Ce que les professionnels des systèmes fluides doivent savoir sur les vannes

Les principaux types de vannes industrielles et leurs fonctions de base

Pour qu’il puisse remplir efficacement la fonction qui est la sienne, un système fluide industriel doit être conçu et construit avec les bons composants. Les vannes jouent ici un rôle important, car elles permettent aux opérateurs de contrôler l’écoulement du fluide dans le système en fonction des besoins de l’application.

La conception d’un système fluide peut s’avérer complexe et plusieurs éléments doivent être pris en compte. Il n’est pas toujours facile de savoir quelle vanne sera la plus adaptée à une application. Sert-elle à démarrer/arrêter l’écoulement ? À contrôler le sens de l’écoulement ? À réguler le débit du fluide ? Ou à protéger le système des surpressions ?

Ce sont des questions qui doivent être posées au moment de choisir une vanne pour votre système. Cet article présente différents types de vannes industrielles et offre des conseils qui vous aideront à faire le bon choix pour vos applications.

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La sécurité avant tout

Les systèmes fluides peuvent poser des problèmes de sécurité s’ils ne sont pas installés puis exploités conformément aux meilleures pratiques. De nombreux procédés utilisant des fluides fonctionnent avec des pressions et des températures élevées. Par ailleurs, certains fluides peuvent devenir un danger pour le personnel en cas de fuite.

Les vannes jouent un rôle essentiel dans la sécurité des systèmes fluides. Par exemple, une vanne ou une soupape de sécurité empêchera la pression d’atteindre un niveau excessif dans le système – un cas de figure potentiellement dangereux qui peut entraîner un jaillissement de fluide.

Comprendre l’écoulement

La fonction ultime d’une vanne est de contrôler l’écoulement du fluide. L’écoulement se définit comme le déplacement régulier et continu du fluide dans un système. Lorsqu’un liquide ou un gaz s’écoule, sa pression diminue. En général, l’écoulement se mesure à l’aide d’un débitmètre et s’exprime sous la forme d’une distance parcourue ou d’un volume déplacé par unité de temps (p. ex. en mètres par seconde, en gallons par jour, en litres par minute, etc.).

Le débit du fluide dans une vanne dépend de facteurs comme le diamètre du raccord ou le passage d’écoulement de la vanne. ‏Pour aider à se faire une idée de la capacité d’une vanne à contrôler l’écoulement, les fabricants indiquent généralement le coefficient de débit, ou C_v, de la vanne. Un C_v élevé correspond à un débit élevé. Toutefois, un C_v élevé n’est pas forcément intéressant. Selon le type de vanne et l’application, certaines vannes peuvent avoir un C_v proche de zéro.

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Les différents types de vannes et leurs fonctions

Les nombreuses vannes disponibles aujourd’hui remplissent cinq fonctions principales, qui sont résumées ci-dessous avec les symboles communément utilisés pour les représenter dans les schémas de tuyauterie et d’instrumentation (P&ID) :

Tout ou rien. Il s’agit de la fonction la plus simple. Une vanne tout ou rien laisse passer ou bloque le fluide. Les différents types de vannes ci-dessous entrent dans cette catégorie :

• Vannes à boisseau sphérique
• Vannes à soufflet
• Vannes à membrane
• Vannes à boisseau cylindrique
• Robinets-vannes

Contrôle du débit. Ces vannes permettent de réguler simplement ou de régler finement le débit du fluide dans un système. Les plus utilisées pour cela sont les vannes à pointeau, qui peuvent également assurer au besoin une fonction fermeture. Le débit sera déterminé par le diamètre du passage, le type de tige et la position de la tige, laquelle est contrôlée par la rotation de la poignée.

Contrôle directionnel. Cette fonction vise à s’assurer que le fluide s’écoule dans le sens souhaité. Une telle vanne peut changer le sens de l’écoulement dans le système. Les clapets anti-retour et les vannes à boisseau sphérique à orifices multiples sont couramment utilisés pour le contrôle directionnel. Il est important de noter que la fonction des vannes directionnelles lorsqu’elles modifient l’écoulement est une fonction tout ou rien ; elles ne limitent pas le débit.

Protection contre les surpressions. Cette fonction empêche la pression d’augmenter au-delà d’une limite fixée. Le plus souvent, elle est assurée par des soupapes et des disques de rupture. Les dispositifs de décompression sont très importants dans tout système pressurisé dans la mesure où ils protègent le système des risques de surpression. Les soupapes peuvent être étalonnées pour s’ouvrir automatiquement à un niveau de pression prédéterminé. Elles contribuent à la sécurité de l’usine tout en permettant de continuer la production en cas de surpression.

Protection contre les sur-débits. Les clapets de sur-débit aident à contenir l’écoulement incontrôlé d’un fluide, empêchant celui-ci de s’échapper, en s’activant dès que le débit dans le clapet dépasse une valeur prédéterminée. En cas de débit excessif en aval, le clapet se déclenche en se déplaçant complètement vers l’avant, ce qui a pour effet d’arrêter en grande partie l’écoulement du fluide.

Faire le bon choix

Avec une meilleure connaissance de l’écoulement et de la manière dont les différents types de vannes peuvent le contrôler, vous serez mieux armé(e) pour choisir des vannes adaptées à vos systèmes fluides. Cet article n’est toutefois qu’une introduction. Pour aller plus loin, je vous suggère de lire cet autre article pour découvrir plus en détail la méthode qui a fait ses preuves pour choisir des vannes industrielles : la méthode STAMPED.

Sinon, la formation de base Swagelok^® sur les vannes est aussi un bon moyen pour apprendre comment choisir, identifier et réparer des vannes. Par ailleurs, nous proposons également de nombreuses autres formations dispensées par des formateurs certifiés Swagelok, qui vous aideront à acquérir les connaissances et les techniques nécessaires pour construire et exploiter des systèmes fluides ultraperformants. Découvrez les formations proposées et les sujets traités en cliquant sur le lien ci-dessous.

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