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Mélanger plusieurs fluides par la régulation

Bien connu dans les applications de mesure, de contrôle et de régulation des fluides, Bürkert propose des systèmes complets de mélange d’eau qui permettent de réguler un mélange constant à partir de deux fluides différents. Découvrons plus en détail les solutions proposées par le constructeur.

 

Olivier Bertrand, responsable marché eau chez Bürkert.

La société Bürkert ne propose pas de mélangeurs ou agitateurs à proprement parler, mais plutôt des solutions pour le contrôle de régulation sur des mélanges de fluides. « Nous proposons des systèmes de régulation à partir de deux fluides différents, composés d’un contrôleur, d’une vanne de régulation et d’instrumentation, explique Olivier Bertrand, responsable marché eau chez Bürkert. Notre savoir-faire concernant ces équipements nous permet de répondre à ce type d’applications de mélange. »

 

La régulation au paramètre

Pour les applications de mélange par régulation, Bürkert peut proposer un système complet sous forme de platines, pour de petits DN de tuyauterie. En revanche, pour les besoins à plus grosse échelle, avec des DN importants, le constructeur fournira les éléments tels que la vanne de régulation, le contrôleur et l’instrumentation, que le client pourra installer directement sur sa tuyauterie. « Une panoplie installée en DN 200 ou en DN 400 n’aurait aucun sens », explique Olivier Bertrand. Les systèmes de régulation de Bürkert peuvent être utilisés pour les applications d’eau potable. « Par exemple, dans le cas d’une application avec plusieurs forages, si l’un d’entre eux est trop concentré en nitrate, il sera nécessaire de mélanger avec une eau peu concentrée en nitrate. L’objectif est de diluer l’eau trop concentrée en nitrate afin de respecter la norme française. » Les systèmes de Bürkert peuvent aussi être utilisés pour les eaux industrielles, les eaux de laboratoire et médicales, l’agroalimentaire ou encore les tours aéroréfrigérantes. « Par exemple, dans le cas de la fourniture d’eau ultrapure pour un process, il est parfois nécessaire de rendre cette eau un peu moins pure. Le client demandera alors à mélanger l’eau ultrapure avec de l’eau pure, de l’eau osmosée ou adoucie. On mesurera donc la conductivité du mélange afin d’asservir un fluide par rapport à un autre. » En fonction de la mesure réalisée par la sonde, cette dernière pilote la vanne de régulation qui s’ouvrira plus ou moins pour atteindre cette conductivité. « C’est ce qu’on appelle la régulation au paramètre », précise Olivier Bertrand.

 

Caractéristiques de fonctionnement de débit.

La régulation au ratio

Parallèlement à la régulation au paramètre, un autre type de régulation est possible : la régulation au ratio. Olivier Bertrand illustre ce procédé : « En prenant l’exemple d’une société réalisant une boisson à base de pastis, celle-ci devra diluer l’eau avec du pastis avec des doses similaires : il sera nécessaire de contrôler les débits sur deux fluides, en régulant pour avoir un cinquième de débit de pastis, et quatre cinquièmes de débit d’eau ». La régulation au ratio nécessite cependant que les fluides soient constants dans le temps. Si le produit n’est pas parfaitement homogène, la production sera aléatoire. « En transposant dans le domaine de l’eau, il faut retenir que le procédé ne s’occupe pas de la conductivité de chaque fluide, ce qui pourrait entraîner des changements sur le mélange final, mais uniquement des volumes de chaque fluide composant le mélange final. La régulation au ratio est très simple à mettre en place, mais elle nécessite une qualité constante des fluides concernés. » Lorsqu’il y a une variation de qualité, il faut préférer la régulation au paramètre, que ce soit pour des variations de conductivité ou de pH, voire de turbidité ou de dureté de l’eau en sortie d’adoucissement.

 

Dimensionnement de la vanne

Bürkert fournit tout le matériel nécessaire en fonction de la demande du client, sous forme de panoplie ou non. « Avec de petits DN, nous avons l’avantage de pouvoir fournir des systèmes complets, où le client a simplement à brancher les tuyauteries des fluides A et B, ainsi que de la sortie », précise Olivier Bertrand. Ensuite, la phase de dimensionnement de la vanne de régulation est très importante. « Une vanne de régulation ne se détermine jamais sur le DN de la tuyauterie. Autrement dit, ce n’est pas parce que la sortie a un diamètre DN 50 que la vanne de régulation devra être en DN 50. Pour qu’une vanne soit bien déterminée, elle doit s’ouvrir entre 20 et 80 % de sa course. Si la plage de régulation est surdimensionnée, la vanne régulera entre 1 et 5 % de sa course. Cela est très mauvais puisqu’elle fera succéder des ouvertures et fermetures sans jamais arriver au point de consigne (Setpoint) voulu. » Le dimensionnement de la vanne de régulation est donc très important, et Bürkert en fait une vraie valeur ajoutée. Le constructeur réalise les calculs de conductivité, les transforme en ratios, puis déterminera le ratio que la vanne de régulation supportera en termes de débits et de Kv.

 

L’offre complète de Bürkert comprend des capteurs, la vanne de régulation et les contrôleurs.

Intégration d’un contrôleur ou non

La nécessité d’installer un contrôleur dépendra du besoin de chaque client. « Dans  le cas de l’utilisation d’un contrôleur, la valeur est envoyée au contrôleur, puis le PID envoie un signal 4-20 mA à la vanne qui réalisera le positionnement. » Dans d’autres cas, la vanne de régulation intègre directement le PID. Autrement dit, le contrôleur n’est plus nécessaire puisque la valeur est directement envoyée en 4-20 mA à la tête de la vanne. Pour visualiser la valeur mesurée, il faudra cependant se rendre près de la vanne, ce qui n’est pas toujours aisé dans certaines installations. « Certains clients aiment avoir un affichage afin d’avoir une visualisation quotidienne du process. Pour de petits systèmes et en fonction des budgets, nous pouvons nous affranchir des contrôleurs et positionner directement la vanne avec le PID intégré. »

 

L’objectif de la régulation est d’obtenir une qualité d’eau constante à partir d’un mélange de plusieurs fluides ayant des qualités différentes.

Adaptation de la technologie de vanne

La technologie de vanne choisie dans les systèmes de Bürkert dépendra des diamètres de tuyauterie de l’installation. Sur de grands diamètres, des vannes papillon pourront être installées. Elles ne sont pas particulièrement faites pour la régulation, mais fonctionnent parfaitement dans des applications d’eau potable par exemple. Le responsable ajoute : « Nous avons parallèlement des vannes faites pour de la régulation ultra-précise ; la problématique étant qu’elles ne peuvent pas être installées sur de gros DN. La bonne technologie de vanne sera choisie en fonction de la précision attendue par le client. Par exemple, dans le domaine de l’eau potable, nous ne sommes pas au mètre cube près. En revanche, dans un process très critique nécessitant une eau ultrapure, il faudra nécessairement une vanne précise. » Les vannes peuvent être proposées en électrique ou en pneumatique. Dans 90 % des ventes de Bürkert, il s’agit de vannes à commande électrique. « Si le client souhaite du pneumatique, un signal 4-20 mA sera envoyé à la vanne, mais elle sera pilotée pneumatiquement. Le pneumatique a l’avantage d’être bien plus réactif que l’électrique. Tout dépendra de la réactivité attendue par le client. » En pratique, le choix est généralement imposé par l’installation du client elle-même. S’il ne dispose pas de compresseurs installés sur site, il choisira une vanne électrique. S’il dispose d’un circuit pneumatique, il aura le choix.


 

CRITÈRES DE DIMENSIONNEMENT

  • Débit (min & max)
  • Pression amont (min & max)
  • Pression aval (min & max)
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