Quelle est la différence entre le fluide tampon et le fluide barrière

Le fluide tampon et le fluide barrière sont deux composants essentiels utilisés dans les joints mécaniques, mais de nombreuses personnes ne comprennent pas les principales différences entre eux.

L’utilisation d’un type de fluide inapproprié peut entraîner une défaillance des joints, une réduction des performances et des temps d’arrêt coûteux.

Dans cet article, nous expliquerons exactement ce que sont les fluides tampons et les fluides barrières, soulignerons leurs principales différences dans des domaines tels que la pression et l'application, couvrirons les différents types de fluides utilisés et expliquerons les propriétés essentielles à rechercher lors de la sélection d'un fluide.

Qu'est-ce qu'un liquide tampon

Le fluide tampon est un liquide utilisé en double garnitures mécaniques pour assurer la lubrification et le refroidissement des surfaces d'étanchéité. Dans un dispositif à double joint, le fluide tampon est maintenu à une pression inférieure à celle du fluide de traitement mais supérieure à la pression atmosphérique. Ce fluide agit comme une barrière entre le fluide de traitement et l'atmosphère, empêchant ainsi toute fuite de fluide de traitement vers l'environnement.

Qu'est-ce qu'un fluide barrière

Les fluides barrières sont utilisés en simple ou garnitures mécaniques doubles pour assurer une séparation complète entre le fluide de traitement et l'atmosphère. Le fluide barrière est maintenu à une pression supérieure à celle du fluide de traitement, créant un flux positif dans le chambre d'étanchéité. Cette pression positive garantit que toute fuite qui se produit proviendra du fluide de barrière dans le processus, plutôt que du fluide de processus s'échappant dans l'environnement.

Principales différences entre les fluides tampons et les fluides barrières

Pression

La pression du fluide tampon est généralement maintenue à un niveau légèrement supérieur à la pression de la chambre d'étanchéité. Ce différentiel de pression positif empêche le fluide de traitement de pénétrer dans le système de fluide tampon.

La pression du fluide de barrage est maintenue à une valeur nettement supérieure à la pression de la chambre d'étanchéité, souvent de 1,4 à 2,8 bars (20 à 40 psi) au-dessus. La pression élevée du fluide de barrage fournit une barrière physique qui isole complètement le fluide de traitement de l'atmosphère.

But

Les fluides tampons servent à lubrifier et à refroidir les faces des garnitures mécaniques, prolongeant ainsi leur durée de vie et leur fiabilité. Ils empêchent également la cristallisation ou la cokéfaction du fluide de traitement au niveau des faces des garnitures.

Les fluides barrières vont encore plus loin en isolant complètement le fluide de procédé de l'environnement. Le fluide barrière crée un joint liquide, empêchant tout contact entre le fluide de procédé et l'atmosphère.

Application

Les systèmes de fluide tampon sont couramment utilisés dans les applications où des fuites modérées de fluide de procédé sur les faces des joints peuvent être tolérées. Ils conviennent aux fluides de procédé non dangereux et dans les situations où certaines émissions des joints sont autorisées.

Les systèmes de fluides barrières sont utilisés dans des industries telles que le pétrole et le gaz, la pétrochimie, la pharmacie et d'autres industries traitant des produits chimiques agressifs qui nécessitent souvent l'utilisation de fluides barrières pour garantir une sécurité maximale et une conformité réglementaire.

Fuite

Dans un système de fluide tampon, une petite quantité de fuite au niveau des faces d'étanchéité est attendue et gérée. La fuite de fluide tampon dans le processus est compensée par un flux d'appoint provenant d'un réservoir externe.

Le système de fluide barrière est conçu pour éliminer les fuites de fluide de procédé dans l'atmosphère. La haute pression du fluide barrière force toute fuite à se produire du fluide barrière vers le procédé, plutôt que l'inverse. Cela garantit le confinement des fluides dangereux.

Types de fluides tampons et barrières

Eau

L'eau est l'option la plus simple et la plus économique pour les applications non corrosives avec des exigences de température modérées. Elle offre de bonnes propriétés de transfert de chaleur mais peut entraîner face d'étanchéité corrosion dans certains cas.

Solutions de glycol

Les fluides à base de glycol, tels que l’éthylène glycol ou le propylène glycol mélangés à de l’eau, offrent une meilleure protection contre la corrosion et une plage de températures de fonctionnement étendue par rapport à l’eau ordinaire.

Carburants au kérosène et au diesel

Dans l'industrie de transformation des hydrocarbures, des hydrocarbures légers comme le kérosène ou le diesel peuvent être utilisés. Ceux-ci offrent une bonne compatibilité avec le fluide de traitement mais peuvent poser des problèmes d'inflammabilité.

Alcools

Les alcools à faible poids moléculaire tels que l'éthanol ou le méthanol peuvent être utilisés dans les applications à basse température. Ils offrent une bonne résistance à l'inflammabilité et un bon transfert de chaleur, mais peuvent présenter des problèmes de compatibilité avec certains matériaux d'étanchéité.

Huiles à base de pétrole

Les huiles minérales sont couramment utilisées pour leur excellente lubrification et leur compatibilité avec de nombreux matériaux d'étanchéité en élastomère. Elles conviennent à une large plage de températures de fonctionnement.

Huiles synthétiques

Pour les applications à haute température ou une stabilité oxydative améliorée, des lubrifiants synthétiques comme les polyalphaoléfines (PAO), les polyglycols ou les perfluoropolyéthers (PFPE) sont utilisés.

Fluides caloporteurs

Dans les services à haute température, des fluides de transfert de chaleur tels que des composés aromatiques ou des fluides à base de silicone peuvent être nécessaires pour assurer un refroidissement efficace et une dissipation de la chaleur des faces des joints.

Propriétés des fluides tampons et barrières

• Sécurité:Le fluide doit être non toxique et non dangereux afin de minimiser les risques pour le personnel et l'environnement en cas de fuite ou de déversement. Il doit avoir un point d'éclair et une température d'auto-inflammation élevés.
• Ininflammabilité:Pour les applications impliquant des fluides de traitement inflammables ou des températures élevées, le fluide tampon/barrière doit être ininflammable pour éviter les incendies ou les explosions. Les fluides à point d'éclair élevé, tels que certaines huiles synthétiques, sont préférés dans ces cas.
• Lubricité:Le fluide doit fournir une lubrification adéquate aux faces du joint mécanique pour éviter une usure excessive, des frottements et une génération de chaleur.
• Transfert de chaleur:Dans certaines applications, le fluide tampon/barrière sert de fluide de transfert de chaleur pour dissiper la chaleur des faces des joints. Le fluide doit avoir une capacité thermique spécifique et une conductivité thermique élevées pour évacuer efficacement la chaleur et éviter les dommages thermiques aux joints.
• Compatibilité:Le fluide doit être compatible avec les matériaux des joints mécaniques, le fluide de traitement et les autres composants du système pour éviter toute dégradation, corrosion ou réactions chimiques indésirables.
• Stabilité:Le fluide tampon/barrière doit conserver ses propriétés sur une large plage de températures et de pressions de fonctionnement. Il doit résister à la dégradation, à l'oxydation et à la formation de boues pour garantir des performances à long terme et minimiser le besoin de remplacement fréquent du fluide.
• Faible solubilité des gaz:Dans les systèmes manipulant des gaz ou des liquides volatils, le fluide tampon/barrière doit avoir une faible solubilité dans le gaz pour éviter la formation de bulles ou de mousse, qui peuvent perturber l'interface d'étanchéité et provoquer des fuites.
• Gravité spécifique:La densité du fluide doit être compatible avec la conception du système de tuyauterie et la différence de pression requise à travers la garniture mécanique. Dans certains cas, un fluide avec une densité plus élevée peut être nécessaire pour fournir la hauteur de pression nécessaire.
• Rentabilité:Tout en répondant aux exigences de performance nécessaires, le fluide tampon/barrière doit également être rentable en termes de prix initial, de taux de consommation et de coûts de maintenance.

Plans de tuyauterie pour systèmes de fluides tampons et de fluides de barrage

• Plan 52:Ce plan utilise un réservoir externe pour fournir du fluide tampon à la cavité du joint. Le réservoir est maintenu à une pression inférieure à la pression du procédé, ce qui permet aux fuites de refluer vers le réservoir. Un serpentin de refroidissement ou un échangeur de chaleur peut être utilisé pour contrôler la température du fluide.
• Plan 53A:Dans ce système, un fluide barrière sous pression est fourni à la cavité d'étanchéité à partir d'un réservoir externe. La pression du fluide barrière est maintenue à une valeur supérieure à la pression du procédé pour empêcher le fluide de procédé de pénétrer dans la cavité d'étanchéité. Un anneau de pompage ou un dispositif de circulation est utilisé pour faire circuler le fluide barrière.
• Plan 53B:Semblable au Plan 53A, ce plan utilise un fluide de barrage sous pression mais avec un accumulateur à vessie au lieu d'un réservoir externe. L'accumulateur maintient la pression du fluide de barrage et compense la dilatation ou la contraction thermique.
• Plan 53C:Ce plan est une variante du plan 53A qui intègre un accumulateur à piston au lieu d'un accumulateur à vessie. L'accumulateur à piston fournit un différentiel de pression positif et aide à maintenir une pression constante du fluide de barrage.
• Plan 54:Ce plan utilise une source externe pour fournir un fluide barrière sous pression à la cavité du joint. Le fluide barrière est maintenu à une pression supérieure à la pression du procédé et circule en continu dans la cavité du joint à l'aide d'un anneau de pompage ou d'un dispositif de circulation. Un échangeur de chaleur peut être inclus pour le contrôle de la température.