Développement d'une veste de refroidissement individuelle adaptée au travail en mines profondes

Al Sayed, Chady (2018). Développement d'une veste de refroidissement individuelle adaptée au travail en mines profondes. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’industrie minière est une des plus importantes industries au monde. Avec l’augmentation de la profondeur des niveaux d’exploitation, les mineurs font face à des environnements de travail plus sévères en température et humidité ambiantes conduisant à l’augmentation du risque des accidents de travail et à la diminution de la productivité. Plusieurs chercheurs ont validé l’efficacité des vestes de refroidissement individuelles à réduire la contrainte thermique engendrée par les travailleurs soumis à des conditions climatiques extrêmes. Malheureusement, les spécifications des vestes de refroidissements existantes, au niveau de leurs autonomies, leurs masses, leurs compatibilités avec les équipements de protections des mineurs et leurs efficacités dans un environnement chaud et presque saturé en humidité, les rendent incompatibles à la réalité de travail dans les mines profondes. De ce fait, l’objectif principal de ce projet de recherche est de développer une veste de refroidissement adaptée à cet environnement extrême.

Le prototype développé assiste le corps du mineur à évacuer l’excès de sueur accumulée, en créant un micro-environnement au-dessous de la veste, favorable à l’évaporation de la sueur. Pour générer ce micro-environnement, une détente atmosphérique de dioxyde de carbone comprimé est utilisée pour refroidir et déshumidifier un débit d’air constant. Ce prototype possède une autonomie de 90 minutes et pèse 5,1 kg. Il est capable de fournir une énergie de refroidissement maximum de 184 Wh pour les 40 premières minutes de fonctionnement suivi d’un refroidissement maximal de 57 Wh pour les 50 dernières minutes.

L’effet du port de ce prototype de refroidissement sur les ressentis et les réponses physiologiques des êtres humains a été validé par une étude comprenant 19 sujets en conditions simulées. Les résultats et les analyses ont montré l’efficacité de ce prototype de refroidissement à réduire la contrainte thermique des sujets humains. Des modifications significatives des paramètres physiologiques au niveau de la température auriculaire, de la fréquence cardiaque, ainsi qu’au niveau des ressentis d’effort physique, du confort thermique, du bien-être et de l’humidité au niveau de la peau des sujets, ont été mesurées.

Finalement, afin de poursuivre le développement de ce prototype vers sa phase de précommercialisation, plusieurs recommandations et modifications sont suggérées, au niveau de l’autonomie, de l’ergonomie, du fonctionnement et lu contrôle du système de refroidissement.

Titre traduit

Development of a personal cooling garment suitable for work in deep mines

Résumé traduit

The mining industry is one of the largest industries in the world. As the depth of exploitation levels increases, miners face severe working environments in ambient temperature and humidity, which lead to an increase of work accidents and a reduction in productivity. Several researchers have validated the effectiveness of individual cooling garments in reducing the thermal stress caused by workers subjected to extreme weather conditions. Unfortunately, the specifications of these existing cooling garments, in terms of their autonomy, their masses, their compatibility with the protective equipment of the miners and their efficiency in a hot and almost saturated humidity environment, make them incompatible with the reality of work in deep mines. As a result, the main objective of this project is to develop a cooling garment adapted to this extreme environment.

The developed prototype assists the body of the miner to evacuate excess accumulated sweat, by creating a microenvironment below the garment, favorable to the evaporation of sweat. To generate this microenvironment, the atmospheric expansion of compressed carbon dioxide to cool and dehumidify a constant airflow is used. This prototype, with autonomy of 90 minutes, weighs 5.1 kg. It is able to generate a maximum of 184 Wh of cooling for the first 40 minutes of operation, followed by a maximum cooling of 57 Wh for the last 50 minutes.

The effect of wearing this prototype on the subjective perceptions and physiological responses of human beings was validated by a study involving 19 subjects in simulated conditions. The results and analyzes showed the effectiveness of this cooling prototype in reducing the thermal stress of humans. Changes in the physiological parameters in terms of internal temperatures (tympanic) and heart rates, as well as in the level of perceived physical exertion, thermal comfort, well-being and moisture level of the skin of the subjects, were measured.

Finally, to continue the development of this prototype until the marketing phase, several recommendations and changes are suggested, in terms of autonomy, agronomy, operating and controlling the cooling system.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thèse par articles présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie" Comprend des références bibliographiques (pages 131-142).
Mots-clés libres:	veste de refroidissement individuelle, mine profonde, chaud et humide, confort thermique, détente atmosphérique, dioxyde de carbone
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Hallé, Stéphane
Programme:	Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt:	08 mars 2019 17:10
Dernière modification:	08 mars 2019 17:10
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2226

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