Détection+de+fuites

7/25/2019 Dtection+de+fuites

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AFCE - Colloque Effet de Serre VIII Courbevoie 15 octobre 2009 1

Dtection de fuite : mthodes directes et indirectes

X. Cazauran, J. PiogerCETIM (Centre Technique des Industries Mcaniques)

Ple Technologies de lEtanchit

74 route de la Jonelire, 44326 Nantes

1. RESUME

En France, on se rfre larrt du 7 mai 2007 en ce qui concerne le contrle dtanchit desinstallations. La rglementation franaise peut tre plus exigeante que la rglementation europenne

sur certains points. Nanmoins, certaines exigences europennes, qui nont pas t reprises dans la

rglementation franaise, sont obligatoires en France. En dautres termes, chacun doit se conformer

aux deux rglementations, europenne et franaise, et appliquer, pour un mme sujet, la plus svre

des deux. Cet exercice peut tre gnrateur de confusions.

De plus, il est important de connatre les limites techniques des diffrentes mthodes de contrle

dtanchit, quelles soient directes ou indirectes.

Des mthodes directes et indirectes de dtection de fuite sont brivement prsentes, avec leur lien

avec la rglementation et leur applicabilit technique.

Cet article tente ainsi dapporter une rponse la questions suivante : quelle mthode de contrle de

fuite dois-je appliquer dun point de vue rglementaire et dun point de vue technique ?

2. EXIGENCES REGLEMENTAIRES

La rglementation franaise reprend en partie les rglementations europennes en vigueur. En effet

comme les textes europens fixent des exigences minimales que les Etats peuvent augmenter et

nont pas besoin dtre transposs dans les rglementations nationales.La rglementation franaise reprend dans un mme corpus de texte les fluides du type CFC, HCFC

et HFC en tant plus exigeant que la rglementation europenne sur certains points.

Certaines exigences europennes nayant pas t reprises dans la rglementation franaise, elles

sont nanmoins obligatoires en France.

Ainsi, chacun doit se rferrer la fois aux rglements europens et la rglementation franaise.

2.1 Rglementation europenne

Rglement (CE) n 2037/2000 du Parlement europen et du Conseil du 29 juin 2000 relatif des

substances qui appauvrissent la couche dozone (article 17).

Journal Officiel de lUnion europenne du 29 septembre 2000.


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Rglement (CE) n 842/2006 du Parlement europen et du Conseil du 17 mai 2006 relatif certains

gaz effet de serre fluors (appel F-Gaz).

Journal Officiel de lUnion europenne du 14 juin 2006.

Rglement (CE) n 1516/2007 de la Commission du 19 dcembre 2007 dfinissant les exigences

types applicables au contrle dtanchit pour les quipements fixes de rfrigration, de

climatisation et de pompes chaleur contenant certains gaz effet de serre fluors prvues

larticle 3 du rglement (CE) n 842/2006 du Parlement europen et du Conseil.

Journal Officiel de lUnion europenne du 20 dcembre 2007.

2.2 Rglementation franaise

Dcret n 2007-737 du 7 mai 2007 relatif certains fluides frigorignes utiliss dans les

quipements frigorifiques et climatiques.Journal Officiel de la Rpublique Franaise du 8 mai 2007.

Arrt du 7 mai 2007 relatif au contrle dtanchit des lments assurant le confinement des

fluides frigorignes utiliss dans les quipements frigorifiques et climatiques.(Application de l'art. 4 du dcret n 2007-737 du 7 mai 2007, abrog et codifi aux art. R. 543-75 et suivants du code de

l'environnement).

Journal Officiel de la Rpublique Franaise du 8 mai 2007.

3.

LA DETECTION DE FUITE

3.1 Mthodes - Gnralits

Plusieurs mthodes de dtection de fuite existent. Elles se divisent en deux catgories :

- Les mthodes permettant une quantification globale, cest--dire une mesure de fuite sur un

composant, assemblage ou mme une installation et qui permet de connatre la valeur de fuite

de lensemble, plus ou moins prcisment selon la technique employe. Ici, elles peuvent tre

appeles mthodes indirectes. Les mthodes sont : enveloppe remplie de gaz, enveloppe sous

vide (global ou partiel), accumulation, pressurisation-dpression (appel aussi ressuage), chutede pression, remonte de pression, dbitmtrie.

- Les mthodes permettant une localisation, cest--dire, une dtection qui permet de localiser

finement une source de fuite. Certaines techniques permettent destimer la valeur de niveau de

fuite locale. Dautres techniques permettent dapprcier le dpassement ou non dun niveau de

fuite par rapport une valeur de fuite seuil, qui est fixe ou estime. Ici, les techniques de

localisation peuvent tre appeles mthodes directes. Les mthodes sont : enveloppe sous vide

(local), reniflage, aspersion, immersion, application dun liquide.

Certaines de ces mthodes se retrouvent dans les rglements :

- Larticle 7 du rglement europen n 1516/2007 propose une liste de mthodes

indirectes, que lon apparente des mthodes de quantification globale


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- Larticle 6 du rglement europen n 1516/2007 propose une liste de mthodes directes,

que lon apparente des mthodes de localisation

3.2 Mthodes indirectes

Le rglementation franaise nutilise pas le mot indirecte dans son texte mais indique la

possibilit dutiliser un dtecteur dambiance.

Le rglement europen mentionne des mthodes indirectes (article 7 du rglement n 1516/2007)

qui correspondent un contrle de paramtres de fonctionnement de linstallation, ou qui entranent

une prsomption de fuite comme en utilisant un dtecteur dambiance qui serait class comme

systme fixe de dtection des fuites .

Des mthodes techniquement indirectes mais qui ne sont pas mentionnes dans les rglements sontusuellement employes sur installations frigorifiques : les mesures par chute ou remonte de

pression.

Dans les paragraphes qui suivent, nous exposons le principe de chacune des mthodes listes ci-

dessous, ainsi que leur limite et donc leur applicabilit technique pour le contrle dtanchit :

La mesure par chute de pression

La mesure par remonte de pression

Le contrle des paramtres de fonctionnement de linstallation (pression ou

temprature)

Lutilisation de dtecteur dambiance

3.2.1Chute de pression

La mthode indirecte par chute de pression nest pas mentionne dans le rglement europen

n1516/2007 ni dans larrt franais du 7 mai 2007. Nous lindiquons car elle est utilise titre de

prvention, cest--dire avec un circuit pressuris lazote.

Principe

Rfrence : NF EN 13184

Le contrle dtanchit par la mthode de chute de pression est une mthode qui consiste charger

linstallation en gaz (azote ou fluide frigorigne) jusqu la pression maximale de service.

Ensuite, la variation de pression est mesure pendant une dure dfinie dpendant du volume de

linstallation. La temprature doit tre enregistre, car la pression de linstallation varie avec la

temprature alors que le but du contrle est de mesurer dventuelles variations de pression dues

des fuites.Cette mthode de dtection de fuites est le plus souvent utilise sur le terrain, lors de linstallation

comme en fin de production et avant la charge en fluide frigorigne. Ce contrle permet dobtenir

une connaissance de ltat global de ltanchit du systme.


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Exemple numrique

Soit une installation de volume 1 m3dans un local 20 C.

On charge linstallation sous 8 bar de fluide frigorigne.

On constate une chute de pression de 10 mbar en 24 h.

Le taux de fuite quivalent de R134a est de 15.3 kg/an.

3.2.2Remonte de pression

La mthode indirecte par remonte de pression nest pas mentionne dans le rglement europenn1516/2007 ni dans larrt franais du 7 mai 2007. Nous lindiquons car elle est utilise titre de

prvention, cest--dire avec un circuit mis sous vide.

Principe

Rfrence : NF EN 13184

Le contrle dtanchit par la mthode de remonte de pression consiste mettre linstallation sous

vide primaire de lordre de 1 mbar absolu. Lcart de pression entre lintrieur de linstallation et

lextrieur est donc denviron 1 bar.

Dans lessai de remonte de pression, une fuite est une entre dair. La corrlation entre un taux defuite dair et un taux de fuite de fluide frigorigne passe par lutilisation de facteurs de correction.

La variation de pression est mesure pendant une dure dfinie dpendant du volume de

linstallation. De mme que pour la mthode par chute de pression, la temprature doit tre

enregistre.Comme la mesure par chute de pression, la mesure de fuite par remonte de pression est le plus

souvent utilise sur le terrain, lors de linstallation, comme en fin de production et avant la charge

en fluide frigorigne. Ce contrle permet dobtenir une connaissance de ltat global de ltanchit

du systme.

Exemple numrique

Soit une installation de volume 1 m3dans un local 20 C.

On ralise un vide dans linstallation jusqu environ 10 mbar.

La dure du contrle est fixe 24 h.

En considrant une remonte de pression de lordre de 10 mbar, le taux de fuite quivalent de

R134a est de 23 kg/an.

3.2.3Contrle au manomtre

Le contrle dune variation de pression au manomtre fait partie des mthodes indirectes dedtection de fuite mentionnes dans larticle 7 du rglement europen n1516/2007. Cette mthode

revient en quelque sorte la mthode par chute de pression mais sur un circuit en fonctionnement.


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Principe

Cette mthode permet de contrler ltat du circuit de fluide frigorigne en fonctionnement.Si le niveau de pression du circuit chute, cela peut tre d une perte de charge issue dune fuite.

Le circuit fonctionne alors en mode dgrad.

Lutilisation de cette mthode suppose que linstallation fonctionne suivant un rgime stable. Or

ceci nest pas vrai pour la plupart des installations frigorifiques.

Les exemples numriques suivants permettent de donner des ordres de grandeur sur le niveau de

fuite par rapport au volume dinstallation, la pression et le temps de mesure, en supposant que

linstallation frigorifique contrle a un rgime de fonctionnement trs stable..

Exemple numrique 1

Une installation d1 m3est mise sous pression de 25 bar de R134a et sa pression dcrot de 0.5 bar

en 24 h (0.5 bar tant considr comme tant la rsolution du manomtre). La temprature du local

est de 20 C.

Le taux de fuite de R134a est de 765 kg/an.

La fuite aurait t mise en vidence par la mise en scurit des machines bien avant la chute de

pression dtecte.

Exemple numrique 2

Lexemple suivant donne un ordre de grandeur de valeur de fuite si le volume de linstallation

considr est relativement faible, comparativement lexemple prcdent, et avec une pression un

peu plus faible.

Une installation de 20 litres est mise sous pression de 13 bar de R134a et sa pression dcrot de 0.5

bar en 24 h.

Le taux de fuite de R134a est de 15.3 kg/an.

Dans ce cas aussi, la fuite aurait t mise en vidence par la mise en scurit des machines bien

avant la chute de pression dtecte.

Exemple numrique 3

Dans lexemple suivant, nous dterminons le niveau de variation de pression qui devrait tre

indiqu sur un manomtre afin de constater une fuite non ngligeable mais qui ne met pas en dfaut

le fonctionnement de linstallation.

Pour une installation de volume interne de 1 m3, un flux gazeux de 500 g/an correspond une

variation de pression de 0.3 mbar en 24 h.

La prcision des manomtres utiliss sur les circuits de fluides frigorignes nest pas adapte ce

type de mesure.


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Exemple numrique 4

Ce dernier exemple donne une indication de niveau de mesure que devrait avoir un manomtre pour

constater une fuite globale de linstallation exprime en pourcentage de charge plutt quen unit defuite.

La plupart des machines de circuit frigorifique sont conues pour se mettre en scurit (arrt) si la

fuite de fluide frigorigne (la perte) reprsente 20 30 % de la charge nominale.

Une fuite de R134a entranant une perte de 20 % de la charge pour une installation de 1 m3 de

volume interne, contenant 100 kg de fluide, correspond une variation de pression de 13 mbar en

24 h.

A nouveau, la prcision des manomtres utiliss sur les circuits de fluides frigorignes nest pas

adapte ce type de mesure.

Cette fuite, si elle se produit, serait donc indtectable au manomtre. Elle entranerait une perte de

charge importante, do un fonctionnement en mode dgrad du circuit jusqu la mise en scurit

des machines.

3.2.4Contrle de variations de tempratures

Le contrle dune variation de charge dune installation partir des variations de tempratures fait

partie des mthodes indirectes de dtection de fuite mentionnes dans larticle 7 du rglement

europen n1516/2007.

Des essais doptimisation de charge de rfrigrant R134a ont t raliss en 2003 par un industriel

sur un prototype de machine de production deau glace.

Le principe de lessai tait daugmenter graduellement la charge de rfrigrant et de faire varier la

consigne de niveau dans le condenseur (variation possible sur quelques centimtres) jusqu obtenir

des conditions de fonctionnement optimum, savoir une puissance frigorifique et un COP

maximum.

Or Puissance frigorifique et COP , dans des conditions donnes, sont directement lis un

paramtre appel

Ta (en anglais Small Temperature Difference ) qui caractrise la qualit delchange dans les changeurs:

- lvaporateur, Ta vaporateur= T sortie eau vap. Tvaporation

- au condenseur, Tacondenseur= T sortie eau cond. Tcondensation

Lorsquon augmente la charge, les valeurs de Ta diminuent jusqu atteindre une valeur minimum

(il est alors encore possible dajouter du rfrigrant mais ce supplment de charge naura plus

dinfluence sur les Ta).

Remarque : charge constante, si le niveau de fluide augmente dans le condenseur, il diminue dans

lvaporateur, et rciproquement.


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Sur une installation prototype de capacit 544 kg de R134a, une baisse de charge de 23 kg, soit une

diminution de 4.2 % de la charge, se traduit par une lvation du Ta de lvaporateur de 0.2 C.

Ces valeurs ont t mesures sur une plateforme dessai dans des conditions stabilises.

Or, sur site, le rgime des machines variant continuellement, les mesures de tempratures ont unniveau de prcision de lordre de 0.2 C.

De plus, dautres facteurs, autres que la baisse du niveau de fluide dans linstallation (fuite),

influencent la valeur du Ta : pollution du fluide leau, lhuile, encrassement des tubes par un

dpt de calcaire, rgulation non optimise, etc.

Enfin, si lors de la mise en service, le technicien a introduit dans la machine une charge suprieure

la charge optimum, aucune dgradation napparatra en cas de fuite tant que la charge restera

suprieure la charge optimum.

Ainsi, le contrle des tempratures ne permet pas de constater une fuite relativement consquente.

3.2.5Dtecteurs dambiance

Le contrle dtanchit dune installation laide dun dtecteur dambiance est une mthode

indirecte du rglement europen n1516/2007 (article 7, paragraphe 3). Il est prconis en France,

par larrt du 7 mai 2007. Linstallation de systme de dtection fixe est obligatoire pour les

installations de plus de 300 kg de charge selon le rglement europen n842/2006 (article 3,

paragraphe 3).

La fonction essentielle des dtecteurs dambiance est de contrler les teneurs en gaz de fluides

frigorignes dans lambiance de locaux. En effet, pour la scurit des personnes, les concentrations

de gaz ne doivent pas dpasser certaines teneurs maximales. Le dtecteur dambiance a donc un rle

initial de scurit des personnes. Cependant, les contrleurs dambiance sont galement utiliss en

tant que dtecteurs de fuite dans les locaux contenant des installations frigorifiques.

Vis--vis de la scurit des personnes, lagencement (ventilation, ouverture de porte, fentre) dun

local contenant une installation frigorifique va tre conu de manire diluer rapidement les

ventuelles fuites de fluides frigorignes, ceci afin que la concentration de gaz dans lair de ce local

ne soit pas dangereuse pour les hommes qui sont amens y entrer. Dans ce cas, les contrleurs

dambiance sont l pour alerter le personnel sur la qualit de lair du local.

Vis--vis des contrles dtanchit des installations frigorifiques, lagencement dun localcontenant une installation frigorifique devrait tre conu de manire confiner les ventuelles fuites

de fluides frigorignes, cest--dire un local dont le volume est le plus petit possible, sans ouverture

et sans ventilation.

Les contrleurs d'ambiance, s'ils sont fiables, permettent d'effectuer une maintenance conditionnelle

base sur le constat effectif d'un dfaut. Il est donc particulirement intressant de connatre les

performances des contrleurs d'ambiance.

Il existe plusieurs technologies de dtecteurs dambiance. Cependant, les dtecteurs dambiance

ayant les meilleurs niveaux de sensibilit (10 ppm) sont les dtecteurs dambiance de type

infrarouge.


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Positionnement des sondes

Pour tre efficace, les dtecteurs dambiance doivent tre positionns au plus prs des fuites.

Pour tre fonctionnels, les contrleurs dambiance doivent tre mis en place correctement . Mais

comment bien positionner un dtecteur dambiance ? Des prconisations existent.

Prconisations des constructeurs

Les constructeurs prconisent de positionner les dtecteurs :

- dans des locaux confins,

- au plus prs des sources de fuites possibles(1)

,

- veiller la hauteur laquelle il va tre situ en fonction du type de gaz quil va tre amen

dtecter (2),- loign plus de 50 cm dun ventilateur

(2),

- loign des sources de chaleurs (1),

- dans tous les cas, il faut imprativement choisir un emplacement labri des courants dair(1) (2)

,

- lments sur le positionnement de sondes de dtecteur dambiance(3)

:

1- la scurit des personnes est la raison principale de linstallation dun dtecteur,

2- dterminer le flux dair dans la pice,

3- le risque principal d'un fluide frigorigne est l'inhalation de ce produit toxique par

une personne.

(1) Murco.Installation tips. www.murco.ie

(2) JCI. Fiche produit srie G. 2007.

(3) Toxalert. Tox-Refrig data sheet. 2006.

Prconisations de la rglementation

Rglement europen n1516/2007

Les mthodes de mesure indirectes doivent tre appliques dans les cas o la fuite se dveloppe

trs lentement et o lquipement est plac dans un environnement bien ar rendant difficile la

dtection des gaz effet de serre fluors schappant du systme dans latmosphre.

Un environnement bien ar nest pas compatible avec lutilisation dun dtecteur dambiance, dans

lobjectif du contrle de fuite.

Arrt franais du 7 mai 2007

Les sondes du contrleur dambiance sont installes aux points daccumulation potentiels du

fluide dans le local o se trouve lquipement, et, le cas chant, dans la gaine de ventilation.

Attention, car larrt dit aussi Si lquipement se trouve dans un espace confin, ltanchit peut

tre contrle par lutilisation dun contrleur dambiance. La contradiction est que, sil y a

ventilation, alors le local nest pas confin.


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Prconisations issues de normes

ASHRAE Standard 15-1994, sections 7 & 8

7.4.2. Detectors, (refrigerant, oxygen, etc.) are located in areas where refrigerant vapor from a

leak will be concentrated so as to provide warning at a concentration not exceeding the

refrigerant(s) TLV-TWA (or toxicity measure consistent therewith).

8.13.2. Each machinery room shall contain a detector, located in an area where refrigerant from

a leak will concentrate, which shall actuate an alarm and mechanical ventilation in accordance

with 8.13.4 at a value not greater than the corresponding TLV-TWA (or toxicity measure consistent

therewith).

Si lefficacit des dtecteurs dambiance dpend de la pertinence de la localisation des sondes,lemplacement optimum du capteur dpend du phnomne de diffusion des gaz dans un local.

En 1999, une quipe japonaise a ralis une srie dessais afin de mieux comprendre le phnomne

de dispersion des fluides frigorignes qui sont plus lourds que lair [Kataoka, 1999].

Les fluides frigorignes tests sont le HFC-134a, le HFC-32 et le CO2.

Kataoka a tudi linfluence de plusieurs paramtres sur la dispersion dune fuite de fluide

frigorigne : le dbit de fuite, la hauteur de la source de fuite, la masse molculaire du fluide

frigorigne, la circulation mcanique de lair (climatiseur, ventilateur), les ouvertures des pices

[Kataoka, 1999].

Par exemple, lutilisation dun petit ventilateur (diamtre 90 mm, dbit 1 m3/minute) permet de

diluer une fuite de fluide frigorigne dans lair ambiant de manire quasi instantane. Lutilisation

dun ventilateur permet dviter les concentrations localises de fluide, ce qui est satisfaisant du

point de vue de la scurit des personnes. En revanche, lutilisation dun ventilateur ne favorise pas

la dtection de concentrations de fluide frigorigne issue dune fuite.

La plupart des pices ont des ouvertures, telles que les espaces sous les portes, qui peuvent vacuer

en dehors de la pice les fluides frigorignes issus de fuite.

Kataoka a montr par une srie de tests quil tait difficile de gnrer des concentrations de fluides

frigorignes suprieures 10 % sil existe dans la pice un flux dair travers une porte de lordrede 1 kg/heure.

Nos recommandations

Pour placer au mieux des sondes des dtecteurs dambiance, il est recommand de :

- Raliser un diagnostic gnral de ltat de linstallation en termes de fuites.

- Recenser les lments les plus sensibles (exemples : vannes et valve de charge, etc).

- Placer les sondes au plus proche de ces lments.

- Apporter un soin particulier la hauteur laquelle la sonde doit tre situe en fonction du

type de gaz quelle va tre amene dtecter.


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Dtection

La norme NF EN 14624 s'applique aussi aux contrleurs d'ambiance utiliss en poste fixe pour

mesurer l'lvation de concentration des fluides frigorignes dans des salles de machines. Lescontrleurs d'ambiance utilisent des techniques de mesures bases principalement sur la

spectrophotomtrie infrarouge, les capteurs photoacoustiques (infrarouge aussi) ou les semi-

conducteurs.

La norme NF EN 14624 requiert pour les contrleurs d'ambiance deux essais de performance :

- Le premier consiste placer la ou les sondes du contrleur d'ambiance dans un volume de

contrle o seront successivement gnres des concentrations variables entre 10 et 1000

ppm. La mesure ou le seuil d'alarme indiqu par le contrleur d'ambiance est relev pour

chacune de ces valeurs.

- Le deuxime essai consiste imposer la concentration maximale dtectable par le

contrleur d'ambiance puis remettre la ou les sondes du contrleur dans un volume de

contrle faible concentration pour vrifier le temps au bout duquel le contrleur

d'ambiance donne la nouvelle valeur de concentration.

Comme mentionn dans larticle 10.4 de la norme NF EN 14624, les contrleurs dambiance ont t

qualifis dans un volume tanche en air reconstitu [qui] reoit une quantit pese de R-134a

permettant de gnrer une concentration homogne par brassage dans ce volume.

Comme le montre lexemple suivant, le temps de rponse des dtecteurs dambiance est li au

volume du local dans lequel il est install.

Considrons un local de 1000 m3 (25 m x 10 m x 4m) 20 C, la pression atmosphrique. Ce

local contient une installation frigorifique.

Supposons une fuite de 5 g/an, celle-ci correspond un dbit de fuite de lordre de 3.5.10-5

atm.cm3/s, soit un dbit volume de R134a de 3.5.10

-5cm

3/s la pression atmosphrique.

Considrons que ce local est quip de contrleurs dambiance dune sensibilit de 10 ppm. Ceci

veut dire que le dtecteur dambiance verra la fuite ds lors que la concentration de R134a dans lair

atteindra 10 ppm. Or une concentration de 10 ppm (volume/volume) de R134a correspond un

volume de 10 litres de R134a dans 1 000 000 litres dair (1000 m3).

Avec ce dbit volume de fluide de 3.5.10-5

cm3/s, et en supposant une bonne homognisation de

lair dans un local parfaitement tanche (pas douverture de porte, ni de ventilation), il faudra

attendre environ 9 ans pour que la concentration de R134a dans le local atteigne le seuil 10 ppm.

Si la fuite tait de 100 g/an, il faudrait attendre 5 mois, et 1 mois pour 500 g/an.

Illustration par un essai

Des travaux rcemment effectus au Cetim ont constitu placer une fuite calibre de R134a de 80-

90 g/an 2 cm au-dessus dune cellule de mesure de concentration dun dtecteur dambiance, dans

un local relativement confin de 16 m3

(pice avec une porte dont le seuil est bouch et un fauxplafond).


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Une dtection fluctuante atteignant plusieurs fois 30 ppm na t observe quau bout de deux

semaines. Le fait douvrir la porte entrane une dtection nulle.

On peut en conclure que mme en plaant une sonde trs proche dun lment potentiellement

fuyard, une dtection dune fuite dune centaine de grammes par an est improbable. En effet, leslocaux possdent en gnral des ouvertures temporaires (portes, fentres), des ouvertures

permanentes (seuil de portes, ouvertures constantes vers lextrieur, ventilations).

Vu le niveau de fuite dtecter avec un dtecteur manuel demand par la rglementation, il nest

pas justifi de diviser la priodicit du contrle dtanchit lorsquun contrleur dambiance est

install.

3.2.6Quelle mthode indirecte appliquer ?

MthodeApplicablerglementairement ?

Peut se substituer unemthode directerglementairement ?

Peut se substituer unemthode directetechniquement ?

Chute de

pressionnon - non

Remonte de

pressionnon - non

Contrle de la

pression

oui

(rglement europen)

?(1)

(rglement franais)

oui

(rglement europen)non

Contrle de la

temprature

oui

(rglement europen)

?(1)

(rglement franais)

oui

(rglement europen)non

Dtecteur

dambiance

oui

(rglement europen)

oui, si sensibilit

10 ppm

(rglement franais)

oui(2)

(rglement europen)

oui, si espace confin

(rglement franais)

donc non

non

pas dans leur

configuration actuelle(3)

(1)

Tout dpend de linterprtation que lon fait de la rglementation. Cela peut tre oui dans lefait que le rglement franais ne mentionne pas que les mthodes indirectes du rglement europen

ne sont pas appliquer. Mais cela peut tre non dans le fait que le rglement franais nindique

pas ces mthodes et donc les considre inapplicables.

(2)Oui, mais sil y a prsomption de fuite, elle suivie par une dtection par mthode directe.

(3)Le dtecteur dambiance a pour fonction principale la scurit des personnes et des biens et non

la recherche de fuite. Leur classement en tant que dtecteur de fuite est possible en plaant le plus

grand nombre possible de sondes de dtection sur une installation, chacune lintrieur dun

emballage enveloppant un composant ou un ensemble de composants regroups. Cette mthode de

dtection sous enveloppe est particulirement intressante. Elle est aussi applicable avec undtecteur manuel.


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Les mthodes indirectes sont des mthodes qui ne permettent que de constater une importante perte

de fluide. Dans ltat actuel des choses, elles ne sont en ancun cas quivalentes des mthodes

directes et les substituer ces dernires est techniquement incorrect.

3.3 Mthodes directes

Les mthodes de localisation de fuites sont nombreuses. Certaines permettent de raliser une

mesure et donc destimer un niveau de fuite locale, dautres indiquent le dpassement ou non dun

seuil soit prdfini soit estim.

Le rglementation franaise nutilise pas le mot directe dans son texte mais indique lutilisation

de dtecteur manuel.

Le rglement europen mentionne des mthodes directes suivantes : lutilisation de dispositifs dedtection de gaz, de liquide fluorescent plus facilement visible aux ultraviolets, de colorant, de

solution moussante ou deau savonneuse.

Dans les paragraphes qui suivent, nous exposons le principe de chacune de ces mthodes, ainsi que

leur limite et donc leur applicabilit technique pour le contrle dtanchit.

Les mthodes directes sont lies des techniques et des appareils de diffrents types. Elles sont

regroupes via lutilisation de certains appareils de dtection comme suit :

le dtecteur-mesureur,

le dtecteur lectronique, le produit moussant,

leau savonneuse,

le fluide fluorescent.

Le rglement europen impose une sensibilit de 5 g/an pour les dispositifs portatifs de dtection de

gaz, comme les dtecteurs lectroniques. Cependant, ce niveau de sensibilit nest pas atteint par les

mthodes directes prvoyant lutilisation de produit moussant ou deau savonneuse. Des questions

se posent sur la sensibilit des fluides fluorescents car peu tests du fait que beaucoup de fabricants

de matriels ne recommandent pas leur utilisation.

3.3.1Reniflage avec dtecteur-mesureur

Principe

Rfrences : NF EN 13185, NF EN 1779, ISO 12807

Le reniflage avec un dtecteur-mesureur est un moyen pour dtecter, localiser et estimer le niveau

de fuite (local) avec indication de la valeur de mesure.

La technique permet de dceler, avec un appareil de reniflage appropri (par exemple : spectromtrede masse, appareil ionisation de flamme), le gaz fuyard avec lequel llment ou le circuit

contrler a t pressuris. Le gaz, qui s'chappe par les dfauts d'tanchit, est dtect au moyen


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d'une sonde de reniflage, relie au dtecteur de gaz, que lon dplace manuellement lentement et au

plus prs des points contrler (maximum 20 mm/s et au plus 1 mm de distance). La sonde doit tre

place au droit de la fuite. Des positionnements de la sonde en biais ou de travers peuvent entraner

une erreur de mesure ou mme une non-dtection. La valeur de fuite mesure saffiche surlappareil.

Ces appareils sont en gnral capables de mesurer des fuites dau moins quelques diximes de g/an

(grammes par an) ou quelques ppmv (partie par million, en volume) pour les fluides fluors.

Il convient dtalonner le dtecteur au moyen dune fuite calibre avant tout contrle.

Photo 1 : Dplacement de la sonde au plus prs des zones potentiellement fuyardes

3.3.2Reniflage avec dtecteur lectronique

Principe


Le reniflage avec un dtecteur lectronique est un moyen de dtection et de localisation de fuite

avec indication du dpassement dune valeur seuil. La valeur de fuite dtecte nest pas indique.

Le dpassement du seuil de dtection est signal en gnral par une ou plusieurs diodes qui

sallument et par un bip sonore plus ou moins rapide ou fort. Ces appareils permettent en gnral dedtecter des fuites suprieures 1 g/an, parfois plus, mais leur sensibilit doit tre infrieure ou

gale 5 g/an.

Il convient de vrifier le niveau de seuil de dtection de lappareil au moyen dune fuite calibre

avant tout contrle. La sensibilit du dtecteur doit tre mesure selon la norme EN 14624 (arrt

du 7 mai 2007).

Le dplacement du dtecteur, ou plutt de la sonde dextrmit, doit tre lent et au plus prs des

points contrler (maximum 20 mm/s et au plus 1 mm de distance). Si la sonde est dplace

rapidement et loin des composants, seulement les fuites trs importantes pourront tre dtectes ; le

niveau de sensibilit na plus de signification dans ces cas. Comme pour le dtecteur-mesureur, lasonde doit tre place au droit de la fuite. Des positionnements de la sonde en biais ou de travers

peuvent entraner une non-dtection.


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3.3.3Produit moussant

Principe


Lapplication dun produit moussant est un moyen pour dtecter et localiser une fuite.

Cette mthode consiste pulvriser un liquide avec tensio-actifs sur la surface extrieure

dlments dun circuit pressuris. Les dfauts d'tanchit sont mis en vidence par la formation de

bulles. Laddition de tensio-actifs permet de diminuer la tension superficielle du liquide et donc de

laisser apparatre dventuelles bulles plus facilement : pour quune bulle de gaz puisse se former, il

faut que la pression interne de la bulle soit suprieure la tension superficielle du liquide.Lavantage dun tel produit par rapport de leau savonneuse est quil est plus sensible, et cette

sensibilit est plus reproductive.

La compatibilit du liquide de dtection avec les matriaux des lments contrls doit tre vrifie.

Ces produits permettent de dtecter des fuites dau moins quelques centaines de g/an, cependant

ceci nest quindicatif et nest en aucun cas un seuil fixe tabli. Ce seuil dpend de nombreux

paramtres : nature du gaz, conditions de contrle, attention de loprateur, etc.

Cette mthode permet didentifier des fuites importantes avant de passer des contrles faisant

appel des appareils plus sensibles et prcis.

Des pulvrisations sont appliquer, sans excs, environ 10-20 cm (ou moins en cas de fuite trs

importante car le produit natteindrait pas la pice) des lments contrler en les couvrant de

produit.

3.3.4Eau savonneuse


Lutilisation deau savonneuse est un moyen de dtection et de localisation de fuite.

Cette mthode consiste couvrir au pinceau ou pulvrisez deau savonneuse la surface extrieure

dlments dun circuit pressuris. Les dfauts d'tanchit sont mis en vidence par la formation de

mousse.

La compatibilit du liquide de dtection avec les matriaux des lments contrls doit tre vrifie.

Leau savonneuse permet de dtecter des fuites suprieures plusieurs centaines de g/an, cependant

ceci nest qu titre informatif et nest en aucun cas un seuil fixe tabli. Ce seuil dpend de

nombreux paramtres : nature du gaz, conditions de contrle, attention de loprateur, etc.

Leau savonneuse est prpare comme pour un lavage.


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3.3.5Fluide fluorescent

Principe

Lintroduction de fluide fluorescent dans le circuit en fonctionnement avec le reprage la lampe

UV est un moyen pour dtecter et localiser une fuite.

Cette technique, qui nest pas norme, consiste introduire un liquide fluorescent lintrieur dun

circuit en fonctionnement. Puis, une recherche laide dune lampe ultraviolets permet de reprer

dventuelles taches fluorescentes apparaissant aux endroits de fuites.

Les seuils de dtection annoncs par les fabricants sont de lordre de 3 7 g/an. Cette technique ne

permet cependant pas de sassurer de lapplication prcise du traceur aux endroits susceptibles defuir.

Une fois la recherche termine et linventaire des lments dtects fuyards ou non, tous les

endroits comportant une trace fluorescente doivent tre nettoys. En effet, si une nouvelle recherche

est effectue aprs rparation, celle-ci ne doit pas tre perturbe par des traces datant dune

recherche de fuites prcdente. Il faut aussi porter des gants et des lunettes de protection contre les

ventuelles coules de liquide traceur. Une paire de lunettes anti-UV est ncessaire.

3.3.6Quelle mthode directe appliquer ?

Ci-dessous sont compares les diffrentes mthodes dun point de vue pratique sans donner de

dtails concernant les technologies des instruments de mesure ou produits.

MthodeApplicablerglementairement ?

Avantages Inconvnients

Dtecteur-

mesureuroui

Prcision. Niveau de fuite

indiqu.

Coteux. Formation plus

lourde ncessaire pour

loprateur.

Dtecteur

lectronique

oui si sensibilit

5 g/an

Simple, pratique.

Produit

moussant

oui

(rglement europen)

?(1)

(rglement franais)

Simple, pratique, pas cher.

Idal pour dtecter des grosses

fuites et permettre une

maintenance rapide des

matriels correspondants.

Eau

savonneuse

oui

(rglement europen)

?(1)

(rglement franais)

Simple, pratique si utilise

avec un pulvrisateur, pas

cher.

Caractristiques du

mlange et sensibilit

difficilement

reproductibles.

Fluidefluorescent

oui

(rglement europen)?

(1)

(rglement franais)

Simple: on charge et onregarde la lampe UV.

Pas de possibilit de

sassurer de lapplicationdu traceur aux endroits

susceptibles de fuir.


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(1)Tout dpend de linterprtation que lon fait. Cela peut tre oui dans le fait que le rglement

franais ne mentionne pas que les mthodes directes du rglement europen ne sont pas appliquer.

Mais cela peut tre non dans le fait que le rglement franais nindique pas ces mthodes etdonc les considre inapplicables.

Les mthodes directes sont des mthodes qui permettent de localiser une fuite mais chacune a ses

limites. Nous recommandons lutilisation du dtecteur lectronique en applicant les bonnes

pratiques sur son utilisation, le dtecteur-mesureur tant trop coteux pour cette application. Le

produit moussant est un bon moyen de dtection, il reste statuer sil est accept ou non par la

rglementation franaise.

3.3.7Mthode sous enveloppe

Une possibilit de saffranchir des perturbations causes par une brise ou par une ventilation par

exemple, mais aussi de rduire lerreur humaine vis--vis du positionnement dun dtecteur

lectronique, est demployer la mthode sous enveloppe. Elle consiste placer une enveloppe

souple, en vinyle par exemple, autour dun composant ou un ensemble de composants regroups

contrler. Le bout de la sonde de lappareil est introduit dans lenveloppe en faisant un petit trou

dans celle-ci, et qui sera rebouch aprs lopration de dtection. Sil ya fuite, il y aura dtection

plus ou moins rapide selon le temps qui a t laiss entre lemballage et la dtection. Sil y a une

large fuite, on peut sattendre observer un gonflement de lenveloppe.

4. SENSIBILITE

Le terme sensibilit ou seuil de sensibilit que lon trouve dans les rglements europen et

franais et dans la norme NF EN 14624 semble causer une certaine confusion.

En effet, deux interprtations trs diffrentes nous ont t donnes de la part de plusieurs acteurs du

secteur du froid.

La premire interprtation est dassocier la sensibilit dun appareil de dtection de fuite un

seuil de dtection ou bien, en dautres termes, la valeur minimale de fuite dtectable par

lappareil.

Lautre interprtation est de dire que la sensibilit correspond la fourchette de prcision de

lappareil. Une sensibilit de 5 g/an voudrait dire que lappareil dtecte un niveau de fuite X plus

ou moins 5 g/an. Ceci revient tre une incertitude .

La premire interprtation est, selon nous, celle qui convient et ce, pour plusieurs raisons :

Dire que la sensibilit indique dans les textes correspond du 5 g/an correspondrait

avoir lobligation de faire un contrle dtanchit peu importe le niveau de dtection des

appareils utiliss. Ainsi, le contrle dtanchit naurait plus aucun intrt

rglementairement parlant.


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Larrt franais du 7 mai 2007 indique que les sensibilits des appareils doivent tre

mesures selon la norme NF EN 14624. Le protocole dessai de cette norme concerne bien

la mesure dun niveau de dtection et non une incertitude .

Lunit g/an ne peut pas correspondre une sensibilit, dun point de vue mtrologique (voir la

dfinition norme plus bas).

Dun point de vue rglementaire, la valeur ajoute dun critre de seuil de dtection est plus

pertinent que celle dun critre dincertitude ou de sensibilit.

Pour information, la norme NF EN 1330-8 (Essais non destructifs - Terminologie. Partie 8 : Termes

utiliss en contrle dtanchit) ne mentionne pas le mot sensibilit mais donne les termes et

dfinitions suivantes :

- Limite de dtection du contrle dtanchit : Valeur du plus petit flux de fuite dcelable

dans les conditions spcifies.

- Flux de fuite minimal dcelable : Plus petit flux de fuite quun instrument, une mthode

ou un systme peut dceler dans les conditions de lessai.

La norme EN 14624 est actuellement en rvision. Celle-ci est labore en langue anglaise. Elle

indique clairement les termes suivants, dont lun deux avec sa dfinition :

- Detection limit (lower, upper) : The minimum or maximum detectable concentration or

leak rate which can be indicated with specified uncertainty and/or for which an alarm

level can be set ans is repeatably triggered.

- Detectable leak rate threshold.

Aussi, la norme NF X 07-001 (Normes fondamentales. Vocabulaire international des termes

fondamentaux et gnraux de mtrologie) donne les dfinitions suivantes :

- Dtecteur : dispositif ou substance qui indique la prsence dun phnomne sans

ncessairement fournir une valeur dune grandeur associe. Notes : On peut navoir uneindication que si la valeur de la grandeur atteint un seuil donn, parfois appel seuil dedtectiondu dtecteur.

- Sensibilit : quotient de laccroissement de la rponse dun instrument de mesure par

laccroissement correspondant du signal dentre.

- Incertitude de mesure : paramtre, associ au rsultat dun mesurage, qui caractrise la

dispersion des valeurs qui pourraient raisonnablement tre attribues au mesurande.

Pour rsumer, le terme sensibilit est employ communment par les personnels techniques. Par

abus de langage, il est utilis pour signifier un seuil de dtection.


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5. CONCLUSION

Dans le cadre de contrle danchit dinstallations frigorifiques, les mthodes indirectes ne

peuvent pas se substituer aux mthodes directes. Seules les mthodes directes sont suffisamment sensibles pour une dtection de fuites nentranant pas de large perte de fluide.

Lutilisation dun dtecteur dambiance est requise, selon la rglementation, pour des installations

contenant plus de 300 kg de charge. Ce type de dtecteur a pour finalit la scurit des personnes et

des biens. Le fait davoir un dtecteur dambiance ne justifie pas une diminution des contrles

dtanchit. Nous recommandons deffectuer des contrles suivant la priodicit indique sans

dtcteur dambiance dans la rglementation pour toute installation.

Les mthodes directes les plus efficaces sont : la mthode avec produit moussant (simple, bonne

pour dcouvrir des fuites non ngligeables), la mthode avec dtecteur lectronique (plus

sensible mais attention aux bonnes pratiques dutilisation) et la mthode avec dtecteur-mesureur (donne une mesure, attention aux bonnes pratiques, mais onreux).

Enfin, lutilisation du terme sensibilit pose des problmes dinterprtation. Il doit tre compris

comme tant le seuil de dtection .


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6. REFERENCES

Cazauran X. Good practice guide for the detection of refrigerant leaks. CETIM, 2009, ISBN 978-2-

85400-868-5; Lavoisier, 2009.

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Gustav Lorentzen Conference on Natural Working Fluids, Copenhaguen, 2008. Proceedings article

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Clodic D. Confinement : qualifier les dtecteurs de fuites. Mesure des performances de dtecteursmanuels de HFC. Revue Pratique du Froid, n 881, p 28-34.

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Froid, n 832, Fvrier 1996.

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Huchet A., Hermon C., Morio Y. Containment of refrigeration installations. IIR/IIF, 22nd

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Huchet A., Ledauphin L., Morio Y. Confinement des installations frigorifiques Premire partie :

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Morgado I., Legras J.C., Clodic D.Etalon primaire pour les dbits de fuites de fluides frigorignes.

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Tallon J. Contrle industriel de ltanchit par traceur hlium. Socit Franaise du Vide,

supplment Revue Le Vide, les Couches Minces n 261, Mars-Avril 1992.


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7. NORMES

NF EN 1330-8. Octobre 1998.

Essais non destructifs - Terminologie. Partie 8 : Termes utiliss en contrle dtanchit.

NF EN 1779. Dcembre 1999.

Essais non destructifs - Contrle dtanchit - Critres de choix de la mthode et de la technique.

NF EN 13625. Mars 2002.

Essais non destructifs - Contrle dtanchit - Guide pour la slection des instruments utiliss pour

le mesurage des fuites gazeuses.

NF EN 13185. Novembre 2001.Essais non destructifs - Contrle dtanchit - Mthode par gaz traceur.

NF EN 13184. Novembre 2001.

Essais non destructifs - Contrle dtanchit - Mthode par variation de pression.

NF EN 1593. Novembre 1999.

Essais non destructifs - Contrle dtanchit - Contrle la bulle.

NF A 09-110. Octobre 1980.

Contrle dtanchit - Pratiques recommandes pour la recherche de fuites laide de gaz sous

pression.

NF A 09-491. Aot 1989.

Essais non destructifs - Contrle dtanchit - Contrle par accumulation ou reniflage de gaz.

NF A 09-493. Mai 1990.

Essais non destructifs - Contrle dtanchit Pratiques recommandes pour le contrle par

ressuage sous vide laide dhlium.

NF EN 1518. Octobre 1998.

Essais non destructifs - Contrle dtanchit - Caractrisation des dtecteurs de fuite

spectromtre de masse.

NF EN 13192. Fvrier 2002.

Essais non destructifs - Contrle dtanchit - Etalonnage des fuites de rfrence des gaz.

NF X10-531. Juillet 1981.

Fuite calibre dhlium pour dtecteur de fuite - Etalonnage.

ISO 12807. Septembre 1996.

Suret des transports de matires radioactives - Contrle dtanchit des colis.

XP E35-424-1. Fvrier 2006.


21/21

Systmes de rfrigration et pompes chaleur - Qualification de l'tanchit des composants -

Partie 1 : composants statiques (raccords, disques de rupture, assemblages bride ou raccord).

XP E35-424-2. Dcembre 2007.Systmes de rfrigration et pompes chaleur - Qualification de l'tanchit des composants -

Partie 2 : composants semi-statiques (dtendeurs, vannes et robinets, valves de remplissage,

pressostats, soupapes de sret contre les surpressions).

NF EN 14624. Juillet 2005.

Performances des dtecteurs de fuite mobiles et des contrleurs dambiance de fluides frigorignes

halogns.

NF X 07-001. Dcembre 1994.

Normes fondamentales. Vocabulaire international des termes fondamentaux et gnraux de

mtrologie.

Documents

Détection+de+fuites