Simulation expérimentale de la dispersion de la poussière émise par le polissage du granite et évaluation de 3 concepts de réduction à la source

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1 Simulation expérimentale de la dispersion de la poussière émise par le polissage du granite et évaluation de 3 concepts de réduction à la source Ali Bahloul / IRSST Victor Songmene / ÉTS Marcelo Reggio / École Polytechnique de Montréal

2 PLAN DE LA PRÉSENTATION 1. MISE EN CONTEXTE 2. OBJECTIFS 3. DISPERSION de la poussière lors du polissage (ÉTS) 4. BANC D ESSAI de simulation expérimentale 5. DISPERSION de la poussière autour d un disque rotatif 6. CAPTATION DE POUSSIÈRE FENTES D ASPIRATION : expérimentation et CFD (Poly) ÉTUDE COMPARATIVE : 3 concepts de captation 7. CONCLUSIONS 2

3 MISE EN CONTEXTE De 2004 à 2008, 157 cas de silicose ont été acceptés par la CSST* RSST établit présentement la VEMP à la silice sous forme de quartz 3 à 0,1 mg/m Secteur de la fabrication de produits en granit et en matériaux composites contenant de la silice cristalline L industrie du granit est essentiellement concentrée dans les régions de l Estrie et de Montréal En Estrie seulement, ce secteur compte environ une trentaine d entreprises qui emploient près de 800 travailleurs * 3

4 MISE EN CONTEXTE En 2005, mise en place du Programme d Intervention Régional (PIR) OSHA (2015) : Alerte d exposition à la silice dans l industrie de transformation du granit ** Recommandation de travail humide Travaux de l INRS*** Recommandation des cabine ventilée En 2007, mise en place d un comité à la CSST Guide des bonnes pratiques Prévention de l'exposition des * travailleurs à la silice 4 1 er Projet : Étude numérique et expérimentale en laboratoire du polissage * ** *** INRS (ED 945 page 8), juillet 2005

5 OBJECTIFS 1. Comprendre le mécanisme de dispersion des particules sous l effet de la rotation du disque tournant. 2. Comparer les 3 concepts de réduction à la source : 1. Fente d aspiration et soufflage 3. Aspiration intégrée au disque 2. Aspiration par confinement du disque 5

6 DISPERSION de la poussière lors du polissage (ÉTS) 3 Vitesses 1000 rpm 1500 rpm 2500 rpm h: hauteur, cm (25, 30) Points de mesure SMPS APS Dust tract (25, 20) Granite Meule (10, 5) (25, 5) (50, 5) d: distance, cm - 2 Meules: Grit 45 et Grit 100* - Matériau: Granite Noir et Blanc - Pression: 0.1 bar 6

7 DISPERSION de la poussière lors du polissage (ÉTS) 7

8 Total particle number concentration (#/cm 3 ) Total particle number concentration (#/cm 3 ) DISPERSION de la poussière lors du polissage (ÉTS) Polishing white granit using tool with spring 6x10 4 Polishing white granit using tool with spring Rotation without displacement Grid 100; h=5cm; 0.1bar APS; particle collection time : 100s 9x10 9 8x10 9 Rotation without displacement Grid 100; h=5cm; 0.1bar SMPS; particle collection time : 100s 5x10 4 7x10 9 4x10 4 6x10 9 3x10 4 2x rpm 1500 rpm 2500 rpm 5x10 9 4x10 9 3x rpm 1500 rpm 2500 rpm 1x10 4 2x10 9 1x Distance (cm) Distance (cm) 1. CPUF >> CPF 2. zone de travail entièrement contaminée 8

9 Total particle number concentration (#/cm 3 ) Total particle number concentration (#/cm 3 ) DISPERSION de la poussière lors du polissage (ÉTS) Polishing white granit using tool with spring Rotation without displacement Grid 100; d=25cm; 0.1bar APS; particle collection time : 100s Polishing white granit using tool with spring Rotation without displacement Grid 100; d=25cm; 0.1bar SMPS; particle collection time : 100s 6x10 4 9x10 9 5x10 4 8x10 9 7x10 9 4x10 4 6x10 9 3x10 4 2x rpm 1500 rpm 2500 rpm 5x10 9 4x10 9 3x rpm 1500 rpm 2500 rpm 1x10 4 2x10 9 1x High (cm) High (cm) 1. CPUF >> CPF 2. zone de travail entièrement contaminée 9

10 BANC D ESSAI de simulation expérimentale Générateur de particules NaCl «à collison 6-jet (BGI)» ou gaz traceur (CO 2 ) 10

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12 Concentration totale (#/cm³) DISPERSION de la poussière autour d un disque rotatif Particules de NaCl de diamètre < 700 nm 6,00E+05 Dispersion des particules émises à une hauteur de 5 cm 1000 rpm 2500 rpm 4,00E+05 2,00E+05 0,00E Distance radiale (cm) 12

13 Concentration totale (#/cm³) DISPERSION de la poussière autour d un disque rotatif Particules de NaCl de diamètre < 700 nm Dispersion des particules émises à une distance radiale de 20 cm 6,00E rpm 2500 rpm 4,00E+05 2,00E+05 0,00E Hauteur (cm) 13

14 Concentration moyenne (#/cm³) DISPERSION de la poussière autour d un disque rotatif Particules de NaCl de diamètre < 700 nm 8,00E+04 Dispersion radiale granulométrique à une hauteur de 5 cm et 1000 rpm Distance = 5 cm 6,00E+04 Distance = 20 cm Distance = 60 cm 4,00E+04 2,00E+04 0,00E Diamètre (nm) 14

15 Concentration totale normalisée DISPERSION de la poussière autour d un disque rotatif Dispersion de NaCl et CO2 à une hauteur de 5 cm 1,0 0,8 0,6 0,4 NaCl et 1000 rpm NaCl et 2500 rpm 0,2 CO2 et 1000 rpm CO2 et 2500 rpm 0, Distance radiale (cm) 15

16 CAPTATION DE POUSSIÈRE

17 CAPTATION DE POUSSIÈRE

18 CAPTATION DE POUSSIÈRE 18

19 CAPTATION DE POUSSIÈRE

20 CAPTATION DE POUSSIÈRE Efficacité (%) 1. Aspiration-soufflage 100% Efficacité en fonction du débit : aspiration et soufflage 80% 60% 40% 20% Aspiration et soufflage 1500 rpm Aspiration et soufflage 2500 rpm 0% Débit de soufflage (l/min) 20

21 Efficacité (%) CAPTATION DE POUSSIÈRE 2. Aspiration utilisant un confinement sur l outil 100% Efficacité en fonction du débit : confinement disque 80% 60% 40% 1500 rpm 2500 rpm 20% 0% Débit d'aspiration (lpm) 21

22 Efficacité (%) CAPTATION DE POUSSIÈRE 100% 3. Aspiration par le disque utilisant des fentes Efficacité en fonction du débit - aspiration par le disque 80% 60% 40% 1500 rpm 2500 rpm 20% 0% Débit (lpm) 22

23 Efficacité (%) CAPTATION DE POUSSIÈRE Comparaison des trois concepts à 1500 rpm 100% Efficacité en fonction du débit à 1500 rpm 80% Débit d'aspiration = 100 l/min 60% 40% 20% 0% Débit d'aspiration (lpm) Fente et soufflage Confinement du disque Aspiration intégrée 23

24 Efficacité (%) CAPTATION DE POUSSIÈRE Comparaison des trois concepts à 2500 rpm 100% Efficacité en fonction du débit à 2500 rpm 80% 60% Débit d'aspiration = 100 l/min 40% 24 20% 0% Débit d'aspiration (lpm) Fente et soufflage Confinement du disque Aspiration intégrée

25 Efficacité (%) CAPTATION DE POUSSIÈRE Évaluation du captage à la source en utilisant NaCl et CO2 comme contaminant traceur 100% Efficacité en fonction du débit à 1500 rpm 80% 60% 40% 20% Fente circulaire - NaCl Fente circulaire - CO2 0% Débit d'aspiration (l/min) 25

26 CONCLUSIONS Le polissage produit plus de particules ultrafines que de fines La taille des particules (PUF, PF) influence peu la dispersion de la poussière Le polissage contamine autant l espace proche de l outil que l espace éloigné Travail humide réduit l émission de la poussière vs grande quantité d eau Trois concepts comparés : aspiration combinée au soufflage; confinement du disque de polissage; aspiration intégrée au disque de polissage (+ efficace). 26 Le gaz traceur est capable de modéliser raisonnablement la dispersion de particules et la captation à la source.

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29 Flux horizontal Flux oblique Flux vertical

30 Domaines d utilisation des différents types de flux. INRS (ED 945 page 8), juillet 2005