Comment choisir le bon module de préconditionnement pour un système d’échantillonnage

Comment choisir le bon module de préconditionnement pour un système d’échantillonnage

Randy Rieken

Pour procéder à l’analyse d’un échantillon au moyen d’un système d'échantillonnage analytique, il se peut que l’opérateur doive d’abord préconditionner l'échantillon avant que celui-ci n’atteigne le système de conditionnement situé à proximité de l'analyseur.Lorsque cette étape est nécessaire, le choix du module préconditionnement devient une décision critique.

Le choix du module de préconditionnement dépend du système de transport utilisé et de l’état physique de l’échantillon – gazeux ou liquide.En fonction de la situation, les deux options courantes sont les suivantes :

1. Un module de détente locale installé près du point de prélèvement
2. Un module de boucle rapide installé à proximité de l'analyseur

Les systèmes de transport des échantillons

Il faut tout d'abord savoir quel système de transport va être utilisé pour acheminer les échantillons.Deux systèmes de transport sont communément utilisés dans les applications d'instrumentation analytique.

Un système à ligne unique, qui achemine l’échantillon jusqu’à l'analyseur, puis jusqu'au point d'élimination.Ces systèmes sont généralement utilisés avec des échantillons gazeux.Un système à ligne unique équipé d’un module de détente locale sera très probablement nécessaire si des échantillons gazeux sont préconditionnés avant de pénétrer dans la ligne de transport.

Un système à boucle rapide, en revanche, achemine un échantillon jusqu’à l’emplacement de l’analyseur, mais une petite partie seulement de l’échantillon va traverser l’analyseur tandis que le reste sera redirigé vers la ligne de process.Les systèmes à boucle rapide sont généralement utilisés avec des échantillons liquides. Cependant, dans certaines situations, une boucle rapide devra être utilisée pour transporter un échantillon gazeux en toute sécurité.En règle générale, ces systèmes sont équipés d’un module de boucle rapide pour préconditionner l'échantillon une fois que celui-ci a atteint l’emplacement de l'analyseur.

Module de détente locale ou module de boucle rapide ?

Une fois le système de transport déterminé, un choix doit être fait concernant le module de préconditionnement des échantillons.Vous pouvez décider d’utiliser un module de détente locale, un module de boucle rapide, ou ni l’un ni l’autre.La principale différence entre les deux modules concerne le moment où a lieu le préconditionnement, à savoir : avant que l’échantillon ne pénètre dans la ligne de transport avec un module de détente locale ou lorsqu’il atteint l’emplacement de l'analyseur avec un module de boucle rapide.On notera qu'il est rare d’utiliser les deux modules dans un même système d'échantillonnage.

Figure 1 :module de détente locale monté dans un système de transport à ligne unique.

Les modules de détente locale sont souvent disponibles sous la forme de sous-ensembles contenant des dispositifs qui vont filtrer l'échantillon, vaporiser un échantillon liquide ou abaisser la pression d'un échantillon gazeux.Comme le montre la figure 1 ci-dessus, un module de détente locale va préconditionner l’échantillon avant que celui-ci ne pénètre dans la ligne de transport.Avec un module de détente locale, il est possible de :

• Retirer des matières solides ou des liquides indésirables du fluide.
• Modifier la pression ou la température de l'échantillon.
• Changer l'état physique de l'échantillon par vaporisation ou par condensation.
• Laisser entrer un gaz d'étalonnage.

Figure 2 :module de boucle rapide monté dans un système à boucle rapide. 

La plupart des modules de boucle rapide sont utilisés avec des échantillons liquides, même si leur utilisation avec des échantillons gazeux devient de plus en plus courante.Dans la plupart des cas, les modules de boucle rapide sont disponibles sous la forme de sous-ensembles intégrant des dispositifs qui vont réguler le débit et filtrer l'échantillon à analyser.Comme le montre la figure 2 ci-dessus, le module de boucle rapide préconditionne l'échantillon lorsque celui-ci arrive au niveau de l'analyseur.

Vu qu’un module de boucle rapide ne préconditionne presque jamais les échantillons sur le terrain, un module de détente locale n’est pas nécessaire.Seule une petite partie du fluide est envoyée dans l'analyseur. Le reste qui n’a pas été conditionné est renvoyé dans la ligne de retour des échantillons.

Considérations relatives au préconditionnement d’un échantillon liquide 

Les échantillons liquides sont le plus souvent préconditionnés à l'aide d'un module de boucle rapide pour la simple raison qu’il est souvent trop compliqué d’éliminer ou de détruire ces échantillons.En raison des risques pour l’environnement associés au rejet des échantillons, les modules de boucle rapide apportent une solution au problème des déchets potentiellement dangereux.Par ailleurs, la masse des liquides étant plus élevée que celle des gaz pour un même débit volumétrique, les échantillons liquides ont plus de valeur que des échantillons gazeux.Avec des modules de boucle rapide, les liquides non contaminés sont souvent renvoyés dans le système d'échantillonnage.

Considérations relatives au préconditionnement d’un échantillon gazeux

Comme il a été expliqué précédemment, les échantillons gazeux peuvent être préconditionnés en utilisant soit un module de détente locale, soit un module de boucle rapide.Généralement, le module de détente locale sert non seulement à préconditionner l'échantillon de gaz, mais également à abaisser la pression de l’échantillon avant son acheminement vers l’analyseur.Réduire la pression du gaz permet à celui-ci de se déplacer deux fois plus vite et donc de diminuer le temps de réponse de l’analyseur.Il est également préférable qu'un échantillon gazeux se déplace à une pression plus basse pour des raison de sécurité.

Cependant, certaines situations exigent que la pression soit maintenue à un niveau élevé.Dans certains cas, les mesures effectuées sur l’échantillon doivent être faites à une pression égale à celle du process. Il se peut également que l’analyseur ait besoin que la pression reste élevée pour mesurer des concentrations en ppm ou en ppM dans l'échantillon gazeux.Dans ces situations, le problème de l’élimination doit rester une priorité, en particulier si ces échantillons gazeux contiennent du carbone ou du soufre.Il conviendra alors d’utiliser un module de boucle rapide pour renvoyer la plus grande partie de l'échantillon dans la ligne de retour.

Bien connaître votre système d'échantillonnage ainsi que les échantillons à analyser vous aidera à déterminer le module de préconditionnement le mieux adapté à votre cas.Pour garantir en permanence des échantillons représentatifs et des résultats d'analyse exacts dans vos installations, pensez à vous inscrire à la formation sur les sous-systèmes (PASS) proposée par Swagelok.Des spécialistes de l'échantillonnage et des professionnels du secteur vous aideront à comprendre les sous-ensembles complexes des systèmes d'échantillonnage comme les modules de préconditionnement.

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