PVC-U – GF - Expert Engineering Zone

Les systèmes de tuyauterie dans des environnements hautement combustibles

David Boonen — Tue, 21 Nov 2023 09:18:53 +0000

Le transport de fluides explosifs

La non-conductivité de la plupart des plastiques a conduit à leur utilisation généralisée dans l‘industrie électrique et électronique. Mais cette propriété peut être un inconvénient dans certaines circonstances dans d’autres applications. Dans le cas de la construction de systèmes de canalisations en plastique, la question de la charge électrostatique de la canalisation devient importante lorsque des fluides non conducteurs d’électricité doivent être transportés ou lorsque la canalisation doit être installée dans des endroits hautement combustibles. Dans ces deux cas, la charge électrostatique du matériau n’est pas seulement un inconvénient mais peut même être dangereuse.

L’ABS, le PVC-U, le PVC-C, le PE, le PP, le PVDF et l’ECTFE appartiennent à la classe des matériaux électriquement non-conducteurs. Les matériaux électriquement non conducteurs sont ceux dont la résistance spécifique dépasse 106 Ωcm. Les valeurs pour les matériaux énumérés ci-dessus sont de l’ordre de 1015 Ωcm. Dès lors que la résistance spécifique des solides dépasse 109 Ω, le matériau est réputé d’être soumis à une charge électrostatique.

Par exemple, dans l’industrie minière, la sécurité impose que les plastiques ne soient utilisés que si leur résistance spécifique ne dépasse pas 108 Ωcm (mesurée à 20°C et 5 % d’humidité relative).

Des restrictions similaires s’appliquent à l’installation de tuyaux en plastique partout où des mélanges inflammables pourraient se produire. Aucun danger ne découle de l’utilisation de tuyaux en plastique pour transporter des gaz ou des fluides inflammables tant qu’il s’agit d’un système fermé. Des débits plus faibles réduisent également l’accumulation de charges électrostatiques. Il est en principe possible de rendre les plastiques non conducteurs par des mesures spéciales, par exemple en ajoutant du carbone. Mais de tels additifs pourraient nuire à d’autres propriétés souhaitables. Il est donc impératif d’évaluer chaque cas individuellement pour décider quel matériau offre la meilleure solution.

Lorsque des conduites en plastique doivent être installées dans des pièces où des mélanges gaz-air explosifs peuvent se former, et lorsque des conduites en plastique sont utilisées pour le transport de fluides non conducteurs d’électricité, les points suivants doivent être pris en compte lors de la planification.

L'installation de conduites dans des locaux où des mélanges gaz-air explosifs peuvent se produire

Évitez l’accumulation de mélanges explosifs en prévoyant par exemple une bonne ventilation ou une extraction d’air.
Évitez l’accumulation de charges électriques en ionisant l’atmosphère.
Déchargez l’électricité statique, par exemple en recouvrant la surface du tuyau d’une peinture conductrice d’électricité, sans solvant, contenant de la poudre métallique ou en enveloppant le tuyau dans une feuille conductrice. Il est essentiel que le tuyau soit mis à la terre.

Éviter l’accumulation de charges électriques en augmentant l’humidité relative de l’air. Un film d’eau conducteur à la surface du tuyau améliore la conductivité. Il n’y a pratiquement pas d’accumulation de charges électrostatiques lorsque l’humidité relative dépasse 65 %.
Il est fortement déconseillé de compter uniquement sur le traitement de la canalisation avec une solution antistatique et hygroscopique pour améliorer sa conductivité, car cette mesure n’est généralement efficace que pour une période limitée et un retrait partiel accidentel du film protecteur ne peut être exclu.

Le transport de milieux non conducteurs d'électricité

En règle générale, les tuyaux en plastique ne sont pas recommandés pour le transport de substances sèches non conductrices d’électricité en raison des effets de l’accumulation des charges électrostatiques et de l’usure importante du matériau. Les gaz ou fluides combustibles non conducteurs d’électricité ne peuvent être transportés que dans des systèmes de canalisation fermés.

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Pourquoi les systèmes de canalisations en PVC-U sont l’avenir de la transformation industrielle ?

Frederik Koninckx — Tue, 17 Jan 2023 14:19:45 +0000

Traitement chimique, traitement de l’eau, entreprises maritimes ou de microélectronique et centrales électriques, toutes ces industries ont besoin de systèmes de canalisations pour transporter leurs marchandises. La sécurité, l’efficacité et la fiabilité sont les meilleurs facteurs pour choisir le bon système.

Un système de tuyauterie comprend : les tuyaux, les raccords, les vannes, les unités de contrôle et de mesure, ainsi que le contrôle.

Ces composants peuvent être fabriqués à partir de différents matériaux, notamment des métaux – tels que l’acier, la fonte malléable ou le cuivre – ainsi que du plastique.

Peter Wäfler, chef de produit mondial pour la technologie de jointoiement chez GF Piping Systems, fournit les réponses …

Léger mais robuste : PVC-U

PVC-U signifie polychlorure de vinyle non plastifié. Pour la production de PVC-U, le PVC est pris comme matière première, mais le matériau subit une modification profonde par l’ajout de matières premières spéciales. Les tuyaux en PVC-U sont produits par extrusion – sans plastifiants. Le plastique présente plusieurs avantages : haute résistance, rigidité et dureté élevées, bonne isolation électrique, bonne stabilité chimique, auto-extinguible, faible absorption d’eau, adhérence facile, peinture facile.

Cette forme de plastique à la fois robuste et légère présente de très bonnes propriétés dans la plage de température de 0° à 60°C et à des pressions nominales allant jusqu’à 16 bars, ce qui garantit une stabilité et une résistance chimique maximales. Les systèmes en PVC-U peuvent résister aux conditions les plus exigeantes, notamment en cas d’inversion de milieux tels que les acides, les alcalis, les bases et les sels. La solution universelle tous les aspects de la sécurité, de l’efficacité et de la fiabilité nécessaires pour construire, entretenir et exploiter des systèmes de tuyauterie industrielle.

Faible investissement pour les outils et l’équipement

L’utilisation du PVC-U comme matériau privilégié pour les systèmes de canalisations présente de nombreux avantages. Les plastiques ont des coûts de production inférieurs à ceux des autres matériaux. Outre les avantages liés au coût des matériaux, la construction est rapide et facile à installer. De plus, le processus de collage ne nécessite que très peu de formation et aucune machine ou outil compliqué n’est nécessaire pour une connexion correcte.

Par exemple, dans les installations où chaque kilo compte, comme les yachts, le PVC-U est très utile en raison de sa légèreté.

En outre, les systèmes de tuyauterie en plastique peuvent être assemblés sans ciment et, grâce aux faibles tolérances jusqu’à la dimension d75, l’ensemble du système peut être assemblé en détail avant le collage final et la mise en service. Ce haut degré de flexibilité est à la fois rentable et efficace.

La sécurité avant tout

La manipulation et la distribution fiables et économiques de l’eau et des produits chimiques, par exemple, constituent un défi de plus en plus important. Cela est dû à l’application plus stricte des standards et des normes dans le domaine de l’eau potable, mais aussi dans celui du transport sécurisé des produits chimiques. Les systèmes de canalisations en PVC-U répondent à ces exigences élevées. Leur collage les rend absolument étanches et très résistants aux produits chimiques. Les systèmes en PVC-U sont donc parfaitement adaptés au traitement de l’eau potable et à la transformation des aliments.

Corrosion et durée de vie

Le coût de la corrosion est estimé à 2,5 trillions USD. La corrosion se produit dans les produits métalliques et peut arrêter la production et réduire la sécurité sur le lieu de travail. Le métal est actuellement l’un des matériaux les plus pratiques pour les tuyaux. Les matériaux plus récents des tuyaux comprennent des plastiques qui résistent à la corrosion. Le processus de jonction entre les tuyaux peut prolonger la durée de vie d’un système en PVC jusqu’à 25 ans et plus.

Des connexions sûres

Tout système de tuyauterie est aussi solide que son composant le plus faible. Les joints entre les composants d’un système de tuyauterie constituent souvent un point faible s’ils ne sont pas collés correctement.

Diverses colles spéciales à base de solvant répondent à diverses exigences, telles que les applications avec des produits chimiques hautement agressifs, l’eau potable ou le contact alimentaire. Pour le PVC-U, avant que les composants ne soient assemblés, l’adhésif d’introduction commence à dissoudre le PVC, de sorte que lors de l’assemblage, il forme un joint de PVC homogène et continu.

Il est même possible de réaliser des joints fiables sans solvants. Prenons l’exemple d’un adhésif sûr à base d’acrylate de méthyle à deux composants qui comble le vide et convient également aux réparations. Ils présentent également souvent d’excellentes propriétés techniques, telles qu’un long temps ouvert et un temps de durcissement rapide. Les agréments européens pertinents pour l’eau potable sont indispensables.

Outre les joints adhésifs, des connexions fiables sont également nécessaires. Les raccords de transition et les raccords à d’autres matériaux (notamment les métaux tels que l’acier, la fonte malléable ou le cuivre) offrent une flexibilité et des possibilités de raccordement optimales

Systèmes de canalisations en PVC-U pour chaque application

Les propriétés des systèmes de canalisations en PVC-U sont recherchées dans de nombreux domaines industriels : traitement de l’eau potable, fabrication de micro-électronique, stations d’épuration, construction navale et industrie alimentaire. Le PVC-U, par exemple, est souvent la solution privilégiée pour la fabrication de produits chimiques et les applications sous vide.

Les tubes à vide sont utilisés, entre autres, pour le traitement de l’eau (par exemple, dégazage sous vide, évaporation), mais aussi pour les pinces à vide destinées à transporter des plaques de verre ou pour des applications de séchage. Les systèmes de canalisations en PVC-U peuvent être utilisés dans presque toutes les industries. Ce n’est pas seulement leur durabilité qui les rend si polyvalents, mais aussi leur construction simple.

Traitement de l’eau potable : la plus haute discipline pour les systèmes de canalisations

L’eau potable est soumise aux exigences les plus strictes au monde. C’est pourquoi des systèmes de tuyauterie fiables sont de la plus haute importance.

Le matériau utilisé pour le système de tuyauterie doit pouvoir transporter des milieux agressifs, qui sont nécessaires pour donner à l’eau polluée ou même à l’eau de mer la qualité souhaitée. Les systèmes de canalisations en PVC-U s’accordent parfaitement grâce à leur résistance aux influences chimiques, ils ne se corrodent pas et ne libèrent pas de substances nocives dans l’eau.

Dans la construction des stations de traitement des eaux, les patins sont utilisés à chaque étape du processus. Par exemple, une séquence de procédés pour produire de l’eau déminéralisée par filtration comprend l’adoucissement et le procédé membranaire ultérieur.

Pour éviter que les systèmes de traitement des eaux ne deviennent trop volumineux, les patins doivent être construits dans un espace très étroit, ce qui entraîne de nombreux changements de direction sur de courtes distances. Les augmentations de capacité dans les usines nécessitent souvent l’élargissement ou la fermeture des lignes d’approvisionnement. Par conséquent, les systèmes de canalisations de traitement de l’eau doivent être faciles à moderniser et rapides à construire.

Pour aller plus loin, découvrez quels tubes choisir pour le transport de liquides corrosifs

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Méthode de sélection des vannes ou clapets le mieux adaptés au transport de liquides corrosifs

Frederik Koninckx — Sun, 15 Jan 2023 03:06:00 +0000

Il existe de nombreux accessoires et de vannes pour différents liquides, mais tous ne conviennent pas de la même manière au transport de liquides corrosifs. D’une manière générale, une dizaine de types de raccords et de vannes sont spécifiquement adaptés à ce type de transport. Une brève présentation des vannes les plus importantes est disponible ci-dessous.

Pour choisir la bonne vanne, il est préferable de passer par certaines étapes indispensables:

Vérifier le fluide
• La résistance chimique
• La pression et la température
• La propreté du fluide en termes de présence de particules et de formation de cristaux
• La viscosité
• Le fluide gazeux
Déterminez la ou les fonctionnalités que votre vanne doit remplir
• Contrabilité ou simplement ON/OFF
• Indication de position nécessaire ou non
• Passage intégral ou non
• Résistance aux fuites sous vide
• Déclenchement de coups de bélier ou de coups de pression
Techniques de raccordement des vannes et accessoires
Automatisation des vannes et accessoires

L’automatisation peut apporter une solution là où le contrôle manuel existe encore aujourd’hui.

Étape 1 : Résistance chimique

Pour examiner la résistance chimique requise du matériau de la vanne et des joints associés, nous suivons tout d’abord la même logique que pour la selection des matériau de tuyauterie. Vous trouverez des informations à ce sujet dans cet article sur la sélection du materiau des tuyaux pour les liquides corrosifs.

Toutefois, lors du choix des vannes et des accessoires, il convient d’accorder un peu plus d’attention au type de joints. Comme les vannes et les accessoires sont également soumis à des charges dynamiques et mécaniques (par le biais de mouvements, de déformations, de frottements, etc.), le choix du matériau d’étanchéité peut varier. Par exemple : la membrane d’une vanne à membrane subit une charge mécanique totalement différente de celle des joints toriques sur l’arbre d’une vanne à bille.

Dans le premier cas, la membrane subit une déformation directe due au mouvement vertical de l’arbre auquel elle est raccordée et, lorsqu’elle est fermée, cette membrane est également partiellement comprimée contre le siège du corps de la vanne. Les joints toriques sur l’arbre d’une vanne à bille subissent une contrainte mécanique tout à fait différente. Dans ce cas, le mouvement est de nature rotative et crée un frottement.

Dans les deux cas, il est particulièrement important de savoir que les vannes sont conçues de manière à pouvoir effectuer un nombre minimal théorique de cycles d’ouverture-fermeture selon la norme DIN. Il va sans dire que l’action de certains produits chimiques peut avoir une incidence négative sur la durée de vie et le nombre de cycles d’ouverture-fermeture disponibles. Toutefois, cette situation doit être évaluée au cas par cas, de préférence en étroite concertation avec le fabricant.

Pression et température
Comme pour les matériaux de tuyauterie, il convient d’examiner le diagramme P/T (pression-température) du matériau de la vanne. Ici aussi, le lien avec la résistance chimique doit être établi et les deux aspects doivent être évalués dans leur ensemble. Pour cela, nous vous renvoyons à l’article sur la lecture d’un diagramme P/T.

Dans le cas des vannes et des accessoires, il faut cependant tenir compte d’un aspect supplémentaire, à savoir le fait que les diagrammes P/T des vannes sont souvent différents des diagrammes P/T du matériau de la conduite. Cela s’explique par le fait que, contrairement aux matériaux des tuyaux, les vannes et les accessoires sont des produits composites, dont les différents composants doivent pouvoir fonctionner comme un tout dans toutes les conditions P/T et chimiques prévues. Cela signifie également que dans un système de tuyauterie avec vannes, il ne suffit pas d’évaluer le matériau de la tuyauterie en ce qui concerne la résistance chimique et le P/T, mais qu’il faut évaluer l’ensemble de la tuyauterie, des raccords, des joints, des vannes, des raccords, etc. y compris la technologie d’assemblage envisagée.

Voici un exemple concret des diagrammes P/T de respectivement : tuyau en PVC-U GF, vanne à membrane GF en PVC-U, vanne à bille GF 546Pro en PVC-U.

Diagramme P/T des tuyaux GF en PVC-U

Diagramme P/T de la vanne à membrane série GF Type 5 en PVC-U

Diagramme P/T de la vanne à bille GF type 546Pro en PVC-U

Étapes 1C, 1D et 1E

Au cours de ces étapes, nous découvrons que la nature spécifique du milieu peut également influencer fortement le choix de la vanne. Un exemple très concret et très fréquent dans la pratique est celui des liquides contenant des particules solides (par exemple, les eaux usées chimiques contenant de petites particules métalliques provenant d’un processus de traitement de surface) et des liquides ayant des propriétés cristallisantes (par exemple, le NaOH). Dans ce cas, les vannes à billes sont généralement peu ou pas adaptés, tandis que les vannes à membrane le sont davantage. Il convient toutefois de noter que la nature des particules, leur taille et leur concentration doivent être prises en compte. Le tableau ci-dessous donne un premier aperçu des possibilités générales. En cas de doute, il est certainement conseillé de consulter le fabricant.

Étape 2 : Les propriétés fonctionnelles de la vanne

Lors de la sélection de la bonne vanne, il est important de savoir à quoi elle servira spécifiquement. Vous trouverez ci-dessous un bref aperçu de certaines propriétés fonctionnelles courantes qu’il est préférable de vérifier.

Nous allons mettre l’accent sur un exemple, à savoir la contrôlabilité. La plupart des vannes d’un système de tuyauterie sont utilisées soit pour ouvrir et fermer (fonctionnement tout ou rien), soit pour contrôler un débit (modulation ou équilibrage). En mode tout ou rien, l’utilisation de la vanne est principalement axée sur sa fonction première, à savoir l’ouverture et la fermeture en toute sécurité de la canalisation. En position fermée, il est essentiel que la vanne, quelle que soit la pression du fluide, se ferme aussi hermétiquement que possible et que les fuites internes soient évitées. En position ouverte, nous préférons un débit aussi élevé que possible et donc des pertes de charge (pertes de pression) aussi faibles que possible.

Si nous prenons en compte ces paramètres et que nous les comparons, par exemple, à des vannes à bille et à des vannes à membrane, nous constatons que les vannes à bille excellent principalement dans le fonctionnement tout ou rien, tandis que les vannes à membrane ont un fonctionnement beaucoup plus réglable. La réponse concernant le fonctionnement contrôlable peut être trouvée dans les caractéristiques de contrôle des vannes. Ce qui est important ici, c’est que la zone linéaire et proportionnelle de la courbe de contrôle soit aussi large que possible et, de préférence, située assez au centre du diagramme.

Cette caractéristique est nettement plus marquée avec les vannes à membrane qu’avec les vannes à bille. Avec les vannes à bille, nous constatons que la première ouverture de 70 % n’a d’effet que sur les premiers 30 % du débit maximal possible à travers la vanne. Sachant qu’une vanne à bille ne tourne généralement que sur 90° entre la fermeture et l’ouverture complètes, il est donc très difficile de le régler ou de l’ajuster. Dans le cas des vannes à membrane, la situation est tout à fait différente. Nous constatons ici qu’entre une ouverture d’environ 20 % et une ouverture de 80 % de la vanne, il existe une relation presque totalement linéaire et proportionnelle entre le degré d’ouverture et le débit.

De plus, cette zone linéaire se situe bien au centre de la courbe. Un avantage supplémentaire à cet égard est le fait qu’avec une vanne à membrane, il faut tourner la tige plusieurs fois sur 360° pour passer de la position complètement fermée à la position complètement ouverte. Cela permet donc de régler assez finement le débit souhaité.

Courbe de contrôle de la vanne à bille GF type 546Pro (d16-d63 mm)

Courbe de contrôle d’une vanne à membrane GF de la série 5 (d20-d63 mm)

Il convient de noter qu’il existe également des vannes à bille qui disposent d’une connexion proportionnelle sur une grande partie de leur courbe de régulation. La vanne en question ne comporte alors plus un alésage central classique, mais une cavité de forme spéciale. Il convient toutefois de noter que ce type de vannes à bille est moins favorable en termes de pertes de charge et de débit maximal potentiel et que la relation proportionnelle et linéaire, en fonction du diamètre nominal de la vanne, ne commence qu’à partir d’un certain angle d’ouverture. Le choix entre une vanne à membrane ou une vanne à bille “linéaire”, en termes de contrôlabilité/modulabilité, dépend de divers paramètres concernant le processus dans lequel la vanne fonctionne. Ce sujet est expliqué plus en détail dans les vannes de régulation automatisées.

Courbe de contrôle du vanne à bille GF type 546Pro “linéaire” (d20-d63 mm)

Cependant, en ce qui concerne les pertes de charge induites, d’une part, et le débit maximal possible lorsqu’une vanne est ouverte, d’autre part, nous constatons que les vannes à bille, qui ont un passage intégral à 100 % d’ouverture, obtiennent les meilleurs résultats par rapport aux vannes à membrane. Les tableaux des valeurs Kv100 (qui décrivent le débit à 100 % d’ouverture de la vanne et une pression différentielle de 1 bar à travers la vanne) montrent les différences en termes de génération de débit.

Valeurs Kv100 des vannes à bille GF type 546Pro et type 546Pro “linéaire”

Valeurs Kv100 des vannes à membrane GF série 5 (d20-d63 mm)

Les tableaux ci-dessous montrent les différences de pertes de charge induites entre les vannes à bille et les vannes à membrane. Dans ce cas, il s’agit de vannes jusqu’à d63/DN50 mm. Des diagrammes similaires existent pour des diamètres plus importants : Planning Fundamentals

Pertes de charge du vanne à bille GF type 546Pro (d16-d63 mm)

Pertes de charge des vannes à membrane GF série 5 (d20-d63 mm)

Étape 3 : Techniques de raccordement pour les vannes et les accessoires

Comme nous ne pouvons pas actuellement donner la priorité aux techniques d’assemblage du plastique mbt octopus link, nous développerons ce sujet plus en détail ultérieurement ! Pour l’instant, je suggère que nous nous limitions à ce qui suit.

Les différents types de vannes et d’accessoires en plastique peuvent à leur tour être intégrés de diverses manières dans le système de tuyauterie. Les vannes en plastique peuvent être couplées assez facilement avec des tuyaux en plastique et divers tuyaux en métal. Les méthodes de raccordement les plus courantes sont les suivantes :

Brides (brides libres ou fixes)
Raccords en trois parties (matériau identique ou différent des deux cotés)
Raccords filetés

L’un des avantages des vannes en plastique est la flexibilité du choix. Par exemple, il existe des vannes en plastique équipées en usine de brides ou de raccords en trois parties, mais les mêmes types de vannes avec des extrémités à souder ou à coller auxquelles des colliers de soudure avec brides ou raccords en trois parties peuvent être raccordés à la carte, en fonction de ce qui est le plus approprié sur le site à ce moment-là. Ces colliers de soudure sont souvent disponibles pour différentes méthodes de soudage ou de collage (collage Tangit, soudage bout à bout, soudage par emboîtement). Un large aperçu des différentes méthodes d’assemblage et des composants associés est facilement accessible via le lien suivant : Planning Fundamentals

Étape 4: Automatisation des vannes et accessoires

L’étape finale consiste à automatiser les vannes et les accessoires. Un nouveau sujet sera bientôt publié à ce sujet.

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