1. Définition des écoulements en entonnoir et en masse dans les silos

Les trémies / silos peuvent être classés en 2 types : silos à écoulement en masse et silos à écoulement en entonnoir. Cette classification est effectuée en fonction du profil d’écoulement des solides en vrac dans les silos.

En écoulement en entonnoir, également appelé écoulement central, le produit situé au centre du silo se déplacera beaucoup plus rapidement que le produit situé sur les côtés.

Dans les silos à écoulement en masse,, au contraire, toutes les particules se déplaceront à la même vitesse, ce qui signifie que la distribution du temps de séjour dans le silo sera réduite, alors qu’un tel temps de séjour peut être très long avec les trémies à écoulement en entonnoir.

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Figure 1 : Profils de vidange des trémies

2. Avantages et inconvénients de chaque conception

Tableau 1 : Avantages et inconvénients des conceptions à écoulement en masse et en entonnoir [1]

Type de trémie	Avantages	Inconvénients
Écoulement en entonnoir	Peut offrir une capacité plus grande avec une hauteur réduite (les angles des parois coniques sont plus plats que pour les trémies à écoulement en masse) Abrasion réduite des parois de la trémie, car les particules en contact avec celles-ci ne se déplacent pas	Les trémies sont sensibles au voûtage et à la formation de cheminées rendant la vidange imprévisible (les problèmes peuvent être atténués avec des aides à la vidange) Risques de formation de voûtes ou de cheminées, puis effondrement de celles-ci pouvant causer des problèmes structuraux aux grands silos L’effondrement des voûtes peut fluidiser l’ensemble du silo et provoquer une vidange soudaine et très rapide du produit Les silos sont sensibles à la ségrégation
Écoulement en masse	Premier entré - Premier sorti ; les particules ont plus ou moins le même temps de séjour dans le silo Pas de voûtage, débit de sortie stable Moins de ségrégation (masse volumique stable en sortie, important pour la conception des doseurs) ; ces silos offrent même un certain degré de remélange directement à la sortie du silo [2] Les inondations sont rares, car les voûtes ne sont pas stables	Peut nécessiter des géométries hautes, incompatibles avec les contraintes de l’ L’écoulement en masse n’est pas toujours possible pour tous les matériaux – l’utilisation d’ aides à la vidange doit alors être envisagée

Une fois une trémie à écoulement en masse conçue, il est essentiel d’assurer une conception adaptée des équipements évacuant le produit afin de maintenir l’effet d’écoulement en masse : les vannes (vannes papillon, vannes guillotine) doivent être ouvertes à 100 %, et les doseurs, par exemple, les convoyeurs à vis) doivent prélever le produit sur toute la longueur de l’ouverture de sortie de la trémie (utilisation d’une vis à diamètre variable).

3. Comment choisir entre écoulement en masse et écoulement central ?

Quels sont vos besoins ? [2]

Ce que vous souhaitez ou possédez...	Quels sont vos besoins ?
Le procédé de poudre peut facilement se ségréguer, se démélanger	Écoulement en masse L’écoulement en masse implique un mélange des différents flux à la sortie, réduisant ainsi les risques de ségrégation
La poudre se dégrade facilement	Écoulement en masse L’écoulement en masse garantit que le temps de séjour de l’ensemble de la poudre est plus ou moins constant, évitant les zones mortes où le produit pourrait se dégrader
Avoir une masse volumique constante à la sortie du silo	Écoulement en masse Comme pour la ségrégation, l’écoulement en masse assure une plus grande constance du produit en sortie de silo au fil du temps
La poudre peut se fluidiser très facilement	Écoulement en masse L’utilisation d’un écoulement en masse évite une fluidisation excessive au centre du silo et un écoulement brutal
La poudre est cohésive	Écoulement en masse Un silo à écoulement en masse correctement conçu aide à éviter le voûtage et la formation de ponts dans le silo
Aucune préoccupation particulière...	Vous pouvez envisager des silos à écoulement central, car leur construction est généralement moins coûteuse et leur conception plus compacte. Mais attention à tout ce qui est mentionné ci-dessus ! Dans tous les cas, le silo doit être conçu avec soin en évaluant d’abord les propriétés d’écoulement du solide en vrac à stocker

Notez que les trémies en forme de V (trémies en dièdre) peuvent présenter un avantage par rapport aux trémies coniques : elles permettent un écoulement en masse tout en étant plus compactes.

4. Inspection et nettoyage des silos

Qu’il s’agisse d’écoulement en masse ou en entonnoir, un grand silo de plusieurs dizaines de m^³ doit être inspecté et entretenu régulièrement.

Afin d’éviter que du matériau ne reste trop longtemps dans le silo (en cas de compactage pour les silos à écoulement en masse, ou en raison de la conception pour les silos à écoulement en entonnoir), il est conseillé de vider complètement un silo de manière périodique (il est alors pratique d’avoir 2 silos, l’un pouvant prendre le relais pendant que l’autre est vide).

Une inspection externe (surtout pour les silos extérieurs) et interne doit également être réalisée annuellement. Cela permet de détecter des problèmes structuraux ou des anomalies pouvant entraîner des dommages. Par exemple, il est important de vérifier qu’aucun matériau n’est accroché à l’intérieur du toit, car une accumulation pourrait augmenter considérablement le poids et provoquer l’effondrement de la structure. Si nécessaire, un nettoyage intérieur peut être effectué par des entreprises spécialisées (ceci nécessite une formation spécifique et des mesures de sécurité très strictes).

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Sources [1] *Principes de la technologie des poudres*, M.J. Rhodes, 1990 [2] *Conception des doseurs pour la manutention des solides*, *Chemical Engineering*, Marinelli et Miller, 2017

[2] *Dix étapes clés pour obtenir un écoulement fiable depuis les trémies*, Document technique SHAPA 3, SHAPA, 2001

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