Chasser les problèmes de bulles

24/09/2021 - Dernière mise à jour le 24/09/2021 à 09h01 GMT

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Brith Isaksson, responsable du segment mondial de l'alimentation et des boissons chez ABB, a expliqué à Dairy Reporter les causes de la cavitation et expliqué comment elle peut être évitée avec les derniers variateurs de vitesse (VSD).

Les systèmes de pompage utilisés dans l'industrie laitière pour transporter des produits liquides bruts et finis peuvent parfois être affectés par le problème gênant de la cavitation. Il réduit la durée de vie de l'équipement, nécessitant un entretien et un remplacement coûteux, il peut également endommager les globules de matière grasse du lait, entraînant une réduction de la qualité du produit.

La cavitation se produit lorsque le système de pompage soumet un liquide à des changements locaux rapides de pression statique, créant des bulles ou des vides. Le moment où cette transition liquide-bulle se produit est lorsque le liquide pompé tombe en dessous de sa pression de vapeur.

Par exemple, à pression atmosphérique normale, l'eau liquide se transforme en vapeur d'eau (vapeur) à son point d'ébullition de 100°C. Mais à mesure que la pression diminue, le point de vapeur l'est également. La transition peut même se produire à température ambiante si la pression chute à un vide. En plus du lait et de l'eau, la même transition s'applique à certains autres fluides ayant des caractéristiques similaires, comme lors d'un processus de nettoyage en place (NEP).

Les usines laitières utilisent principalement des pompes centrifuges. Lorsque la turbine de la pompe tourne, une haute pression est créée sur la face avant des pales. En même temps, il y a une faible pression à l'arrière des lames. Dans certaines conditions, le liquide se vaporise, créant des bulles comme le montre l'image principale.

Lorsque ces bulles de vapeur atteignent des zones de haute pression, elles s'effondrent. Les implosions produisent des ondes de choc. Cela crée un grondement ou un craquement caractéristique qui ressemble à des roches traversant la pompe.

Isaksson a déclaré que l'effet cumulatif de nombreuses petites implosions peut, au fil du temps, avoir un impact significatif sur les performances de la pompe et affecter la qualité du produit. La cavitation finira par endommager la roue de la pompe, le boîtier et les autres composants du système de pompage par l'usure et la fatigue de la surface métallique.

La cavitation peut réduire la durée de vie de la pompe jusqu'à 50 % et, dans les cas les plus extrêmes, elle peut détruire une pompe en quelques minutes. Étant donné que la fatigue de surface provoque la libération de particules métalliques des aubes de la turbine, la sécurité et la qualité des produits peuvent également être en jeu, a ajouté Isaksson.

Pour éviter la cavitation, les concepteurs de systèmes et les ingénieurs de maintenance doivent rechercher des moyens de détecter l'apparition de la cavitation et de modifier le fonctionnement de la pompe en conséquence.

Isaksson a déclaré qu'une possibilité consiste à utiliser des capteurs autonomes pour surveiller les changements de pression qui accompagnent la cavitation. Cependant, il existe maintenant une option plus rentable et plus simple. Cela consiste à utiliser les capacités étendues de la nouvelle génération de VSD intelligents.

Outre les avantages de l'efficacité énergétique, certains variateurs de vitesse, tels que les variateurs industriels d'ABB, intègrent désormais un logiciel anti-cavitation. Cela permet d'éviter la cavitation sans le coût supplémentaire et la complexité des capteurs externes.

Les algorithmes qui mesurent le couple et la vitesse de la pompe sont intégrés au logiciel anti-cavitation dédié. Cela permet au VSD de surveiller en permanence le processus de pompage pour les modèles spécifiques qui indiquent que la cavitation a lieu, a déclaré Isaksson.

Il n'y a pas de latence dans la détection car les mesures sont prises directement depuis l'arbre de la pompe. Cela signifie que la réponse est pratiquement instantanée. Lorsqu'il détecte une cavitation, le VSD ajuste automatiquement la vitesse de la pompe pour réagir au changement de pression. Elle reprendra alors son fonctionnement normal dès que la pompe aura cessé de caviter.

Le fonctionnement anti-cavitation est particulièrement avantageux pour l'industrie laitière car il permet de pomper des liquides au débit optimal. Dans le même temps, la pompe peut s'adapter automatiquement et immédiatement à tout changement de débit ou de tourbillon de drainage susceptible de provoquer une cavitation. Cela permet par exemple de pomper une cuve rapidement et efficacement, jusqu'au fond, sans créer de bulles et de mousse qui nuisent à la qualité du produit.

La cavitation des pompes est un risque important pour l'industrie laitière. Cela peut endommager le produit fini, perturber considérablement les opérations de pompage et peut même nécessiter la réparation et le remplacement des pompes.

Avec la nouvelle génération de VSD intelligents, a déclaré Isaksson, il est possible de résoudre les problèmes de cavitation localement, dans le variateur, en temps réel. Il n'y a pas besoin de capteurs et de commandes supplémentaires. Le seul travail supplémentaire requis est de régler les paramètres de fonctionnement.

Le résultat est un contrôle précis et instantané qui permet aux systèmes de pompage de fonctionner avec une efficacité et une fiabilité maximales tout en préservant la qualité du produit laitier fini.

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