Filtre à air industriel : quels filtres choisir pour purifier l’air ?

Avec l’utilisation de ces composants, une meilleure qualité de l’air intérieur est assurée dans les lieux de travail, les zones industrielles, et surtout lorsqu’il est nécessaire de renforcer les mesures de sécurité au travail en raison d’une activité particulièrement polluante.

L’accumulation de gaz, de polluants chimiques issus de la combustion tels que le monoxyde de carbone (CO), la poussière, la fumée ou les solvants peuvent affecter gravement la santé des salariés et augmenter les niveaux de stress. Diverses études montrent que l’exposition à l’air pollué augmente considérablement les niveaux d’hormones associées au stress, comme le cortisol.

Purification de l’air

Les procédés industriels peuvent augmenter notablement le nombre de  particules en suspension dans l’air que nous respirons, en particulier dans les zones de meulage, polissage, perçage, etc. 

Réduire la teneur en poussières et en particules en suspension dans l’air est l’action que nous appellerons la purification de l’air.

Les principaux paramètres qui définissent ce processus d’épuration de l’air sont :

• La taille des particules en suspension.
• La concentration de poussières dans l’air.

Il existe différents types de poussières. La taille des particules qui peuvent être trouvées en suspension dans l’air est généralement exprimée en µm (microns) = 0.001 mm. En fonction des environnements, certains paramètres de concentration de poussières sont établis :

Sur la base de ces données, une série d’appareils divisés en deux grands groupes peuvent être utilisés pour la purification de l’air :

• Les filtres à air.
• Les séparateurs de poussières.

Types de filtres et séparateurs

L’utilisation de filtres ou de séparateurs de poussières dépend toujours de la concentration des particules contenues dans l’air ainsi que du niveau de concentration desdites particules. La limite supérieure de concentration de poussières dans l’air pour pouvoir utiliser des filtres est de 35 mg / m³.

En fonction du diamètre des particules polluantes, un type de filtre différent sera appliqué :

• Les filtres à charbon actif sont utilisés pour séparer les particules de taille moléculaire. Ce sont aussi des filtres désodorisants pour le traitement de polluants gazeux hautement concentrés ou toxiques.
• Des filtres électrostatiques sont utilisés pour séparer la suie et la fumée de tabac ; attirer et retenir les polluants comme des aimants.
• Des filtres humides ou secs doivent être utilisés pour séparer le pollen et la poussière. Les filtres humides sont également appelés visqueux en raison de leur réseau filtrant en matériau métallique ou en fibre, imprégné d’une matière visqueuse telle que l’huile ou la graisse. Les filtres secs sont constitués d’un lit de fibres fines à travers lequel l’air passe, leurs performances augmentant ainsi à mesure que la porosité du matériau diminue. Ils permettent une vitesse du flux d’air plus lente que les filtres humides, mais possèdent une durée de vie plus courte. 

Lors de l’utilisation de filtres, la concentration de particules dans l’air ne doit pas être trop élevée, car le filtre pourrait s’obstruer et se dégrader très rapidement, causant un impact direct sur le coût de maintenance de l’installation. 

Types de séparateurs de poussières

Lorsque les particules ont un diamètre supérieur à 1 µm, des moyens mécaniques peuvent être utilisés pour leur séparation. Dans ce cas, le processus est appelé « séparation des poussières ».

Ces séparateurs de poussières sont classés comme suit :

• Séparateurs gravitaires : ils sont utilisés lorsque les particules sont grosses. Les plus typiques sont les chambres de sédimentation.
• Séparateurs à force d’inertie : un collecteur utilisant la force centrifuge pour séparer les particules selon leurs masses. L’exemple le plus caractéristique est le cyclone.
• Séparateurs humides : appelés «scrubbers» en anglais, dans lesquels de l’eau est utilisée pour empêcher les particules de retourner dans le flux d’air. Dans ce type de séparateurs, les performances et la capacité de purification dépendent très fortement de la vitesse de filtration. Afin de choisir celui qui convient le mieux, il faudra prendre en compte la taille des particules à séparer et la perte de charge admise pour les performances recherchées.

[A lire : Étude gouvernementale sur la prévention des risques liés à l’exposition aux poussières chez les industries extractives]

Perte de charge

Indépendamment de tout ce qui précède, un filtre résiste au passage de l’air entraînant une perte de charge exprimée en Pa (Pascals) ou mmCE (millimètre de colonne d’eau). Le dimensionnement du ventilateur devra prendre en compte la pression nécessaire pour vaincre cette perte de charge.

Cette chute de pression est soit initiale, avec le filtre propre, soit « finale recommandée », lorsque le filtre doit être nettoyé ou remplacé par un nouveau. Pour maintenir un flux d’air constant, il faut prévoir une augmentation de la perte de charge en cas de colmatage du filtre, par une régulation de la vitesse du ventilateur ou par des registres réglables.

Un système de filtration implique une perte de charge plus ou moins importante et donc un coût de maintenance associé. L’efficacité étant l’unique facteur de décision, en général plus l’efficacité d’un filtre est grande, plus la perte de pression est importante.

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