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Éviter les erreurs classiques rencontrées dans les systèmes d’échantillonnage liquide et gazeux

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Éviter les erreurs classiques rencontrées dans les systèmes d’échantillonnage liquide et gazeux

24 avril 2019| Karim Mahraz, responsable produit, instrumentation analytique

La conception d’un système d'échantillonnage est un processus subtil. Le moindre faux pas peut nuire à la fiabilité du système. De nombreuses erreurs observées aujourd’hui posaient également des problèmes aux concepteurs de systèmes dans le passé. L’occasion vous est ici donnée d’apprendre comment éviter les erreurs associées aux systèmes d’échantillonnage liquide et gazeux.

Obtenir de meilleurs échantillons gazeux

Les gaz réagissent différemment aux variations de pression et de température – des variations que l’on a toutes les chances d’observer dans un système d’échantillonnage. Ces variations peuvent entraîner une condensation ou allonger le temps de réponse de l’analyseur. Pour éviter ces problèmes, essayez d’abaisser la pression d’un échantillon gazeux au maximum et le plus tôt possible. Cela aura pour effet d’abaisser la température de l’échantillon, ce qui limitera les risques de condensation pendant que le gaz circule dans le système d’échantillonnage. Le fait d’abaisser la pression permet également de réduire les besoins de chauffage le long de la ligne. Vous pouvez abaisser la pression d’un échantillon gazeux au niveau de détendeurs et de dispositifs limiteurs de débit, de type vannes à pointeau, orifices ou tubes capillaires. Au niveau de ces composants, la condensation aura plutôt tendance à se former du côté où la pression est la plus élevée.

Lorsque vous concevez un système d’échantillonnage de gaz, vous ne devez jamais :

  • Acheminer un gaz à une température correspondant à son point de rosée: À cette température, le gaz est saturé et susceptible de se condenser à tout moment. Abaissez la pression ou chauffez la ligne. Cette dernière solution pourra se révéler la meilleure. La chute de pression pourrait ne pas empêcher le gaz de se condenser plus loin dans la ligne si celui-ci vient à se refroidir.
  • Supposer qu’un isolant permettra à lui seul de maintenir une température suffisamment élevée dans la ligne: L’isolation est un atout, mais toute chute de pression dans le système va faire baisser la température du gaz. Au bout du compte, il est possible que le gaz atteigne son point de rosée et se condense. Il est donc nécessaire de recourir à un système de traçage qui permettra, si besoin est, de chauffer la ligne de manière uniforme.
  • Avoir une ligne non chauffée en amont d’une chute de pression si cette ligne est ensuite chauffée en aval: N’oubliez pas que la température de l’échantillon gazeux va diminuer au moment de la chute de pression. La différence de température qui en résulte sera encore plus élevée dans cette situation, ce qui augmente encore le risque de condensation.
  • Omettre de chauffer un détendeur qui abaisse la pression de plus de 20 bar: Omettre de chauffer un détendeur qui abaisse la pression de plus de 20 bar. Lorsque la pression d’un gaz diminue de manière importante, il en va de même de sa température, au point que le détendeur peut geler. Cela est dû à l’effet Joule-Thomson. Vous pouvez atténuer cet effet en chauffant le détendeur – et probablement les tubes et autres composants à proximité.
  • Faire passer des tubes non chauffés dans un abri climatisé lorsque les lignes extérieures sont chauffées par un système de traçage: Le passage rapide du chaud au froid augmente le risque de condensation et entraîne également une baisse de la pression. La ligne doit continuer à être chauffée à l’intérieur de l’abri.

Obtenir de meilleurs échantillons liquides

Alors que les échantillons gazeux nécessitent que l’on abaisse considérablement leur pression, les échantillons liquides nécessitent au contraire que l’on augmente leur pression le plus longtemps possible. Ceci s’explique par le fait que la pression des liquides diminue lorsque ces liquides circulent dans des tubes de grande longueur ou qu’ils rencontrent des dispositifs limiteurs de débit. Une pression élevée dès le début favorisera la circulation du liquide dans le système à une pression plus forte, ce qui permettra éventuellement de ne pas avoir à installer une pompe en aval et contribuera à réduire le temps de réponse de l’analyseur.

Lorsque vous concevez un système d’échantillonnage de liquide, nous ne devez jamais :

  • Acheminer un liquide à une température correspondant à son point de bulle: Le point de bulle est la température à laquelle le liquide entre en ébullition. Cette température peut s’avérer beaucoup plus faible que prévu, en particulier lorsque le liquide contient des gaz dissous. Essayez de maintenir la pression aussi élevée que possible sur tout le trajet menant à l’analyseur.
  • Abaisser la pression du liquide au niveau du point de prélèvement: Une chute de pression du liquide au point de prélèvement peut considérablement allonger le temps de réponse de l’analyseur ou nécessiter d’installer des pompes en aval. Souvenez-vous qu’il faut maintenir une pression suffisante du point de prélèvement jusqu’à l’analyseur en passant par tous les composants intermédiaires.
  • Installer une vanne à pointeau avant un analyseur ou un débitmètre: La perte de charge causée par une vanne à pointeau ou tout autre dispositif limiteur de débit est susceptible d’entraîner l’apparition de bulles dans le liquide, ce qui peut brouiller les résultats fournis par l’analyseur. Il convient de maintenir une pression élevée et une température basse (mais supérieure au point d’écoulement) afin d’éviter la formation de bulles.
  • Installer une vanne à pointeau avant un vaporiseur: Plusieurs parties d’un système d’échantillonnage tendent à rallonger le temps de réponse de l’analyseur, mais les principaux responsables de ce retard sont souvent les vaporiseurs. Dès lors que ce composant est utilisé dans le système, il est difficile d’obtenir un temps de réponse inférieur à cinq minutes. L’installation d’une vanne à pointeau avant le vaporiseur ne fera que ralentir encore plus le processus.

Bien se préparer pour une réussite garantie

Concevoir un système d’échantillonnage est un travail difficile. Chaque nouveau système est différent du précédent. Les conseils donnés ci-dessus vous aideront à mener à bien ce travail, ce qui facilitera la tâche du prochain concepteur qui va utiliser votre système.

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