L'importance d'un démarrage en douceur pour les applications critiques nécessitant une haute précision

1 mai 2023 Par Contenu sponsorisé

Lors de la sélection d'une vanne, de nombreux paramètres doivent être pris en compte, mais lorsqu'un équipement sensible est impliqué et que la précision est vitale pour l'application, comme dans les analyses de fluides, les caractéristiques du décollement du débit doivent être prises en compte car le débit initial peut avoir un débit surprenant. impact sur la durée de vie et le fonctionnement du système dans son ensemble. Par exemple, si une vanne permet une brusque poussée de débit, elle peut provoquer un choc hydraulique (également appelé coup de bélier ou coup de bélier). Ceci est visible sur le diagramme 1 où la zone encerclée montre une forte pointe de débit se produisant au soulèvement ou à l'ouverture de la vanne.

Causes courantes de décollages brusques

Les décollements brusques sont généralement dus à la manière dont la surface d'étanchéité interne de l'entrée (généralement une buse) s'engage avec la surface d'étanchéité d'actionnement de la vanne, qui, le plus souvent, est un clapet avec du caoutchouc collé à sa surface. Malheureusement, la nature du caoutchouc (Viton, EPDM, etc.) se prête au collage, à la déformation et à la dégradation, ce qui conduit dans certaines circonstances à ce que le clapet s'accroche à la buse avant de se désengager brusquement. Des irrégularités mécaniques peuvent également provoquer ou contribuer à une augmentation soudaine du débit, mais celles-ci sont très spécifiques à la conception de la vanne, comme les forces de ressort ou même de frottement.

Certains types de vannes ont des caractéristiques qui les rendent mieux adaptées à la réduction du débit, des coups de bélier et des coups de bélier, comme les vannes à vanne, les vannes à bille ou les vannes à pointeau. Pour limiter le débit d'appel dans votre application, l'orifice de travail de la vanne doit être variable dans sa zone libre. Une vanne de régulation typique, telle qu'une vanne à clapet ou à tiroir, possède un orifice fixe et, par conséquent, le levage sur la face du joint s'exerce sur toute la circonférence de l'orifice. Il en résulte un premier pic de débit. Par exemple, un orifice de 0,006 avec une levée contrôlée de 0,001 représenterait un débit total de 6,5 %, ce qui équivaut à un décollage ou un saut brusque.

Impact du flux sur le système et l'application

Un choc hydraulique peut entraîner des vibrations, du bruit et même une rupture/défaillance de tuyaux ou de joints. Pour les systèmes sensibles en particulier, il est essentiel d’assurer une montée en débit fluide et constante, et pas seulement pour la durée de vie ou le calendrier de maintenance de la machine. Des changements soudains de débit, aussi brefs soient-ils, peuvent être particulièrement préjudiciables et coûteux dans les applications critiques, comme le contrôle des médicaments ou de la ventilation, mais également dans les cas où des instruments sont utilisés pour mesurer certains aspects d'un système, comme les brassards de tensiomètre miniatures. Un pic soudain de débit pourrait être trop élevé et trop rapide pour qu’une jauge puisse mesurer et relayer à temps, ce qui entraînerait une lecture inexacte ou incomplète.

Schéma 1 : Décollage brusque

Schéma 2 : Démarrage progressif

Impact du débit sur le support

Des pics de débit brusques peuvent également signifier des quantités prématurées ou excessives de fluides entrant dans les lignes, ce qui, pour les applications critiques, telles que l'extraction d'échantillons, peut gaspiller des réactifs/solvants coûteux ou même entraîner des analyses inexactes. Il faut également prendre en compte l'état du milieu lui-même, comme le sang ou d'autres fluides sensibles susceptibles à l'hémolyse ou à la fission homolytique, dans lequel les cellules ou les composés contenus dans le fluide se décomposent. La turbulence augmente le relâchement des liaisons chimiques, donc minimiser les perturbations ou les secousses du flux empêchera la destruction ou la ruine des échantillons délicats. Ainsi, une vanne destinée aux applications délicates doit fournir un profil d'écoulement qui minimise l'écoulement turbulent, protégeant ainsi les composants, les instruments internes et la composition fluide des dommages. Pour ce faire, des « démarrages progressifs » sont recommandés (voir schéma 2). Contrairement aux décollages précédents présentés, un « démarrage progressif » permet une introduction douce du débit avant de passer en douceur à un débit proportionnel (par courant ou par étapes fournies).

Cohérence des courbes

S'assurer que la courbe de débit suit la même tendance d'une vanne à l'autre, en particulier les caractéristiques de soulèvement, est important pour la cohérence de la production et pour créer la confiance dans le produit ; après tout, un contrôle supérieur et bas de gamme qui permet des microlitres de débit n'est supérieur que s'il est reproductible. Cependant, il faut également reconnaître qu’il n’y a pas deux vannes qui fonctionneront exactement de la même manière car il n’y en a pas deux parfaitement identiques ; il devrait donc y avoir une plage dans laquelle toutes les vannes fonctionneront. Lors de la sélection d'une vanne, cette plage doit être connue et comprise afin que toutes les vannes d'un lot donné soient suffisamment uniformes et puissent fonctionner comme prévu dans une application donnée. Cela peut concerner notamment les décollages.