Les défis auxquels sont confrontées les industries de transformation ont évolué, même si elles continuent de pomper des fluides, dont certains sont dangereux ou toxiques. La sécurité et la fiabilité restent primordiales. Cependant, les opérateurs augmentent les vitesses, les pressions, les débits et même la rigueur des caractéristiques des fluides (température, concentration, viscosité, etc.) lors de nombreuses opérations par lots. Pour les exploitants de raffineries de pétrole, d'installations de traitement de gaz et d'usines pétrochimiques et chimiques, la sécurité signifie contrôler et prévenir les pertes ou l'exposition aux fluides pompés. La fiabilité signifie des pompes fonctionnant efficacement et économiquement, avec une maintenance réduite.
Une garniture mécanique bien conçue garantit à l'opérateur une performance durable, sûre et fiable grâce à une technologie éprouvée. Parmi les nombreux équipements rotatifs et une multitude de composants, les garnitures mécaniques offrent une fiabilité éprouvée dans la plupart des conditions de fonctionnement.
POMPES ET JOINTS — UN BON AJUSTEMENT
Il est difficile de croire que près de 30 ans se sont écoulés depuis la promotion massive de la technologie des pompes sans garniture dans l'industrie de transformation. Cette nouvelle technologie était présentée comme la solution à tous les problèmes et limites perçus des garnitures mécaniques. Certains ont suggéré que cette alternative éliminerait complètement l'utilisation de garnitures mécaniques.
Cependant, peu de temps après cette promotion, les utilisateurs finaux ont découvert que les garnitures mécaniques pouvaient satisfaire, voire dépasser, les exigences légales en matière de fuites et de confinement. De plus, les fabricants de pompes ont soutenu cette technologie en proposant des chambres d'étanchéité modernisées pour remplacer les anciens presse-étoupes à compression.
Les chambres d'étanchéité actuelles sont conçues spécifiquement pour les joints mécaniques, permettant une technologie plus robuste dans une plate-forme de cartouche, offrant une installation plus facile et créant un environnement qui permet aux joints de fonctionner à leur plein potentiel.
PROGRÈS EN MATIÈRE DE CONCEPTION
Au milieu des années 1980, de nouvelles réglementations environnementales ont contraint l'industrie à se pencher non seulement sur le confinement et les émissions, mais aussi sur la fiabilité des équipements. Le temps moyen entre réparations (MTBR) des garnitures mécaniques d'une usine chimique était d'environ 12 mois. Aujourd'hui, ce MTBR est de 30 mois. L'industrie pétrolière, soumise à des normes d'émissions parmi les plus strictes, affiche actuellement un MTBR moyen de plus de 60 mois.
Les garnitures mécaniques ont conservé leur réputation en démontrant leur capacité à satisfaire, voire à dépasser, les exigences des meilleures technologies de contrôle disponibles (BACT). De plus, elles y sont parvenues tout en restant une technologie économique et économe en énergie, conforme aux réglementations environnementales et environnementales.
Les programmes informatiques permettent de modéliser et de prototyper les joints avant leur fabrication afin de confirmer leur capacité à résister à des conditions de fonctionnement spécifiques avant leur installation sur site. Les capacités de conception et la technologie des matériaux de surface des joints ont progressé au point de permettre leur développement pour une adaptation parfaite à une application de procédé.
Les logiciels et technologies de modélisation informatique actuels permettent l'utilisation de logiciels de révision de conception 3D, d'analyse par éléments finis (AEF), de dynamique des fluides numérique (DFN), d'analyse de corps rigides et de diagnostic par imagerie thermique, qui étaient auparavant peu accessibles ou trop coûteux pour une utilisation fréquente avec les anciens logiciels de dessin 2D. Ces avancées dans les techniques de modélisation ont renforcé la fiabilité de conception des joints mécaniques.
Ces programmes et technologies ont ouvert la voie à la conception de joints à cartouche standard dotés de composants beaucoup plus robustes. Ces innovations ont notamment permis de supprimer les ressorts et les joints toriques dynamiques du fluide de traitement, faisant de la technologie du stator flexible la solution privilégiée.
CAPACITÉ DE TEST DE CONCEPTION PERSONNALISÉE
L'introduction des joints à cartouche standard a contribué de manière significative à accroître la fiabilité des systèmes d'étanchéité grâce à leur robustesse et à leur facilité d'installation. Cette robustesse permet une plus large gamme d'applications avec des performances fiables.
De plus, la conception et la fabrication plus rapides de systèmes d'étanchéité sur mesure ont permis une adaptation précise aux différentes exigences de fonctionnement des pompes. La personnalisation peut être réalisée soit par des modifications du joint lui-même, soit, plus facilement, par des composants auxiliaires du système, comme un plan de tuyauterie. La capacité à contrôler l'environnement du joint dans diverses conditions de fonctionnement, grâce à un système de support ou à des plans de tuyauterie, est essentielle à la performance et à la fiabilité du joint.
Une évolution naturelle s'est également opérée vers des pompes plus personnalisées, avec une garniture mécanique sur mesure correspondante. Aujourd'hui, une garniture mécanique peut être rapidement conçue et testée pour tout type de conditions de procédé ou de caractéristiques de pompe. Les faces de la garniture, les dimensions de la chambre d'étanchéité et son insertion dans celle-ci peuvent être conçus et fabriqués sur mesure pour un large éventail d'applications. La mise à jour de normes telles que la norme 682 de l'American Petroleum Institute (API) a également permis d'accroître la fiabilité des garnitures grâce à des exigences validant la conception, les matériaux et la fonctionnalité des garnitures.
UN AJUSTEMENT PERSONNALISÉ
L'industrie des joints lutte quotidiennement contre la banalisation de la technologie. Trop d'acheteurs pensent qu'« un joint est un joint ». Les pompes standard utilisent souvent le même joint de base. Cependant, lorsqu'il est installé et appliqué à des conditions de procédé spécifiques, une personnalisation du système d'étanchéité est souvent mise en œuvre pour obtenir la fiabilité requise dans les conditions de fonctionnement et le procédé chimique spécifiques.
Même avec une conception de cartouche standard identique, de nombreuses possibilités de personnalisation existent, allant du choix des matériaux au plan de tuyauterie utilisé. Les conseils du fabricant sur le choix des composants du système d'étanchéité sont essentiels pour atteindre le niveau de performance et de fiabilité globale requis. Ce type de personnalisation permet aux garnitures mécaniques d'atteindre une durée de vie moyenne de 30 à 60 mois au lieu de 24 mois.
Grâce à cette approche, les utilisateurs finaux sont assurés de recevoir un système d'étanchéité conçu pour leur application, leur forme et leur fonction spécifiques. Cette fonctionnalité leur permet d'acquérir les connaissances nécessaires sur le fonctionnement de la pompe avant son installation. Il n'est donc pas nécessaire de deviner son fonctionnement ni sa capacité à répondre à l'application.
CONCEPTION FIABLE
Si la plupart des opérateurs de procédés effectuent les mêmes tâches, les applications diffèrent. Les procédés fonctionnent à des vitesses, des températures et des viscosités différentes, avec des procédures opérationnelles et des configurations de pompes différentes.
Au fil des ans, l'industrie des garnitures mécaniques a introduit des innovations majeures qui ont réduit leur sensibilité aux variations des conditions de fonctionnement et accru leur fiabilité. Ainsi, même si l'utilisateur final ne dispose pas d'instruments de surveillance pour signaler les vibrations, la température, les charges des roulements et du moteur, les garnitures actuelles continuent, dans la plupart des cas, de remplir leurs fonctions principales.
CONCLUSION
Grâce à l'ingénierie de fiabilité, à l'amélioration des matériaux, à la conception assistée par ordinateur et aux techniques de fabrication avancées, les garnitures mécaniques continuent de prouver leur valeur et leur fiabilité. Malgré l'évolution des contrôles des émissions et du confinement, ainsi que des limites de sécurité et d'exposition, les garnitures ont su rester à la pointe des exigences. C'est pourquoi elles restent le choix privilégié des industries de transformation.
Date de publication : 30 juin 2022