Vannes utilisées dans les systèmes d'osmose inverse

L'osmose inverse (OI) est le processus de purification de l'eau par lequel l'eau sous pression passe à travers une membrane semi-perméable pour éliminer les contaminants, les ions, les grosses particules et autres impuretés. Pour qu'un système d'osmose inverse fonctionne correctement, une grande variété de vannes sont utilisées dans l'application. Nous couvrons ce que font ces systèmes et le rôle que jouent les vannes pour le bon fonctionnement des systèmes d'osmose inverse.

Osmose

L'osmose se produit naturellement lorsque deux solutions de concentration différente en soluté sont séparées par une membrane semi-perméable. Cette membrane est un matériau qui permet aux molécules de certaines tailles de passer à travers elle. Un exemple simple est une membrane semi-perméable qui laisse passer les molécules d'eau mais ne laisse pas passer les molécules de sel.

Si l'on regarde l'image de gauche de la figure 2, le tube en forme de U contient deux solutions qui sont séparées par une membrane semi-perméable. Il y a de l'eau douce avec une faible concentration de sel (solvant) d'un côté et de l'eau salée avec une forte concentration de sel (soluté) de l'autre côté de la membrane. L'eau dont la concentration en sel est la plus faible commencera à se déplacer vers le côté dont la concentration en sel est la plus élevée, car la nature recherche un équilibre entre les molécules de solvant libre. Cela fait monter le niveau de l'eau du côté où la concentration en sel est la plus élevée. Il est "poussé" par l'eau plus pure jusqu'à ce que la pression osmotique soit suffisamment élevée. La pression osmotique est la pression nécessaire pour empêcher l'osmose des molécules de solvant à travers la membrane.

Osmose inverse

Comme nous l'avons dit, l'osmose inverse est une "osmose à l'envers" ; ce n'est pas un processus naturel. Par conséquent, pour que l'osmose inverse se produise, il faut appliquer une pression à la solution dont la concentration en soluté est la plus élevée... Cela entraîne le passage de molécules d'eau à travers une membrane semi-perméable vers la région à plus faible concentration de soluté. Cette pression doit être supérieure à la pression osmotique naturelle pour que l'eau pure passe à travers, laissant derrière elle une solution contenant principalement des contaminants ou des sels.

La figure 2 montre sur le côté droit un tube en forme de U avec l'osmose inverse en action. La pression appliquée sur l'eau à forte concentration en sel entraîne le déplacement des molécules d'eau à travers la membrane, ce qui permet de purifier l'eau.

Systèmes d'osmose inverse

Un système d'osmose inverse simple se compose d'une pompe à haute pression (figure 3 étiquetée B) qui augmente la pression de l'eau d'alimentation contenant des sels, des ions ou des impuretés (figure 3 étiquetée A). L'eau traverse ainsi une membrane semi-perméable d'osmose inverse (figure 3, repère C), laissant derrière elle tous les sels dissous. La pression requise est directement proportionnelle à la concentration en sel de l'eau d'alimentation.

La membrane d'osmose inverse laisse passer l'eau plus propre, appelée perméat (figure 3 étiquetée E). Les sels et autres contaminants arrêtés par la membrane sortent comme un flux de rejet (figure 3 étiquetée D). Cette eau peut être évacuée ou, si possible, recyclée par le système d'osmose inverse pour économiser l'eau. Les systèmes d'OI éliminent jusqu'à 99 % des sels dissous (ions), des particules, des agents pathogènes et des bactéries de l'eau d'alimentation.

Types de vannes d'osmose inverse

Electrovanne pour purificateur d'eau RO

Normalement, les électrovannes pour les purificateurs d'eau RO sont de type 2/2 (1 entrée, 1 sortie de type ouvert/fermé), idéal pour le contrôle ON/OFF de l'eau. Il existe trois types d'électrovannes :

Electrovannes à commande directe pour fluides

Les électrovannes à action directe ont une conception compacte. Comme on peut le voir sur la figure 4, le plongeur de l'électrovanne repose directement sur la voie d'écoulement ou l'orifice et commande la fonction marche/arrêt de l'électrovanne. Comme il n'utilise pas de membrane, le débit est limité en fonction de la taille de l'orifice.

Normalement, elle est comprise entre 1 mm et 5 mm. Comme ce type de vanne est à action directe, il ne dépend pas des différences de pression du système pour fonctionner. Il est donc idéal pour les systèmes à faible débit, à petite, moyenne et haute pression jusqu'à 150 bars. Les tailles de port vont de 1/8" à 3/8".

Electrovannes à commande semi-directe

Cette conception utilise une membrane suspendue et est pilotée comme le montre la figure 5. La membrane de l'électrovanne interne est attachée ou suspendue à l'ensemble du plongeur. Le plongeur sous tension soulève ainsi la membrane et la maintient ouverte mécaniquement. Dans le même temps, le plongeur ouvre un orifice pilote. En conséquence, la pression du milieu favorise l'ouverture de la membrane. Ce type d'électrovanne fonctionne donc sans pression différentielle entre l'entrée et la sortie. Il est idéal pour les systèmes à basse pression, en circuit fermé, alimentés par gravité et par aspiration d'eau.

Electrovannes à commande indirecte

Les électrovannes indirectes (figure 6) utilisent une membrane qui n'est pas fixée au plongeur de l'électrovanne. Ainsi, la membrane reste flottante et utilise une différence de pression entre l'entrée et la sortie pour fonctionner. Cette pression différentielle est contrôlée par un circuit pilote actionné par un solénoïde. La bobine/le plongeur solénoïde est monté sur l'orifice du canal de sortie qui relie la sortie et la zone située au-dessus de la membrane. Lorsqu'elle est mise sous tension, la pression au-dessus de la membrane est libérée dans l'orifice de sortie via ce canal pilote. Cela provoque une différence de pression qui soulève la membrane et permet au fluide de s'écouler à travers la valve. Lorsque le circuit pilote est fermé, la pression d'entrée s'élève au-dessus de la membrane, la forçant à se fermer et à arrêter l'écoulement du fluide.

Il est idéal pour les systèmes à moyenne et haute pression, ouverts à l'atmosphère et alimentés par des pompes.

clapets anti-retour

Les clapets anti-retour pour osmose inverse sont reliés aux tubes d'eau de la membrane d'osmose inverse ou à l'orifice de sortie du perméat du boîtier de la membrane. Ces valves empêchent le reflux vers la membrane. Lorsqu'il y a une contre-pression dans le système, par exemple lorsque le réservoir est plein, la soupape à ressort s'enclenche et arrête l'écoulement de l'eau. Le débit ne reprend pas avant que la contre-pression ne soit inférieure à la pression d'alimentation. Ces vannes sont nécessaires pour les systèmes fonctionnant avec des réservoirs sous pression et/ou des vannes d'arrêt automatiques.

Vannes d'alimentation

Les vannes d'alimentation sont utilisées pour contrôler l'alimentation en eau des systèmes d'osmose inverse. Ils ont une fonction ON/OFF. Il s'agit souvent d'électrovannes. Ils sont proposés dans différents styles et conviennent à de nombreux scénarios de plomberie.

vannes à bille

Les vannes à bille à deux voies ferment le débit d'eau vers et depuis l'équipement avec un quart de tour de la poignée. Ces vannes peuvent être actionnées manuellement, pneumatiquement ou électriquement. Ils peuvent être utilisés dans des positions intermédiaires pour arrêter l'écoulement de l'eau vers un système, un réservoir ou des composants pour faciliter l'entretien et les périodes de non-utilisation prolongées. Selon le matériau, elles sont généralement plus robustes que les électrovannes.

Vannes d'arrêt automatiques

Les vannes d'arrêt automatiques se ferment ou s'ouvrent en fonction du niveau du réservoir. Il s'agit de vannes à membrane qui fonctionnent en conjonction avec des réservoirs pré-pressurisés. Ils fonctionnent également avec des vannes à flotteur pour couper automatiquement l'alimentation du système d'osmose inverse lorsque le réservoir est plein et la rétablir lorsque le niveau du réservoir descend en dessous d'un certain point prédéfini. Ils permettent d'économiser et de conserver l'eau. Ils fonctionnent mécaniquement et ne nécessitent pas d'électricité.

Vannes à flotteur

Les vannes à flotteur sont dotées d'un flotteur qui détecte le niveau d'eau dans une cuve ou un réservoir et arrête automatiquement le débit d'eau dans la cuve ou le réservoir lorsque le niveau d'eau dépasse un certain point. Lorsque le niveau d'eau atteint la position du flotteur, la flottabilité du flotteur entraîne l'élévation du bras de la vanne, ce qui ferme la vanne. Lorsqu'elle est utilisée avec une vanne d'arrêt automatique de type membrane, la contre-pression créée par la fermeture de la vanne du réservoir déclenche la vanne d'arrêt pour couper l'eau d'alimentation du système d'osmose inverse. Lorsque l'eau est utilisée et que le niveau baisse, la vanne s'ouvre, ce qui désengage la vanne d'arrêt et permet à l'eau d'alimentation de circuler à nouveau vers le système d'osmose inverse.

Caractéristiques requises des électrovannes

Sélection des matériaux :

Comme les vannes des systèmes d'osmose inverse manipulent de l'eau à forte teneur en sels, il y a de fortes chances que les matériaux des vannes se dégradent sous l'effet de la corrosion. Cela se produit à cause de l'eau riche en chlorure et des produits chimiques utilisés. C'est pourquoi les alliages résistant à la corrosion sont couramment utilisés. Les plastiques tels que le polyamide et les aciers inoxydables sont un choix plus courant pour les systèmes d'osmose inverse afin de résister à la corrosion par piqûre et par crevasse. Le laiton est également un choix traditionnel, mais le laiton normal ne peut pas être utilisé avec des solutions de chlorure ou avec de l'eau purifiée en raison du processus de dézincification.

Type de vanne :

• Les vannes à commande directe à 2 voies sont utilisées pour les systèmes à faible débit, à petite, moyenne et haute pression jusqu'à 150 bars. Tailles de port de 1/8" à 3/8". Ils ne dépendent pas des différences de pression entre l'entrée et la sortie pour fonctionner.
• Les vannes à commande directe à trois voies sont utilisées lorsque trois orifices sont nécessaires pour obtenir deux états de commutation. Elles sont idéales pour la commande d'actionneurs et de vérins ou la déviation de flux.
• Les électrovannes à commande indirecte à 2 voies sont idéales pour les applications atmosphériques, à moyenne pression et à haut débit. La différence de pression doit être supérieure à 0,5 bar.
• Les vannes à 2 voies à commande semi-directe sont idéales pour les systèmes de tuyauterie à basse pression et en boucle fermée à haut débit.

Modifications

Normalement fermé

Les vannes à 2 voies sont fermées lorsqu'elles sont hors tension et ouvertes lorsqu'elles sont sous tension. Lorsque les vannes à 3 voies sont hors tension, l'orifice de pression est fermé et l'orifice du cylindre est relié à l'orifice d'échappement. Lorsqu'il est mis sous tension, l'orifice de pression est relié à l'orifice du cylindre et l'orifice d'échappement est fermé.

Normalement ouvert

Les vannes à 2 voies sont ouvertes lorsqu'elles sont hors tension et fermées lorsqu'elles sont sous tension. Lorsque les vannes à 3 voies sont hors tension, l'orifice de pression est relié à l'orifice du cylindre. Lorsqu'il est alimenté, l'orifice de pression est fermé et l'orifice du cylindre est relié à l'orifice d'échappement.

Universel

Cette modification permet de connecter la vanne en position normalement fermée ou normalement ouverte pour sélectionner l'un des deux fluides ou pour dévier le débit d'un port vers un autre.

Tension

Il est important de spécifier la tension correcte pour s'assurer qu'elle est disponible sur le lieu d'installation. Les tensions courantes sont :

• 12 V DC
• 24 V DC/AC
• 120 V AC
• 220 V AC
• 230 V CA

Taille du port et type de filetage

En veillant à ce que le type de filetage et la taille de l'orifice soient exactement les mêmes, on s'assure qu'ils s'emboîtent correctement et forment un bon joint, afin d'éviter toute fuite. Des problèmes courants se posent en raison des différentes normes de filetage. Par exemple, une électrovanne d'eau de 1/4 pouce BSPP ne fonctionnera pas correctement si le port d'entrée a un filetage de 1/4 pouce NSP.

Coup de bélier

Les coups de bélier peuvent se produire car les électrovannes ont une action rapide. Par conséquent, pour certaines applications, il est important d'obtenir une vanne avec un temps de fermeture réglable, comme les électrovannes à eau à fermeture lente.

FAQs

Qu'est-ce qu'une vanne RO ?

Une vanne d'osmose inverse (OI) mesure la pression dans un réservoir et arrête l'alimentation en eau qui passe à travers la membrane OI lorsque la pression du réservoir est d'environ deux tiers de celle de l'eau entrante.

Tous les systèmes d'OI sont-ils équipés d'un clapet anti-retour ?

La ligne de perméat de chaque système d'osmose inverse est équipée d'un clapet anti-retour pour osmose inverse. Le clapet anti-retour permet de fermer correctement le réservoir lorsqu'il est plein.