Fabrication : élimination des brouillards d'huile dans l'environnement de fabrication

Les brouillards d’huile peuvent être un problème majeur dans l’environnement de fabrication moderne et des mesures doivent être prises pour les éliminer. Jorgen Brahm de Clean Air America Inc. décrit les problèmes et les étapes importantes qui peuvent être prises.

Les installations de fabrication modernes contiennent des équipements, tels que des machines de soudage, de meulage et de découpe, ainsi que des machines-outils CNC pour le tournage, le meulage et le fraisage par exemple, qui dégagent du brouillard d’huile dans l’environnement de production lors du fonctionnement. Ces types d’installations comprennent les fabricants de composants et d’instruments médicaux, l’aérospatiale, les pièces de groupe motopropulseur automobile telles que les moteurs, les transmissions et les procédés tels que les extrusions, les presses à chaud avec des huiles de graphite, les aciéries et autres.

Le brouillard d’huile et la fumée pénètrent dans l’environnement et causent des dommages à l’équipement et aux travailleurs. Les risques qui sont le plus souvent associés à de fortes concentrations de brouillard d’huile ou de fumée d’huile sont les suivants:

• Le brouillard d’huile peut contenir de petites particules métalliques, des bactéries et des spores qui peuvent donner lieu à des problèmes respiratoires.

• Peut causer des problèmes de peau, y compris l’acné et l’eczéma.

• Risque accru de glissade - le brouillard d’huile finit par se déposer sur le sol.

• Le brouillard d’huile qui s’accumule sur les surfaces à l’intérieur des systèmes CVC nuira à son fonctionnement, à son efficacité, à la durée de vie du filtre et encrassera l’air intérieur.

• Environnement généralement sale en raison de l’huile attirant d’autres impuretés, ce qui les fait adhérer aux machines et autres équipements.

• Le brouillard d’huile nuit à l’électronique des machines modernes de travail des métaux.

• Le brouillard d’huile provoque une « brume » dans la plante qui peut être peu attrayante pour les clients potentiels lors de leur visite.

Le brouillard d’huile et la fumée d’huile sont générés par un certain nombre d’opérations de fabrication différentes. Avant de pouvoir prendre les mesures appropriées pour surmonter les risques et les dommages causés par ces substances, nous devons savoir précisément ce que sont réellement le brouillard d’huile et la fumée d’huile.

Dans l’industrie manufacturière, le brouillard d’huile apparaît surtout lors de l’usinage de la découpe des métaux, qui est un terme complet pour le tournage, le fraisage, le meulage et l’alésage. Le brouillard d’huile apparaît lorsque de l’huile ou de l’eau mélangée à un fluide de coupe concentré, appelé émulsion, est utilisée pour le refroidissement, la lubrification ou l’élimination des copeaux.

Avec une vitesse et une pression élevées, les gouttes d’huile deviennent très faibles (<1 μm) et la quantité d’huile dans l’air est souvent élevée. Dans certaines opérations, la fumée d’huile se produit à plus grande échelle.

Au fur et à mesure des opérations d’usinage, ces fluides sont émis sous forme d’aérosols et de fumée dans l’air ambiant. Il est, bien sûr, malsain de respirer ces substances.

Les questions de santé et de sécurité sont maintenant prises très au sérieux par un nombre croissant d’entreprises. De nombreux grands fabricants américains planifient à l’avance et adoptent les limites d’exposition européennes en tant que norme mondiale pour l’ensemble de leur entreprise et dépassent les normes OSHA.

Les limites d’exposition ciblées par ces entreprises varient de 0,02 à 1 mg/m3 selon la politique de l’entreprise. L’ancienne technologie de collecte de brouillard ne peut tout simplement pas répondre à ces exigences plus élevées.

Le Conseil national de la sécurité et de la santé au travail a donc établi des valeurs limites spécifiques à cet effet. La valeur limite actuelle pour l’émission d’aérosols dans les locaux industriels est de 5 mg/m3.

De plus, le coût de l’énergie est à un niveau record et continue d’augmenter, de sorte que de plus en plus d’entreprises s’efforcent d’améliorer l’efficacité énergétique. Ils utilisent peut-être des carburants alternatifs et des équipements économes en énergie, mais il est bien connu que les filtres à air représentent jusqu’à 30% de la consommation totale d’énergie dans les systèmes de filtration de l’air. Et ces systèmes de filtration sont nécessaires dans les environnements industriels et de fabrication lourds pour permettre aux travailleurs de respirer de l’air pur. La sélection du bon filtre qui offre la meilleure efficacité et la perte de charge moyenne la plus faible peut créer des économies d’énergie significatives tout en maintenant une qualité saine de l’air intérieur.

La méthode la plus courante et la plus efficace pour collecter le brouillard d’huile/fumée d’huile est à la source, c’est-à-dire directement à la machine de travail des métaux. Cela est possible aussi bien dans le cas de machines complètement fermées que de machines ouvertes. Dans une machine fermée, une pression d’air négative est créée dans l’espace où se déroulent les opérations d’usinage. L’air chargé d’huile est aspiré hors de l’enceinte et acheminé par un conduit jusqu’à l’unité de filtration. Une fois l’air filtré, il est renvoyé dans les locaux. Si des machines ouvertes sont installées, il est courant d’essayer de capturer le brouillard / fumée d’huile dans une sorte de hotte ou de superstructure et de le transporter à travers un conduit jusqu’à l’unité de filtration.

Une nouvelle technologie de collecte de brouillard d’huile et de fumée d’huile est disponible pour éliminer le brouillard d’huile et la fumée de l’environnement du plancher d’usinage et séparer efficacement les vapeurs d’huile, le brouillard d’huile, la fumée d’huile, la poussière huileuse et le brouillard d’émulsion et renvoie de l’air cristallin à l’usine.

Le brouillard d’huile, la fumée d’huile et les particules nocives telles que les copeaux, les bactéries et les spores générés par les machines de travail des métaux sont extraits à la source et nettoyés par une technologie de coalescence (drainage) plus efficace. Ces nouveaux modèles de collecteurs de brouillard d’huile utilisent un processus en 3 étapes où les 2 premières étapes sont conçues spécifiquement pour l’émulsion ou l’huile pure et le 3ème filtre est un HEPA H13 (99,995%). Avec ce degré élevé de séparation et d’efficacité, l’air purifié est ensuite renvoyé directement à l’atelier, où il dépasse les limites d’exposition fixées par l’OSHA, le NIOSH et le HSE.

Les filtres d’élimination de l’huile fonctionnent en recueillant l’huile ou le liquide de refroidissement et en lui permettant de s’écouler à la base des nouvelles unités de collecte du brouillard d’huile. Les filtres n’absorbent pas l’huile, mais la fusionnent jusqu’à ce qu’elle soit suffisamment lourde pour s’écouler.

L’air contaminé passe à travers le média filtrant. Ce faisant, les particules d’huile sont attirées par les fibres oléophobes. Les gouttelettes d’huile continuent d’entrer en collision avec la fibre, ce qui fait que les gouttelettes d’huile gagnent en masse. Au fur et à mesure que la goutte d’huile grossit, elle devient suffisamment lourde pour tomber contre le flux d’air vers la base de l’unité, où elle peut être collectée ou drainée directement dans le carter de la machine-outil.

L’air « nettoyé » est ensuite passé à travers un coalesceur très efficace à la deuxième étape où le processus de coalescence est répété. Après cette deuxième étape de filtration, l’air est en moyenne exempt de brouillard d’huile à 95-98%.

La troisième étape de filtration est conçue pour nettoyer complètement l’air restant à un niveau beaucoup plus élevé que l’air ambiant environnant. À l’aide d’un filtre HEPA, cette dernière étape garantit que les fines particules submicroniques (huile à l’état de traces, fumée, bactéries, pollen et spores) sont piégées et ne peuvent pas retourner à l’atelier.

Les filtres HEPA (High-Efficiency Particulate Aerosol) ont une efficacité minimale de collecte des particules de 99,97% pour les particules de 0,3 micron de diamètre. Les filtres HEPA (grade H13 EN1822) fonctionnent à 99,95% d’efficacité à 0,3 μm. Un micron est 1 millionième de mètre, soit environ 0,00003937 pouces, ce qui signifie qu’il y a 25 400 microns dans un pouce. L’œil humain peut voir des particules aussi petites que 10 microns.

Cela signifie que dans un environnement d’atelier, toutes les particules dangereuses sont effectivement piégées, garantissant que seul l’air cliniquement propre est renvoyé à l’atelier.

En outre, les nouveaux modèles de collecteurs de brouillard d’huile offrent plus qu’une simple résolution en matière de santé et de sécurité. Ils peuvent améliorer la productivité, réduire de nombreux coûts et réduire la consommation d’énergie grâce à une conception facile à installer et nécessitant peu d’entretien.

Un grand fabricant de moteurs automobiles, avec sans doute l’usine la plus avancée d’Europe, a eu des problèmes avec un système de brouillard d’huile existant, préféré du groupe. Bien que ces systèmes n’aient que quelques années, les résultats de performance ont été un choc complet lors de l’enquête.

Performance du système de filtration par brouillard d’huile existant :

• Entrée : 5,790 mg/m³

• Sortie : 5,703 mg/m³

• Efficacité : 1,5 %

L’utilisation d’un nouveau modèle de système de collecte et de filtration du brouillard d’huile a permis d’améliorer considérablement les performances :

• Entrée : 5,516 mg/m³

• Sortie : 0,034 mg/m³

• Efficacité : 99,3 %

La raison pour laquelle l’efficacité n’était pas plus élevée était qu’il n’y avait de la place que pour deux étages de filtration coalescents, pas un HEPA de niveau 3.

Une unité standard de collecte du brouillard d’huile à trois étages, installée chez un prestigieux fabricant de moteurs européen, a été fixée par conduits à deux machines Grob, qui usinaient des culasses à l’aide d’émulsion.

Au cours des trois années où l’essai a été effectué, aucun changement de filtre n’a été requis ou effectué. Les chiffres relatifs au rendement étaient les suivants :

• Entrée moyenne : 28,3 mg/m³

• Sortie moyenne : 0,001 mg/m³

• Efficacité : 99,999 %

Sur la base de ces exemples, l’utilisation d’un modèle plus récent, de filtration à 3 étages, de collecteurs de brouillard d’huile améliore l’efficacité de 100 fois. De plus, ils aident les entreprises à atteindre les normes de santé, de sécurité et de propreté, telles que:

• Dépasse les normes internationales de santé et de sécurité.

• Effectue des contrôles rigoureux.

• Améliore la propreté sur le plancher de fabrication.

• Atténue les risques de glissement du brouillard d’huile.

• Augmente la visibilité et l’éclairage du lieu de travail.

• Améliore la productivité en nécessitant moins d’entretien et peu de changements de filtres.

• Améliore la conformité environnementale et la consommation d’énergie en recyclant l’huile collectée.