Conception de goulottes : principes de base et pertinence de l’outil de modélisation par éléments discrets

Il est très important de comprendre les causes profondes de ce type de problème ainsi que les principes de base et les principaux facteurs dont il faut tenir compte pour la conception de goulottes.

Principaux problèmes associés aux goulottes

Les goulottes sont souvent négligées lors de la conception des systèmes de convoyeurs. Or, cette situation peut entraîner les problèmes suivants :

• accumulation de matériaux et blocages provoquant des arrêts imprévus;
• déversement et dégradation des matériaux;
• risques pour la santé et la sécurité des opérateurs durant les travaux de déblocage ou de nettoyage des matériaux déversés ou entraînés sur la courroie de retour (carryback);
• émissions de poussières entraînant une contamination ou des conditions environnementales non acceptables;
• usure prématurée et désalignement de la courroie, endommagement du convoyeur en aval;
• usure prématurée des plaques d’usure;
• consommation accrue d’électricité.

Principaux facteurs à considérer pour la conception de goulottes

Section transversale

Si la section transversale d’une goulotte n’est pas adéquate, les risques de blocage augmentent. Selon la règle du pouce pour éviter les blocages, la section transversale de la goulotte doit être de trois à quatre fois plus grande que celle des matériaux qu’elle reçoit.

Le dimensionnement final dépendra non seulement des caractéristiques du matériau, telles que la fluidité et la taille du granulat, mais aussi de l’expérience acquise sur le terrain avec des matériaux semblables.

Évaluation et contrôle du flux de matériaux

La géométrie de la goulotte, la trajectoire des matériaux, l’angle d’impact des matériaux, les plaques d’usure, les vitesses de départ/d’entrée et de sortie, les accélérations ainsi que les pressions d’impact doivent être établis, calculés et évalués pour :

• éviter tout colmatage causé par des vitesses de déplacement des matériaux très faibles aux points d’impact ou par des surfaces et angles de vallée trop faibles;
• établir un changement du sens de l’écoulement approprié et fluide, et assurer un contrôle du flux et de l’accélération des matériaux adéquat, en évitant les points de stagnation et la production de poussières;
• définir les besoins en matière de lits d’impact ou de types de plaques d’usure;
• obtenir un vecteur vitesse (vitesse et direction) pour le flux de sortie du matériau qui est aussi proche que possible de celui de la courroie des convoyeurs en aval ou de réception, afin d’éviter l’usure et l’endommagement prématurés de la courroie;
• centrer le flux de sortie du matériau sur la courroie du convoyeur en aval ou de réception pour éviter un désalignement de la courroie.

Contrôle des poussières et des chutes accidentelles de poussières

La poussière est inhérente à la manutention et au traitement de solides fracturés. Lorsqu’elles sont soumises à des chocs et à des courants d’air, les particules de poussière se retrouvent en suspension dans l’air et sont la cause de contamination, des risques pour la sécurité et des problèmes de santé.

Un système bien conçu et la mise en œuvre de mesures actives ou passives de dépoussiérage permettent de minimiser l’émission de poussières.

Les principales mesures utilisées pour réduire au minimum la génération, les émissions et les déversements de poussières sont les suivantes :

• diminution de la hauteur de chute libre des matériaux pour réduire la production de poussières dans la zone d’impact;
• réduction de l’air qui passe dans la goulotte grâce à l’installation de rideaux en caoutchouc au point d’entrée des matériaux, de joints d’étanchéité au point de retour de la courroie et de joints d’étanchéité et de rideaux dans la zone de la rive de guidage de la charge;
• diminution de la perturbation du flux en maintenant les convoyeurs de chargement et de réception aussi alignés que possible et en centrant les matériaux sur la courroie de réception dans le sens de déplacement de la courroie;
• conception d’une rive de guidage de la charge dont la section transversale et la longueur maintiennent une faible vélocité de l’air (˂ 1 m/s, 200 pi/min), afin que les poussières et les particules en suspension dans l’air puissent se déposer avant que le matériau quitte cette zone;
• conception d’un point de chargement et d’un caisson d’étanchéité à la queue qui absorbent adéquatement l’énergie de l’impact et empêchent la perte d’étanchéité contre la bande;
• installation, au besoin et dans la mesure du possible, de systèmes d’élimination et de collecte des poussières;
• mise en œuvre, dans la mesure du possible et si la situation s’y prête, d’une conception de goulotte avec capot et cuillère incurvée;
• installation de solutions de nettoyage des bandes adéquates.

En présence de poussières explosives, il faut respecter les normes NFPA et les règlements locaux pertinents prescrits par l’autorité compétente pour prévenir et atténuer les risques d’incendies et d’explosions.

Application de la modélisation par éléments discrets pour les goulottes

La méthode de la modélisation par éléments discrets (DEM) est utilisée pour calculer le mouvement et les interactions d’une grande quantité de particules. Le développement de puissants systèmes de calcul a facilité l’accès aux logiciels de DEM qui sont actuellement utilisés pour diverses applications et dans différents domaines et secteurs, dont celui de la manutention des solides.

Dans le cas des goulottes, la DEM donne un aperçu du rendement de la goulotte et du comportement du matériau durant son passage dans celle-ci. Le concepteur a ainsi la possibilité de modifier la conception et d’éviter les problèmes mentionnés précédemment.

Il y a toutefois une mise en garde: il faut connaître la forme, les propriétés du matériau et également faire une bonne calibration car celle-ci est essentielle pour obtenir des résultats précis.

Pour conclure

Les goulottes sont essentielles au bon fonctionnement de tous les systèmes de convoyeurs et elles doivent être conçues par des ingénieur·e·s expérimenté·e·s en manutention. Outre les règles générales et les calculs de base qui sont essentiels à toute conception de goulotte, l’outil puissant que constitue la DEM permet de modéliser et d’ajuster les points de transfert critiques, tout en réduisant au minimum les problèmes et les risques opérationnels.

Faites appel à nos expert·e·s en manutention de matériaux en vrac et à nos spécialistes des normes NFPA pour vos applications complexes. Ils·elles vous fourniront des solutions fiables et adaptées à vos besoins.