Vannes à eau chaude et à vapeur

Robinets à eau chaude et à vapeur

Vannes à vapeur utilisées dans une chaufferie

Figure 1 : Vannes à vapeur utilisées dans une chaufferie

Les vannes conçues pour la vapeur et l'eau chaude sont utilisées dans plusieurs applications dans des secteurs tels que l'alimentation des turbines, le traitement chimique et l'alimentation. Cet article aborde les principaux types de vannes à vapeur, les matériaux utilisés pour le boîtier et le joint, les applications et les critères de sélection lors de l'achat d'une vanne pour les applications vapeur.

Table des matières

Utilisation d'une vanne de vapeur

La vapeur est l'état gazeux de l'eau. La vapeur est un excellent milieu de travail dans les systèmes thermodynamiques et peut transporter la chaleur dans les applications thermiques après avoir rempli son rôle d'agent conducteur. Lisez notre article sur les tuyaux à vapeur pour en savoir plus sur la formation et les différents types de vapeur.

Les procédés industriels utilisent généralement de la vapeur à des températures et des pressions inférieures. Par conséquent, dans une centrale électrique, la conduite de vapeur nécessite une certaine forme de contrôle pour réduire la température et la pression du flux d'entrée pour l'application du processus. Les vannes à vapeur contrôlent le niveau de pression et le débit de la vapeur et de l'eau chauffée.

Les procédés industriels utilisent fréquemment de la vapeur à basse pression. La vapeur a une chaleur latente plus élevée à basse pression, ce qui augmente l'efficacité énergétique. Comme la température et la pression de la vapeur sont mutuellement liées, la température est également contrôlée en contrôlant la pression de la vapeur.

Matériaux utilisés dans une vanne à vapeur

Les matériaux utilisés dans le boîtier et le joint d'une vanne doivent être compatibles avec le fluide qui circule dans la vanne, sinon le matériau de la vanne se dégrade avec le temps. Des matériaux métalliques comme la fonte, l'acier allié, le bronze, le cuivre, l'acier, l'acier inoxydable et le laiton sont utilisés pour le corps de la vanne à vapeur et les composants internes comme la bille et le disque. Les matériaux à base de caoutchouc comme l'EPDM, le NBR et le FKM et les matériaux à base de plastique comme le PTFE et le PA sont utilisés pour le joint, la garniture et l'étanchéité de la vanne à vapeur.

Types de vannes utilisées pour la vapeur et l'eau chaude

La température et la pression de fonctionnement jouent un rôle important dans le choix des pièces de la vanne en fonction de l'application. Les vannes à vapeur sont actionnées manuellement ou automatiquement et dépendent de l'un des mécanismes suivants :

  1. Les dispositifs manuels sont actionnés par une manivelle ou une roue actionnée à la main.
  2. Les dispositifs électriques fonctionnent grâce à des actionneurs électriques comme les solénoïdes.
  3. Une vanne pneumatique est actionnée par un cylindre pneumatique qui ouvre et ferme la vanne.

Les différents types de vannes peuvent avoir un mouvement de broche linéaire ou rotatif. Les vannes de type rotatif sont également appelées vannes quart de tour, et ces vannes nécessitent un mouvement rotatif pour s'ouvrir et se fermer. Les vannes de type linéaire ont une conception à tige coulissante qui pousse un élément en position ouverte ou fermée. De même, une vanne de vapeur peut être à deux ou trois voies. Les vannes à deux orifices limitent le débit de vapeur qui les traverse, tandis que les vannes à trois orifices peuvent ajouter ou rediriger la vapeur qui les traverse.

Robinets à bille pour la vapeur

Un robinet à boisseau sphérique est une vanne actionnée par un quart de tour, conçue pour être ouverte à 100% ou fermée à 100% et utilisée pour isoler complètement la vapeur dans une conduite. Les vannes à bille pour la vapeur sont généralement commandées par un actionneur électrique. Ces vannes peuvent être endommagées si elles sont partiellement ouvertes pour contrôler le débit ; elles sont donc mieux adaptées au contrôle ON/OFF et ne peuvent pas être utilisées pour créer une chute de pression dans la vapeur.

Les vannes à bille électriques sont lentes. Cela peut être un inconvénient, mais la vitesse lente d'ouverture et de fermeture réduit le risque de coup de bélier. Un coup de bélier se produit lorsqu'un fluide ou un gaz s'arrête ou change de direction rapidement. Cela peut endommager la valve et d'autres composants du circuit.

Les vannes à bille peuvent traiter des fluides secs et poussiéreux et des boues mais ne peuvent pas être utilisées avec des matériaux fibreux abrasifs qui présentent un risque d'endommagement de la surface de ces vannes.

Vanne à bille

Figure 2 : Vanne à bille

Robinets à papillon pour la vapeur

Lesvannes papillon sont des vannes simples et polyvalentes, actionnées par un quart de tour, qui assurent un fonctionnement rapide. La vanne offre une obstruction minimale à la vapeur lorsqu'elle traverse le disque de manière aérodynamique, ce qui entraîne une chute de pression minimale dans toute la vanne.

Le principal avantage d'une vanne papillon est la facilité avec laquelle elle peut être actionnée. La vanne peut être actionnée sans nécessiter une usure ou un couple élevé. Les vannes papillon sont également compactes, ressemblant à un disque métallique, et sont donc faciles à installer. Il n'y a pas de cavités pour le dépôt de particules solides à l'intérieur du corps de la valve, de sorte que ces valves peuvent être utilisées pour des fluides avec des particules en suspension et des boues. Lisez notre article sur la comparaison entre les vannes papillon et les vannes à bille pour plus de détails sur les avantages et les inconvénients de chaque vanne.

Vanne papillon

Figure 3 : Vanne papillon

Robinets-vannes à vapeur

Un robinet-vanne est un type de vanne coulissante où une vanne métallique glisse vers le bas pour fermer la vanne. Les robinets-vannes (également appelés vannes à guillotine) sont idéalement utilisés comme vanne ON-OFF et sont généralement utilisés dans le streamline pour isoler la vapeur. La vanne peut être rapidement sujette à l'usure en raison des vibrations causées par les conditions d'ouverture partielle. Les robinets-vannes peuvent fonctionner confortablement avec un joint métal-métal, et ils sont généralement utilisés dans les conduites d'alimentation en vapeur haute pression avec des températures surchauffées comme les conduites de l'industrie pétrochimique. Ces vannes sont à passage intégral (elles permettent un écoulement sans restriction lorsque la vanne est ouverte) et offrent une faible résistance à l'écoulement de la vapeur. Ces valves sont bon marché et faciles à réparer, mais elles existent en grandes tailles.

Vanne d'arrêt

Figure 4 : Vanne d'arrêt

Robinets à soupape à vapeur

Un robinet à soupape est un robinet à mouvement linéaire utilisé dans les applications tout-ou-rien et d'étranglement. Un robinet à soupape peut être étranglé efficacement et utilisé pour ajuster le débit de la vapeur. Un robinet à soupape comprend une vanne vissée à l'intérieur d'une enceinte sphérique. Ces vannes sont couramment utilisées dans les applications où la résistance à l'écoulement de la vapeur n'est pas une priorité. Ces vannes sont plus petites que les robinets-vannes et peuvent être étranglées plus efficacement que ces derniers. Le manque de propreté est l'inconvénient le plus important d'un robinet à soupape.

Robinet à soupape :

Figure 5 : Robinet à soupape :

Electrovannes à vapeur

Une électrovanne est commandée électriquement et peut être conçue pour être de type linéaire ou rotatif. La valve comprend un solénoïde, une bobine électrique avec un noyau ferromagnétique mobile (plongeur) en son centre. En position de repos, le piston ferme un petit orifice. Un courant électrique traversant la bobine crée un champ magnétique. Le champ magnétique exerce une force ascendante sur le plongeur, ouvrant ainsi l'orifice. C'est le principe de base utilisé pour ouvrir et fermer les électrovannes. Les électrovannes sont rapides. En général, ils sont typiquement fermés, ce qui signifie qu'ils s'ouvrent lorsqu'ils sont sous tension. Ces vannes doivent être alimentées pour rester en position actionnée, et elles sont coûteuses.

Electrovanne

Figure 6 : Electrovanne

Clapets anti-retour pour la vapeur

Un clapet anti-retour permet l'écoulement d'un fluide dans une seule direction. Ils disposent de deux ports, l'un pour l'entrée des médias et l'autre pour la sortie des médias. Ces vannes sont également appelées clapets anti-retour ou clapets à sens unique et sont généralement utilisées pour empêcher le reflux dans un système. Lisez notre article sur les clapets anti-retour pour en savoir plus sur la construction, les types, le fonctionnement et les applications des clapets anti-retour.

Clapet anti-retour

Figure 7 : Clapet anti-retour

Soupapes de décompression pour la vapeur

Une soupape de décompression est utilisée pour contrôler la pression à l'intérieur d'un système donné afin d'éviter que le système ne monte en pression et n'endommage les équipements environnants. Si la pression du système dépasse le point de consigne de la vanne, celle-ci s'ouvre et évacue l'excès de pression dans l'atmosphère ou le canalise vers un autre endroit. Ces vannes sont utilisées dans des applications où le niveau de pression est critique, comme dans l'industrie pétrochimique, le pétrole et le gaz, et la production d'énergie à vapeur.

Soupape de relâchement de la pression

Figure 8 : Soupape de relâchement de la pression

Critères de sélection

  1. Lors du choix d'une vanne, il est essentiel de rassembler tous les paramètres pertinents du système considéré. Voici quelques étapes essentielles à prendre en compte :
  2. Considérez la fonction de circuit de la vanne. Vérifiez si la vanne fonctionne en mode tout ou rien ou en mode modulant. Consultez notre article sur les vannes à commande proportionnelle pour plus d'informations.
  3. Notez le temps de réponse de la vanne et la fréquence de fonctionnement. Vérifiez si la vanne doit rester en position ouverte ou fermée pendant de longues périodes. Il faut également tenir compte du temps que prend la vanne pour s'ouvrir ou se fermer.
  4. Le débit souhaité (valeur Kv). Utilisez notre calculateur de Kv pour trouver la taille d'une vanne.
  5. Déterminez la pression maximale et la pression différentielle. Notez que les électrovannes à commande indirecte nécessitent un différentiel de pression permanent pour fonctionner correctement.
  6. Déterminez la température du fluide et de l'environnement. Pour le boîtier, on utilise des matériaux en laiton ou en acier inoxydable. Pour le joint, on peut utiliser de l'EPDM ou du PTFE. Les fabricants choisissent souvent un boîtier en acier inoxydable et un joint en PTFE pour plus de durabilité, pour éviter la rouille et pour améliorer la longévité.
  7. La plupart des valves sont spécifiées pour 12V ou 24V pour fonctionner sur une batterie.

Applications

Les vannes à vapeur sont largement utilisées dans les applications de contrôle des processus. Une vanne de régulation conçue pour la vapeur réduit la pression de la vapeur d'entrée, ce qui permet de contrôler la température de la vapeur. Les vannes à vapeur sont généralement utilisées pour les systèmes d'alimentation en eau de refroidissement et l'eau, le traitement des eaux usées, les industries alimentaires et pharmaceutiques, la manutention des carburants et la protection contre les incendies.

Nouvelles sur l'interdiction du Roundup

Les pays de l'Union européenne ont commencé à interdire le glyphosate, principal ingrédient chimique du Roundup de Monsanto (actuellement racheté par Bayer), en dehors de l'agriculture. Certains sont déjà en vigueur et d'autres le seront prochainement. Les services publics de jardinage, qui ne peuvent plus compter sur le Roundup pour tuer les mauvaises herbes, sont particulièrement touchés. Une solution de remplacement adéquate a consisté à utiliser l'eau chaude et la vapeur pour entretenir le jardin et les pelouses en toute sécurité.

Le 20 mars 2015, leCentre international de recherche sur le cancer a classé le glyphosate parmi les substances probablement cancérigènes pour l'homme. Cela a suscité de nombreuses conversations au sein de l'UE et dans les différents pays. L'UE a eu des discussions concernant l'interdiction de la substance pour les usages agricoles et privés, mais le 27 novembre 2017, elle a prolongé son utilisation jusqu'au 15 décembre 2022. De nombreux pays de l'UE (Pays-Bas et Belgique, pour n'en citer que quelques-uns) et les États-Unis ont interdit son utilisation en dehors de l'agriculture commerciale. L'Autriche est devenue le premier pays de l'UE à interdire le glyphosate en 2019, et l'Allemagne a décidé de procéder par étapes et d'être totalement exempte de glyphosate d'ici 2023. Cela a obligé les utilisateurs privés et les services publics qui comptaient sur le Roundup à trouver une nouvelle solution sûre et efficace.

Solution de remplacement pour l'interdiction du Roundup

En raison de cette interdiction, de nombreuses entreprises se sont tournées vers l'eau chaude et la vapeur, car elles sont bon marché, sûres, efficaces et constituent une solution à long terme pour tuer les mauvaises herbes. Il tue efficacement les mauvaises herbes en faisant fondre l'enrobage et en endommageant gravement la structure cellulaire de la plante, la rendant ainsi incapable de retenir l'humidité, ce qui entraîne une déshydratation. Selon la température de l'eau, la plante peut mourir en quelques minutes ou quelques jours. Parfois, des traitements supplémentaires peuvent être nécessaires. N'oubliez pas que l'eau chaude et la vapeur tuent aussi les bonnes plantes, il faut donc l'utiliser avec prudence.

FAQs

Peut-on utiliser des robinets à bille pour la vapeur ?

Oui. Assurez-vous d'avoir le bon matériau de boîtier et de joint pour résister à l'application de vapeur.

Quel type de vanne est utilisé pour la vapeur ?

Vous verrez souvent des électrovannes et des vannes à bille pour les applications vapeur. Cependant, cela dépend de l'application, et le type de matériau est essentiel.