Les grands principes de la Ventilation dans l’industrie Un moyen de prévention des risques chimiques

La ventilation est l’un des moyens de réduire les risques : D’inhalation de polluants : Poussières à action spécifique ou non, CMR, etc… Gaz et vapeurs D’inconfort ou de contrainte thermique : Température d’air trop chaude ou trop froide, rayonnement thermique D’incendie et d’explosion : Poussières et gaz inflammables La ventilation n'est qu'un palliatif souvent imparfait du risque d'inhalation de polluants. Il faut toujours commencer par rechercher la suppression de la source elle-même ou la séparation source-opérateur (robot de peinture par ex.)

Elle consiste à agir à distance sur les masses d’air : Par des moyens naturels ou mécaniques : Portes, fenêtres, grilles d’aération, lanterneaux, etc… Ventilateurs via tuyaux et bouches de soufflage et d’aspiration Dans des volumes fermés. La distance entre les actionneurs (bouches de soufflage et d'aspiration) et les sources de polluants rend aléatoire et difficile la maîtrise des phénomènes aérauliques. On ne peut maîtriser la ventilation que dans des locaux fermés, comportant le moins possibles d’ouvertures extérieures,

? Elle met en jeu quatre acteurs : S1 E2 E1 SP V La (les) source(s) de polluants, de chaud/froid, Les lieux et les objets environnants (géométrie, mouvements), E1 E2 S1 V Les moyens d’action ventilatoires : aspiration, soufflage, Les voies respiratoires des personnes exposées, ? Résumé illustré de la problématique : - Un local fermé - Un opérateur ET son poste de travail (ou plusieurs) - Une source de polluant et/ou de température (ou plusieurs) - L'environnement physique (obstacles, parois, températures, etc…) - L'installation de ventilation (entrées E et sorties S d'air avec leurs caractéristiques) L'important est de connaître (et si possible prévoir) le fonctionnement de ce système dans l'ensemble du volume, et les conséquences sur la protection de l'opérateur.

L’air est invisible Les principaux phénomènes de l’air : Il est difficile de connaître les mouvements des filets d’air (direction, sens, vitesse) en tout point et à tout instant, sauf dans une situation maîtrisée et stable. Utilisons l’émission de fumée ! L'émission de fumée (ampoule fumigène pour les émissions ponctuelles, machine à fumée pour les gros nuages) est un moyen simple et efficace pour visualiser les phénomènes aérauliques. Cette mise en évidence permet de mieux les comprendre, et de les faire comprendre par les intéressés dans l'entreprise.

L’air ne suit pas les flèches : Les principaux phénomènes de l’air : L’air ne suit pas les flèches : Les concepteurs des installations de ventilation supposent des flux d’air théoriques dans les volumes qu’ils traitent, mais la réalité est souvent différente... La complexité des phénomènes physiques réels rend très difficile la prévision des résultats d'un système ventilatoire conçu "sur le papier". Même les spécialistes peuvent connaître de gros déboires dans ce domaine. Cette prévision peut être fiabilisée par la mise en œuvre de logiciels spécialisés de simulation numérique.

L’air chaud monte, l’air froid descend : Les principaux phénomènes de l’air : L’air chaud monte, l’air froid descend : Les mouvements de convection dus aux apports thermiques (+ ou -) provoquent des panaches verticaux, des stratifications horizontales et des retombées d’air froid. Cette notion bien connue est souvent oubliée dans la conception des installations. Bien utilisée, elle est un auxiliaire précieux qui permet de séparer naturellement l'air chaud et pollué de l'air neuf plus frais. La hauteur du plan de séparation dépend du débit ventilatoire et des flux thermiques mis en œuvre. La stratification est d'autant plus nette que l'atmosphère est calme. Tout courant d'air à vitesse élevée (>1 m/s), naturel (porte ouverte) ou volontaire (aérotherme par ex.), est susceptible de "casser" la stratification et de mélanger couche chaude et froide. Thermocline 10° C 300° C 40° C 15° C

Les dispositifs de captage localisés : La meilleure solution pour les émanations "maîtrisables" : Conditions : Sources de taille raisonnable Débit et vitesse (de polluants) pas trop forts Pas d'interférences polluant / voies respiratoires Ventilation générale non perturbatrice Capteurs bien conçus Pas de gêne pour l'opérateur (par les capteurs, les capotages) La conception de captages localisés efficaces est une science peu développée, et trop souvent négligée par les fabricants de machines.

Soufflage bat aspiration 10 à 1 : Les grands principes de la ventilation Soufflage bat aspiration 10 à 1 : À vitesse et débit égaux, le rayon d'action d'une bouche de soufflage est au moins 10 fois plus grand que celui d'une bouche d'aspiration. Le flux soufflé est directif et V inducteur Conséquence de cette différence importante : Les soufflages ont souvent des conséquences perturbatrices imprévues : à manier avec précautions, à bannir dans les ventilations par déplacement.

Soufflage bat aspiration 10 à 1 : Les grands principes de la ventilation Soufflage bat aspiration 10 à 1 : À vitesse et débit égaux, le rayon d'action d'une bouche de soufflage est au moins 10 fois plus grand que celui d'une bouche d'aspiration. Le flux aspiré est sphérique V et non directif Conséquence de cette différence importante : Le "rayon d'action" d'une bouche aspirante est très faible, même si la vitesse est élevée. On peut l'améliorer par des "carénages" qui vont orienter et prolonger le rayon d'action.

Il n'y a pas de salariés dans les tuyaux : Les grands principes de la ventilation Le vent ne ventile pas : Les ouvertures extérieures des locaux sont soumises aux caprices du vent, et rendent aléatoires la maîtrise des flux intérieurs. La ventilation mécanique d'un local comportant des ouvertures, même minimes, peut être fortement perturbée, voire totalement inopérante, sous l'effet des courants d'air aléatoires venant de l'extérieur. Les dispositifs de captage localisés (hottes, sorbonnes, etc…) sont particulièrement sensibles aux perturbations. Il n'y a pas de salariés dans les tuyaux : Les professionnels de la ventilation mettent l'accent sur les caractéristiques aérauliques des installations qu'ils conçoivent et vendent (mesures et comparaisons faciles) ; ils sont plus discrets sur leur efficacité au niveau des espaces de travail qu'elles sont censées assainir (mesures et comparaisons difficiles). Les difficultés déjà citées font que certains vendeurs ou techniciens, par manque de compétence, limitent leurs propositions, analyses, mesurages, etc… à l'installation de ventilation exclusivement, et pataugent - quand ils ne les ignorent pas- dans les effets induits au niveau des "zones habitées"…

Ce qui sort doit d'abord être entré : Les grands principes de la ventilation Ce qui sort doit d'abord être entré : On pense toujours à aspirer et extraire les polluants émis dans un local fermé, en oubliant souvent d'introduire l'air de compensation : d'où quelques déconvenues... Caramba… Le local est mis en dépression, d'autant plus qu'il est étanche (cas de nombreux bâtiments récents et de laboratoires) Le débit extrait diminue, réduisant l'efficacité des captages. Des courants d'air venant des interstices peuvent provoquer gêne pour les personnes et perturbation des captages localisés.

Plus c'est compliqué, moins on maîtrise : Les grands principes de la ventilation Plus c'est compliqué, moins on maîtrise : La multiplication des entrées et sorties d'air, des obstacles à l'écoulement, des sources de pollution et d'énergie, des postes de travail, etc… dans un local de grandes dimensions, rend très difficile la prédiction des flux ventilatoires, et encore plus leur maîtrise. Soufflage Extraction Source de pollution Courant d'air Ce plan extrait d'un cas réel montre une grande complexité des "acteurs de la ventilation". Dans ces conditions, il est quasiment impossible de prévoir et de maîtriser les effets d'une telle situation.

Gros débit = grosse facture : Les grands principes de la ventilation Gros débit = grosse facture : Le transit d'un débit d'air entraîne d'abord des coûts d'investissement, facilement chiffrables, mais ensuite et surtout des coûts d'exploitation liés à l'énergie (ventilation et chauffage), tels qu'ils amènent parfois l'arrêt de la ventilation... Ne pas oublier d'évaluer les coûts d'exploitation, qui peuvent être rédhibitoires lorsqu'il s'agit par exemple de réchauffer de gros débits d'air neuf en hiver dans les régions froides. Mais attention aux propositions visant à économiser l'énergie, qui sont parfois incompatibles avec l'évacuation rapide des polluants (recyclage, déstratificateurs, etc…). Penser aux solutions de chauffage par rayonnement, qui ne brassent pas l'air et qui ne chauffent que les surfaces. Bon capot = petit débit = petite facture : Le confinement de l'émission de polluants permet un captage efficace à l'aide d'un faible débit d'air. Ne pas oublier d'associer les opérateurs d'exploitation et de maintenance à la conception des capotages.

Rien ne sert d'installer, il faut maintenir : Les grands principes de la ventilation Rien ne sert d'installer, il faut maintenir : Trivial, certes, mais de nombreuses installations de ventilations deviennent inopérantes par défaut de conduite ou d'entretien : grilles d'aspirations et filtres colmatés, capotages ouverts ou démontés, bouches de soufflage déréglées ou obstruées, etc… Rappeler aux concepteurs et aux exploitants que la réglementation impose des contraintes très précises dans ce domaine (Dossier d‘Installation de Ventilation, Consigne d'utilisation, Dossier de maintenance)

Convergent à l’aspiration Les grands principes de la ventilation Respecter les règles de conception des conduits Divergent au refoulement Convergent à l’aspiration

Niveau au poste de travail Les grands principes de la ventilation Maîtriser les niveaux de bruit d’une installation de ventilation : Tous les paramètres indiqués ci-dessous peuvent être prédéterminés par calcul ou choix sur catalogue. Il est donc possible de maîtriser le niveau de bruit d’une installation de ventilation, mais il est indispensable de consulter les spécialistes compétents compte tenu de la complexité des domaines techniques concernés, et il est judicieux de s’en préoccuper avant l’achat ou la modification. Puissance acoustique Transmission par les gaines Amortissement Atténuation Diffusion dans l’air Niveau au poste de travail

Prévention des bruits aérauliques : Les grands principes de la ventilation Prévention des bruits aérauliques : Exemple : encoffrement d’un ventilateur centrifuge