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Les coûts associés aux arrêts résultant de ces fuites sont bien documentés, mais les causes premières sont moins bien connues, ainsi que les meilleures façons a) de les localiser et b) de les quantifier (en d’autres termes, de mesurer leur degré de gravité et de savoir prioriser les différentes fuites).
Les fuites peuvent s’expliquer de nombreuses façons et leur détection dépend de plusieurs facteurs, certains étant indépendants, d’autres liés.
Le premier facteur clé est la pression du système. En général, plus la pression est élevée, plus la fuite est importante, ce qui se traduit par un son de plus forte intensité et facilite la détection (car les fuites produisent un son). Le deuxième facteur, très similaire, est que plus le débit du système est élevé, plus la fuite est importante, ce qui augmente également l’intensité du son au niveau de la fuite. Les troisièmes et quatrièmes facteurs, soit la taille et la forme de l’ouverture laissant passer l’air, doivent être pris dans leur ensemble. Parce que les fuites d’air sont potentiellement très différentes, il peut être difficile de comprendre que la détection est affectée par la forme et la taille d’une brèche.
Ces considérations deviennent évidentes lorsque l’on examine la liste des éléments qui peuvent être à l’origine de fuites sur les flexibles à air, ainsi que leurs connexions et raccordements. Cela inclut les déconnexions liées à l’usure ou à des joints toriques manquants ; les filtres, les lubrificateurs et les régulateurs mal installés ; évacuations ouvertes ; purgeurs de condensât ouverts ; fuites ou bouchons au niveau de l’évacuation ; joints de filetage défaillants ou appliqués de façon incorrecte ; soupapes de contrôle et de fermeture ; joints et garnitures usés ; outils pneumatiques anciens ou mal entretenus et machine ou équipement de production à l’arrêt ou non utilisé.
Le son qui est généré par la fuite peut être influencé par les propriétés des gaz qui s’échappent, ce qui inclut leur densité. Par exemple, en raison de la faible densité de l’hélium les niveaux de pression sonore mesurés au point de fuite seront inférieurs que ceux mesurés pour de l’air comprimé (pour des débits et pressions identiques). De nombreux techniciens confirmeront que la détection d’une fuite d’hélium n’est pas si simple.
La viscosité est une autre propriété des gaz pouvant affecter la pression sonore au point de fuite , sachant toutefois que son impact est inférieur à celui de la densité. D’autre part, il faut savoir que la température ambiante affecte également la densité et la viscosité, ce qui en retour influence les niveaux de pression sonore au point de fuite. Au fur et à mesure que la température ambiante progresse, l’énergie cinétique de la molécule augmente, ce qui renforce l’intensité sonore au niveau de la fuite. Il est intéressant de relever que le changement de température ambiante peut affecter la quantité d’énergie acoustique absorbée par l’atmosphère. Pour les basses fréquences et les courtes distances, l’impact de la température sur l’absorption de l’air est négligeable, mais pour les très hautes fréquences et les longues distances, le niveau de pression sonore peut se réduire de façon significative.
La même formule s’applique à l’humidité, qui peut impacter les niveaux de pression sonore en raison de l’absorption de l’air, avec un impact particulièrement notable pour les très hautes fréquences et les niveaux élevés d’humidité. De même, la pression ambiante aura un impact direct sur la densité d’un gaz. Sa diminution entraîne une densité inférieure, ce qui en retour réduit l’intensité du son au point de fuite. Cependant, comme la densité de l’air et la pression du gaz ont des effets similaires, mais inverses, sur la vitesse du son, la pression ambiante n’introduit aucune différence entre la pression du son aux points de fuite et de mesure.
Nous avons vu que lorsqu’une fuite se produit dans un système pressurisé, les molécules de gaz (air) qui s’échappent créent des turbulences, ce qui en retour crée des variations rapides de pression et de vélocité du flux. Ces modifications étant transmises par les ondes sonores, les caméras d’imagerie acoustiques constituent le moyen le plus efficace de détecter l’emplacement et l’intensité des ondes sonores.
L’un des facteurs clés à prendre en compte lors de l’utilisation d’un appareil avec caméra (tels que la caméra acoustique industrielle Fluke ii900 et la caméra acoustique de précision Fluke ii910) pour détecter les fuites est la distance entre la fuite et la caméra, car elle a un impact direct sur le niveau de pression sonore mesuré. Lorsque le son se propage dans toutes les directions depuis la source, son intensité se réduit en fonction de la distance.Il a été déterminé que le doublement de la distance entre la source du son et le point de mesure peut réduire l’intensité sonore de 5 dB.
Il est également prouvé que l’angle de mesure influence l’efficacité des capteurs ultrasoniques d’un appareil, sachant que le niveau de pression sonore généré par une fuite d’air compressé varie en fonction de l’angle de mesure. De plus, il est connu que les environnements bruyants altèrent les performances des capteurs ultrasoniques à bande étroite, de telle sorte que l’utilisation des capteurs à large bande, qui fonctionnent à la fois dans les plages de fréquences audibles et ultrasoniques, permet à l’opérateur de compenser ces limitations. Une plus grande flexibilité au niveau des plages de fréquence permet de bénéficier d’un système de détection des fuites plus robuste.
Les caméras acoustiques Fluke ii900 et ii910 comportent 64 microphones disposés en réseau, avec une caméra positionnée au milieu de cette structure pour produire une image du point de fuite. Ces appareils font appel à des algorithmes complexes pour générer une carte sonore ou une image des sources de son, puis superposent la carte acoustique ainsi générée sur l’image.
Selon la localisation de la source du son dans le champ de visée de l’ii900/ii910, le son est capté à des moments légèrement différents par chaque microphone, et c’est ce décalage qui permet de déterminer la position de la source sonore. Si le son provient du côté droit de l’appareil, les microphones situés sur le côté droit du réseau le captent une fraction de seconde avant les microphones du côté gauche.
Mais comment les caméras acoustiques détectent-elles les fuites dans la pratique ? En substance, une fuite d’air comprimé dans l’atmosphère ambiante crée un bruit à large bande dans les plages de fréquence audibles et ultrasoniques. Les caméras Fluke ii900 et ii910 identifient le type de fuite et estiment son débit en fonction de l’entrée acoustique.
Les caméras acoustiques permettent également de classer les données de fuites acoustiques capturées en fonction de leur source, qu’il s’agisse d’un raccordement de tuyau, d’un raccord ouvert à connexion rapide ou d’un raccord fileté.
Un flexible est un tube de plastique qui simplifie les raccords, mais qui est aussi plus fragile que les tuyaux métalliques et en laiton. Cela signifie que des coupes et des trous peuvent se créer facilement le long des flexibles connectant un compresseur d’air et des dispositifs pneumatiques. Un tube à extrémité ouverte ou une fuite sur un raccord non connecté se produisent lorsque l’une des sections du tubage du système d’air comprimé reste ouverte. Les raccords à connexion rapide, également appelés à déconnexion ou relâchement rapide, utilisent des pans internes inclinés dans une direction ou une autre et résistent aux forces de traction dans le sens opposé. Ces pans inclinés tendent à s’abîmer, ce qui crée une fuite d’air au niveau du raccord rapide. L’air se diffuse autour du raccord et la direction de la fuite d’air comprimé varie au cas par cas selon le type de déformation.
Les raccords filetés sont les plus fréquents pour fermer l’extrémité d’un système d’air comprimé. Les bouchons filetés doivent être placés soigneusement et ajustés correctement, de façon à ce qu’une bonne partie du filetage soit insérée dans le tube de terminaison. Il arrive parfois que des techniciens ne serrent pas assez ces bouchons ou que la partie filetée se déforme après plusieurs utilisations. Dans ces cas, l’air comprimé s’échappe au niveau du bouchon et amoindrit l’efficacité du système.
La quantification du taux de fuite est non seulement essentielle pour maintenir un système d’air comprimé, mais les fonctionnalités de création de rapports associées contribuent à améliorer les communications entre les techniciens de maintenance.
Les caméras acoustiques Fluke ii900 et ii910 constituent une solution portative et conviviale permettant de compenser les difficultés de détection et de quantification des fuites, afin de donner une estimation du débit au point de fuite en fonction des données acoustiques capturées. Parce que chaque type de fuite a des caractéristiques acoustiques différentes, un algorithme de prédiction du débit est prévu pour chacun d’entre eux, ce qui explique pourquoi les algorithmes d’estimation du débit interviennent après la phase de classification. Le débit prédit pour un type de fuite donné est converti en indice de quantification du taux de fuite (LRQ), dont la valeur est comprise entre 0 et 10. Une valeur LRQ plus élevée signale un débit plus important au niveau de la fuite, ce qui signifie qu’une réparation est à prévoir. Lors du chargement des résultats de la mesure dans l’outil de création de rapports en ligne, les coûts de la fuite, les pertes d’énergie associées, voire les émissions de CO 2 estimées sont calculés, ce qui aide les équipes de maintenance à structurer les actions de réparation.
