Comment garantir une meilleure durée de vie de ses éléments filtrants ?
Dans les systèmes de filtration industrielle, maximiser la durée de vie des éléments filtrants est essentiel pour réduire les coûts d’exploitation et minimiser les interruptions de production. Une usure prématurée des filtres peut entraîner des coûts additionnels en termes de maintenance, de remplacements fréquents et de temps d’arrêt imprévus. Voici plusieurs paramètres critiques à prendre en compte pour garantir une durée de vie optimale de vos filtres.
1. Un dimensionnement adéquat du système de filtration
Le dimensionnement des filtres est un facteur essentiel pour leur durabilité. Utiliser des filtres sous-dimensionnés pour un processus donné conduit à une accumulation rapide des contaminants, une hausse de la perte de charge, et une dégradation accélérée des éléments filtrants.
Pour un dimensionnement optimal, il est important de connaître les caractéristiques de votre processus :
- Débit : Un débit trop élevé à travers le filtre peut provoquer des forces mécaniques excessives et détériorer rapidement le média filtrant. Assurez-vous que le filtre peut gérer les débits prévus sans compromettre son efficacité.
- Taille des particules : Il est crucial de sélectionner un filtre capable de retenir efficacement la taille des particules cible tout en minimisant la perte de charge.
- Capacité de rétention : le choix du type de filtre ( meltblown / plissée / High Flow ) va avoir une forte incidence sur la capacité de rétention et donc sur le dimensionnement optimal.
- Fréquence de colmatage : Le choix d’une surface filtrante suffisante (plus de surface = plus de capacité de rétention des impuretés) réduit la fréquence de colmatage, permettant aux éléments filtrants de durer plus longtemps.
Le sous-dimensionnement conduit à un remplacement fréquent des filtres, tandis qu’un surdimensionnement peut augmenter les coûts sans bénéfice réel.
2. Compatibilité chimique des éléments filtrants
La compatibilité chimique entre le fluide filtré et le matériau du filtre est un facteur clé pour éviter la dégradation physique prématurée du média filtrant et le potentiel relargage de composés dissous. Les matériaux du média filtrant doivent être choisis en fonction des propriétés chimiques du fluide et des conditions opératoires, des additifs et des contaminants présents.
- Matériaux métalliques : Certains fluides corrosifs peuvent attaquer les éléments métalliques (inox, aluminium, etc.). Il est donc crucial de sélectionner le bon alliage, en particulier en cas de présence de chlorure.
- Polymères : Les matériaux polymères tels que le polypropylène ou le PTFE offrent une bonne résistance chimique pour certaines applications. Cependant, certains solvants ou acides peuvent dégrader ces matériaux s’ils ne sont pas compatibles avec les conditions du processus. Le facteur température peut être aggravant. Il est donc important de le prendre en compte.
- Effet de pH : Les variations de pH peuvent endommager certains matériaux filtrants, il est donc important de choisir ceux qui sont stables dans la plage de pH du processus.
- CIP : le nettoyage de l’unité de production peut être un nettoyage chimique. Il est important de choisir des éléments filtrants dont la composition est compatible aux produits et températures utilisés pour le CIP afin d’éviter qu’ils s’altèrent.
Une incompatibilité chimique peut provoquer des dommages non visibles pouvant impacter l’efficacité de vos éléments filtrants dans le temps et conduire à des relargages de composés dissous pouvant entraîner la pollution de votre milieu.
3. Température de fonctionnement
La température du fluide à filtrer joue également un rôle important dans la durée de vie des filtres. Des températures trop élevées peuvent dégrader rapidement les éléments filtrants, surtout s’ils sont fabriqués à partir de matériaux thermosensibles.
- Températures élevées : Pour des fluides à haute température, des éléments en métal ou en céramique peuvent être nécessaires, en particulier dans des industries telles que la chimie ou la production d’énergie.
- Polymères à haute température : Dans certaines applications, des matériaux comme la fibre de verre, le polyester ou le PTFE, capables de résister à des températures extrêmes, sont plus adaptés.
Un mauvais choix de matériaux par rapport à la température peut entraîner une perte de performance du filtre, un affaiblissement structurel ou une déformation irréversible.
4. Fréquence et efficacité du nettoyage des filtres
Certains filtres sont conçus pour être nettoyés et réutilisés, comme les filtres à mailles métalliques ou les filtres plissés ainsi que filtres membranes. (A contrario, les filtres profondeur , de par leur nature, ne sont pas adaptés à un nettoyage.) Cependant, un nettoyage inadéquat ou trop fréquent peut endommager le média filtrant.
- Méthodes de nettoyage : Le lavage à contre-courant (backwashing), à co-courant ou à ultrasons sont une méthode courante pour les filtres à eau, mais l’utilisation de solvants ou de solutions chimiques pour d’autres fluides doit être choisie en fonction de la compatibilité avec le média filtrant.
- Durée du cycle de nettoyage : La fréquence de nettoyage doit être fonction du colmatage de vos éléments. Il est prudent de ne pas attendre un colmatage complet de l’élément filtrant afin de faciliter et garantir l’efficacité du nettoyage. Le nettoyage doit vous permettre de retrouver les propriétés initiales du filtre. Un contrôle de delta P initiale ou un contrôle de porosité doit être le garant de l’efficacité de votre nettoyage. Un nettoyage trop fréquent peut détériorer la structure du filtre, alors qu’un nettoyage trop espacé peut provoquer une accumulation excessive de contaminants, augmentant la perte de charge et accélérant l’usure.
5. Pression de fonctionnement et pertes de charge
Les conditions de débit affectent considérablement la durée de vie d’un élément filtrant. Un débit excessif provoquera une perte de charge initiale importante qui augmentera rapidement à mesure que le filtre se colmatera, et pourra entraîner des déformations mécaniques, voire la rupture du média filtrant. Pour optimiser la durée de vie d’un élément filtrant et la durée de cycle, il est préférable de travailler à débit constant et pression variable. Il faut veiller à respecter la pression différentielle recommandée par le fabricant de la cartouche.
- Pression différentielle: un facteur important. Un suivi régulier de la pression différentielle avant et après le filtre permet de déterminer le moment optimal pour changer ou nettoyer l’élément filtrant. Une augmentation trop rapide de ce facteur est un indicateur d’un potentiel défaut (dimensionnement, type d’élément filtrant inadéquat).
- Contrôle des à-coups de pression : Dans certains systèmes industriels, des variations de pression soudaines (pics de pression) peuvent endommager les filtres et altérer la qualité du filtrat. Utiliser des dispositifs d’amortissement de pression permet de s’affranchir de ces risques et problèmes.