IRSST - Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail

Modélisation par simulation numérique de la ventilation des silos-tours en tenant compte de la chute

Résumé

Les silos à fourrage sont des espaces clos où surviennent des accidents graves et mortels. Certains de ces accidents sont liés à une atmosphère déficiente en oxygène (O2) en raison de la présence de gaz carbonique (CO2), ou encore à celle de gaz toxiques, dont le dioxyde d’azote (NO2). Ces gaz sont produits lors du processus de fermentation des fourrages.

À la demande de la Commission de la santé et de la sécurité du travail (CSST) et de l’Union des producteurs agricoles (UPA), une étude sur la documentation des gaz toxiques lors de la fermentation du fourrage et sur la ventilation mécanique par soufflage des silos verticaux utilisés pour l’ensilage a été réalisée. Les résultats de cette étude sont publiés dans le rapport R-672   La prévention des intoxications dans les silos à fourrage, disponible sur le site internet de l’Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail (IRSST).

Cette première étude portant sur la ventilation des silos avait été effectuée au moyen de la simulation numérique fluide (Computational fluid dynamics, CFD). Cette méthode numérique avait été validée à partir des comparaisons avec des données expérimentales obtenues dans un silo à échelle réduite conçu par l’IRSST. Étant donné que la fermentation du fourrage se fait habituellement de façon anaérobique, toutes les portes communicantes entre le silo et la chute étaient considérées fermées lors de ces simulations. En conséquence, le modèle mathématique général et le modèle simplifié qui ont été obtenus pour estimer le temps de soufflage ont uniquement tenu compte de l’espace libre dans le silo, la ventilation dans la chute n’ayant pas été considérée.

La présente étude est donc un complément à l’étude précédente avec l’inclusion de la chute dans le domaine de calcul. Un nouveau modèle mathématique général est donc proposé, tenant compte du volume total de l’espace à ventiler, soit le volume du silo et le volume de la chute. Il est maintenant démontré que le temps estimé avec chute change légèrement par rapport au temps estimé sans chute. Il est donc suggéré d’utiliser la nouvelle équation puisqu’elle représente mieux la réalité.

Afin de déterminer si l’équation simplifiée déjà proposée pouvait quand même servir, elle a été comparée avec le nouveau modèle mathématique général. Cette comparaison a établi que le modèle simplifié est toujours valide. Une simulation numérique, CFD, a été pratiquée pour les cas extrêmes, c’est-à-dire quand le volume de la chute est significatif par rapport au volume libre dans le silo, les résultats ont démontré que, lorsque le rapport des volumes chute / silo est supérieur à 0,4 (cas extrême), le temps nécessaire pour sécuriser la chute est supérieur à celui du silo de l’ordre de 10 %. Ceci n’a pas d’impact sur l’équation simplifiée puisqu’elle est toujours plus conservatrice que le temps estimé par le modèle général et les calculs numériques. Le modèle simplifié reste toujours valable même pour les configurations extrêmes.

Informations complémentaires

Collection : Rapports scientifiques
Catégorie : Rapport de recherche
Auteur(s) :
  • Ali Bahloul
  • Fernando Villalpando
  • Mauricio Chavez
  • Marcelo Reggio
  • Nicole Goyer
Projet de recherche : 2011-0002
Mis en ligne le : 24 avril 2014
Format : Texte