aux exigences du procédé. La combinaison d'un système fonctionnant en phase diluée, et d'un système fonctionnant en phase dense à basse vitesse, peut également s'avérer une bonne solution.
fluide | écoulement gaz-solide | fonderie | Pétrochimie | Agroalimentaire
fluid | gas-solid flow | foundry | petrochemistry | food industries
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(1) - Fédération Européenne de la Manutention - Caractéristiques spécifiques des produits en vrac intervenant dans la manutention pneumatique. - Document FEM 2481 (1997).
(2) - Mesure de la densité en vrac. - Norme ASTM.
(3) - MORSI (S.A.), ALEXANDER (AJ.) - * - J. Fluid Mech., 55, p. 193 (1972).
(4) - DESTOOP (T.) - La détermination de la vitesse minimale dans un transport. - Phase diluée, conférence Infovrac (1999).
(5) - YI (J.), WYPYCH (P.W.), PAN (R.) - Minimum conveying velocity in dilute-phase pneumatic conveying. - Powder Handling and Processing, 10, p. 255-261 (1998).
(6) - DESTOOP (T.), RUSSELL (B.) - Computer simulation : plug flow pneumatic conveying correlation with the polymer producer industry, - AIChE 1995 Annual Meeting, Miami...
Magazines
• BULK SOLIDS HANDLING http://www.bulk-solids-handling.com
• INFO CHIMIE http://www.industrie.com/chimie
• LE JOURNAL DU VRAC http://www.lejournalduvrac.com
• INFOVRAC http://www.infovrac.com
• PROCESS ALIMENTAIRE http://www.processalimentaire.com
• RIA http://www.ria.fr
• IAA http://www.revue-iaa.fr
• EUROBULK SYSTEMS http://www.eurobulksystems.com https://forum.bulk-online.com/ (forum sur Internet)
Catalogue répertoriant les fournisseurs d'équipements pour le vrac http://www.provrac.com
HAUT DE PAGE
D'une façon générale, voir le liste généraliste suivant : http://www.foiresinfo.fr
• CFIA Rennes http://www.cfiaexpo.com
• CFIA Lyon http://www.europack-euromanut-cfia.com...
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8 - EXPLOITATION, ENTRETIEN ET SÉCURITÉ DES INSTALLATIONS PNEUMATIQUES
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