Bien que les vannes en plastique soient parfois considérées comme un produit spécialisé - le premier choix de ceux qui fabriquent ou conçoivent des produits de tuyauterie en plastique pour les systèmes industriels ou qui doivent disposer d'un équipement ultra-propre - supposer que ces vannes n'ont pas beaucoup d'utilisations générales est court- voyant.En réalité, les vannes en plastique ont aujourd'hui un large éventail d'utilisations car les types de matériaux en expansion et les bons concepteurs qui ont besoin de ces matériaux signifient de plus en plus de façons d'utiliser ces outils polyvalents.
PROPRIÉTÉS DU PLASTIQUE
Les avantages des vannes thermoplastiques sont nombreux : résistance à la corrosion, aux produits chimiques et à l'abrasion ;parois intérieures lisses ;poids léger;facilité d'installation;longue espérance de vie;et un coût de cycle de vie réduit.Ces avantages ont conduit à une large acceptation des vannes en plastique dans les applications commerciales et industrielles telles que la distribution d'eau, le traitement des eaux usées, le traitement des métaux et des produits chimiques, l'alimentation et les produits pharmaceutiques, les centrales électriques, les raffineries de pétrole et plus encore.
Les vannes en plastique peuvent être fabriquées à partir d'un certain nombre de matériaux différents utilisés dans un certain nombre de configurations.Les vannes thermoplastiques les plus courantes sont en polychlorure de vinyle (PVC), en polychlorure de vinyle chloré (CPVC), en polypropylène (PP) et en polyfluorure de vinylidène (PVDF).Les vannes en PVC et en CPVC sont généralement reliées aux systèmes de tuyauterie par des extrémités à emboîture collées au solvant ou des extrémités filetées et à brides ;tandis que le PP et le PVDF nécessitent l'assemblage des composants du système de tuyauterie, soit par des technologies de fusion thermique, bout à bout ou électrofusion.
Les vannes en thermoplastique excellent dans les environnements corrosifs, mais elles sont tout aussi utiles dans le service général de l'eau car elles sont sans plomb1, résistantes à la dézincification et ne rouillent pas.Les systèmes de tuyauterie et les vannes en PVC et CPVC doivent être testés et certifiés selon la norme 61 de la NSF [National Sanitation Foundation] pour les effets sur la santé, y compris l'exigence de faible teneur en plomb de l'annexe G. Le choix du matériau approprié pour les fluides corrosifs peut être géré en consultant la résistance chimique du fabricant. guider et comprendre l'effet que la température aura sur la résistance des matériaux plastiques.
Bien que le polypropylène ait la moitié de la résistance du PVC et du CPVC, il a la résistance chimique la plus polyvalente car il n'y a pas de solvants connus.Le PP fonctionne bien dans les acides acétiques concentrés et les hydroxydes, et il convient également aux solutions plus douces de la plupart des acides, alcalis, sels et de nombreux produits chimiques organiques.
Le PP est disponible sous forme de matériau pigmenté ou non pigmenté (naturel).Le PP naturel est sévèrement dégradé par les rayons ultraviolets (UV), mais les composés qui contiennent plus de 2,5 % de pigmentation de noir de carbone sont suffisamment stabilisés aux UV.
Les systèmes de tuyauterie en PVDF sont utilisés dans une variété d'applications industrielles, de la pharmacie à l'exploitation minière en raison de la résistance du PVDF, de sa température de fonctionnement et de sa résistance chimique aux sels, aux acides forts, aux bases diluées et à de nombreux solvants organiques.Contrairement au PP, le PVDF n'est pas dégradé par la lumière du soleil ;cependant, le plastique est transparent à la lumière du soleil et peut exposer le fluide aux rayons UV.Bien qu'une formulation naturelle non pigmentée de PVDF soit excellente pour les applications intérieures de haute pureté, l'ajout d'un pigment tel qu'un rouge de qualité alimentaire permettrait une exposition à la lumière du soleil sans effet néfaste sur le milieu fluide.
Les systèmes en plastique présentent des défis de conception, tels que la sensibilité à la température et la dilatation et la contraction thermiques, mais les ingénieurs peuvent et ont conçu des systèmes de tuyauterie durables et rentables pour les environnements généraux et corrosifs.La principale considération de conception est que le coefficient de dilatation thermique des plastiques est supérieur à celui du métal - le thermoplastique est cinq à six fois supérieur à celui de l'acier, par exemple.
Lors de la conception de systèmes de tuyauterie et de la prise en compte de l'impact sur le placement et les supports de vannes, une considération importante dans les thermoplastiques est l'allongement thermique.Les contraintes et les forces qui résultent de la dilatation et de la contraction thermiques peuvent être réduites ou éliminées en offrant une flexibilité dans les systèmes de tuyauterie grâce à des changements fréquents de direction ou à l'introduction de boucles de dilatation.En offrant cette flexibilité le long du système de tuyauterie, la vanne en plastique ne sera pas obligée d'absorber autant de contraintes
Étant donné que les thermoplastiques sont sensibles à la température, la pression nominale d'une vanne diminue à mesure que la température augmente.Différentes matières plastiques ont un déclassement correspondant avec une température accrue.La température du fluide n'est peut-être pas la seule source de chaleur susceptible d'affecter la pression nominale d'une vanne en plastique - la température externe maximale doit faire partie des considérations de conception.Dans certains cas, ne pas concevoir la tuyauterie en fonction de la température extérieure peut provoquer un affaissement excessif en raison du manque de supports de tuyauterie.Le PVC a une température de service maximale de 140 °F ;Le CPVC a un maximum de 220 °F ;Le PP a un maximum de 180 °F ;et les vannes PVDF peuvent maintenir une pression jusqu'à 280°F
À l'autre extrémité de l'échelle de température, la plupart des systèmes de tuyauterie en plastique fonctionnent assez bien à des températures inférieures à zéro.En fait, la résistance à la traction augmente dans les tuyaux thermoplastiques à mesure que la température diminue.Cependant, la résistance aux chocs de la plupart des plastiques diminue à mesure que la température baisse et une fragilité apparaît dans les matériaux de tuyauterie concernés.Tant que les vannes et le système de tuyauterie adjacent ne sont pas perturbés, ne sont pas mis en danger par des coups ou des chocs d'objets, et que la tuyauterie ne tombe pas pendant la manipulation, les effets néfastes sur la tuyauterie en plastique sont minimisés.
TYPES DE VANNES THERMOPLASTIQUES
Les robinets à tournant sphérique, les clapets anti-retour, les vannes papillon et les vannes à membrane sont disponibles dans chacun des différents matériaux thermoplastiques pour les systèmes de tuyauterie sous pression Schedule 80 qui ont également une multitude d'options de garniture et d'accessoires.Le robinet à tournant sphérique standard est le plus souvent considéré comme une véritable conception d'union pour faciliter le retrait du corps de la vanne pour l'entretien sans perturber la tuyauterie de raccordement.Les clapets anti-retour thermoplastiques sont disponibles en tant que clapets à bille, clapets à bascule, clapets en Y et clapets coniques.Les vannes papillon s'accouplent facilement avec des brides métalliques car elles sont conformes aux trous de boulons, aux cercles de boulons et aux dimensions globales de la classe ANSI 150. Le diamètre intérieur lisse des pièces thermoplastiques ne fait qu'ajouter au contrôle précis des vannes à membrane.
Les robinets à tournant sphérique en PVC et CPVC sont fabriqués par plusieurs entreprises américaines et étrangères dans des tailles allant de 1/2 pouce à 6 pouces avec des raccords à douille, filetés ou à brides.La véritable conception d'union des robinets à tournant sphérique contemporains comprend deux écrous qui se vissent sur le corps, comprimant les joints en élastomère entre le corps et les connecteurs d'extrémité.Certains fabricants ont conservé la même longueur de pose de robinet à tournant sphérique et le même filetage d'écrou pendant des décennies pour permettre un remplacement facile des vannes plus anciennes sans modification de la tuyauterie adjacente.
Les robinets à tournant sphérique avec joints en élastomère d'éthylène propylène diène monomère (EPDM) doivent être certifiés NSF-61G pour une utilisation dans l'eau potable.Les joints en élastomère fluorocarbone (FKM) peuvent être utilisés comme alternative pour les systèmes où la compatibilité chimique est un problème.Le FKM peut également être utilisé dans la plupart des applications impliquant des acides minéraux, à l'exception du chlorure d'hydrogène, des solutions salines, des hydrocarbures chlorés et des huiles de pétrole.
Les robinets à tournant sphérique en PVC et CPVC, de 1/2 pouce à 2 pouces, sont une option viable pour les applications d'eau chaude et froide où le service d'eau sans choc maximal peut atteindre 250 psi à 73 ° F.Les robinets à tournant sphérique plus grands, de 2-1/2 pouces à 6 pouces, auront une pression nominale inférieure de 150 psi à 73 °F.Couramment utilisés dans le transport de produits chimiques, les robinets à tournant sphérique en PP et PVDF (figures 3 et 4), disponibles dans les tailles de 1/2 à 4 pouces avec raccords à douille, filetés ou à brides, sont généralement évalués à un service d'eau sans choc maximal de 150 psi à température ambiante.
Les clapets anti-retour à bille thermoplastique reposent sur une bille dont la gravité spécifique est inférieure à celle de l'eau, de sorte que si la pression est perdue du côté amont, la bille retombera contre la surface d'étanchéité.Ces vannes peuvent être utilisées dans le même service que des vannes à bille en plastique similaires car elles n'introduisent pas de nouveaux matériaux dans le système.D'autres types de clapets anti-retour peuvent inclure des ressorts métalliques qui peuvent ne pas durer dans des environnements corrosifs.
La vanne papillon en plastique dans les tailles 2 pouces à 24 pouces est populaire pour les systèmes de tuyauterie de plus grand diamètre.Les fabricants de vannes papillon en plastique adoptent des approches différentes pour la construction et les surfaces d'étanchéité.Certains utilisent un revêtement en élastomère (Figure 5) ou un joint torique, tandis que d'autres utilisent un disque revêtu d'élastomère.Certains fabriquent le corps à partir d'un seul matériau, mais les composants internes mouillés servent de matériaux du système, ce qui signifie qu'un corps de vanne papillon en polypropylène peut contenir un revêtement en EPDM et un disque en PVC ou plusieurs autres configurations avec des thermoplastiques et des joints en élastomère couramment trouvés.
L'installation d'une vanne papillon en plastique est simple car ces vannes sont fabriquées pour être de style wafer avec des joints en élastomère conçus dans le corps.Ils ne nécessitent pas l'ajout d'un joint.Situé entre deux brides d'accouplement, le boulonnage d'une vanne papillon en plastique doit être manipulé avec soin en augmentant le couple de serrage recommandé en trois étapes.Ceci est fait pour assurer une étanchéité uniforme sur toute la surface et qu'aucune contrainte mécanique inégale n'est appliquée sur la vanne.
Les professionnels de la vanne métallique trouveront les meilleurs travaux des vannes à membrane en plastique avec la roue et les indicateurs de position familiers (Figure 6) ;cependant, la vanne à membrane en plastique peut inclure certains avantages distincts, notamment les parois intérieures lisses du corps thermoplastique.Semblable à la vanne à bille en plastique, les utilisateurs de ces vannes ont la possibilité d'installer la véritable conception de l'union, ce qui peut être particulièrement utile pour les travaux de maintenance sur la vanne.Ou, un utilisateur peut sélectionner des connexions à brides.En raison de toutes les options de matériaux de corps et de membrane, cette vanne peut être utilisée dans une variété d'applications chimiques.
Comme pour toute vanne, la clé de l'actionnement des vannes en plastique consiste à déterminer les exigences de fonctionnement telles que l'alimentation pneumatique par rapport à l'électricité et l'alimentation CC par rapport à l'alimentation CA.Mais avec le plastique, le concepteur et l'utilisateur doivent également comprendre quel type d'environnement entourera l'actionneur.Comme mentionné précédemment, les vannes en plastique sont une excellente option pour les situations corrosives, qui incluent les environnements corrosifs externes.Pour cette raison, le matériau du boîtier des actionneurs pour les vannes en plastique est une considération importante.Les fabricants de vannes en plastique ont des options pour répondre aux besoins de ces environnements corrosifs sous la forme d'actionneurs recouverts de plastique ou de boîtiers métalliques revêtus d'époxy.
Comme le montre cet article, les vannes en plastique offrent aujourd'hui toutes sortes d'options pour de nouvelles applications et situations
Heure de publication : 30 juillet 2020