Estimer un débit de fuite sur un réseau de vide industriel

Afin de déterminer la pompe adéquate pour une installation de vide, il est important d’effectuer une mesure des fuites et de quantifier leur fréquence.

Pour illustrer cet article, nous allons partir de l’hypothèse que l’installation est déjà existante. Si l’installation n’est pas encore existante, il existe également des modèles théoriques d’estimation du débit de fuite.

1. Définitions

Un débit de fuite représente la quantité de gaz qui s’infiltre dans un système de vide par unité de temps. Le débit de fuite est souvent exprimé en unités de volume par temps : mbar (millibar-litres par seconde) ou Pa·m³/s (Pascals-mètres cubes par seconde).

Le principe est basé sur la théorie des Tuyères non amorcées, plus particulièrement sur le fait que la vitesse du gaz ne peut pas aller au-delà de la vitesse du son sans impulsion extérieure. Cette vitesse est atteinte lorsque le rapport de pression entre l’extérieur (atmosphère) et l’intérieur (enceinte) est de 1.893. Si la pression à l’intérieur de l’enceinte est inférieure à 1 013/1.893 = 535 mbar abs, la vitesse d’entrée de l’air sera constante et à son maximum (célérité du son environ 340 m/s).

2. La formule

Pour estimer le débit de fuite dans un réseau de vide industriel, on mesure le temps de remontée de la pression dans l’enceinte, la formule utilisée est :

Q= V(P2 – P1) / 2t

Q étant le taux de fuite de vide

V étant le volume de la chambre à vide ou du réseau de vide

t est le temps pendant lequel le taux de fuite est mesuré (en secondes)

P1 est la pression initiale à l’intérieur du système de vide (en Pa)

P2 est la pression finale à l’intérieur du système de vide après la période de mesure (en Pa)

3. Exemples

Partons de l’hypothèse que votre réseau de vide présente les caractéristiques suivantes :

• Volume de la chambre (V) : 0,5 m³
• Temps de mesure (t) : 1800 secondes
• Pression initiale (P₁) : 10 mbar
• Pression finale (P₂) : 50 mbar

Nous utiliserons la formule : Q= V(P2 – P1) / 2t

En remplaçant les valeurs dans la formule, nous obtenons :

Q = 0.5 m3 (50 Pa – 10 Pa) / 2 x 1800 s

Q = 0.5 x 40 / 3600

Q = 20 / 3600

Q = 0.00556 m3.mbar/s

Le débit de fuite de ce système sera estimé à 0.00556 m3.pa/s

4. Utilisation de la courbe de détermination de fuite dans une enceinte

La courbe ci-dessous est utilisable seulement sur des réseaux compris entre 100 et 1000L. Les étapes à suivre sont les suivantes :

• Mettre l’enceinte sous vide à environ 100 mbar abs
• Isoler le circuit du réseau
• Chronométrer le temps de remontée en vide pour passer de 100 à 200 mbar abs (par exemple), et ramener cette mesure dans l’unité de l’abscisse
• Relevé le débit de fuite en kg/h
• Transformer ce débit en m3/h (en fonction de la densité de l’air au point de fonctionnement du réseau).

5. Attention

Afin de prévenir les fuites et de mieux les gérer, quelques conseils à suivre :

• Utiliser des équipements de qualité et résistants aux fuites
• Effectuer des vérifications et des maintenances régulières
• Éviter les températures extrêmes qui abiment les joints de soudure et les joints d’étanchéité
• Utiliser des outils de détection de fuite.

Pour sélectionner la technologie qui sera la plus adaptée à votre process, plusieurs paramètres sont à prendre en compte.

Tout d’abord, si une machine est déjà installée sur votre process, veuillez vous référer à la plaque constructeur afin d’analyser le type de machine utilisé et ainsi anticiper les besoins en débit et en performance. 

Un article dédié à l’interprétation d’une plaque constructeur est disponible sur notre site internet. 

6. Le choix de votre technologie

Les questions à se poser pour choisir sa technologie :

• Quelle est mon application et mon secteur d’activité ?
• Mon application est-elle en vide ou en pression ?
• Quel niveau de vide / niveau de pression ai-je besoin ?
• Quel débit ai-je besoin ?
• Quelles sont mes machines et mes équipements actuels ?
• Quels sont mes critères techniques et mes exigences ?
• Quel est mon budget ?
• Mes équipes sont-elles formées à l’utilisation de cette technologie ?

Après cette première analyse, Coriolis Fluides sera en mesure de vous conseiller sur le choix de la machine la plus adéquate à votre installation. Nous proposons un large panel de référence sur notre site internet afin de vous aider à sélectionner la technologie qui répondra à vos attentes et aux exigences de votre process.

La pompe que vous cherchez n’est pas sur notre site ? Contactez-nous pour toute demande d’information concernant vos besoins en vide et en basse pression !