Inspection des cheminées industrielles : examiner le chemin de la chaleur et de la fumée, dedans comme dehors

Les cheminées se répartissent globalement entre cheminées en béton armé (souvent avec un conduit intérieur en acier ou en briques), cheminées en acier (autoportantes, haubanées ou soutenues par une tour) et cheminées en maçonnerie plus anciennes. Elles ont les mêmes ennemis : les condensats acides lorsque les fumées se refroidissent (corrosion au point de rosée de l'acide sulfurique et phénomènes similaires), les cycles thermiques, et le vent et les séismes.

À l'extérieur, des cordistes spécialisés — des métiers spécialisés de l'accès en hauteur — grimpent depuis longtemps par des échelles ou des cordes pour regarder. À l'intérieur, l'installation est arrêtée, refroidie et ventilée, puis un échafaudage ou une nacelle est installé dans le conduit pour que des personnes y entrent. Les centrales électriques et les incinérateurs intègrent généralement cela à un arrêt planifié des années à l'avance.

Le coût le plus lourd est l'arrêt. Arrêter une centrale électrique ou un incinérateur pour inspecter sa cheminée interrompt la production d'électricité ou le traitement des déchets. Si l'échafaudage à lui seul prend des jours, l'inspection n'a lieu que lorsque l'installation peut s'arrêter, et non quand elle le devrait. Et l'intérieur d'un conduit est un espace clos présentant des risques de manque d'oxygène et de gaz toxiques ; chaque entrée humaine nécessite donc une gestion de la sécurité lourde.

Les drones scindent l'inspection des cheminées en deux. En fonctionnement, depuis l'extérieur : observer la chaleur et la forme. À l'arrêt, depuis l'intérieur : capturer tout le conduit sans échafaudage. Les approches se répartissent ainsi.

À l'extérieur, le drone travaille colonne par colonne ou en spirale à distance constante. À l'intérieur, il entre par la porte d'accès à la base et monte lentement, éclairage allumé. Il faut toujours attendre que la cheminée refroidisse, mais les journées d'échafaudage disparaissent entièrement.

L'intérieur d'une cheminée réunit tout ce que les drones détestent : pas de GNSS, obscurité totale, un tube étroit, chaleur résiduelle et courant ascendant, et suie et cendres. À l'extérieur, le sommet subit un vent bien plus fort qu'au sol.

• Sans GNSS : pas de satellites à l'intérieur du conduit. Utilisez des aéronefs qui tiennent leur position en mesurant la distance à la paroi par LiDAR ou caméras. Sans GNSS
• Confiné et sombre : utilisez des aéronefs carénés qui résistent au contact avec la paroi, plus un éclairage puissant. Fixez l'exposition pour garder des images constantes. Espaces confinés · Obscurité
• Chaleur : une cheminée récemment arrêtée est chaude. Vérifiez la plage de température de fonctionnement des aéronefs et des batteries, et attendez qu'elle refroidisse. Les différences de température créent aussi un tirage ascendant, attendez-vous donc à ce que l'aéronef soit soulevé. Chaleur
• Poussière et fumée : le souffle des rotors soulève la suie et les cendres de la base et la visibilité devient blanche en quelques secondes. Planifiez à l'avance l'ordre des vols, le nettoyage et la ventilation. Poussière et fumée
• Anoxie et gaz toxiques : tenir les personnes à l'écart est le plus grand avantage du drone. Mais ne sautez pas les contrôles de gaz pour les personnes qui travaillent à la porte d'accès ou récupèrent l'aéronef. Gaz toxiques
• Vent en hauteur : le sommet est venté et un sillage se forme derrière la cheminée. Gardez une distance de sécurité supplémentaire en travaillant côté sous le vent. Hauteur

Les données d'une cheminée ne sont utiles que sous forme de carte suivant la hauteur : quel défaut, à quelle altitude, orienté dans quelle direction. Superposer les images intérieures et la thermographie extérieure à la même hauteur permet de confirmer que « des briques manquent à l'intérieur, exactement là où l'extérieur est chaud ».

Au Japon, les cheminées de plus de 6 m sont considérées comme des ouvrages (kōsakubutsu) au titre de la loi japonaise sur les normes de construction, soumis à permis et à des exigences structurelles. Leur mode d'inspection dépend du propriétaire : règles de sécurité des installations au titre de la loi japonaise sur l'activité électrique pour les centrales, programme d'entretien propre à l'exploitant pour les usines. Les cheminées de 60 m ou plus nécessitent des feux de balisage aéronautique ou un balisage de jour (tel que des bandes rouges et blanches) au titre de la loi japonaise sur l'aéronautique civile, et leur bon fonctionnement fait aussi partie de l'inspection.

L'entrée humaine est régie par les règles de sécurité au travail, dont l'ordonnance japonaise sur la prévention du manque d'oxygène. Pour le drone, le travail en extérieur relève généralement d'un vol spécifié (à moins de 30 m de personnes ou de biens, entre autres) nécessitant une autorisation ou une approbation. À l'intérieur, l'interprétation officielle japonaise peut considérer une cheminée, dont l'intérieur est nettement séparé de l'extérieur, comme un espace intérieur — mais vous devez empêcher le drone de sortir par les ouvertures, et le traitement dépend de la situation ; vérifiez donc au préalable. Au niveau international, les codes modèles du CICIND (comité international des cheminées industrielles) et les normes américaines ACI 307 (cheminées en béton) et ASME STS-1 (cheminées en acier) sont largement utilisés comme références. Comparez les règles de vol dans la réglementation dans le monde.

• À l'intérieur d'une cheminée en fonctionnement : pas de vol dans un tube rempli de gaz de combustion chauds. Voir l'intérieur exige toujours un arrêt.
• L'intérieur du béton, et l'espace entre le fût et le conduit : les photos ne montrent que les surfaces. La corrosion des armatures et la résistance du béton exigent des carottes ou un CND.
• Surfaces sous la suie : rien n'apparaît sous des dépôts épais. Nettoyez d'abord.
• Contrôle au marteau et toucher : les décollements se détectent traditionnellement en tapotant. Des mesures par contact aux ultrasons sont possibles, mais les substituts au contrôle au marteau ne sont pas encore courants.
• Réparations : reposer les briques et réparer le sommet sont des travaux humains.
• Évaluation de la sécurité : la tenue sismique et l'aptitude à l'exploitation relèvent des ingénieurs structure et du personnel responsable de l'usine.

Ce qui suit est la projection de la rédaction. Sur le toit de l'incinérateur se trouve une petite station de drone. Une fois par mois, un drone tourne autour de la cheminée en fonctionnement selon un itinéraire fixe. Seules les altitudes où les points chauds se sont étendus depuis la fois précédente s'allument sur l'écran de l'ingénieur. L'arrêt suivant est planifié à partir de ce dossier : quelles hauteurs réparer, et en combien de jours.

Le jour de l'arrêt, les ouvriers ouvrent la porte d'accès et le drone entre en premier. En quelques heures, on dispose d'un modèle 3D du conduit et d'une carte des épaisseurs. Plus personne ne passe des jours à l'intérieur d'une cheminée. Le travail passe de l'escalade à la planification, pour qu'un repère de la ville puisse tenir debout en toute sécurité pendant des décennies.