Comment choisir un régulateur de pression

Comment choisir un régulateur de pression adapté à votre système fluide

Wouter Pronk, Ingénieur terrain senior chez Swagelok

Les régulateurs de pression ont une fonction essentielle dans de nombreux systèmes fluides et d’instrumentation industriels, où ils aident à maintenir ou à contrôler la pression et le débit souhaités lorsque les conditions du système varient. Il est important de choisir le régulateur qui va permettre au système de fonctionner comme prévu et dans des conditions optimales. Un régulateur inadapté peut nuire à l’efficacité et aux performances du système, entraîner de nombreuses réparations et mettre le personnel en danger.

Pour bien choisir un régulateur de pression, il est nécessaire de bien connaître les différents types de régulateurs, la manière dont ils fonctionnent et comment ils peuvent être utilisés pour répondre aux besoins de votre système. Continuez pour en apprendre davantage sur les régulateurs de pression et leur fonctionnement, et découvrir comment choisir la meilleure solution pour votre système.

Qu’est-ce qu’un régulateur de pression ?

Dans sa forme la plus simple, un régulateur est un dispositif mécanique conçu pour contrôler la pression soit en amont, soit en aval, lorsque les conditions du système varient. Il peut s’agir de variations du débit, de la pression, de la température ou d’autres facteurs, susceptibles de se produire dans le cadre d’un fonctionnement normal du système. Le rôle du régulateur est de maintenir la pression du système au niveau souhaité. Il est important de noter que les régulateurs sont différents des vannes, qui elles contrôlent le débit et ne s’adaptent pas automatiquement aux variations du système. Les régulateurs contrôlent la pression, et non le débit, et se règlent automatiquement.

Types de régulateurs

Il existe deux principaux types de régulateurs : les détendeurs et les déverseurs.

• Les détendeurs régulent la pression du process en détectant la pression de sortie et en contrôlant la pression en aval.
• Les déverseurs régulent la pression du process en détectant la pression d’entrée et en contrôlant la pression en amont.

Le choix dépendra des besoins du process. Par exemple, si vous devez réduire la pression d’un fluide provenant d’une source haute pression avant que celui-ci n’atteigne le process principal, un détendeur fera l’affaire. Les déverseurs, en revanche, servent à contrôler et à maintenir la pression en amont en évacuant les surpressions lorsque la pression du système devient supérieure au niveau souhaité. Utilisé à bon escient, chaque type de régulateur peut vous aider à maintenir le niveau de pression souhaité dans un système.

Fonctionnement d’un régulateur de pression

Trois composants importants aident à réguler la pression dans un régulateur :

• Un élément régulateur, composé d’un siège et d’un clapet. Le siège aide à contenir la pression et empêche le fluide de fuir lorsque le détendeur est en position fermée. Le clapet vient compléter le dispositif d’étanchéité du détendeur lorsque le fluide circule.
• Un élément détecteur, généralement une membrane ou un piston. L’élément détecteur permet au clapet de monter et de descendre dans le siège et de réguler ainsi la pression d’entrée ou la pression de sortie.
• Un élément de charge. Selon l’application, on utilise des régulateurs à ressort ou à dôme. L’élément de charge exerce une force verticale descendante sur la partie supérieure de la membrane.

Ensemble, ces trois éléments s’efforcent de maintenir la pression au niveau souhaité. Le piston ou la membrane détecte la pression en amont (entrée) et en aval (sortie). L’élément détecteur essaie ensuite d’équilibrer la force exercée par l’élément de charge – qui a été réglée par l’utilisateur à l’aide d’une poignée ou d’un mécanisme équivalent – en éloignant ou en rapprochant le clapet du siège. Ensemble, ces éléments maintiennent cet équilibre, ce qui permet de maintenir la pression au niveau qui a été réglé. Si l’une des forces varie, une autre force doit aussi varier pour rétablir l’équilibre.

Dans les détendeurs, quatre forces différentes doivent être en équilibre, comme le montre la figure 1 : la force de charge (F1), la force exercée par le ressort d’entrée (F2), la force exercée par la pression de sortie (F3) et la force exercée par la pression d’entrée (F4). La force de charge totale doit être égale à somme des trois autres forces.

Les déverseurs fonctionnent de la même manière. Dans un déverseur, les trois forces suivantes doivent être en équilibre : la force exercée par le ressort (F1), la force exercée par la pression d’entrée (F2) et la force exercée par la pression de sortie (F3), comme le montre la figure 2. Ici, la force exercée par le ressort doit être égale à la somme des deux autres forces.

Choisir le bon régulateur

En comprenant le fonctionnement des régulateurs, vous serez plus à même d’évaluer si les différentes caractéristiques d’un régulateur correspondent aux besoins de votre système. Les paramètres les plus importants à prendre en considération sont notamment les suivants :

Le débit du système

Il est essentiel d’installer un régulateur d’une taille appropriée pour maintenir la pression souhaitée. La taille du régulateur est généralement déterminée par le débit dans votre système. Les gros régulateurs peuvent gérer des débits plus élevés tout en contrôlant efficacement la pression, tandis que les régulateurs plus petits sont efficaces pour des vitesses d’écoulement plus faibles. Le dimensionnement des composants du régulateur est également important. Par exemple, dans une application basse pression, le régulateur sera plus efficace s’il est équipé d’une membrane ou d’un piston de grande taille. Tous les composants doivent être dimensionnés en fonction des besoins du système.

La pression du système

Étant donné que la fonction principale d’un régulateur est de contrôler la pression, il est essentiel de s’assurer que le régulateur est adapté aux pressions maximale, minimale et d’exploitation de votre système. En raison de leur importance dans le choix d’un régulateur, les plages de régulation sont généralement mises en avant dans les caractéristiques techniques de ces produits.

La température du système

La température d’un process industriel pouvant varier, vous devez être sûr(e) que le régulateur choisi pourra résister aux conditions d’exploitation prévues. Les facteurs environnementaux sont à prendre en compte, ainsi que la température du fluide et d’autres facteurs comme l’effet Joule-Thomson, qui provoque un refroidissement rapide du fluide lorsque sa pression chute.

La sensibilité du process

La sensibilité du process est un point important à prendre en compte pour déterminer le mode de régulation adapté. Comme nous l’avons mentionné, la plupart des régulateurs sont soit à ressort, soit à dôme. Les régulateurs à ressort sont réglés par un opérateur à l’aide d’une poignée qui contrôle la force qu’exerce le ressort sur l’élément détecteur. Dans les régulateurs à dôme, en revanche, c’est la pression d’un fluide à l’intérieur du système qui est utilisée pour exercer une force déterminée sur l’élément détecteur. Si les régulateurs à ressort sont plus courants et généralement mieux connus des opérateurs, les régulateurs à dôme seront plus précis dans des applications qui le nécessitent et pourront être d’une grande utilité dans des applications automatisées.

Le fluide du système

Pour ne pas nuire à la durée de vie des composants et éviter des mises à l’arrêt du système, il est important de veiller à ce que le fluide soit compatible avec les matériaux des éléments du régulateur. Si une certaine détérioration naturelle des composants en caoutchouc et en élastomère est normale, certains fluides peuvent toutefois accélérer cette détérioration et provoquer une défaillance prématurée du régulateur. Vous pouvez en apprendre davantage sur la compatibilité chimique des joints en élastomère et d’autres composants du régulateur en suivant notre formation à la physique des matériaux.

Avec une connaissance approfondie des différents types de régulateurs disponibles et de leur fonctionnement, vous serez mieux armé(e) pour faire le bon choix. Votre fournisseur doit être en mesure de vous communiquer diverses informations – dimensionnement, conditions de pression et de débit, plages de températures – et de vous conseiller un mode de régulation adapté aux besoins de votre système. Vous pouvez commencer le processus de sélection en comparant différents régulateurs dans différentes applications avec notre générateur de courbes de débit, puis contacter un spécialiste local du contrôle de la pression pour obtenir des précisions.

Cependant, les besoins particuliers d’un système dépassent largement ce qui a été traité dans cet article. Nous proposons des formations qui peuvent aider les professionnels des systèmes fluides à mieux comprendre comment un régulateur adapté peut améliorer à la fois la sécurité et l’efficacité d’un système.

Votre fournisseur devrait en outre pouvoir vous aider à choisir le bon régulateur en s’efforçant de comprendre les besoins de votre système. En s’appuyant sur leur connaissance approfondie des applications, nos spécialistes expérimentés sauront vous conseiller afin de faire le bon choix pour votre système. Si vous souhaitez optimiser les performances d’un régulateur, contactez notre équipe de spécialistes du contrôle de la pression.

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