Contrôle des gaz techniques par ultrasons

Non. Une caméra à ultrasons ne détecte pas le gaz lui-même, mais les ultrasons générés par les phénomènes d'écoulement au niveau du point de fuite. La visibilité d'une fuite dépend donc principalement de la différence de pression, de la géométrie de la fuite, du débit volumique, de la distance de mesure et des conditions environnementales.

Le type de gaz influe surtout sur l’importance d’une fuite sur le plan économique et en matière de sécurité. Dans le cas de l’air comprimé, l’accent est généralement mis sur les pertes d’énergie, tandis que pour l’azote, l’argon, le CO₂, l’oxygène, l’hélium ou le méthane, ce sont souvent la stabilité du processus, les coûts des fluides, la sécurité au travail ou la qualité du produit qui constituent les facteurs décisifs.

Dans le domaine de la détection des fuites industrielle, la distinction entre le son audible et les ultrasons est essentielle. La plupart des bruits de production se situent dans la gamme audible, à basse fréquence. Les fuites sur les conduites d'air comprimé et de gaz génèrent, au niveau des petits orifices de fuite, des turbulences à large bande comportant des composantes sonores à haute fréquence. Les fuites importantes génèrent souvent des sons audibles supplémentaires ; ceux-ci sont toutefois fréquemment masqués par le bruit des machines dans les environnements de production.

Les ultrasons générés par une fuite ne proviennent pas du gaz lui-même, mais des turbulences qui se produisent lors de la sortie du gaz. La différence de pression, la géométrie de la fuite ainsi que la forme de l'orifice de sortie déterminent l'intensité sonore et le spectre de fréquences des ondes ultrasonores générées.

Les fréquences plus élevées offrent une meilleure résolution spatiale en raison de leur longueur d’onde plus courte. Cependant, l’atténuation atmosphérique augmente également avec la fréquence, ce qui réduit la portée de détection pouvant être atteinte. Le choix de la fréquence de mesure représente donc un compromis entre résolution, portée et suppression des interférences. Dans de nombreuses applications industrielles, une plage de fréquences autour de 40 kHz s’est avérée avantageuse. Dans des environnements soumis à des interférences, une autre fenêtre de fréquence peut toutefois fournir de meilleurs résultats.

Grand environnement de production : les gaz techniques et l’air comprimé sont évalués acoustiquement en fonction de l’écoulement au niveau du point de fuite, et non en fonction de leur composition chimique.

Les fuites d'azote peuvent être détectées acoustiquement lorsqu'il existe une différence de pression suffisante et un écoulement turbulent. L'évaluation diffère toutefois de celle de l'air comprimé : outre les coûts des fluides, il faut tenir compte de la sécurité des procédés, de l'inertage, de l'atmosphère de gaz protecteur et du déplacement de l'oxygène. Les ultrasons localisent la source sonore, mais ne permettent pas d'évaluer la concentration de gaz dans la pièce.

L'argon et le CO₂ peuvent générer des ultrasons si la différence de pression est suffisante et si la géométrie de la fuite est appropriée. Même de petites fuites peuvent entraîner des coûts considérables lorsque le gaz est utilisé comme gaz de procédé ou gaz de protection. Dans le cas du CO₂, il convient en outre de tenir compte des aspects liés à la ventilation et à la sécurité au travail. La détection des fuites par son son facilite leur localisation, mais ne remplace en aucun cas une évaluation technique de la sécurité de l'installation.

Les applications impliquant l'oxygène nécessitent une attention particulière en matière de compatibilité des matériaux, de propreté, de protection contre les incendies et d'homologations des installations. Une caméra à ultrasons fonctionne de manière passive et ne nécessite pas de gaz de contrôle ; toutefois, la localisation acoustique ne remplace pas une évaluation de sécurité. Avant toute mesure, les consignes et homologations de l'entreprise doivent être respectées.

L'hélium est souvent utilisé pour les contrôles d'étanchéité hautement sensibles. Les ultrasons permettent de détecter rapidement sur place les fuites d'hélium locales importantes lorsqu'un écoulement turbulent se produit. Les fuites extrêmement faibles, inférieures au seuil de détection acoustique, restent toutefois un domaine d'application réservé aux techniques de détection de fuites à l'hélium hautement sensibles.

En ce qui concerne le méthane ou d'autres gaz inflammables, il convient de noter qu'une caméra à ultrasons localise les ondes sonores, et non le risque d'explosion. Cette méthode ne permet de détecter une source acoustique que s'il existe une pression suffisante et un écoulement turbulent. Les techniques de détection de gaz homologuées, les concepts de protection contre les explosions et les autorisations d'exploitation des installations ont la priorité.