Débit Nécessaire pour une Bonne Extraction des Fumées de Soudage

Le soudage, processus crucial dans d’innombrables activités de fabrication et de construction, génère des fumées qui présentent des risques importants pour la santé si elles ne sont pas correctement gérées. Assurer la sécurité des soudeurs et le respect des normes de santé nécessite des systèmes d’extraction des fumées efficaces.

Cet article explorera l’importance de comprendre le débit d’air et les CFM dans l’extraction des fumées, incluant une discussion sur les pertes de charge et la différence entre le débit d’air maximal et le débit d’air opérationnel pour vous guider dans la prise de décisions éclairées pour une sécurité optimale sur le lieu de travail.

Définition des CFM et équivalent en m³/h

Le Cubic Feet per Minute (CFM) ou Pied Cube par Minute (PCM) est l’unité de mesure du volume d’air déplacé par le système d’extraction des fumées en une minute. C’est un facteur critique pour évaluer l’efficacité des extracteurs de fumées.

Pour convertir les CFM en mètres cubes par heure (m³/h), multipliez la valeur des CFM par 1,7.

Débits d’air minimum requis pour de bons résultats

Le débit d’air pour une extraction efficace des fumées varie considérablement en fonction de plusieurs facteurs, y compris les paramètres de soudage, la position de soudage, la proximité de l’extracteur, les matériaux soudés et les revêtements sur ces matériaux.

Malgré ces variables, des lignes directrices générales existent pour le débit d’air minimum nécessaire pour une extraction efficace, en supposant que l’extracteur soit positionné de manière optimale (maximum une fois le diamètre de l’extracteur à côté du bain de fusion ou maximum trois fois le diamètre au-dessus) et utilisé dans des situations avec des paramètres de soudage bas à moyens. Si vous avez besoin d’aide pour choisir la bonne taille d’extracteur, nous avons conçu un guide pour vous.

Il est souvent nécessaire d’augmenter le débit d’air minimum de 30 % pour le soudage à paramètres élevés ou dans des positions qui rendent plus difficile la capture des fumées par l’extracteur.

Pistolet de soudage avec extraction de fumées

• 100 CFM : Exigence standard pour un pistolet de soudage avec extraction de fumées afin de capturer et d’éliminer efficacement les fumées.

Bras d’extraction de fumées

• 200 CFM pour un bras de 3 pouces : Convient pour des espaces plus petits ou plus confinés.
• 300 CFM pour un bras de 4 pouces : Offre un équilibre entre la taille et la capacité d’extraction.
• 600 CFM pour un bras de 6 pouces : Fournit une extraction améliorée pour des zones plus grandes.
• 900 CFM pour un bras de 8 pouces : Non recommandé en raison de ses exigences en espace et de ses coûts opérationnels élevés.

Buse d’extraction de fumées

• 200 CFM pour une buse de 2 pouces : Idéal pour une extraction ciblée près de la source.
• 300 CFM pour une buse de 3 pouces : Équilibre entre couverture et efficacité.
• 400 CFM pour une buse de 4 pouces : Maximise la couverture pour des zones de soudage plus grandes.

Hotte d’extraction de fumées

L’efficacité et le débit d’air requis varient considérablement en fonction de la taille de la hotte, de l’utilisation de rideaux de soudage pour contenir les fumées, et du processus de soudage spécifique. Généralement, les hottes d’extraction de fumées ne conviennent pas pour la protection directe des soudeurs en raison de leur positionnement. Cependant, elles sont excellentes pour le soudage robotisé, offrant une efficacité inégalée.

Table aspirantes

Les tables aspirantes sont souvent envisagées pour l’extraction des fumées de soudage. La réalité est que l’extraction par le bas des fumées de soudage se déplaçant vers le haut est très inefficace ou très coûteuse. Les tables aspirantes sont mieux adaptées pour la découpe plasma ou les postes de meulage.

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Choisir le bon système d’aspiration

Pertes de Charge

La perte de charge est un facteur crucial dans la conception et l’efficacité des systèmes d’extraction des fumées. Elle est définie comme la diminution de la pression d’air du début à la fin du système. Ce phénomène est particulièrement pertinent lorsqu’on considère la taille de l’extracteur et de ses composants.

Les extracteurs plus petits, bien qu’ils nécessitent un débit d’air inférieur, subissent souvent des pertes de charge plus importantes en raison de la friction accrue et de la résistance au sein des tuyaux étroits et des unités d’extraction. Cela est dû au fait que les passages plus étroits créent plus de résistance, réduisant considérablement la capacité du système à déplacer l’air de manière efficace.

La relation entre la taille de l’extracteur, le débit d’air et la perte de charge est cruciale dans la conception du système d’extraction des fumées. Les systèmes avec des tuyaux et des extracteurs plus petits, conçus pour une capture précise des fumées à courte portée, doivent fonctionner à des vacuums plus élevés pour surmonter les pertes de charge résultant de leur conception compacte.

À l’inverse, les systèmes destinés à couvrir des zones plus larges, équipés de tuyaux et d’extracteurs plus grands, peuvent déplacer un volume d’air plus élevé avec une pression de vacuum relativement plus basse, bénéficiant d’une friction et d’une résistance réduites le long du chemin de l’air.

Haut Volume/Bas Vacuum vs Bas Volume/Haut Vacuum

Cette compréhension des pertes de charge et de la conception du système introduit la distinction entre les systèmes à Haut Volume/Bas Vacuum (HVBV) et les systèmes à Bas Volume/Haut Vacuum (BVHV).

Les systèmes Haut Volume/Bas Vacuum (HVBV) sont idéaux pour extraire les fumées sur de plus grandes surfaces. Grâce à leurs extracteurs plus grands et à leur réseau, les systèmes HVBV peuvent déplacer un volume d’air élevé à des pressions de vacuum plus basses, subissant moins de perte de charge à travers le réseau. Cette configuration est typiquement utilisée avec des bras d’extraction des fumées ou des hottes.

En comparaison, les systèmes à Bas Volume/Haut Vacuum (BVHV) sont adaptés pour une extraction des fumées ciblée, proche de la source, nécessitant un vacuum élevé pour surmonter efficacement les pertes de charge plus importantes associées à leurs tuyaux et extracteurs plus petits. Ils sont principalement utilisés avec des pistolets de soudage à extraction de fumées et de petites buses d’extraction.

Débit d’Air Maximum vs Débit d’Air Opérationnel

Enfin, comprendre la différence entre le débit d’air maximum et le débit d’air opérationnel est crucial lors de la sélection d’un système d’extraction des fumées.

• Débit d’Air Maximum : Cela fait référence au volume maximal théorique d’air (mesuré en CFM) qu’une unité de vacuum peut déplacer. Il représente la capacité de l’extracteur dans des conditions idéales, sans obstruction ni perte de charge.
• Débit d’Air Opérationnel : Le débit d’air opérationnel est le volume réel d’air déplacé pendant l’opération, prenant en compte la conception du système et toutes les pertes de charge survenues. C’est une mesure plus précise de l’efficacité du système dans des conditions réelles.

Pour illustrer l’importance de considérer le débit d’air opérationnel et l’impact des pertes de charge dans un système d’extraction des fumées, considérons un scénario impliquant plusieurs points d’extraction des fumées :

Supposons que vous ayez un réseau de 10 pistolets de soudage MIG avec extraction des fumées dans votre opération de soudage. En règle générale, vous auriez besoin d’un débit d’air total de 1000 CFM pour extraire efficacement les fumées générées par ces pistolets. Les pertes de charge dans ce système — en tenant compte de l’extracteur, des tuyaux, des conduits et autres composants — pourraient s’approcher de 100 pouces d’eau.

Maintenant, considérez une unité de vacuum annoncée avec un débit d’air maximum de 10 000 CFM mais une capacité de vacuum maximum de seulement 20 pouces d’H2O (mesurée à 0 CFM). Malgré la capacité de débit d’air apparemment élevée, cette unité serait inadéquate pour vos besoins. Les importantes pertes de charge à travers votre système d’extraction des fumées nécessiteraient une capacité de vacuum bien plus élevée pour déplacer l’air efficacement à travers tous les composants et maintenir le 100 CFM requis à chaque point d’extraction. En termes pratiques, cette unité de vacuum fournirait probablement seulement une petite fraction du CFM nécessaire à chaque extracteur en fonctionnement, la rendant inadaptée à la tâche.

Cet exemple souligne le besoin critique d’évaluer le débit d’air opérationnel et la capacité de l’unité de vacuum à surmonter les pertes de charge dans le système plutôt que de se fier uniquement aux spécifications de débit d’air maximum.

Concevoir votre Système d’Extraction des Fumées

Lors de la sélection d’un extracteur de fumées de soudage adapté, il est essentiel de considérer divers facteurs, y compris le procédé de soudage, le type de technologie idéal pour ce dernier et l’environnement dans lequel se déroule le soudage. Les meilleurs extracteurs et technologies, en fonction du processus de soudage, sont présentés dans le tableau ci-dessous.

Procédé	MIG	Bras	Buse	Hotte	Table
Technologie	BVHV	HVBV	BVHV	HVBV	HVBV
MIG / GMAW	Meilleur	Oui	Oui	Non	Non
TIG / GTAW	Non	Meilleur	Oui	Non	Non
Flux-Cored / FCAW	Meilleur	Oui	Oui	Non	Non
Baguette / SMAW	Non	Meilleur	Oui	Non	Non
Robot	Oui	Oui	Non	Meilleur	Non
Aluminium	Meilleur	Oui	Oui	Non	Non

Conclusion

Comprendre les subtilités des exigences en CFM, les pertes de charge, et la distinction entre le débit d’air maximum et le débit d’air opérationnel est crucial pour concevoir et mettre en œuvre efficacement des systèmes d’extraction des fumées de soudage. En se concentrant sur la performance opérationnelle nécessaire pour maintenir des niveaux de qualité de l’air sûrs et conformes plutôt que sur des maximums théoriques, les professionnels peuvent assurer que leurs environnements de soudage sont sécuritaires et propices à une haute productivité et à des normes de santé élevées.