Comment installer correctement un flexible dans une fabrique de semi-conducteurs ?

BETH NIESER:
Bonjour et bienvenue dans notre série « Demandez à Swagelok ». Je m’appelle Beth Nieser et je me trouve aujourd’hui dans le bâtiment des flexibles de Swagelok en compagnie de Margaret Brennan et Doug Nordstrom, nos spécialistes qui nous accueillent dans l’espace semi-conducteurs. Nous sommes ici pour parler de l’importance de bien installer les flexibles dans une fabrique de semi-conducteurs.

BETH NIESER:
Alors, Margaret et Doug, pouvez-vous commencer par nous parler du cheminement des flexibles ? Pourquoi est-ce si important ?

MARGARET BRENNAN:
Dans toutes les applications qui utilisent des flexibles, le cheminement est absolument essentiel. Je vais me concentrer sur l’utilisation des flexibles pour relier des équipements situés dans le soubassement aux outils situés dans la salle blanche. On a vu les fabriques passer à des lignes d’écoulement pour ces applications, tout simplement parce que cela permet de gagner beaucoup de temps et d’économiser de la main-d’œuvre pendant les opérations de maintenance et l’installation des outils.

Le cheminement d’un flexible est important car cela a une incidence sur ses performances et sur sa durée de vie. Par exemple, le fait de trop courber un flexible pour passer dans un espace exigu peut déformer le flexible et nuire à ses performances. Il en va de même si l’on courbe un flexible trop près de ses raccords. Cela peut sectionner les différentes couches, ce qui aura un impact sur les performances du flexible. Et aussi, si la température du fluide acheminé est extrême, cela peut avoir une incidence sur les besoins d’espacement ou sur les surfaces qui entrent en contact avec le flexible.

DOUG NORDSTROM:
Il faut aussi avoir à l’esprit que, dans une salle blanche comme dans les soubassements, l’espace est vraiment une denrée rare. Il est donc très difficile de trouver le bon cheminement pour ces flexibles et éviter les problèmes que Margaret a mentionnés.

BETH NIESER:
D’accord. Vous avez parlé de l’importance de l’espacement. Pourquoi ?

DOUG NORDSTROM:
L’espacement est vraiment important, surtout lorsque les températures des fluides sont extrêmes. Dans une fabrique de semi-conducteurs, ces flexibles acheminent généralement de l’eau extrêmement froide. S’ils se retrouvent en contact les uns avec les autres ou avec d’autres surfaces, des points froids peuvent se former. Il en va de même pour les températures élevées. Lorsque les flexibles acheminent des fluides très chauds, des points chauds peuvent se former.

Avec les basses températures, en particulier dans les soubassements, de la condensation et du givre peuvent se former sur les flexibles, ce qui entraîne des problèmes de mise à l’arrêt et de performance. Nos clients veulent vraiment éviter cela. Et encore une fois, dans un soubassement, il n’y a pas beaucoup de place. Les flexibles sont installés l’un contre l’autre, d’où ces problèmes qui se produisent assez souvent.

Nous avons donc travaillé avec certains clients sur un dispositif d’écartement qui empêche les contacts entre flexibles et l’apparition de points froids ou de points chauds. On place le dispositif entre les flexibles afin de maintenir un certain écartement entre eux, ce qui évite les points chauds et les points froids.

BETH NIESER:
D’accord. Alors, quand est-il possible de courber un flexible et quand ne faut-il pas le faire ?

DOUG NORDSTROM:
Tout flexible est conçu pour être courbé lors de son installation entre deux points. Le problème consiste à ne pas dépasser le rayon de courbure minimum. Chaque flexible a un rayon de courbure minimum, qui correspond à sa limite de déformation élastique. Au-delà de cette limite, il y a déformation plastique et le flexible est endommagé. Le flexible ne fonctionnera alors plus comme prévu et n’aura plus la même tenue en pression.

Il est donc important de garder à l’esprit qu’il ne faut pas courber le flexible au-delà de sa limite élastique ou de son rayon de courbure minimum. Si l’on prend ce même flexible et qu’on lui ajoute un isolant, cela ne modifie pas vraiment le rayon de courbure minimum. Il ne sera pas endommagé plus tôt si on le courbe. Donc, le rayon de courbure minimum est le même qu’avant d’avoir recouvert le flexible d’isolant.

En revanche, si on le courbe, on peut voir que l’isolant est étiré à l’extérieur de la courbure, tandis qu’il est comprimé à l’intérieur. Or, cet étirement et cette compression altèrent l’efficacité de l’isolant qui ne sera plus aussi performant. Ainsi, on fera en sorte de maintenir un rayon de courbure minimum trois fois supérieur pour un flexible isolé par rapport au même flexible sans isolant. Imaginons que le rayon de courbure minimum de ce flexible est de deux pouces. On essaiera alors de maintenir un rayon de courbure minimum d’environ six pouces pour le même flexible isolé.

BETH NIESER:
Et quand devient-il nécessaire d’utiliser des flexibles isolés ?

DOUG NORDSTROM:
OK. On a vu que, dans une fabrique, de nombreux procédés nécessitent différents fluides de chauffage ou de refroidissement au niveau de l’outil de production. Ces fluides qui régulent la température sont fournis par des refroidisseurs, des échangeurs de chaleur ou d’autres équipements installés dans le soubassement. Eh bien, quand les fluides doivent être acheminés jusqu’à l’outil de production, une grande quantité de chaleur ou de froid peut se perdre durant le trajet.

C’est là que l’isolation entre en jeu, en fonction de la température des fluides acheminés par les flexibles. Il est important ici de garder à l’esprit – Margaret l’a mentionné tout à l’heure – que si la température de la surface extérieure d’un flexible passe en deçà du point de rosée, de la condensation peut se former sur le flexible. Comme sur un verre rempli de glaçons en été, l’humidité de l’air se condense sur la surface du flexible.

Dans ce cas, ce n’est que de l’eau. Mais dans le soubassement, ils ne savent pas vraiment de quoi il s’agit. Ils doivent donc arrêter le processus pour vérifier la nature du liquide. Ces mises à l’arrêt coûtent beaucoup d’argent. Ils ont donc commencé à utiliser des flexibles isolés pour éviter que la température ne descende en dessous du point de rosée. Et nous pouvons ajouter autant de couches qu’il le faut pour rester au-dessus du point de rosée.

Cela étant, cet isolant n’est efficace que jusqu’à -30°C environ. Et comme les températures de ces procédés sont de plus en plus basses, nous avons dû trouver une méthode d’isolation différente. C’est là qu’intervient ce flexible. C’est un flexible avec couche de vide isolante. Une couche de vide entoure le flexible. Cela élimine tout transfert de chaleur par convection et assure une bonne isolation à des températures cryogéniques qui peuvent atteindre -200°C. C’est vraiment l’avenir.

BETH NIESER:
Parfait. Merci à vous deux pour toutes ces informations. Et merci à vous d’avoir regardé cette vidéo « Demandez à Swagelok ».