Qu’est-ce que la cavitation dans les vannes ? Comment devrions-nous y remédier ?

Qu'est-ce que la cavitation et ses effets surVanneset équipement ?

        La cavitation est un phénomène qui se produit lorsque la pression chute en dessous de la pression de vapeur d'un fluide, entraînant la formation de bulles de vapeur. Ces bulles s'effondrent violemment lorsqu'elles se déplacent vers des régions de pression plus élevée, générant des ondes de choc, du bruit et des vibrations intenses. La cavitation peut endommager considérablement les équipements industriels, en particulier les vannes et les systèmes de tuyauterie en aval. Les principaux impacts de la cavitation sont :

Bruit et vibrations: L'effondrement des bulles de vapeur génère des niveaux sonores élevés et des vibrations de grande amplitude. Ces vibrations peuvent causer de graves dommages aux composants des vannes, notamment les ressorts, les membranes fines et les structures en porte-à-faux. Ils peuvent également affecter des instruments tels que des manomètres, des transmetteurs, des thermocouples, des débitmètres et des systèmes d'échantillonnage.

Usure et corrosion accélérées: Les vibrations intenses dues à la cavitation peuvent entraîner une usure accélérée et une corrosion. Les surfaces métalliques peuvent s'éroder, entraînant une micro-usure et la formation d'oxydes abrasifs. Ce processus accélère les dommages aux vannes, pompes, clapets anti-retour et tout mécanisme rotatif ou coulissant. La cavitation peut également fissurer les pièces des vannes et les parois des canalisations, compromettant ainsi l'intégrité du système.

Contamination: Les matériaux érodés par la cavitation, tels que les particules métalliques et les composés chimiques corrosifs, peuvent contaminer le fluide à l'intérieur du tuyau. Ceci est particulièrement problématique dans les systèmes sanitaires ou de haute pureté où même une contamination mineure peut avoir des conséquences importantes.

Comment prévenir et atténuer la cavitation ?

Plusieurs approches de conception et opérationnelles peuvent aider à prévenir ou à atténuer les dommages causés par la cavitation :

Modifications de la conception des vannes:

• Division du flux : en divisant un flux important en flux plus petits à travers plusieurs ouvertures parallèles, la taille des bulles de cavitation peut être réduite. Les bulles plus petites créent moins de bruit et causent moins de dégâts.

• Chute de pression échelonnée : au lieu d'une seule chute de pression importante, les vannes peuvent être conçues avec plusieurs étapes de réduction de pression. Chaque étape réduit progressivement la pression, empêchant le fluide d'atteindre sa pression de vapeur et évitant ainsi la cavitation.

Emplacement de la vanne et conditions du fluide :

• Pression plus élevée à l'entrée de la vanne : le positionnement de la vanne de régulation là où la pression est plus élevée (par exemple, plus en amont ou à une altitude plus basse) peut empêcher la cavitation en maintenant la pression du fluide au-dessus de sa pression de vapeur.

•     Température plus basse : dans certains cas, le contrôle de la température du fluide (par exemple, dans un échangeur de chaleur) peut réduire la pression de vapeur, réduisant ainsi le risque de cavitation.

Mesures prédictives : Les fabricants de vannes peuvent estimer le risque de cavitation en calculant la chute de pression et les niveaux sonores attendus. Un niveau de bruit inférieur à certains seuils (par exemple, 80 dB pour les vannes jusqu'à 3 pouces, 95 dB pour les vannes de 16 pouces et plus) est considéré comme sûr pour éviter les dommages induits par la cavitation.

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Victor Feng

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