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Décharge pneumatique de camions-citernes silos

Conception d’un système de transport pneumatique pour le déchargement de camions-citernes

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Résumé de la section
1. Introduction : qu’est-ce qu’un camion-citerne pour vrac ?
2. Opération manuelle des vannes pour le déchargement d’un camion-citerne vrac
3. Conception d’un système de transport pneumatique pour décharger un camion-citerne vrac routier

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1. Introduction : qu’est-ce qu’un camion-citerne pour vrac ?

Les solides en vrac ont une masse volumique apparente relativement faible, ce qui conduit rapidement à la manipulation de grands volumes de matériaux. Il existe différents formats pour manipuler les produits en vrac, comme les sacs pouvant contenir jusqu’à 25-50 kg, ou les Big Bags qui peuvent contenir 1-2 m³ de matériau. Cependant, pour les grandes industries, cela peut entraîner une manipulation intensive pour un débit massique donné. Une des solutions consiste alors à transporter les matériaux en vrac dans des camions équipés d’une citerne sur la remorque.

Ces citernes ont généralement une capacité de 30 m³, parfois plus. Prenons l’exemple du sucre : cela permet, en une seule opération, de manipuler l’équivalent de 960 sacs ou 30 Supersacs. Les usines ont donc tout intérêt à recevoir leurs matériaux en vrac par citernes, si elles sont équipées de silos pour stocker le produit déchargé, car cela permet de convoyer en une seule fois une grande quantité de produit, de réduire drastiquement les besoins en manutention manuelle et, ainsi, d’augmenter le débit de l’usine.

De nombreux solides en vrac sont transportés dans des camions-citernes silos routiers, tels que les farines, le sucre, mais aussi des produits chimiques ou des plastiques. Ce type de camion-citerne pour vrac doit être déchargé de manière pneumatique afin de pouvoir vider la citerne efficacement, décharger suffisamment rapidement et envoyer le produit vers un silo.

L’objectif de cette page est de lister certaines considérations de conception qu’il faut garder à l’esprit pour concevoir et exploiter un système de transport pneumatique permettant de décharger un camion-citerne dans un silo.

2. Opération manuelle des vannes pour le déchargement d’un camion-citerne vrac

Une chose à comprendre lors de la conception ou de l’exploitation d’un système de transport pneumatique pour décharger un camion-citerne silo routier est que cette opération reste en réalité très manuelle et dépendante du chauffeur du camion.

Le camion est en effet équipé d’un collecteur de vannes qui permet d’équilibrer le débit d’air et la pression entre la citerne (nécessité de la pressuriser), le cône de décharge de la citerne (besoin de fluidiser le matériau et de l’acheminer vers la conduite de transport), et la conduite de transport (apporter suffisamment d’air pour souffler le matériau). L’opérateur doit également manipuler la vanne de décharge pour admettre plus ou moins de produit dans la conduite de transport.

Il est fortement recommandé d’avoir une procédure opérationnelle standardisée et un opérateur formé et validé afin de minimiser les risques d’erreurs lors du déchargement, qui pourraient entraîner des obstructions de conduite ou des dommages au silo de réception. Les considérations de conception données au paragraphe 3 aideront à rendre le système de déchargement adapté aux besoins de l’usine, mais ne peuvent pas compenser entièrement une manipulation incorrecte des vannes manuelles.

Figure 1 : collecteur de vannes de camion-citerne vrac routier

Sécurité : le camion doit être mis à la terre pour éviter toute accumulation dangereuse d’ électricité statique qui pourrait provoquer des étincelles dangereuses.

3. Conception d’un système de transport pneumatique pour décharger un camion-citerne routier

Comment est conçu un système de déchargement pneumatique de camion ?

Chaque concepteur et exploitant de silo doit réaliser une analyse des risques d’un système de déchargement de camion-citerne afin d’identifier et de traiter les risques potentiels. D’autant plus si le gaz de pressurisation n’est pas de l’air, comme c’est le cas la plupart du temps, mais un autre gaz comme l’azote pur, qui peut présenter des risques supplémentaires tels que l’asphyxie.

3.1 Soufflante

Dans la plupart des cas, le camion-citerne est équipé de sa propre soufflante, en réalité un compresseur alternatif alimenté par le moteur diesel du camion.

Le camion est alors autonome pendant le déchargement. Ce type de compresseur peut atteindre typiquement 12 m³/min et une pression maximale de 2 bar g [Anster]. La possibilité d’atteindre une telle chute de pression permet de décharger avec un rapport de charge solide élevé et ainsi de réduire le temps d’immobilisation du camion. Cependant, 2 bar g ne sont pas toujours nécessaires, surtout si le matériau est léger et se transporte bien (par exemple, les polyoléfines).

Ce système est généralement satisfaisant ; il permet également à l’usine recevant le produit d’éviter d’investir dans sa propre soufflante. Cependant, l’utilisation du compresseur du camion présente certains inconvénients, car le contrôle du compresseur n’est pas géré par l’usine, ce qui signifie que son fonctionnement peut être sujet à des erreurs manuelles (par exemple, le chauffeur opérant avec une chute de pression trop élevée et obstruant la conduite), ou que l’état du compresseur et du traitement de l’air n’est pas contrôlé (présence d’huile dans l’air, air mal filtré).

Si l’utilisation de la soufflante du camion n’est pas acceptable, en particulier dans l’industrie agroalimentaire où l’air de transport doit être contrôlé, une soufflante à vis peut être installée dans l’usine. Le chauffeur doit alors connecter deux flexibles : un pour amener l’air du compresseur de l’usine et un autre pour envoyer le produit vers le silo. La soufflante doit être dimensionnée pour fournir suffisamment de vitesse d’air pour entraîner le produit et le transporter, ainsi que suffisamment de pression pour décharger la citerne dans un temps donné (par exemple, si une soufflante à lobes est utilisée, la pression maximale de transport sera < 1 bar g, ce qui entraînera un faible rapport de charge solide et un temps de déchargement long pour certains matériaux). À noter qu’une analyse des risques doit être réalisée, en s’assurant notamment que la citerne routière peut supporter la pression maximale de l’appareil de soufflage.

3.2 Température

La compression de l’air entraîne une augmentation de la température. Plus le taux de compression est élevé, plus l’augmentation de température est importante. Il faut donc veiller à ce que la température maximale atteinte n’ait pas d’effet néfaste sur le matériau transporté (ramollissement, fusion, changement de couleur) ou même en termes de sécurité (auto-inflammation du matériau pouvant conduire à une explosion de poussière).

Si la température atteinte risque d’être trop élevée, il faut soit limiter la pression de transport, soit installer un échangeur de chaleur après le compresseur (refroidisseur final) pour ramener la température à des niveaux acceptables.

3.3 Tuyauterie

La tuyauterie ne doit pas être trop petite ; un diamètre intérieur d’au moins 100 mm est typiquement requis pour permettre une capacité élevée avec une perte de charge donnée. Une attention particulière doit également être portée aux flexibles, qui doivent être, pour la partie utilisée pour le transport du matériau, les plus courts possible (max 4-5 m) et les plus droits possible. Le point de connexion doit être situé en position verticale, permettant au flexible d’avoir une partie horizontale droite, puis de faire un coude vers le point de connexion. Tout flexible en forme de "S" doit être évité, car il augmente considérablement la perte de charge.

3.4 Gestion de la fin de transfert : le coup de bélier

La fin du déchargement d’un camion-citerne silo peut être délicate. En effet, la citerne est pressurisée à la pression de transport pendant le transfert. Dans certains cas, celle-ci peut atteindre 1,5-2 bar g. Cela ne pose pas de problème tant qu’il y a du matériau dans la conduite, créant une perte de charge. Mais à la fin du déchargement, le matériau s’écoule hors de la conduite et la perte de charge diminue drastiquement. Cela signifie qu’une grande quantité d’air (30 m³) à 2 bar g peut maintenant circuler presque librement dans la conduite vers le silo. Le débit d’air augmente donc de manière spectaculaire, créant un coup de bélier. Un débit d’air supérieur à celui prévu, en arrivant dans le silo équipé d’un filtre non dimensionné pour un tel débit, peut provoquer une augmentation de pression dans le silo, pouvant entraîner des dommages, comme l’ouverture de la soupape de sécurité ou du panneau d’explosion monté sur le silo.

L’une des solutions pour rendre la fin du déchargement plus prévisible et plus sûre, en contrôlant le coup de bélier, consiste à surveiller la perte de charge sur le filtre du silo. Si celle-ci augmente trop, une vanne d’arrêt est activée sur la conduite de transfert et une vanne de dérivation plus petite est ouverte : le débit d’air du coup de bélier est ainsi suffisamment réduit pour que le filtre puisse le ventiler correctement, tandis que le chauffeur a toujours la possibilité de réduire la pression de la citerne.

3.5 Silo

Le silo de réception doit présenter certaines caractéristiques pour assurer le déchargement réussi du camion-citerne vrac routier :

• Il doit pouvoir contenir le volume total de la citerne
• Le filtre doit être suffisamment dimensionné pour le débit d’air prévu
• Le silo doit être équipé de dispositifs de sécurité tels que des soupapes de sûreté (pression et vide) et panneau anti-explosion / disques de rupture pour répondre aux risques d'explosion de poussières.

Source

Spécifications de la remorque [Anster] Anster