Pics de pression dans les systèmes hydrauliques: un risque pour les capteurs et autres équipements
Les pics de pression se produisent dans presque tous les pipelines de gaz et de liquides. Les pressions qui surviennent en quelques millisecondes peuvent dépasser la pression de surcharge des transducteurs de pression utilisés et les détruire.
Les pics de pression – à savoir des pressions très élevées apparaissant pendant un bref intervalle de temps – ne se remarquent habituellement que lorsque le mal est déjà fait. Ils sont le résultat d’augmentations de pression et également d’autres phénomènes physiques (cavitation, effet microdiesel) qui se produisent partout où des liquides ou des gaz sont transportés par des tuyaux. Cependant, les pics de pression sont moins importants parmi les gaz en raison de leur haute compressibilité et ne représentent donc que rarement un danger. Dans le contexte des conduites d’eau, le terme « coup de bélier » est souvent utilisé. Ce terme désigne un changement de pression dynamique du liquide. Par exemple, quand une vanne se ferme rapidement, le flux d’eau s’arrête instantanément. Cela provoque une onde de pression qui traverse le liquide dans la direction contraire du flux à la vitesse du son et qui est ensuite renvoyée. Il se produit une violente augmentation de pression en quelques millisecondes, ce qui peut endommager les capteurs de pression et autres équipements (dégâts aux raccords et colliers de serrage ainsi qu’aux pompes et à leur socle, etc.). Toutefois, comme ce sont les dispositifs de mesure qui sont affectés en premier lieu, c’est sur eux que nous allons nous concentrer dans les lignes suivantes. Ces dégâts peuvent apparaître sous forme de petite « rupture » ou de déformation (voir Figures 1 et 2).
Figure 1: «Rupture» due à une montée de pression
Figure 2: Déformations dues à des pics de pression
Si la pression agissant sur le transducteur de pression dépasse la pression de surcharge, celui-ci subira des dégâts irréversibles. Il y a deux scénarios possibles dans ce cas: Aussi paradoxal que cela puisse paraître, la destruction complète de l’instrument de mesure en raison du pic de pression est la moindre des conséquences. En effet, les utilisateurs remarquent immédiatement le dommage dans ce cas. Si le capteur est simplement déformé en raison d’un pic de pression, il continuera à fonctionner, mais ne fournira que des mesures inexactes. Les conséquences financières sont disproportionnellement supérieures à celles d’un capteur totalement détruit.
Comment prévenir les dégâts causés par les pics de pression
La méthode miracle pour éviter des dommages provoqués par des pics de pression réside dans l’intégration d’amortisseurs d’impulsions ou d’anti coup de bélier. D’autres moyens, comme l’utilisation de vannes, ne conduiraient pas à des résultats satisfaisants parce qu’ils sont trop lents à réagir aux pics de pression, qui en réalité ne durent que quelques millisecondes.
Le but d’un anti coup de bélier est d’amortir les pics de pression de sorte qu’ils ne dépassent plus la pression de surcharge des transducteurs de pression et ne les endommagent pas. À cette fin, il est placé dans le conduit de pression devant la cellule du capteur. En conséquence, les pics de pression n’atteindront plus directement la membrane sans être observés, puisqu’ils doivent d’abord passer par l’anti coup de bélier proprement dit :
Figure 3: Conduit de pression avec étrangleur de pression
En raison de leur très bonne protection contre les pics de pression, l’utilisation d’anti coup de bélier reste la meilleure option. Mais cette variante présente ses inconvénients. Elle peut entraîner un blocage du conduit de pression en raison de la calcification et de dépôts, en particulier dans les fluides avec des particules solides et en suspension. Cela ralentit le signal de mesure. Si ce système est utilisé dans des applications importantes, une maintenance supplémentaire doit être effectuée.
Une protection supplémentaire contre les pics de pression peut être obtenue à l’aide d’une résistance à la surpression plus élevée, contrairement à la version standard. Le choix dépend donc de l’application particulière : si des relevés de haute précision sont requis, ceux-ci ne peuvent plus être réalisés dans certaines circonstances de très haute résistance à la surpression par rapport à la plage de mesure.
