Qu’est-ce qu’une fuite? Vue d’ensemble

Définition du mot fuite

Dans la vie courante, le mot « fuite » se rapporte à un trou ou une porosité dans une surface, qui laisse passer un fluide accidentellement. Toutefois, cette définition est incomplète, comme le montre la définition de la norme NF EN ISO 20484, 2017. Ici, la fuite ne se limite pas à un trou ou une porosité, elle se rapporte également à un « [...] trou, porosité, élément perméable ou toute autre structure dans la paroi d’un objet pouvant laisser passer un gaz d’un côté de la paroi à l’autre, sous l’action de la différence de pression ou de concentration de part et d’autre de cette paroi ».

Perméation – une fuite sans trou

Alors que le concept de trou ou de porosité est simple à comprendre, un phénomène plus complexe appelé « perméation » peut également causer une fuite. La perméation est la combinaison de l’adsorption, de l’absorption, de la diffusion et de la désorption :

• L’adsorption décrit l’accumulation de particules gazeuses ou liquides à l’interface entre deux phases. Les particules adsorbées sont ensuite absorbées.
• L’absorption signifie que les particules pénètrent un liquide ou un solide, ce qui en accroît la concentration. Dans le cas de la fuite d'une pompe, les particules pénètrent dans un solide comme une pièce en métal ou polymère.
• La diffusion se produit afin d’égaliser les différences de concentration. La différence de concentration peut être due à l’absorption. La diffusion se produit dans les gaz, liquides et solides.
• Enfin, la désorption se produit et correspond à l’inverse de l’adsorption. Durant la désorption, les particules gazeuses ou liquides se séparent de la phase solide ou liquide et pénètrent le gaz ou le liquide. Dans une fuite par perméation, la désorption se produit sur la paroi ou la phase opposée à celle de l’adsorption.

Le taux de perméation dépend, entre autres, du matériau qui la subit, de l’épaisseur de la paroi et de la surface de contact. Par conséquent, les mesures visant à réduire une fuite par perméation peuvent inclure l'optimisation du matériau de la paroi, l’accroissement de l’épaisseur de la paroi ou la réduction de la surface de contact.

Quantification des taux de fuite

La sévérité de la fuite est exprimée en taux de fuite. Celui-ci quantifie la masse transportée à travers la paroi, par des trous, par la porosité ou la perméation. La norme NF EN ISO 20484, 2017 le définit comme « le débit pV d'un fluide spécifique qui passe par une fuite dans des conditions spécifiques. Sachant que le débit pV est défini comme la « [v]itesse à laquelle un volume de gaz à une pression spécifiée passe un diamètre donné du système. » Le taux pV de la fuite peut aussi être vu comme l’énergie « perdue » par unité de temps, à savoir le temps qu’il faudrait pour une baisse de pression de 1 mbar dans un réservoir d’un volume de 1 l. Ainsi, le taux de fuite est exprimé en mbar l/s ou Pa m³/s.

Fuite ou pas fuite ? La question est parfois difficile à trancher

Lors de la mesure d'une fuite, des phénomènes peuvent parfois se produire et déclencher les mêmes valeurs qu’une fuite, sans toutefois être les signes d’une fuite. C’est ce qu’on appelle les « fuites virtuelles ». Il s’agit de fuites apparentes causées par des gaz sorbés ou occlus au sein des matériaux du système. La sorption est le terme générique pour l’adsorption et l’absorption. L’occlusion correspond au piégeage de gaz non dissous dans un solide durant la solidification. Ainsi, une paroi ou une phase peut simuler une fuite, mais la masse n’est pas réellement transportée à travers la paroi ou la limite de phase, elle reste sur ou dans la paroi ou la phase et est relâchée ultérieurement du côté où elle provenait.