Guide : Comment gérer les aérosols, les gaz humides et les condensats dans les pompes à membrane ?

Gaz humide ou aérosol ? Une différence importante !

Lors de l’utilisation de pompes à membrane pour les gaz, il est important de savoir si le fluide pompé est un gaz sec, humide ou un aérosol. Un gaz humide est un cas particulier de mélange de gaz. L’air humide est un gaz humide bien connu ; il s’agit d’un mélange d’eau gazeuse et d’air sec. Dans ce cas, il est souvent fait référence à l’humidité relative.

L’état gazeux de l’eau peut passer à l’état liquide ou même solide. La condensation est le passage d’une partie de l’eau de l’état gazeux à l’état liquide. Elle fait apparaître des gouttelettes d’eau. Ce comportement peut également se produire avec d’autres gaz humides et mélanges de gaz. Dans un aérosol, il y a une nette distinction de phase entre le gaz et le liquide ou le solide. Les aérosols étant des particules liquides ou même solides dans un gaz, les gouttelettes d’eau au sein d’une vapeur sont également des aérosols. Les aérosols peuvent être visibles et se manifester dans la vie de tous les jours par des phénomènes tels que le brouillard ou la brume de déodorant.

En bref, les gaz secs, les gaz humides et les aérosols peuvent être définis comme suit :

• Gaz sec : tout gaz ou mélange de gaz ne contenant pas d’eau sous forme gazeuse, liquide ou solide
• Gaz humide : tout gaz ou mélange de gaz contenant de l’eau sous forme gazeuse, liquide ou solide
• Aérosol : tout gaz ou mélange de gaz contenant des particules liquides ou solides de quelque nature que ce soit

Qu’est-ce qu’un condensat dans les pompes à membrane et comment se forme-t-il ?

Le condensat désigne généralement une substance qui a subi un changement de phase, passant de l’état gazeux à l’état liquide. La condensation peut être causée par le refroidissement ou la compression. Dans le cas des gaz secs, des changements extrêmes de pression ou de température peuvent être nécessaires pour provoquer la condensation selon le gaz. Avec les pompes à membrane, ce type de condensation est insignifiant, car les changements de pression et de température ne sont généralement pas si extrêmes. L’azote, par exemple, ne se condense qu’à près de 0°K. En résumé, cela signifie que les gaz secs et humides peuvent former des condensats, en fonction des conditions environnementales. Dans le cas d’un aérosol contenant des particules liquides, celles-ci peuvent adhérer aux surfaces.

Ce qui suit illustre la différence de comportement entre les gaz humides et les aérosols dans les pompes à membrane : Alors que les gaz humides et secs doivent subir d’importants changements de température ou de pression pour générer une quantité significative de condensat, c’est-à-dire l’apparition d’un liquide, les particules d’un aérosol n’ont pas besoin de se condenser. Au contraire, elles sont déjà à l’état liquide, ce qui explique qu’elles peuvent facilement adhérer aux surfaces en s’écoulant dans un système. En conséquence, la quantité de condensat est généralement beaucoup plus élevée lors de la manipulation d’aérosols que lors de la manipulation de gaz humides ou secs. Il est donc important de choisir la bonne pompe et, si nécessaire, de l’adapter sur mesure pour qu’elle corresponde parfaitement aux exigences du fluide et de l’application.

Que faire lorsqu’il faut s’attendre à des condensats ?

Lors de l’exploitation d’un système où des condensats sont susceptibles de se former, quelques mesures peuvent être prises pour résoudre ce problème. Pour traiter le condensat dans les pompes à gaz à membrane, il est conseillé d’installer la pompe dans une position qui permet au condensat de s’écouler hors de la tête de pompe. Cela signifie que l’orientation du montage est importante, de même que la position de la pompe dans l’ensemble du système. Elle ne doit pas être le point le plus bas, mais le point le plus haut possible.

En outre, la pompe elle-même peut être adaptée pour traiter les condensats. Un ballast à gaz peut aider à évacuer de la tête de pompe le condensat présent dans la pompe à membrane. Il s’agit d’une petite ouverture dans la tête de pompe par laquelle la pompe aspire l’air ambiant. Avec les pompes KNF, les clients peuvent choisir entre des ballasts à gaz ouverts en permanence et des ballasts à gaz qui peuvent être ouverts et fermés. Une autre option pour les pompes à gaz consiste à augmenter l’espace libre dans la tête de pompe si les paramètres de l’application le permettent. Dans ce cas, le « jeu » correspond à la distance entre la membrane et la tête de pompe en position haute.

Le condensat dans les pompes à membrane peut réduire leur durée de vie

Certaines pompes à membrane ne traitent pas bien les condensats, tandis que d’autres sont dédiées aux liquides. La différence réside dans les détails de conception qui sont optimisés pour le fluide spécifique. En pratique, cela signifie que les pompes à gaz sont conçues pour supporter les charges liées à la manipulation du gaz. Les gaz et les liquides ont des caractéristiques physiques très différentes. L’une des différences réside dans leur densité, qui peut être grossièrement quantifiée par un facteur de mille. Pour une pompe à gaz sec dédiée qui fait face à un liquide, il y a une augmentation considérable de la charge sur la membrane, les clapets, l’excentrique, les roulements, le moteur et d’autres composants. La pompe étant optimisée pour les gaz, cela signifie qu’elle ne fonctionne pas dans des conditions idéales, ce qui risque de réduire considérablement sa durée de vie.

Pour les applications où du condensat est attendu dans la pompe, KNF fournit des pompes à gaz qui sont conçues pour les charges associées et qui traitent le condensat sans aucun problème. Les pompes conçues pour les gaz secs ont un jeu très restreint. Lorsque les condensats s’accumulent dans la tête de pompe, ils agissent comme une résistance incompressible, ce qui fait que la membrane heurte pratiquement la tête de pompe. C’est non seulement mauvais pour la pompe, mais ça peut également provoquer un bruit important. Les condensats peuvent également perturber les performances des clapets. Toutefois, cela ne s’applique qu’aux pompes à gaz conçues pour les gaz secs.

Pourquoi ne pas utiliser systématiquement une pompe à liquide ?

On pourrait penser que, par sécurité, il faudrait toujours utiliser une pompe à liquide KNF. Cela n’est toutefois pas conseillé. Les pompes à gaz peuvent avoir des tolérances exceptionnellement restreintes, ce qui leur permet de comprimer le gaz de manière significative ou de créer un vide poussé. Ce n’est pas le cas des pompes à liquide. En outre, les pompes à liquides sont dotées de soupapes précontraintes spéciales qui sont idéales pour la manipulation des liquides. Dans certaines conditions de fonctionnement, ces soupapes spéciales peuvent ne pas fonctionner correctement lors de la manipulation de gaz. C’est pourquoi KNF propose des pompes à gaz spéciales et des pompes à liquides spéciales afin de garantir que chaque application bénéficie de la technologie de pompe idéale.

Il est essentiel de connaître les fluides transférés

Pour faire fonctionner une pompe à membrane de manière optimale et lui assurer une durée de vie maximale, il est essentiel de connaître le type de fluide à pomper. KNF propose des solutions optimisées pour tous les types de fluides, des gaz secs et humides aux aérosols et aux liquides, en passant par les mélanges gaz-liquide. Cela nous permet d’offrir des solutions de pompage idéales pour une large gamme d’applications, y compris dans les domaines où les gaz humides et les aérosols peuvent représenter un défi. Ces derniers sont notamment : la mesure continue des émissions, le dégazage, les autoclaves ou les applications de laboratoire. Avec le soutien de nos experts techniques, les clients peuvent aborder leurs besoins spécifiques et bénéficier d’une solution qui répond vraiment à leurs exigences.