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Coudes de tuyaux de transport pneumatique

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Résumé de la section
1. Introduction
2. Conception des coudes
3. Effets des coudes
4. Résolution des problèmes liés aux coudes

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1. Introduction

Les coudes dans les lignes de transport pneumatique sont nécessaires, il est en effet très rare d'avoir juste un tuyau droit entre le point de prise et le point de réception. Cependant, les coudes peuvent être une source de problèmes pas toujours bien compris par le fabricant.

Peu de temps après l'installation d'une nouvelle ligne de transport, les observations suivantes peuvent être faites, si des problèmes surviennent effectivement à cause des coudes dans une ligne de transport :

• La ligne est encombrée (blocages)
• La chute de pression est trop importante, réduisant la capacité
• Les matières transportées sont endommagées
• Des dépôts se forment dans la ligne

Ces problèmes peuvent être évités (l'expérience montre que les problèmes ont parfois plusieurs causes profondes) si la tuyauterie de transport avait été conçue différemment, avec moins ou des coudes différents.

2. Conception de coude

Les coudes peuvent prendre plusieurs formes, allant du plus aigu (simple tee à 90 degrés) au rayon long, ou avec des conceptions plus compliquées et brevetées. Le tableau ci-dessous donne un aperçu de chaque conception disponible, avec quelques remarques sur les avantages et les inconvénients de la conception.

Figure 1 : Conceptions de coude régulières

Type de raccordement	Rapport R/D	Remarque
Rayon très court	R/D=1 à 2,5	Coude très aigu. Dommages importants au matériau transporté attendus si le matériau est fragile, usure élevée du coude attendue si le matériau est abrasif, chute de pression élevée
Rayon court	R/D=3 à 7	Coude aigu. Dommages importants au matériau transporté attendus si le matériau est fragile, usure élevée du coude attendue si le matériau est abrasif, chute de pression élevée. À utiliser uniquement si les contraintes d'espace n'autorisent pas des coudes à rayon plus élevé.
Rayon long	R/D=8 à 14	Compromis habituellement le meilleur entre l'espace, l'impact sur le produit, la durabilité et la chute de pression. Cependant, ce n'est pas toujours le cas, car les coudes à rayon long sont souvent considérés comme capables de résoudre tous les problèmes, mais ce n'est pas vrai pour toutes les applications. Notez que les coudes à rayon long sont les seuls conseillés pour le transport en phase dense car les coudes plus courts augmenteraient trop la chute de pression.
Rayon très long	R/D=15 à 24	Les coudes à rayon très long peuvent être perçus comme une solution pour réduire davantage la casse du matériau transporté et l'usure, mais un rayon long peut en fait déclencher d'autres problèmes, car les matériaux rebondiront de nombreuses fois dans les coudes, ce qui entraînera à nouveau une certaine casse ou une accumulation de matériau dans le tuyau Conception propriétaire
Généralement très court ou court rayon	Certains fabricants proposent des coudes plus avancés permettant d'éviter certains des inconvénients des coudes réguliers. La plupart de ces conceptions sont basées sur la formation d'une poche de matériau au coude, qui permet d'absorber l'impact du matériau entrant et réduit ainsi l'attrition solide et l'usure du coude. Certaines conceptions tentent de minimiser l'effet de la "zone morte" qui ferait rester le matériau très longtemps dans la poche en favorisant un renouvellement du matériau, mais cela n'est pas garanti, ce qui rend ces conceptions assez appréciables dans les applications chimiques, mais beaucoup moins dans les applications alimentaires ou pharmaceutiques.	Les cinq plus populaires

Tableau 1 : Différents types de raccords de tuyauterie et leurs avantages et inconvénients

Figure 2 : Conceptions de coudes propriétaires

3. Effets des coudes

Les coudes ont principalement les conséquences de processus suivantes :

• Chute de pression : lorsque l'écoulement du produit change de direction, la vitesse des solides transportés diminue après l'impact sur le coudé, une énergie supplémentaire est donc requise pour réaccélérer le matériau, ce qui se traduit par une chute de pression supplémentaire.

• Bouchage du tuyau : si la chute de pression au coudé est trop élevée, alors le produit peut se déposer, ne pas être réaccéléré, et déclencher un bouchage du tuyau

• Endommagement du produit : envoyer des solides à grande vitesse dans un coudé peut endommager le produit, le briser en particules plus petites, ou, par exemple avec des granulés de plastique, l'user

• Endommagement du tuyau : inversement, l'impact du produit sur le coudé peut créer une usure au point d'impact sur le coudé, nécessitant de le remplacer après plusieurs mois ou années.

Les tuyaux flexibles doivent être utilisés avec précaution car ils ne sont pas toujours droits, peuvent même être très sinueux pour un déchargement de camion par exemple, alors qu'ils peuvent en fait être assimilés à plusieurs coudes en série, ainsi qu'un cas très défavorable pour la chute de pression.

4. Résolution des problèmes liés aux coudes

Figure 3 : Écoulement du produit dans un coudé

Remarque : le dessin ci-dessus montre un modèle d'écoulement avec plusieurs impacts, mais il peut également arriver, en fonction du matériau et de la charge solide, que le matériau glisse sur la partie extérieure du coudé. C'est ce qui peut se produire dans les coudes à grand rayon avec des polymères, par exemple, et créer un phénomène de glissement conduisant à des "cheveux d'ange" lorsque la couche de produit accumulée se décolle.

Problème	Action(s) possible(s)
Bouchages de ligne aux coudes	1. Ne pas positionner un coudé juste après le point de prise du tuyau de transport, toujours respecter 4,5 m de ligne droite, jusqu'à 6 m lors de l'utilisation de coudes à grand rayon et d'un système en phase diluée. En phase dense, il est possible de placer un coudé beaucoup plus près de l'entrée du produit, autour de 1 m. 2. Utiliser des coudes à petit rayon, car moins de produit se déposera dans les coudes, ce qui peut réduire le risque de bouchage 3. Ne pas utiliser des coudes consécutifs, toujours respecter une distance droite entre les coudes
Chute de pression élevée	1. Réduire le nombre de coudes dans la disposition du tuyau : il faut toujours planifier le tuyau le plus droit possible, mieux vaut avoir un tuyau plus long que de nombreux coudes 2. Opter pour des coudes à grand rayon qui réduiront la chute de pression par rapport aux coudes à petit rayon
Cassure des solides transportés	1. Réduire le nombre de coudes dans la disposition du tuyau : il faut toujours planifier le tuyau le plus droit possible, mieux vaut avoir un tuyau plus long que de nombreux coudes 2. Utiliser des coudes à grand rayon, bien que ce ne soit pas le meilleur choix pour tous les solides, car plus le rayon du coudé est long, plus les solides seront traînés contre le coudé et ricocheront plusieurs fois. Les granulés de plastique, par exemple, fondront légèrement lorsqu'ils sont traînés et déposeront une couche de produit dans le coudé, lorsque cette couche se décolle avec le temps, elle crée le phénomène bien connu de "cheveux d'ange" qui peut être perçu par les clients comme un défaut de qualité. En ce qui concerne les "cheveux d'ange", il peut être préférable d'utiliser des coudes à petit rayon ou des coudes à petit rayon avec des conceptions spécifiques créant un coussin de produit au point d'impact (Coudé Gamma) 3. Utiliser le transport sous pression au lieu du transport par vide, car la vitesse de fin de ligne est plus faible, ainsi que disposer la disposition de manière à ce que les coudes ne soient pas situés à la fin du tuyau, où la vitesse est la plus élevée 4. Changer la technologie de transport : phase dense, avec une vitesse d'air d'environ 5 m/s, ce qui créera une force d'impact beaucoup plus faible aux coudes et réduira la casse des particules - à nouveau, ici, non tous les matériaux peuvent être transférés en phase dense ou certains inconvénients apparaissent (accumulation)
Usure des coudes Solides abrasifs	1. Renforcement des coudes (alliages résistants, ou revêtement en caoutchouc / plastique) - solution généralement non applicable pour les applications hygiéniques 2. Changer la technologie de transport : phase dense avec une vitesse d'air autour de 5 m/s créera une force d'impact beaucoup moins importante aux coudes

Notez qu'une des configurations les moins favorables, qui peut conduire à la saltation de la poudre et en fin de compte à une obstruction de la conduite, est d'avoir une coudée vers le bas vers une section horizontale. Elle devrait être évitée autant que possible lors de la conception d'un tracé de conduite [1]

Source
[1] Principes de la technologie des poudres, M.J. Rhodes, 1990, page 152
[2] Manutention de solides en vrac, Don McGlinchey, Blackwell, page 167