Moteur de ventilateur de dépoussiérage et de filtre : choix pour filtres à manches et cyclones

Le moteur d’un ventilateur de dépoussiérage se dimensionne sur la puissance à l’arbre nécessaire pour aspirer le débit voulu même lorsque le filtre est le plus encrassé ; un calcul fait avec un filtre propre laisse le moteur trop petit. Dans l’exemple de filtre à manches de cet article, 9 000 m³/h sont aspirés sous une pression de réseau de 1 800 Pa filtre propre et de 2 750 Pa filtre chargé ; la puissance à l’arbre passe de 6,0 kW à 9,2 kW, et un DRG-160M1-2 de 11 kW à 2 pôles convient (19,6 A sous 400 V, 2945 tr/min). Vous trouverez les modèles adaptés parmi les 120 modèles de notre boutique en ligne.

Le dépoussiérage n’est pas un type de ventilateur mais un usage : le même travail se fait avec différentes roues centrifuges. Ce qui guide le choix du moteur, c’est davantage le système que la roue : le ventilateur est-il avant ou après le filtre, à quel point le filtre se charge-t-il, y a-t-il des poussières combustibles ? Le tableau, le mode de démarrage et le réglage du relais thermique doivent être confiés à un électricien qualifié, et aucun entretien du ventilateur ou du filtre ne doit commencer avant la consignation électrique.

Où se place le ventilateur dans un système de dépoussiérage ?

Un système type suit cet ordre : hottes de captage, gaines, cyclone ou caisson de décantation si besoin, filtre à manches ou à cartouches, ventilateur et cheminée. La position du ventilateur est l’une de deux options, et elle détermine aussi le type de roue.

• Après le filtre (côté propre) : la disposition la plus courante. Le ventilateur maintient tout le système en dépression ; en cas de fuite, l’air entre au lieu que la poussière sorte [1]. Comme il voit de l’air filtré, une roue à pales inclinées vers l’arrière, plus efficace, peut être utilisée ; un fabricant indique que cela permet un moteur plus petit [2].
• Avant le filtre (côté sale) : le ventilateur est le premier élément à recevoir la poussière et la matière. Il faut ici une roue à pales radiales autonettoyante [2] ; elle est préférée sur les lignes transportant fibres longues, papier ou copeaux.

Même côté propre, la poussière atteint le ventilateur si une manche se déchire. L’encrassement des pales inclinées vers l’arrière provoque balourd et perte de performance [4] ; une défaillance du filtre se remarque donc souvent d’abord par la vibration du ventilateur.

Quel est le rôle du moteur électrique dans ce système ?

Dans les deux dispositions, le moteur reste hors du flux d’air. Sur les petits et moyens ventilateurs posés sur le filtre, la roue est montée directement sur l’arbre moteur ; le ventilateur décrit dans la notice d’un fabricant est un ensemble à entraînement direct fixé directement sur la sortie d’air propre du collecteur [3]. Sur les grandes installations, le ventilateur repose sur un châssis séparé et le moteur est relié par courroies ou accouplement ; la vitesse du ventilateur peut alors être modifiée par les poulies.

En entraînement direct, l’arbre moteur porte le poids de la roue et les efforts de balourd ; le montage horizontal ou vertical (B3, B5, V1, par exemple) dépend de la disposition du ventilateur, et le type exact provient du plan du fabricant du ventilateur. Avec courroie, le moteur est le plus souvent à pattes B3 sur une glissière de tension.

Les responsabilités sont distinctes : le choix du ventilateur, sa courbe, la roue, la volute, la surface filtrante et le calcul des gaines relèvent du fabricant du filtre ou du ventilateur et de l’ingénieur de projet. Le fournisseur de moteur fournit un moteur adapté à la puissance à l’arbre, à la vitesse, au montage et aux conditions ambiantes indiqués.

Comment la charge du moteur évolue-t-elle quand le filtre se colmate ?

Dans un filtre à manches, la poussière forme un gâteau à la surface du tissu et l’air perd de la pression en le traversant. Selon un guide de conception, des manches neuves présentent une perte de charge de 0,5 à 1,5 pouce de colonne d’eau (environ 125 à 375 Pa) et l’exploitation normale se situe à 3 à 5 pouces (environ 750 à 1 250 Pa) ; au-delà de 5 pouces, les manches sont colmatées [1]. Quand la pression du filtre augmente, le ventilateur doit travailler davantage pour aspirer le même air [1].

Hypothèses de l’exemple : débit 2,5 m³/s (9 000 m³/h), pertes des hottes, gaines et cyclone 1 500 Pa ; filtre propre 300 Pa, filtre chargé avant décolmatage 1 250 Pa. Avec un rendement du ventilateur supposé de 0,75 et un débit maintenu constant (par registre ou variateur), P_arbre = Q·Δp / η_fan :

Le moteur se choisit pour la charge la plus élevée, le point filtre chargé : 9,2 kW plus environ 10 % de marge ≈ 10,1 kW, puissance normalisée supérieure 11 kW. L’entraînement direct n’a pas de perte de courroie ; avec courroie, ajoutez-la. Pour essayer les valeurs de votre propre installation, utilisez le calculateur de puissance moteur pompe et ventilateur.

Si le débit n’est pas maintenu constant, la situation peut s’inverser. Juste après le décolmatage, la résistance du réseau baisse et le ventilateur aspire plus d’air. Sur une roue à pales inclinées vers l’arrière, la puissance cesse d’augmenter après un sommet ; sur une roue à pales radiales, elle augmente avec le débit et le moment filtre propre peut être le plus dur pour le moteur. Demandez donc au fabricant du ventilateur la puissance à l’arbre aux deux points de fonctionnement (propre et chargé).

Pourquoi n’indiquons-nous pas de plage de puissance ?

Nous n’avons pas trouvé de plage unique de puissance moteur pour les ventilateurs de dépoussiérage dans une source fiable. La puissance dépend des données de l’application : nombre de points de captage et débit de chacun, vitesse dans les gaines, type de filtre et perte de charge, perte du cyclone, nature et concentration de la poussière, température de l’air, altitude et type d’entraînement.

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Démarrage : registre, roue lourde et mode de démarrage

Les ventilateurs de dépoussiérage démarrent souvent le matin avec un air froid et dense, un gâteau de filtration et des gaines chargées. On démarre donc registre de refoulement fermé ; sur une roue à pales radiales en particulier, un registre fermé réduit nettement la puissance au démarrage. Les roues radiales qui travaillent côté sale sont en tôle épaisse : elles sont lourdes et accélèrent lentement.

Le DRG-160M1-2 de l’exemple a un courant de démarrage de 8,1 fois le courant nominal : environ 159 A en démarrage direct. Bobiné en 400/690 V, il fonctionne en triangle sous 400 V et convient au démarrage étoile-triangle ; en étoile, le courant de ligne descend à environ 53 A et le couple de démarrage à environ 23,8 Nm. Registre fermé, ce couple lance la plupart des ventilateurs ; registre ouvert, le moteur risque de rester bloqué en étoile. Une longue accélération demande une classe de relais pour démarrage lourd ou un démarreur progressif ; pour les réglages, voir nos outils démarrage étoile-triangle et sélection du relais thermique, du fusible et du contacteur.

Le variateur apporte ici un avantage précis : quand le filtre se charge, il augmente la vitesse pour garder une vitesse d’air constante aux hottes, et la réduit quand le filtre est propre. Le moteur doit alors être choisi pour le point filtre chargé à la vitesse la plus élevée.

Le moteur en ambiance poussiéreuse : protection IP, refroidissement et poussières combustibles

Même si le ventilateur est côté propre, le moteur se trouve dans un bâtiment ou une installation poussiéreuse, souvent juste à côté du filtre. Il se refroidit par sa carcasse à ailettes et son ventilateur arrière ; quand l’espace entre les ailettes se remplit de poussière, la chaleur ne s’évacue plus et le moteur chauffe même au courant de plaque. La notice d’un ventilateur demande de garder dégagées les ouvertures de ventilation du moteur et, en montage latéral, d’orienter le trou de purge vers le bas [3].

• Une carcasse IP55 limite l’entrée de poussière et de jets d’eau ; nettoyez tout de même les ailettes régulièrement.
• Un sac, un carton ou un tas de poussière qui obstrue l’arrière du capot coupe le refroidissement.
• Ne laissez pas l’air de décolmatage ou l’humidité extérieure transformer la poussière en boue sur le moteur.

Avec des poussières combustibles comme le bois, la farine, l’aluminium ou le magnésium, le système peut être classé en atmosphère explosive. Le ventilateur et le moteur doivent alors disposer de la certification correspondante ; les moteurs standard DRG ne sont pas vendus avec cette certification. Pour plus de détails, voir notre article moteur électrique antidéflagrant. Le classement des zones relève de l’exploitant et d’un ingénieur qualifié.

Qu’est-ce qui change selon l’application ?

• Concassage et criblage de pierre : poussière de silice abrasive ; cyclone + filtre à manches est courant, et un ventilateur côté propre prolonge la vie de la roue.
• Travail du bois : copeaux et sciure volumineux ; ventilateurs radiaux côté sale fréquents, risque de poussière combustible à évaluer.
• Meulage des métaux : les étincelles peuvent atteindre le filtre ; pare-étincelles et contrôle régulier des manches nécessaires.
• Grenaillage et sablage : forte charge de poussière et décolmatages fréquents ; la pression du filtre monte vite, dimensionnez sur le point chargé.
• Fonderie : gaz chaud et poussiéreux ; le ventilateur est choisi selon la température et le moteur tenu loin de la zone chaude.

Liste de contrôle pour le choix du moteur et correspondance DRG

• Fiche du ventilateur : débit, pression totale filtre propre et chargé, vitesse, puissance à l’arbre aux deux points
• Position du ventilateur : avant ou après le filtre
• Entraînement : direct (roue sur l’arbre moteur) ou courroie/accouplement
• Plaque de l’ancien moteur : kW, tr/min, carcasse, montage, diamètre d’arbre
• Nature de la poussière : abrasive, combustible
• Démarrage : direct, étoile-triangle, démarreur progressif ou variateur
• Température ambiante et emplacement du moteur

Gamme DRG : carcasses aluminium de 0,25 à 11 kW, carcasses fonte de 0,55 à 355 kW ; 1000, 1500 et 3000 tr/min ; triphasé, 230/400 V ou 400/690 V ; montage B3, B5, B14 et B35 sur note de commande. La correspondance se fait lorsque la puissance et la vitesse demandées par le ventilateur se situent dans cette gamme ; les modèles 2 et 4 pôles dominent pour les ventilateurs montés sur filtre, et leurs prix actuels figurent dans le tableau de prix ci-dessus. Caractéristiques du moteur de l’exemple :

• Puissance: 11 kW
• Vitesse nominale: 2945 tr/min
• Courant 400 V: 19,6 A
• cos φ: 0,89
• Couple nominal: 35,7 Nm
• Courant de démarrage Is/In: 8,1
• Arbre D × E: 42 × 110 mm
• Roulement: 6309-C3

Pour les cotes, consultez la page plans techniques ; pour une vue d’ensemble, notre page Moteurs de ventilateur. Les courroies et les lois des ventilateurs sont traitées dans notre article moteur de ventilateur et d’extracteur industriel.

Moteurs DRG pour ventilateurs de dépoussiérage

• DRG-132S2-2 – 7,5 kW – 2930 tr/min – 132S fonte
• DRG-160M1-2 – 11 kW – 2945 tr/min – 160M fonte
• DRG-160M-4 – 11 kW – 1465 tr/min – 160M fonte
• DRG-160M2-2 – 15 kW – 2945 tr/min – 160M fonte
• DRG-180M-2 – 22 kW – 2955 tr/min – 180M fonte

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Ventilateur de dépoussiérage : questions fréquentes

Quelle puissance en kW pour un ventilateur de dépoussiérage ?

Il n’y a pas de valeur fixe ; le débit et la pression totale avec filtre chargé la déterminent. Dans l’exemple, 9 000 m³/h sous 2 750 Pa ont donné environ 9,2 kW à l’arbre et un moteur de 11 kW a été retenu.

Pourquoi un ventilateur de dépoussiérage aspire-t-il moins avec le temps ?

La pression du gâteau de filtration augmente et le ventilateur aspire moins d’air. Surveillez le manomètre différentiel ; si la pression ne baisse pas après le décolmatage, les manches sont peut-être colmatées. Un moteur plus gros ne règle pas la cause.

Pourquoi le moteur du ventilateur de filtre chauffe-t-il ?

Les causes les plus fréquentes sont la poussière tassée entre les ailettes, un capot obstrué et un moteur dimensionné sur le point filtre propre. Nettoyez d’abord la carcasse, puis comparez le courant de service au courant de plaque.

Combien d’ampères consomme un moteur de ventilateur de dépoussiérage de 11 kW ?

Le DRG-160M1-2 absorbe 19,6 A et le DRG-160M-4 20,4 A de courant nominal sous 400 V. En démarrage direct, le courant de démarrage vaut 7,7 à 8,1 fois le nominal.

Envoyez-nous la plaque du ventilateur, la perte de charge du filtre et la plaque de l’ancien moteur : nous préciserons ensemble le bon modèle DRG : téléphone +90 (542) 666 11 11, e-mail [email protected], page contact. Pour tous les modèles et les prix actuels : Acheter un moteur électrique en ligne.

Sources

1. CED Engineering – Design and Sizing of Baghouse Dust Collectors (D06-005) – perte de charge du filtre à manches : neuf 0,5–1,5 po CE, exploitation 3–5 po CE, au-delà de 5 po colmatage ; ventilateur généralement après le filtre
2. Chicago Blower – Dust Collection Application Brochure – ventilateur à pales radiales côté sale recevant la matière en premier ; ventilateur à pales inclinées vers l’arrière côté propre avec un moteur plus petit
3. Donaldson Torit – Radial Blade Fan (TRB) Installation and Operation Manual – ventilateur à entraînement direct monté sur la sortie d’air propre du collecteur ; ouvertures de ventilation du moteur dégagées, trou de purge vers le bas
4. U.S. DOE – Improving Fan System Performance: A Sourcebook for Industry – encrassement des pales inclinées vers l’arrière, balourd et perte de performance