Si un produit est « fluide », il n'y aura pas de problèmes de pontage. Le sable en est un exemple, à condition que les particules soient raisonnablement rondes et de taille similaire, et que le sable ne soit pas humide.
Il apparaît donc clairement que le nom d'un produit ne suffit pas pour connaître ses propriétés d'écoulement. Les conditions jouent également un rôle important.

La plupart des produits sont cohésifs ; leurs particules adhèrent les unes aux autres. Le produit n'est donc pas fluide, ce qui peut entraîner la formation de ponts dans un silo.

Flow in a silo is in fact the continuous yielding of bridges. Bridging is only then a problem if a bridge does not collapse when flow is required. Here two factors are of concern:

• the strength of a bridge;
• the force acting on that bridge.

Résistance du pont

Le produit dans un silo subit la pression exercée par le produit situé au-dessus. Cette pression confère au produit une certaine résistance (la limite d'élasticité non confinée).
Comparez cela à la formation d'une boule de neige et d'une « boule de sable » avec du sable sec : cette dernière n'est pas possible.

La résistance d'un produit dépend :

• de sa composition ;
• de la taille des particules (distribution) ;
• de la pression qu'il a subie ;
• de sa teneur en humidité ;
• de sa température ;
• de sa durée de stockage.

Ce dernier facteur est particulièrement important dans la pratique, comme le montrent les problèmes de démarrage après un week-end.
Pour calculer la résistance d'un pont, la résistance du produit doit être mesurée en fonction de la contrainte. Il ressort clairement de ce qui précède qu'il est important de mesurer les propriétés dans les conditions applicables.

Force exercée sur le pont

Pour permettre au produit de s'écouler d'un silo, la force de liaison du produit doit être rompue. Il n'y aura pas de pontage stable tant que les ponts qui se forment dans un silo fermé cèdent lorsque l'ouverture est libre.
Les ponts s'effondreront si la force gravitationnelle est supérieure à la résistance du produit. Les produits à faible densité apparente sont donc plus susceptibles de poser des problèmes de pontage.

Formation de ponts

La formation de ponts stables dépend de la densité apparente, de la forme du silo, du frottement des parois, du frottement interne et, bien sûr, de la cohésion du produit. Si ces paramètres sont connus (mesurés), le diamètre critique peut être calculé. L'ouverture à appliquer doit être supérieure à ce diamètre critique pour éviter la formation de ponts.

Comment concevoir pour éviter la formation de ponts ?

À ce stade de la conception du silo, le diamètre minimum de l'ouverture est déterminé. La procédure est la suivante :

1. Lorsque différents produits ou conditions sont concernés, le produit ou la condition le plus critique est d'abord déterminé. Cela se fait à l'aide d'un testeur qualitatif, qui permet de comparer le comportement de pontage.
2. La friction des parois et la friction interne sont mesurées, et les contraintes subies par le silo sont calculées.
3. Les propriétés de pontage, c'est-à-dire la résistance du produit, sont mesurées à l'aide de la cellule de cisaillement Jenike, dans les conditions applicables et pour différents niveaux de contrainte.
4. Le cas échéant, la consolidation temporelle est mesurée pour la période pendant laquelle le produit peut rester au repos dans le silo.
5. Le diamètre critique, c'est-à-dire le diamètre à partir duquel des ponts stables peuvent se former, est calculé.
6. Si le diamètre critique est supérieur à l'ouverture pouvant être utilisée dans la pratique, une solution doit être trouvée sous la forme de brise-ponts, de fonds vibrants, de fonds à grille, d'aération, etc.

L'application de solutions permettant d'éviter ou de briser les ponts peut être choisie sur la base des données disponibles issues de la procédure de conception et, si nécessaire, d'essais supplémentaires. Par exemple :

• Lors de l'application d'un brise-pont, il est important de le placer à l'endroit où le pontage se produira. Ce diamètre est connu grâce à la conception.
• La recirculation du produit annulera la consolidation dans le temps. Pour une ouverture donnée, la durée maximale de stockage peut être déterminée.
• Si un fond aéré est envisagé, l'influence de l'aération sur les propriétés d'écoulement peut être étudiée.

Grâce à la méthode de conception et aux tests à l'appui, il est possible de trouver une solution optimale pour chaque situation.