GLOSSAIRE / INGÉNIERIE

Glossaire de la manutention de matières en vrac

Glossaire de la manutention de matières en vrac : définitions des termes qui changent une conception — masse volumique apparente, angle de talus, écoulement en masse, cheminée, aéroglissière, écluse rotative.

Bureau d'études GreeningPublié le 23 septembre 202612 min de lecture

Un index de A à Z. Les termes ci-dessous sont regroupés par thème plutôt que par ordre alphabétique, parce que c'est ainsi qu'ils surgissent dans un projet.

Fait partie du guide: Comment spécifier un système de convoyage de matières en vrac

Chaque discipline a des mots qui portent en eux une décision de conception. En manutention de vrac, « angle de talus » et « angle de surcharge » ne sont pas synonymes, « capacité » veut dire trois choses différentes, et « écoulement en masse » désigne un schéma précis, pas un compliment. Voici les termes que nous employons dans nos notes et nos propositions, définis au sens où nous les entendons.

Propriétés de la matière

Masse volumique apparente: La masse d'un volume de matière, vides entre les particules compris, généralement en t/m³ ou en kg/m³. Les valeurs en vrac (versée) et tassée (par tapotement ou consolidation) diffèrent, et l'humidité modifie les deux. Elle convertit les tonnes en mètres cubes et dimensionne tout — voir les propriétés qui décident de la conception.
Granulométrie: La proportion de matière dans chaque classe de taille, issue d'une analyse par tamisage. La dimension maximale des morceaux (le plus gros bloc) limite les ouvertures de goulotte, la largeur de bande et le choix des godets ; la fraction de fines gouverne la poussière et la cohésion.
Angle de talus: L'angle que fait avec l'horizontale un tas versé librement. Un indice grossier de coulabilité et la base de la géométrie des stocks. À ne pas confondre avec l'angle de surcharge.
Angle de surcharge: L'angle plus plat que prend la charge sur une bande en mouvement, une fois que la bande a fait s'affaisser le tas. Utilisé avec la largeur de bande et l'angle d'auge pour calculer la section qu'une bande transporte.
Coulabilité: La facilité avec laquelle une matière s'écoule sous son propre poids. Mesurée correctement par essai de cisaillement, sous forme de fonction d'écoulement ; décrite approximativement par l'angle de talus. Les matières cohésives ont une mauvaise coulabilité et voûtent dans les trémies.
Cohésion: La résistance qu'une matière en vrac développe par attraction entre particules — ponts d'humidité, fines, électricité statique. La cohésion est ce qui permet à une voûte ou à une cheminée de tenir.
Consolidation dans le temps: La résistance supplémentaire qu'une matière acquiert quand elle reste sous charge sans bouger, par exemple pendant un week-end. La raison pour laquelle un silo qui coulait le vendredi ne coule plus le lundi.
Frottement à la paroi: Le frottement entre la matière et la surface de paroi de la trémie. Un faible frottement à la paroi permet l'écoulement en masse avec une trémie moins pentue ; les revêtements existent pour le réduire.
Abrasivité: La tendance d'une matière à user les surfaces sur lesquelles elle glisse. Elle gouverne le choix des blindages, des revêtements de bande et des spires de vis, ainsi que l'intervalle de maintenance.
Hygroscopique: Qui absorbe l'humidité de l'air. Les matières hygroscopiques, comme de nombreux engrais et le carbonate de sodium, mottent en stockage au-dessus de leur humidité relative critique — voir manutention des engrais.
Fluidisation: L'état d'une poudre fine dont les particules sont séparées par de l'air, de sorte qu'elle s'écoule comme un liquide. Produite volontairement dans une aéroglissière ; produite accidentellement quand un silo part en débit incontrôlé.

Stockage et écoulement

Silo, trémie de stockage, trémie: Un silo est une capacité de stockage haute ; une trémie de stockage, une capacité plus trapue ; la trémie est la partie convergente au bas de l'une ou de l'autre, qui canalise la matière vers l'orifice de sortie. C'est dans la trémie que les problèmes d'écoulement sont créés ou évités dès la conception.
Écoulement en masse: Un schéma d'écoulement dans lequel tout le contenu bouge dès que de la matière est prélevée : premier entré, premier sorti, aucune zone stagnante. Exige une trémie assez pentue et lisse pour la matière et un extracteur qui prélève sur tout l'orifice — voir pourquoi la matière cesse de couler.
Écoulement en cheminée: Un schéma d'écoulement dans lequel seul un canal au-dessus de l'orifice bouge, la matière contre les parois restant immobile. Moins cher au mètre cube ; sujet à la formation de cheminée, à la ségrégation et à la stagnation de matière ancienne.
Voûtage (formation de voûte): Une voûte stable de matière cohésive au-dessus de l'orifice, si bien que rien ne sort alors que l'orifice est ouvert. Évité par un orifice plus grand que la dimension critique de voûtage.
Cheminée (formation de cheminée): Un canal vertical stable à travers la matière stagnante d'un silo à écoulement en cheminée. Le canal se vide et le silo se lit comme vide alors que l'essentiel de son contenu est encore là.
Débit incontrôlé: Écoulement non maîtrisé d'une poudre fine aérée à travers l'orifice et au-delà de l'extracteur, comme un liquide. Une défaillance de régulation du débit plutôt qu'une absence d'écoulement.
Ségrégation: Séparation d'une matière mélangée selon la taille ou la masse volumique pendant le remplissage, l'écoulement ou le transfert — le grossier vers l'extérieur du tas, les fines vers le centre. En partie corrigée par l'écoulement en masse, aggravée par les chutes.
Capacité utile: La part du contenu d'un silo qui se vidange réellement sans intervention. En écoulement en cheminée, elle peut être bien inférieure au volume géométrique.
Extracteur: Le dispositif placé sous l'orifice d'une trémie qui règle le débit de vidange : vis, bande, vibrant, écluse rotative. Un extracteur dose ; un convoyeur ne fait que transporter. Un extracteur doit prélever sur tout l'orifice pour garder la trémie active.
Écluse rotative: Un rotor à pales dans un corps, qui fait passer la matière d'un environnement de pression à un autre — sous un filtre ou vers une ligne pneumatique — en limitant les fuites d'air. Sert aussi d'extracteur volumétrique pour les poudres.
Vanne guillotine: Une plaque plane qui ferme un orifice pour l'isolement et la maintenance. Ce n'est pas un organe de réglage du débit : l'utiliser pour étrangler réduit l'orifice actif et favorise le voûtage.
Aides à l'écoulement: Dispositifs qui rétablissent l'écoulement après son arrêt ou préviennent la consolidation : vibreurs, canons à air, plaques de fluidisation, fonds vibrants. Des outils de secours, pas un substitut à la conception de la trémie — voir ce que font les aides à l'écoulement.

Convoyeurs à bande

Rouleau (station de rouleaux): Un jeu de rouleaux sur un support qui soutient la bande. Les stations porteuses en auge donnent sa forme à la bande chargée ; les rouleaux de retour plats la ramènent. Voir angle d'auge, entraxe et sélection.
Angle d'auge: L'angle des rouleaux latéraux d'une station porteuse par rapport à l'horizontale. Une auge plus profonde transporte plus de matière pour la même largeur de bande, si la bande est assez souple.
Tambours de tête et de pied: Les tambours aux extrémités de déversement (tête) et de chargement (pied). Le tambour de tête est généralement moteur ; le tambour de pied porte souvent le dispositif de tension.
Dispositif de tension: Le dispositif qui maintient la bande tendue lorsqu'elle s'allonge et que la charge varie : une tension à vis au pied sur les bandes courtes, un contrepoids à gravité ou un treuil sur les plus longues.
Distance de transition: La longueur de bande entre la dernière station en auge et un tambour plat, sur laquelle la bande passe de la forme en auge à la forme plate. Une transition trop courte surcontraint les bords de la bande.
Centrage (guidage): Maintenir la bande centrée sur ses rouleaux et ses tambours. Un déport déverse la matière et abîme les bords — voir problèmes de centrage de bande.
Retour de matière: La matière qui reste collée sur la bande après le déversement et retombe le long du brin de retour. Éliminée par les racleurs — voir retour de matière et choix des racleurs.
Racleur: Une lame appliquée contre la bande pour éliminer le retour de matière : un racleur primaire (pré-racleur) sur la face du tambour de tête, un racleur secondaire juste après, parfois un tertiaire ou un caisson de lavage.
Bavettes de guidage: Des plaques verticales le long des deux bords de la bande dans la zone de chargement, qui contiennent la matière pendant qu'elle se stabilise, avec un joint souple le long de leur bord inférieur.
Flèche de la bande: L'affaissement de la bande entre les rouleaux sous charge, généralement limité à un faible pourcentage de l'entraxe pour que les bavettes restent étanches et que la matière reste en place.

Points de transfert et poussière

Point de transfert: Tout endroit où la matière quitte un équipement pour entrer dans un autre. Les quelques mètres les plus intenses d'une ligne, et l'origine de la plupart des poussières, déversements et dégradations de bande — voir conception des points de transfert.
Trajectoire: Le chemin suivi par la matière après avoir quitté le tambour de tête, calculé à partir de la vitesse de la bande et de la géométrie du tambour. Le premier trait de toute conception de goulotte.
Capot et cuillère: Les deux parties courbes d'une goulotte étudiée : le capot reçoit le flux sous un angle rasant et le garde groupé ; la cuillère le dépose sur la bande réceptrice dans le sens de marche, à une vitesse proche de celle de la bande.
Boîte à pierres: Un gradin ou une poche dans une goulotte où la matière s'accumule sur elle-même, de sorte que le flux entrant atterrit sur sa propre matière plutôt que sur de l'acier. Utilisée pour les matières abrasives.
Rouleaux amortisseurs / lit d'impact: Des rouleaux à disques en caoutchouc ou un lit de glissement sous la zone de chargement, qui absorbent l'impact et gardent la bande plate pour que le joint de bavette fonctionne.
Air induit: L'air entraîné par un flux de matière qui tombe. Quand le flux s'arrête, l'air s'échappe en emportant les fines : le mécanisme à l'origine de la plupart des poussières aux points de transfert.
Zone de décantation: La longueur de bande capotée après le point de chargement, dans laquelle l'air induit ralentit et dépose sa poussière avant que la bande ne sorte du capotage.
Détecteur de bourrage: Un détecteur à palette ou une sonde dans une goulotte, qui signale un bourrage et arrête le convoyeur d'alimentation avant que le transfert ne soit enseveli.

Types de convoyeurs

Convoyeur à bande: Une bande sans fin sur des rouleaux, entraînée par un tambour, qui transporte la matière sur son brin supérieur. La gamme la plus large et l'énergie par tonne la plus faible des types mécaniques — voir les types de convoyeurs comparés.
Convoyeur tubulaire: Un convoyeur à bande dont la bande s'enroule en tube fermé après le chargement, ce qui confine la matière et permet les courbes — voir quand une bande fermée justifie son coût.
Convoyeur à vis: Une spire hélicoïdale en rotation dans une auge ou un tube, qui pousse la matière. Simple et fermé ; sensible aux matières collantes, fibreuses et abrasives — voir les vis pour matières difficiles.
Aéroglissière (transporteur à air et gravité): Un canal couvert muni d'une toile poreuse à travers laquelle de l'air à basse pression fluidise une poudre fine, qui s'écoule alors le long d'une légère pente.
Élévateur à godets: Des godets sur une bande ou une chaîne qui élèvent la matière à la verticale, déchargée en tête de façon centrifuge (rapide, godets espacés) ou continue (lent, godets rapprochés) — voir décharge centrifuge ou continue.
Convoyeur navette: Un convoyeur à bande réversible sur un chariot mobile, qui déplace son point de déversement le long d'une rangée de silos ou de cases.
Chariot verseur: Une paire de tambours mobiles qui soulève une bande et la fait déverser latéralement en un point choisi de sa longueur.
Transporteur à tabliers métalliques: Des tabliers d'acier qui se chevauchent, montés sur chaînes, utilisés pour les matières chaudes, lourdes ou à très gros morceaux, comme le clinker en sortie directe de refroidisseur.

Termes d'ingénierie et de projet

Débit nominal, de dimensionnement et de pointe: Le débit moyen dont le procédé a besoin ; le débit pour lequel l'équipement est dimensionné, marge comprise ; et le débit instantané le plus élevé qu'il doit encaisser. Trois nombres, pas un — voir comment spécifier un système de convoyage.
Service: La description complète de ce qu'un équipement doit faire : matière, débit, heures, environnement, tracé. « Service lourd » est un argument de catalogue ; un énoncé de service est un document d'ingénierie.
Bases de conception: Le document qui fixe les données sur lesquelles repose une conception — données matière, service, conditions de site, normes, interfaces — pour que chaque décision ultérieure se réfère aux mêmes faits. Le principal livrable d'une étude de faisabilité.
Plan d'ensemble: Le plan qui montre où se trouve chaque élément et comment il se raccorde — vue en plan, élévations, niveaux, repères — sans le détail de fabrication — voir comment lire un plan d'ensemble.
Descente de charges: Les efforts et les moments que l'équipement impose à la structure à chaque appui, fournis par le fournisseur pour que la structure puisse être vérifiée — voir nouveau convoyeur sur charpente existante.
Interface: Toute limite où le périmètre d'une partie rencontre celui d'une autre — une bouche de goulotte, une bride, un bornier, un boulon d'ancrage. Convenue tôt dans un projet, ou disputée à la fin.
Mise en service: Démontrer que l'équipement installé fait ce pour quoi il a été conçu : à vide (sans matière), en charge (avec matière), puis un essai de performance — voir comment se déroule un projet.
Rénovation (mise à niveau): Modifier un équipement ou une structure existants pour en changer les performances, plutôt que les remplacer — voir rénover ou remplacer.

Les termes que nous n'avons pas couverts, ou que vous employez autrement dans votre usine, méritent un message : la checklist de demande explique comment un vocabulaire partagé accélère une première proposition.

LES QUESTIONS QU'ON NOUS POSE

Quelle est la différence entre angle de talus et angle de surcharge ?

L'angle de talus est la pente d'un tas versé, immobile. L'angle de surcharge est la pente plus plate à laquelle la même matière se stabilise sur une bande en mouvement, et c'est lui qui sert à calculer la capacité d'une bande. Utiliser l'angle de talus surestime ce qu'une bande transporte.

Quelle est la différence entre un extracteur et un convoyeur ?

Un extracteur règle le débit auquel la matière quitte une trémie et est conçu pour prélever sur tout l'orifice ; un convoyeur transporte ce qu'on lui donne. Utiliser un convoyeur comme extracteur donne un débit non maîtrisé et une trémie qui ne se vide que d'un côté.

Que signifie écoulement en masse dans un silo ?

Un schéma dans lequel toute la matière bouge dès qu'une partie est vidangée : premier entré, premier sorti, sans zone stagnante. Il exige une trémie assez pentue et lisse pour la matière et un extracteur qui garde tout l'orifice actif. L'alternative est l'écoulement en cheminée.