Fuites et test de flux

Sous une approche simpliste et directe, une fuite est un trou par lequel le contenu d’un emballage peut s’échapper ou par lequel un élément étranger du milieu environnant peut pénétrer. Les trous existent partout et dans tout.

Toute la difficulté réside dans le fait de déterminer à compter de quelle  taille le trou est préjudiciable d’une part et où il peut apparaître d’autre part. Une réponse à ces questions facilitera le choix de l’équipement de test de fuite le plus approprié au produit.

Un des paramètres prépondérant est la définition du taux de fuite qui doit être déterminé pour éviter l’endommagement du produit et cette définition va varier selon le produits et les circonstances autour de lui.

Que ce soit au travers d’un trou important ou  même de la perméabilité de molécules gazeuses à travers le plastique voire des fuites d’atome au travers d’un écran en plomb, toute fuite est question de temps. Le point important est que le taux de fuite se réfère en général à une norme ou une spécification. Afin de définir cette norme ou cette spécification (à partir de combien le taux de fuite est trop important) et également afin de mesurer au final ce taux de fuite, il convient d’appréhender la relation basique suivante :

Taux de fuite =∆V /∆t

Où V est le volume entrant ou sortant du contenant et t la période de temps durant laquelle s’effectue le changement de volume. Le taux de fuite représente ainsi le volume de matière (air, fluide, …) qui s’échappe d‘un contenant censé être étanche dans un laps de temps prédéterminé. Le taux de fuite peut s’exprimer sous différentes valeurs ; les plus courantes étant cm3/min, cm3/s, ft3/h. Le choix de l’unité est en général le reflet de l’intensité du taux de fuite mesuré. A titre d’exemple, le taux de fuite d’un emballage à usage médical sera typiquement autour de 10-3 cm3/s  tandis que le taux de fuite d’air d’une pompe à huile peut facilement atteindre des valeurs de 8 à 10 cm3/min. Ces 2 taux de fuite étant parfaitement considérés comme acceptables au regard de l’utilisation et des spécifica-tions des produits considérés.

Taux de fuite de produits communs

Certains des produits avec un taux de fuite plus élevés ont des temps de test relativement faibles. La plupart des contenants sont flexibles, ce qui exige que le volume après pressurisation soit stabilisé avant de rentrer dans la phase de test à proprement parler.   Le tableau ci-dessous reprend les taux de fuite acceptalbes pour un panel de produits à usage médical. lekdebiet.jpg   De la même manière, le tableau suivant illustre les taux de fuite acceptables pour des applications industrielles. Vous noterez de nouveau que les spécifications en temps de test peuvent changer en fonction du type de contenant. La limite acceptable est relativement élevée pour de nombreux produits mais faible pour certains comme les cylindres de freinage. Par conséquent, pour ce produit, un temps de test plus long est nécessaire pour mesurer un taux de fuite selon le critère de sévérité désiré.   productlekkages.jpg Une des autres raisons qui fait qu’on constate des variations dans les durées de test est la taille des contenants elle-même : même si le seuil critique de taux de fuite est placé plus haut, les volumes de ces contenants sont plus grands que ceux à usage médical. De plus, la plupart de ces contenants ne sont pas flexibles, comme ceux pour applications médicales, mais ils peuvent néanmoins être affectés par les changements de température induits par la compression de l’air ; une phase de stabilisation est là aussi nécessaire.  En général, nous pouvons affirmer que plus le taux de fuite est faible, plus le test prendra du temps.

Fuite par perte de pression : cycle du test.

Que se passe-t-il lors d’un test de fuite ? Le cycle d’un tel test est en fait scindé en 3 phases bien distinctes, sans prendre en compte les phases de préparation et de fin de test.   grafiek1-leak.jpg Association des 3 phases: Ceci dit, les temps de préparation et de fin de test sont les temps nécessaires pour préparer et retirer le contenant ou emballage testé sur l’équipement de mesure de pression/perte de pression. Bien que ne faisant pas techniquement partie du cycle de test représenté, il convient de les prendre en compte pour avoir une idée réaliste du temps qu’un test peut prendre pour être réalisé.   “Charge” est la période pendant laquelle le contenant est mis sous pression jusqu’à la valeur souhaitée (ou légèrement au-dessus afin de prendre en compte quelques diminutions lors de la phase de stabilisation).   “Settle” est la période pendant laquelle on laisse et au contenant et au volume d’air mis sous pression le temps de se stabiliser suite à l’injection rapide d’air. Cette phase est particulièrement cruciale dans le cas d’emballages flexibles dont le volume peut aisément changer sous la pression de l’air. Elle permet aussi de stabiliser la température adiabatique (chaleur générée par la compression d’un gaz).    “Test” est la période pendant laquelle la mesure de perte de pression est faite.

Un des paramètres prépondérant est la définition du taux de fuite qui doit être déterminé pour éviter l’endommagement du produit et cette définition va varier selon le produits et les circonstances autour de lui.