Choisir des vannes pour des systèmes fluides industriels

Choisir des vannes avec la méthode STAMPED

Le coefficient de débit, ou C_v, correspond à la quantité d’eau, exprimée en gallons américains par minute, qui traverse une vanne avec une chute de pression de 1 psi à une température de 60°F. Pour les fluides compressibles comme les gaz, le calcul du paramètre C_v est plus complexe, tout comme son utilisation pour prédire le débit, mais cela reste néanmoins une méthode efficace pour dimensionner des vannes dans une application donnée.

Les facteurs de conception d’une vanne qui influent sur le C_v sont la taille et la forme du passage d’écoulement ; la dimension de la section de passage a une incidence sur l’écoulement du fluide qui traverse la vanne. Plus la section de passage est grande, plus la capacité de débit est importante. Cette section peut varier considérablement selon le type de vanne. Par exemple, une vanne à boisseau sphérique offrira une résistance minimale à l’écoulement, tandis qu’une vanne à pointeau aura tendance à restreindre ou à ralentir l’écoulement. Ces éléments devront être pris en compte dans votre processus de sélection.

En cas de doute, adressez-vous au fabricant de la vanne – un fabricant sérieux saura vous aider à dimensionner la vanne dont vous avez besoin. En plus d’un guide pour vous aider à dimensionner vos vannes, Swagelok met à la disposition de ses clients un calculateur de C_v qui peut servir de point de départ pour sélectionner la vanne adaptée à votre application.

 

T : quelle incidence le facteur température a-t-il sur le choix d’une vanne ?

Gardez à l’esprit les températures auxquelles votre vanne sera soumise pendant son utilisation. Cela comprend à la fois la température du fluide du système et la température du milieu environnant. Posez-vous la question suivante : « Ces températures vont-elles rester constantes ou vont-elles au contraire varier fréquemment ? » Ces conditions pourront influencer votre choix ou avoir une incidence sur la fréquence des opérations de maintenance préventive.

Tenez compte des variations de température susceptibles d’entraîner une dilatation ou une contraction des matériaux d’étanchéité. De plus, les composants métalliques peuvent perdre de leur résistance à des températures plus élevées, avec comme conséquence une baisse de la pression nominale de la vanne. Il est donc important de s’assurer auprès du fabricant de la vanne que celle-ci a été testée à des températures extrêmes.

A : quels sont les facteurs de conception à prendre en compte par rapport à l’application ?

Il est essentiel de bien cerner la fonction de la vanne dans votre système. Sert-elle à démarrer/arrêter l’écoulement ? À réguler le débit du fluide ? À contrôler le sens de l’écoulement ? À protéger le système contre les surpressions ? Quels sont les types de vannes proposés par Swagelok ?

Les réponses à ces questions vous guideront pour choisir le type de vanne adapté à votre système. Prenons à nouveau un exemple, celui d’une simple vanne à boisseau sphérique deux voies. Si certaines vannes à boisseau sphérique d’autres fabricants permettent de restreindre l’écoulement, la plupart de ces vannes ne doivent être utilisées ni pour limiter, ni pour réguler le débit, et sont conçues pour fonctionner en position complètement ouverte ou complètement fermée. Si votre objectif est de restreindre l’écoulement ou de réguler le débit, il sera sans doute préférable d’utiliser une vanne à pointeau ou une vanne de réglage fin.

M : pourquoi est-il important de bien choisir les matériaux d’une vanne ?

Cela permettra de s’assurer que le fluide du process est compatible avec la composition des matériaux de la vanne. Assurez-vous que les matériaux du corps, des sièges et des embouts de tige de la vanne ainsi que d’autres matériaux plus souples sont tous compatibles avec le fluide du système. Une incompatibilité entre le fluide du système et les matériaux de fabrication peut entraîner des problèmes de corrosion, de fragilisation ou de fissuration par corrosion sous contrainte – qui peuvent tous engendrer des risques pour la sécurité – ainsi que des problèmes de production coûteux.

Comme pour la température, vous devez également tenir compte de l’endroit où la vanne sera mise en service. Sera-t-elle installée dans un environnement climatisé comme l’intérieur d’une usine ou une armoire d’instrumentation chauffée ? À l’extérieur, exposée à la lumière directe du soleil, à la pluie, à la neige, au gel, au givre ou à des variations de température ? Dans un environnement marin, exposée aux ions chlorure ? Les vannes et leurs composants sont disponibles dans des matériaux divers. Choisissez des matériaux adaptés à ces conditions pour maximiser la durée de vie et de fonctionnement des vannes.

P : quel incidence la pression a-t-elle sur les critères de sélection des vannes ?

La pression est un autre point important à prendre en compte dans les critères de sélection d’une vanne. Notez que le terme est utilisé dans deux contextes différents :

• Pression de service : elle correspond à la pression d’exploitation normale du système.
• Pression nominale : elle correspond à la pression maximale autorisée par le fabricant de la vanne ; ne dépassez jamais cette limite, sauf lors d’essais contrôlés.

La limite de pression d’un système fluide est celle du composant dont la pression nominale est la plus basse. Souvenez-vous-en au moment de choisir une vanne. La pression et la température du fluide du process ont un impact considérable sur les performances des composants. La vanne que vous choisissez doit pouvoir tenir la pression et fonctionner si besoin sur une plage de température et de pression étendue.

La conception, le choix des matériaux et la validation sont des aspects essentiels de la performance des vannes. N’oubliez pas non plus que la pression et la température ont également des effets l’une sur l’autre. En général, lorsque la température du fluide augmente, la pression de service diminue.

E : comment choisir les bons raccordements d’extrémité ?

Les vannes sont dotées de toutes sortes de raccordements d’extrémité : raccords pour tubes intégrés, filetages, brides, extrémités à souder, etc. Bien qu’ils soient généralement sans rapport direct avec la conception d’une vanne, les raccordements sont un élément essentiel des caractéristiques globales de la vanne et influent sur la capacité de celle-ci à maintenir un système étanche. Assurez-vous que les raccordements d’extrémité de la vanne sont adaptés à la pression et à la température de votre système et qu’ils sont dimensionnés correctement. Le bon type de raccordement peut simplifier l’installation et éviter des points de fuite supplémentaires.  

D : livraison

Après avoir examiné tous les facteurs exposés précédemment et choisi la vanne adaptée à votre application, posez-vous les questions suivantes : « Quand ai-je besoin de mes vannes ? Combien m’en faut-il ? »

Le choix des vannes fait partie intégrante de la phase de conception d’un système fluide sûr et efficient. Le respect des délais de livraison et la fiabilité des approvisionnements sont deux aspects tout aussi importants que les autres facteurs pour faire en sorte que votre système fluide reste opérationnel et efficient. La dernière étape de la méthode STAMPED consiste à évaluer vos fournisseurs. Sont-ils capables de fournir les pièces nécessaires au moment où vous en avez besoin ? Sont-ils accessibles ? Est-ce qu’ils collaborent avec vous pour comprendre les besoins de votre système ?