Quelle pompe révolutionne le transfert de fluides à basse température ? Présentation de la pompe centrifuge cryogénique

Si vous travaillez dans des secteurs tels que le traitement du GNL, la fabrication de semi-conducteurs ou la recherche médicale, vous savez à quel point il est difficile de déplacer des fluides à basse température, comme l'azote liquide, l'oxygène liquide ou le gaz naturel liquéfié. Ces fluides doivent rester très froids, et les pompes ordinaires ne peuvent tout simplement pas supporter les températures extrêmes sans tomber en panne ou perdre en efficacité. Mais depuis peu, une nouvelle pompe fait tourner les têtes dans ces domaines : lapompe centrifuge cryogénique. Il est censé résoudre les gros problèmes qui affectent le transfert de fluides à basse température depuis des années. Mais qu’est-ce qui rend cette pompe si différente de celles que nous avons utilisées auparavant ? Regardons de plus près.

Tout d’abord, parlons des raisons pour lesquelles les pompes ordinaires échouent lorsqu’il s’agit de fluides cryogéniques. La plupart des pompes sont construites avec des matériaux qui deviennent cassants lorsque les températures descendent en dessous de -100°C, et leurs joints fuient souvent car le froid provoque le rétrécissement ou la déformation des pièces. Cela signifie des pannes fréquentes, un gaspillage de fluides et même des risques pour la sécurité, car certains fluides à basse température peuvent être dangereux s'ils s'échappent. L'équipe derrière la pompe centrifuge cryogénique a passé trois ans à étudier ces questions, discutant avec plus de 300 ingénieurs et directeurs d'usine du monde entier pour déterminer exactement ce qui était nécessaire.

La première chose qu’ils ont réparée, ce sont les matériaux. Lepompe centrifuge cryogéniqueutilise un mélange d'alliage spécial : alliage de titane pour la roue et acier inoxydable avec nickel ajouté pour le corps de la pompe. Ces matériaux ne deviennent pas cassants même à des températures aussi basses que -269°C (c'est proche du zéro absolu !). J'ai parlé à un technicien de maintenance dans une usine de GNL qui utilise la pompe depuis six mois et il m'a dit : "Nous avions l'habitude de remplacer des pièces de la pompe tous les deux mois à cause des dommages causés par le froid. Avec celle-ci ? Rien n'est encore cassé. C'est comme si elle ne remarquait même pas le froid."

Ensuite, il y a le système d’étanchéité, probablement le plus gros casse-tête avec les pompes cryogéniques classiques. La pompe centrifuge cryogénique utilise une double garniture mécanique avec une boucle de refroidissement intégrée. Au lieu que le joint ne se dessèche ou ne fuit lorsqu'il fait froid, la boucle de refroidissement maintient le joint à une température constante, de sorte qu'il reste étanche. Dans une usine de semi-conducteurs que j’ai visitée, ils perdaient chaque mois environ 5 % de leur azote liquide à cause de fuites. Depuis le passage à cette pompe, cette perte est tombée à moins de 0,5 %. C’est une économie énorme : l’azote liquide n’est pas bon marché et son gaspillage s’accumule rapidement.

L’efficacité est une autre grande victoire. Les pompes centrifuges ordinaires perdent beaucoup de puissance lors du déplacement de fluides froids : elles ne sont généralement efficaces qu’à environ 60 %. Mais la pompe centrifuge cryogénique est dotée d’une turbine redessinée (la partie qui tourne pour déplacer le fluide) conçue pour fonctionner avec les fluides épais et froids. Les tests montrent qu’il est efficace à 85 %, ce qui signifie qu’il utilise moins d’énergie pour déplacer la même quantité de fluide. Un laboratoire médical qui utilise de l'oxygène liquide pour les congélateurs m'a dit que sa facture énergétique pour la pompe avait diminué de 30 % depuis qu'il a changé. « Nous n’économisons pas seulement de l’argent », a déclaré le directeur du laboratoire. "Nous consommons également moins d'électricité, ce qui est meilleur pour l'environnement. C'est gagnant-gagnant."

La durabilité est un autre élément qui se démarque. L'équipe a soumis la pompe centrifuge cryogénique à des tests rigoureux : 10 000 heures d'utilisation non-stop à -196°C (la température de l'azote liquide), plus 500 cycles de chauffage et de refroidissement (du froid à la température ambiante et inversement) pour simuler une utilisation réelle. Après tout cela, la pompe fonctionnait toujours comme neuve. La plupart des pompes cryogéniques classiques ne durent qu’environ 2 000 heures dans ces conditions. "Avant, nous devions arrêter l'usine pendant une journée tous les trois mois pour remplacer les pompes", a déclaré un directeur d'une usine chimique qui utilise la pompe. "Maintenant ? Nous n'avons pas arrêté d'arrêt pour des problèmes de pompe depuis un an. Cela représente plus de temps de production, ce qui signifie plus d'argent pour nous."

À l’heure actuelle, la pompe centrifuge cryogénique est utilisée dans certaines installations de renom. Un terminal GNL en Asie l’utilise pour transférer du gaz naturel liquéfié des réservoirs de stockage vers les navires. Ils affirment que cela réduit le temps de transfert de 20 % car il peut déplacer plus de fluide plus rapidement. Un centre de recherche spatiale l’utilise pour déplacer l’hydrogène liquide (qui est encore plus froid que l’azote liquide) pour les tests de carburant de fusée, et ils affirment que la précision de la pompe les a aidés à obtenir des données plus précises de leurs expériences. "Nous ne pouvons pas nous permettre de faire des erreurs avec le carburant des fusées", a déclaré un chercheur. « Cette pompe est fiable : nous savons qu'elle fera exactement ce dont nous avons besoin, à chaque fois. »

L’équipe derrière la pompe centrifuge cryogénique n’a pas encore terminé. Ils m’ont dit qu’ils travaillaient sur une version plus petite pour les laboratoires qui ont besoin de déplacer de petites quantités de fluides cryogéniques, comme les laboratoires de biotechnologie qui stockent des échantillons dans de l’azote liquide. Ils ajoutent également un moniteur intelligent : un capteur qui suit la température, la pression et la vitesse de la pompe et envoie des alertes à un téléphone ou à un ordinateur en cas de problème. "Nous voulons rendre l'utilisation encore plus facile pour les gens", a déclaré l'ingénieur en chef. "Personne ne veut vérifier une pompe toutes les heures. Grâce au moniteur, ils peuvent voir comment elle fonctionne depuis leur bureau."

En fin de compte, la pompe centrifuge cryogénique change la donne car elle résout des problèmes réels et quotidiens pour les personnes travaillant avec des fluides à basse température. Elle est suffisamment résistante au froid, ne fuit pas, consomme moins d’énergie et dure plus longtemps que n’importe quelle autre pompe. À mesure que de plus en plus d’usines, de laboratoires et d’usines l’essayeront, je pense que cela deviendra la norme en matière de transfert de fluides cryogéniques. Ce n’est pas seulement une meilleure pompe : elle rend les travaux plus faciles, plus sûrs et plus abordables. Et dans des secteurs où la moindre erreur peut coûter du temps et de l’argent, c’est un gros problème.