Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
La protection localisée d’ambiance par flux d'air consiste à préserver des éléments de toute contamination aéroportée lorsque l’usage de barrières solides n’est pas envisageable. La difficulté réside dans le maintien de la barrière contre la contamination, à l’interface entre la zone à protéger et l’ambiance, malgré des perturbations courantes ou exceptionnelles qui viennent affecter sa stabilité ou simplement la briser. Cet article présente les principes physiques qui sont à la base de la protection localisée, et illustre par des exemples concrets sa mise en œuvre.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Johan CARLIER : Ingénieur de recherche Irstea, docteur en mécanique de l'université des Sciences et Technologies de Lille - Irstea – UR OPAALE équipe ACTA, Rennes, France
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Lionel FIABANE : Ingénieur de recherche Irstea, docteur en sciences de l'ingénieur de l'École Polytechnique - Irstea – UR OPAALE équipe ACTA, Rennes, France
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Dominique HEITZ : Chargé de recherche Irstea, responsable équipe ACTA, habilité à diriger les recherches en mécanique de l’université de Rennes 1, docteur en mécanique des fluides de l'université de Poitiers - Irstea – UR OPAALE équipe ACTA, Rennes, France
INTRODUCTION
Seule la maîtrise localisée des flux d’air propres peut prétendre assurer des niveaux élevés de propreté d’air autour des produits sensibles à l’aéro-contamination. Il est bien entendu possible d’obtenir globalement une bonne protection particulaire dans des grands volumes comme les ateliers de production, même ouverts aux contaminations internes (opérateurs, machines, matières premières, etc.). Mais la maîtrise localisée, appelée également « flux unidirectionnel » ou « flux dirigé », permet d’obtenir localement des niveaux de propreté en activité de « classe 5 » (de la norme ISO 14644-1), ou de « classe 100 » (de l'ancienne norme FED-STD-209 E) dans des ambiances atteignant difficilement des classes de propreté 100 fois moins bonnes en salle propre perturbée par l’activité (« classe 7 » de ISO 14644-1, ou « classe 10 000 » de FED-STD-209 E).
Ce constat est maintenant partagé par bon nombre d’industriels de l’alimentaire pour lesquels la problématique froid et condition de travail s’ajoute à celle de l’ultrapropreté. Une bonne maîtrise localisée des flux d’air propres et froids permet de maintenir une température constamment basse d’environ 4 °C au niveau des produits alimentaires en cours de traitement (plans de travail, conditionneuses, bandes convoyeuses, etc.), tout en assurant une température nettement plus élevée, d’environ 15 °C, au contact des personnes situées à proximité.
Le présent article va tout d'abord s'attacher à définir ce qu'est une protection localisée par soufflage d'air propre, puis à décrire les phénomènes physiques mis en jeu dans les dispositifs de séparation d’ambiances. Les effets de l’entraînement, du mélange et de la flottabilité seront plus particulièrement détaillés, ainsi que les ressorts du transport particulaire. Des technologies concrètes de protection localisée seront enfin présentées et décrites.
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Particules dans les écoulements
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2. Écoulements typiques du mélange
La séparation d’ambiance climatique se joue au niveau de l'interface entre les deux ambiances à séparer, par exemple la frontière entre l'ambiance générale d’un atelier et l’environnement maîtrisé et localisé autour d’un produit à protéger. Dans cette zone, l’écoulement peut être simplement représenté, selon les configurations, par deux écoulements typiques des écoulements cisaillés libres :
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la couche de mélange pour l'interface entre deux ambiances de vitesses différentes ;
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le jet plan (ou rideau d'air) largement utilisé pour améliorer de façon significative la séparation.
Dans cette section, nous nous limitons à décrire ces deux écoulements d’un point de vue phénoménologique et à donner les lois décrivant leur comportement moyen.
2.1 Équations du mouvement
L’écoulement d’un fluide newtonien et incompressible, avec l’approximation de Boussinesq pour la prise en compte des effets de flottabilité, est décrit par le système suivant :
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Écoulements typiques du mélange
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BURFOOT et al - Localised air delivery systems in the food industry. - Trends Food Sci. Tech., 11, 11 (2000).
-
(2) - AUDIDIER (Y.) - Ultra Clean Workshop Concept. - In Minimal Processing and Ready Made Foods, SIK, Göteborg (1996).
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(3) - VANDRIESSCHE (S.), RIGNAC (J.-P.) - Performance énergétique en ambiances propres. - ASPEC Paris (2016).
-
(4) - CHASSAING (P.) - Mécanique des Fluides. - Polytech de l'INP réf. 929, Cépaduès Toulouse (2010).
-
(5) - CHASSAING (P.) - Turbulence en Mécanique des Fluides. - Polytech de l'INP ref. 483, Cépaduès Toulouse (2000).
-
(6) - BROWN (G.L.), ROSHKO (A.) - On density effects and large structure in turbulent mixing layers. - J....
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
ContaminExpo – Salon et congrès sur la maîtrise de la contamination et des salles propres, a lieu tous les deux ans à Paris (années impaires) :
HAUT DE PAGE
ISO
ISO 14644-1 (2015), Classification de la propreté particulaire de l'air, NF EN ISO 14644-1 (février 2016).
ISO 7730 (2005), Ergonomie des ambiances thermiques – Détermination analytique et interprétation du confort thermique par le calcul des indices PMV et PPD et par des critères de confort thermique local.
AFNOR
NF EN 1822-1 (2010), Filtres à...
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