Le terme purificateur comme « centrale hydraulique » ou encore « aéroréfrigérant » ont chacun 2 définitions.

C’est pareil pour le purificateur. Il peut s’agir d’un purificateur d’air mais aussi d’un purificateur d’huile.

Et comme vous savez que notre société est spécialisée dans la dépollution des huiles, nous allons aborder la purification des huiles mais pas que.

Comme nous l’avons déjà vu dans de précédents articles, l’eau est un fluide aux caractéristiques étonnantes, mais c’est aussi une source majeure de contamination et de problèmes pour les circuits hydrauliques ou de lubrification.

Nous présenterons ici les différentes solutions existantes pour pallier la présence d’eau dans les huiles hydrauliques, de lubrification, diélectriques, les fluides caloporteurs et, par extension, les carburants (les purificateurs ne peuvent pas être utilisés avec des carburants).

L’idée est aussi de comparer les 3 technologies de purification utilisées sur le marché.

 

7 techniques existent

  1. La coalescence,
  2. L’absorption,
  3. La centrifugation,
  4. Le balayage à l’azote,
  5. La purification par transfert de masse sans réchauffeur : Modèle HNP de PALL
  6. La purification par transfert de masse et abaissement du point d’ébullition de l’eau avec réchauffeur : Modèle FAM de Hydac et IFPM de Eaton/Internormen
  7. La purification Hy-Pro VUD par transfert de masse et abaissement du point d’ébullition de l’eau avec réchauffeurs et réservoirs de condensats.

 

1 – La coalescence

La coalescence est un phénomène dans lequel deux substances identiques mais dispersées ont tendance à se rejoindre.

La coalescence appliquée au traitement de l’huile ou des carburants permet de séparer deux fluides ayant une tension interfaciale ou superficielle différente (dyne / cm).

Dans notre cas de l’eau et de l’huile (ou de l’eau et du carburant).

La coalescence est efficace avec l’eau en raison de l’attraction relativement forte des molécules d’eau. La tension superficielle de l’eau est supérieure (72,8 dyn / cm à 20 ° C) par rapport à la tension superficielle de nombreux autres liquides (la tension superficielle est un facteur important du phénomène de capillarité).

 

Tension superficielle différente selon le fluide

La tension superficielle est différente selon le fluide. Ici, l’eau à 37 ° C et 70 dyn / cm peut être extraite d’une huile à 35 dyn / cm.

 

Les systèmes de coalescence Hy-Pro ont 3 étapes de traitement :

Dans un premier corps de filtre :
1 – la filtration permet d’éliminer les particules solides. Cette étape est une préfiltration qui permet de protéger les 2 étapes suivantes.

Dans un deuxième corps de filtre :
2 – la coalescence : en passant de l’intérieur vers l’extérieur, la membrane oblige les particules d’eau à  » coalescer  » (pour former des gouttelettes plus grosses),
3 – la séparation : l’huile débarrassée d’une grande partie de son eau traverse une membrane hydrophobe, passage de l’extérieur vers l’intérieur : les dernières particules d’eau libre sont ainsi retenues.

 

étapes de la coalescence

Les 3 étapes de la coalescence Hy-Pro

 

L’eau libre (liquide) éliminée est collectée par gravité au bas du corps du filtre, une vidange automatique ou manuelle permet d’éliminer cette eau.

 

Vidange automatique via la station de coalescence

Vidange automatique sur une station de coalescence FCLCOT Hy-Pro

 

La coalescence Hy-Pro en raison de son efficacité élevée permet d’éliminer jusqu’à 90% de l’eau libre en un seul passage.

Mais la coalescence a ses limites. Enfin une seule. Elle ne permet que l’élimination de l’eau libre. Elle n’élimine pas l’eau dissoute.

D’autre part, les tensioactifs parfois présents dans les huiles peuvent désamorcer la coalescence.

Cette technologie est privilégiée pour les grands volumes d’huile de lubrification, les entrées d’eau importantes ou pour le traitement des carburants.

 

Station de coalescence

Station de coalescence COT Hy-Pro

2 – L’absorption

L’absorption est un phénomène ou un processus physique et chimique dans lequel des atomes, des molécules ou des ions entrent en phase gazeuse, liquide ou solide.

Cette technologie appliquée au traitement des huiles permet d’absorber une quantité d’eau libre sur une membrane (il s’agit souvent d’un media cellulose).

Dans le cas de la filtration hydraulique conventionnelle, Hy-Pro peut ajouter une membrane d’absorption à la quasi-totalité de leurs éléments filtrants en équivalence. Votre filtre à particules devient aussi un filtre à absorption d’eau.

 

Contenance pour série standard

Le code « A » spécifie le support G8 Dualglass plissé associé à une membrane d’absorption d’eau fournissant un filtre capable d’enlever de l’eau tout en maintenant un rendement de Bx (c) = 1000.

 

Dans le cas des filtres Cardev, chaque élément filtrant de microfiltration media cellulose compressée est capable d’absorber ou d’enlever 780 ml d’eau libre.

 

Cardev 4S E

Cardev – Station de filtration 4S-E

 

Cette technologie en raison de son faible coût est réservée aux petits volumes d’huiles à traiter (applications mobiles) et/ou aux contaminations aqueuses faibles ou accidentelles.

Sa seule limitation : elle n’enlève qu’un petit volume d’eau libre.

 

3 – La centrifugation

La centrifugation est un processus consistant à séparer les composés d’un mélange en fonction de leur différence de densité en les soumettant à la force centrifuge. Le mélange à séparer peut constituer soit deux phases liquides, soit des particules solides en suspension dans un fluide. L’appareil utilisé est une machine tournante à grande vitesse appelée centrifugeuse.

Cette technologie appliquée au traitement des huiles élimine uniquement l’eau libre présente dans une huile.

Compte tenu de son investissement élevé, les coûts de maintenance, les pannes potentielles dues aux mécanismes en déplacement et à son action limitée à l’eau libre, ID SYSTEM FLUID ne recommande, ni n’offre ce type de technologie pour les applications qui nous intéressent.

 

4 – Le balayage à l’azote

Qu’est ce que le balayage à l’azote ?

L’atmosphère est l’une des principales sources de contamination aqueuse. Si l’air ambiant est saturé d’humidité, cette vapeur d’eau pénètrera dans le réservoir d’huile et va polluer par transfert de masse le volume d’huile. Des filtres déshydratants pourraient être installés pour se protéger de cette contamination.

 

Humidité pollue l'huile d'un réservoir

L’humidité rentre dans le réservoir et pollue l’huile – source EPT

 

L’installation d’un générateur d’azote TMR-N2 aura de multiples avantages :

  1. Il élimine toute possibilité de contamination aqueuse par l’air extérieur car l’azote introduit est extrêmement sec.
  2. Par effet de transfert de masse, c’est l’eau présente dans le réservoir et dans l’huile qui va migrer vers l’azote et sera ensuite éliminé à l’extérieur. Les 3 formes d’eau peuvent être éliminées : libre, émulsionnée et dissoute.
  3. L’azote étant un gaz inerte, il éliminera également les gaz de combustion suivants : CO2, C2H2, CO, C2H4, C2H6 CH4 et H2, réduisant ainsi les phénomènes d’oxydation et de dégradation des fluides.

 

Retrait de l'humidité et des gaz de combustion

 

L’humidité et les gaz de combustion sont retirés du réservoir et de l’huile – (TMR est une marque déposée d’EPT) – source EPT

Générateur d'azote

Générateur d’azote TMR-N2 – Hy-Pro Filtration – (TMR est une marque déposée d’EPT)

 

5 – La purification par transfert de masse sans réchauffeur

La purification par transfert de masse utilise la loi dite principe le Chatelier ou  » loi d’équilibre «  : « Lorsqu’un système d’équilibre est soumis à un changement de concentration, de température, de volume ou de pression, il se réajuste lui-même pour compenser en partie l’effet du changement appliqué et un nouvel équilibre est alors établi. Le nouvel équilibre est différent de l’ancien équilibre. »

 

Henry le Chatelier

Henry Le Chatelier 1850/1936 Paris-France – Source Wikipedia

Mais avant d’approfondir la technologie, qu’est-ce que le vide ?

Le vide est un espace dépourvu de matière : il est exprimé par une pression positive supérieure au vide absolu en mbar. Le vide parfait serait de 0 mbar et n’existe pas : même dans un espace intergalactique, le vide n’est pas parfait avec quelques atomes d’hydrogène par mètre cube.

Les chambres à vide les plus performantes, courantes dans les domaines de la chimie, de la physique et de l’ingénierie, fonctionnent en dessous de 100 nPa ou 0,000000001 mbar.

Pour les technologies qui nous intéressent, le vide est tout espace dans lequel la pression est inférieure à la pression atmosphérique (1013 mbar). Dans ce cas, elle sera exprimée avec une valeur négative en tant que pressions relatives / inférieure à la pression atmosphérique. De nombreuses valeurs sont utilisées comme % du vide, bar, psi, Torr (mmHg) ou in.Hg (pouce de Mercure).

 

Manomètre installé sur un purificateur

– 24 in.Hg = – 0,811 bar /manomètres Hy-Pro installée sur le VUD

Qu’advient-il de 1 mètre cube d’air entrant dans la chambre à vide du purificateur ?

Si un vide de – 0,811 bar ou – 24 po Hg (pressions relatives / inférieures à la pression atmosphérique), ou de + 200 mbrs (pression positive au-dessus du vide) est appliquée dans une chambre à vide, le volume d’air est multiplié par 1013/200 = 5 fois.

Quelle quantité maximale d’eau peut être éliminée ?

Au niveau de la mer et à 20 ° C ou 68 ° F, un mètre cube d’air peut contenir au maximum 17,3 grammes d’eau (niveau de saturation de 100%).

Un mètre cube d’air entrant dans la chambre du vide avec 17,3 g d’eau (valeur maximale) devient 17,3 / 5 = 3,41 gr.

Selon la loi « Le Chatelier », le phénomène physique de transfert de masse permet de prélever 3,41 – 17,3 = 13,89 gr d’eau par mètre cube d’air extrait (si l’air aspiré était complètement sec, le taux de transfert de capacité serait de 17,3 gr mètre cube)

 

1 cube équivaut à 1m3

Un cube équivaut à 1 mètre cube

Principe de fonctionnement du purificateur

L’huile est aspirée dans la chambre à vide, les diffuseurs la pulvérisent en fines gouttelettes, créant ainsi une grande surface d’échange. L’air est aspiré dans la chambre à vide et, en raison du vide créé, il se dilate, entraînant une chute de l’humidité relative.

Au niveau de la mer (1013 mb) et à 20 ° C ou 20 ° C ou 1 ° C, un mètre cube d’air peut contenir maximum 17,3 grammes d’eau (il s’agit de l’humidité relative ou de la quantité maximale d’eau que l’air peut retenir à ces valeurs).

En fonction du vide appliqué, l’humidité relative baisse et permet à l’air d’extraire l’eau de l’huile par transfert de masse : le maximum sera de 17,3 g d’eau à 20 ° C.

L’air est ensuite extrait de la chambre à vide par la pompe à vide. L’air ainsi chargé en eau est ensuite extrait.

 

Purificateur fonctionnant avec le transfert de masse

Purificateur fonctionnant uniquement avec la technologie de transfert de masse

 

L’huile traitée s’écoule ensuite de la chambre à vide, traverse une pompe de reprise et un filtre à particules.

Les purificateurs fonctionnant uniquement sur le principe de cette technologie (transfert de masse) n’utilisent pas de chauffage et ne peuvent éliminer qu’une petite quantité d’eau libre et dissoute. Leur utilisation n’est pas possible dans le cas d’une grande quantité d’eau à éliminer rapidement.

 

6 – La purification avec réchauffeur

Ces purificateurs utilisent 2 principes physiques : le transfert de masse et l’abaissement du point d’ébullition de l’eau.

Le transfert de masse a été décrit précédemment. Il s’ajoute au second principe physique rendant le traitement beaucoup plus efficace.

 

Purificateur fonctionnant avec le transfert de masse et abaissement du point d'ébullition d'eau

Purificateur fonctionnant avec le principe du transfert de masse et d’abaissement du point d’ébullition de l’eau

 

Le second principe est l’abaissement du point d’ébullition de l’eau . Au niveau de la mer, l’eau s’évapore à 100 ° C, au sommet du Mont Blanc – France à 85 ° C, au sommet de l’Everest – Népal à 72 ° C (161 ° F), si un vide de -0,8 bar ou de -24 po. Hg ou 200 mbar (pression positive au-dessus du vide) est appliqué, l’eau bout à 60 ° C ou 140 ° C F.

 

Diagramme vide température

Diagramme Hy-Pro vide / température

 

Lorsque l’huile chauffée entre dans la chambre à vide avec une température minimale de 60 ° C ou 140 ° F et un vide de -0,8 bar, l’eau s’évapore et se sépare ainsi de l’huile.

Grace au phénomène de transfert de masse, l’air chargé d’humidité (eau libre et eau dissoute) est extrait par la pompe à vide.

À 60 ° C ou 140 ° F, l’humidité relative est de 140 grammes par mètre cube d’air extrait, soit environ dix fois plus que le purificateur qui utilise uniquement le transfert de masse.

 

Saturation en eau de l'air

Saturation en eau de l’air en fonction de la température / Source: Wikipedia – F. Lamiot

 

7 – La purification Hy-Pro VUD

Les purificateurs de la gamme VUD de Hy-Pro distribués en France par la société ID SYSTEM FLUID ont un design révolutionnaire qui leur permettent d’atteindre des niveaux d’efficacité inégalés.

 

Purificateur fonctionnant avec le transfert de masse et abaissement du point d'ébullition d'eau et chambre à vide

Purificateurs utilisant le principe du transfert de masse, l’abaissement du point d’ébullition de l’eau et une construction révolutionnaire du purificateur

 

Ils fonctionnent selon le principe de la déshydratation sous vide utilisant le principe du transfert de masse et de l’abaissement du point d’ébullition de l’eau, comme on l’a vu plus haut.

Mais notre savoir-faire réside dans la conception de la chambre à vide : l’huile préalablement chauffée traverse un ou plusieurs éléments dispersants (en fonction de la taille) en passant de l’intérieur vers l’extérieur. Et lorsque le fluide est exposé au vide (- 0,811 bar) à une température cible de 60 ° C ou 140 ° F, l’eau atteint alors son point d’ébullition et s’évapore sous forme de vapeur.

Les purificateurs Hy-Pro permettent d’éliminer :

  • 100 % de l’eau libre et 90 % de l’eau dissoute
  • Les gaz dissous
  • Les particules solides

De nombreuses options sont disponibles :

  • Pompes à vide sans maintenance,
  • Système anti-moussage
  • Affichage du comptage de particules et saturation de l’eau dans l’huile

 

Schéma de fonctionnement du VUD15

Principes de fonctionnement des purificateurs VUD – Hy-Pro

 

L’air chargé en eau est extrait à l’aide de la pompe à vide. À 60 ° C, ce sont au minimum 140 g d’eau par m3 qui sont éliminés.

Un aéroréfrigérant abaisse la température de cet air, obligeant l’eau à se condenser et à repasser partiellement sous forme liquide.

Étant donné la grande quantité d’eau éliminée, 2 réservoirs de condenseur sont placés avant la pompe à vide. Ces réservoirs sont utilisés pour récupérer les 2/3 de l’eau extraite sous forme liquide, le dernier tiers est extrait sous forme de vapeur et libéré à la sortie de la pompe à vide (ces rapports et valeurs peuvent varier en fonction des conditions extérieures).

À la sortie de la chambre à vide et avant de retourner dans le réservoir, l’huile traverse un filtre pour éliminer les particules solides et atteindre ainsi les classes de propreté souhaitées.

Apparence d’eau liquide dans le réservoir de condensat :

 

Principe fonctionnement VUD Hy-Pro

Après 1 heure de traitement et 3 heures de traitement

 

Une flotte de purificateurs ID SYSTEM FLUID est disponible pour démontrer la haute efficacité de nos équipements.

 

Essais et démonstration du purificateur

Essai / démonstration avec VUD: introduction de 20 litres d’eau, la saturation en eau passe rapidement de 100% à 38%, l’eau liquide est récupérée dans le réservoir de condensat.

Purificateur VUD HY-PRO

Purificateur VUD Hy-Pro. Découvrez les étapes de fonctionnement en vidéo

Thierry Vernay – Expert Filtration – Rédacteur de cet article.

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