Ce que chacun devrait savoir sur l’équilibrage hydraulique

12 mai, 2017 | Blogue

Manuel Brosseau

Technologue, Mécanique

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D’abord, l’équilibrage hydraulique est un procédé qui consiste à régulariser la distribution des fluides, tels que l’eau ou tout autre liquide, à l’intérieur d’un système. Cet équilibrage permet d’assurer la distribution du fluide entre les différents clients du réseau, et ce, conformément aux valeurs de design. La répartition équitable du débit total du réseau se fait à l’aide de vannes d’équilibrage.

Les vannes d’équilibrage

Les vannes d’équilibrage sont des accessoires essentiels non seulement pour répartir le débit, mais également pour permettre la prise de mesures des systèmes hydrauliques. Son fonctionnement est assez simple. La vanne est constituée d’un orifice, dans lequel circule le fluide, et d’un robinet d’ajustement. Deux canalisations, auxquelles se branchent les boyaux de l’appareil de mesure, se prolongent jusqu’au corps de la vanne, l’un en amont et l’autre en aval de l’orifice.

Équilibrage hydraulique

L’appareil de mesure fait alors une lecture de la différence entre la pression que l’on retrouve dans le système et une valeur de débit de base prédéterminée par le manufacturier de la vanne. Il est important de comprendre que la différence de pression peut différer d’un modèle de vanne à un autre et ne peut donc pas être comparée ou associée à un modèle différent. En effet, ce débit dépend des caractéristiques de construction de la vanne fabriquée par le manufacturier.

C’est pourquoi il est essentiel de consulter le graphique correspondant à la vanne utilisée. C’est ce graphique, spécialement conçu par les manufacturiers en fonction des caractéristiques de fabrication de la vanne, qui établit la relation ΔP vs débit des vannes d’équilibrage et qui ne peut, par conséquent, être utilisé qu’avec son modèle correspondant.

Équilibrage d’un réseau hydraulique

L’équilibrage d’un réseau hydraulique se fait en trois étapes : essais, équilibrage et ajustements. Ces opérations sont essentielles afin d’assurer le bon fonctionnement des équipements d’un réseau hydraulique.

Essais

Tout d’abord, c’est à l’aide d’essais qu’il sera possible de constater si les composantes du système détiennent les capacités et les performances voulues. Par essais, on entend des prises de lecture diverses telles que la pression, le débit, la température, le courant électrique et le voltage des moteurs de pompes. Celles-ci sont effectuées dans le but d’être comparées aux valeurs de design requises.

Équilibrage

Ensuite, un équilibrage est nécessaire pour que la distribution du débit soit adéquate et que les capacités désirées soient atteintes. Cette étape consiste à régulariser la distribution du fluide vers chacun des équipements du réseau selon les valeurs établies lors du design.

Ajustements

Finalement, il faut appliquer de légers réglages aux composantes de base du système pour obtenir une efficacité optimale. En pratique, il est possible que les valeurs théoriques de débit définies ne permettent pas d’atteindre les résultats escomptés. Un réajustement des vannes d’équilibrage de certains clients du réseau doit alors être fait pour obtenir un meilleur fonctionnement.

Où placer les vannes d’équilibrage?

Bien des problèmes de distribution du débit, permanents ou transitoires, sont attribués aux boucles de régulation, alors que leurs causes sont plutôt d’ordre hydraulique. La source du problème est souvent liée à la disparité des débits d’eau par rapport aux valeurs de conception. La majorité de ces problèmes peut être détectée, et en général résolue, si des vannes d’équilibrage sont placées à des endroits stratégiques.

Voici une liste sommaire d’équipements et de composantes de systèmes hydrauliques qui nécessitent un équilibrage et/ou un ajustement :

  • Les échangeurs
  • Les équipements de procédé
  • Les chaudières
  • Les refroidisseurs d’eau
  • Les tours d’eau
  • Les pompes
  • Les serpentins
  • Les aérothermes
  • Les convecteurs

L’importance de l’équilibrage

L’équilibrage d’un réseau hydraulique devrait non seulement être fait au démarrage d’un nouveau réseau, mais aussi lors de tout changement majeur apporté à ce dernier. L’ajout d’une nouvelle branche sur un réseau existant peut avoir des conséquences néfastes sur les équipements si un balancement n’est pas réalisé rapidement. Dans certains cas, cette nouvelle partie qui vient se greffer au réseau en place est moins restrictive et provoque ainsi un court-circuit du débit. Les équipements existants se retrouvent alors en déficit.

De plus, sans un bon équilibrage, le débit total du réseau dépasse souvent le débit de conception conseillé pour répondre adéquatement aux besoins des utilisateurs en fin de réseau. La pompe du réseau opère donc avec plus de débit, moins de pression et dans une plage (selon sa courbe d’opération) moins efficace que les valeurs d’opération normales. Bien qu’un simple équilibrage peut souvent régler bien des problèmes, d’autres solutions doivent parfois être envisagées telles que l’augmentation du diamètre de l’impulseur de la pompe ou encore le remplacement de la pompe pour pallier au manque de débit de certains utilisateurs. À noter qu’une bonne répartition du débit amène de grandes économies au niveau de la puissance de pompage requise pour satisfaire tous les clients d’un réseau et augmente la durée de vie de la pompe en opérant dans une plage idéale.

Dans le cas d’un équipement qui surchauffe à l’intérieur d’un réseau de refroidissement, l’équilibrage hydraulique devrait être la solution privilégiée. Malheureusement, ce sont souvent les échangeurs trop encrassés ou bien les vannes de contrôle qui ne fonctionnent pas adéquatement qui sont les accusés alors que le problème est souvent marqué par un manque de débit hydraulique causé par le débalancement du réseau. Un réseau équilibré peut donc aussi prévenir de fâcheux arrêts de production liés à la surchauffe des équipements.

La question de la rentabilité des vannes d’équilibrage ne se pose donc pas! Non seulement elles sont nécessaires au bon fonctionnement d’un réseau, mais elles permettent également de réaliser des économies de pompage substantielles.

Pour en savoir plus, communiquez avec nos experts.

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