Comment mesurer le vide: méthodes, unités et échelles

Un bref historique de comment mesurer le vide

Un événement clé dans l’histoire de la technologie du vide a été une expérience réalisée par le physicien italien Andrea Torricelli en 1643. Torricelli a rempli un tube de verre d’environ 1 m de long avec du mercure. Il a ensuite bouché une extrémité du tube et l’a inversé, plaçant l’extrémité ouverte dans un bassin de mercure.

Lors du retrait du bouchon, le mercure finit par s’arrêter à environ 760 mm (30 pouces) au-dessus de la surface du bassin, quelle que soit la hauteur du mercure dans le bassin ou l’angle du tube.

Cet appareil mesure la pression atmosphérique et peut être utilisé comme un baromètre (ce que Torricelli est crédité d’avoir inventé). L’expérience a également démontré que l’espace laissé au-dessus du mercure dans le tube inversé était un vide.

Quelques centaines d’années plus tard, la même technologie sera utilisée dans l’invention du levage par le vide.

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Unités du vide et courantes

Des millimètres ou des pouces de mercure sont encore utilisés pour mesurer la pression dans les systèmes à vide. Les millimètres de mercure ou mmHg (Hg étant le mercure dans le tableau périodique des éléments) sont également une base pour l’unité de mesure du vide Torr (selon Torricelli). 1 Torr équivaut à 1 mmHg et 760 Torr/mmHg équivaut à la pression atmosphérique (1 atm). Contrairement au 17^ème siècle, cependant, nous pouvons maintenant créer des vides qui peuvent être mesurés en de très petites fractions de Torr.

Des unités supplémentaires sont utilisées dans différentes parties du monde pour mesurer la pression du vide. Les plus courants sont :

• atm – pression atmosphérique normalisée, 760 mmHg
• PSI : livres par pouce carré, pression absolue (PSIA) ou manométrique (PSIG)
• inHg – pouces de mercure
• mmHg – millimètres de mercure
• Torr – presque égal mais pas exactement à des millimètres de mercure
• micron (mTorr) – un millitorr équivaut à 1000^e de Torr
• kPa – kilopascals, newton-force par mètre carré
• mbar – millibars, bar (kPa x 100) x 1000

En Amérique du Nord, il est courant d’utiliser inHg dans la plage de vide grossier, Torr dans les plages de vide plus élevées et des microns (milliers de Torr) pour les pressions atteintes par les pompes primaires.

En dehors de l’Amérique du Nord, les unités les plus courantes sont le millibar négatif et/ou le kPa (les deux sont souvent utilisés sur les jauges). Pascal (comme en kilopascal/kPa) est l’unité métrique standard pour la pression et est normalement l’unité utilisée dans les articles scientifiques et techniques.

Dans la plage dite du vide grossier, de la pression atmosphérique jusqu’à 25 Torr, il est également courant (et plus pratique) de définir le vide comme un pourcentage d’un vide total. Par exemple, un système de levage à vide peut fonctionner à environ 60 % d’un vide total.

Un vide parfait est-il possible ?

Non. Un vide parfait, que l’on peut aussi appeler vide total ou vide absolu, serait un volume qui ne contient rien. L’espace extra-atmosphérique se rapproche avec seulement quelques atomes d’hydrogène par mètre cube, mais il n’atteint jamais zéro et il en va de même dans les systèmes de vide les plus avancés techniquement sur Terre.

Bien qu’un petit volume puisse ne contenir aucune particule pendant un très bref instant, il y aurait toujours des phénomènes quantiques tels que les photons. Un vide parfait est néanmoins un repère théorique incontournable que l’on utilise par exemple pour déterminer et comparer des pourcentages de vide. Un vide parfait (100 %) tel que mesuré dans toutes les unités, y compris PSI, mmHg, Torr, mbar ou inHg, est de 0.

Qu’est-ce qu’un vide poussé ?

Toute pression négative significativement inférieure à la pression atmosphérique standard (760 Torr/mmHg, 29,9 inHg ou 14,7 PSI) est considérée comme un vide. La qualité du vide est ensuite divisée en plages quelque peu arbitraires mais principalement basées sur l’équipement nécessaire pour l’atteindre ou la mesurer.

La plage de vide qui peut être mesurée en unités de mercure (Hg) est appelée « plage de vide grossier ». C’est là que fonctionnent les équipements de levage par le vide et de nombreuses autres applications industrielles.

Ce sont les plages de pression de vide mesurées en Torr (ou fractions de 1 Torr).

• • Pression atmosphérique : 760 Torr
  • Aspirateur grossier : 760 à 25 Torr
  • Vide moyen : 25 à 1×10^-3 Torr
  • Vide poussé : 1×10^-3 à 1×10^-9 Torr
  • Ultra-vide : 1×10^-9 à 1×10^-12 torr

Le tube de Bourdon lui-même est un tube plié en arc connecté au système de vide. Il se pliera plus ou moins à cause de la pression relative à l’atmosphère, qui actionne le cadran attaché via un ensemble d’engrenages et de ressorts.

Mesure relative au système de levage par le vide

Un système de levage par le vide fonctionne dans la plage de vide grossier, ce qui permet de mesurer relativement facilement le niveau de vide à l’aide de jauges conventionnelles. En fonction de l’objectif de la mesure – comme l’installation, le réglage ou la détection de fuites – le point de départ est de fixer un manomètre à la partie accessible du système. Dans le cas des systèmes de vide TAWI, nous connaissons la capacité exacte de nos pompes à vide et la mesure du niveau de vide n’est nécessaire que dans des circonstances spécifiques.

Dépannage du système de levage par le vide

Les problèmes de faible capacité de levage sont normalement causés par des fuites dans le système, qui peuvent être localisées en mesurant le niveau de vide dans différentes parties du système. La méthode de mesure initiale consiste à placer un manomètre fixé à une plaque d’essai sur la zone d’aspiration des ventouses. Cela simulera une charge et qui devrait pouvoir définir la capacité de la pompe à vide.

Un système de levage par le vide n’est jamais étanche à 100 %, mais si le niveau de vide n’atteint pas 55 à 60 % (du vide absolu théorique), cela indique une fuite. Il est alors possible de mesurer à plusieurs endroits le long du trajet entre les ventouses et la pompe pour identifier l’emplacement de la fuite.

Mesurer le vide : ajustement pour les charges poreuses

En atteignant la capacité de la pompe sur les ventouses, il est également possible que la fuite soit sur la charge elle-même, ce qui provoque une perte de pression négative. Une solution consiste à augmenter la capacité de la pompe – non pas en termes de niveau de vide que la pompe peut atteindre, mais en termes de débit que la pompe est capable d’évacuer.

Les charges poreuses nécessitent des pompes de plus grande capacité pour évacuer l’air par rapport aux charges plates et non poreuses. C’est pourquoi il est possible d’utiliser une petite pompe à vide avec un débit de 4 m³/h (141 ft³/h) suspendue à un palan à chaîne pour soulever des plaques d’acier pesant jusqu’à 1,5 tonne (3 300 lb .).

À l’autre extrémité de l’échelle, vous aurez peut-être besoin d’une pompe de 3 kW fournissant un débit de 230 m3/h (8 133 pi³/h) pour soulever un sac de farine de 25 kg (55 lbs.) ou une feuille de contreplaqué poreux.

En d’autres termes, de nombreuses considérations entrent en ligne de compte dans le choix du bon type de système de vide pour une application spécifique. Pour assurer la sécurité du système, la capacité de levage requise est également multipliée par deux.

En savoir plus

Voici une excellente introduction à la technologie du vide

Cet article vous guidera vers le levage en toute sécurité grâce à la technologie du vide< /a>.

Ici, vous apprenez en plus sur comment travailler efficacement avec les systèmes de levage par le vide</a >.

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