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Forts d'une expérience de près de 30 ans dans le domaine de l’échange thermique, nos ingénieurs et équipes commerciales ont rencontré une multitude  de problématiques sur le terrain. Nous en avons relevé quelques unes, parmi les plus courantes, résultant la plupart du temps de défauts de spécification ou d'installation des systèmes d'échangeurs, et nous vous proposons des conseils afin de les éviter.

1. Un encrassement excessif

Les conséquences d'un encrassement excessif d'un échangeur de chaleur peuvent aller de légères nuisances (nécessité d'un nettoyage régulier) à des conséquences plus dramatiques (défaillance des équipements). Un encrassement excessif pendant le fonctionnement peut également réduire l'efficacité opérationnelle et augmenter la consommation d'énergie.

Il peut y avoir de nombreuses raisons, mais la meilleure solution est d'éviter un encrassement excessif en premier lieu en choisissant le bon type d'échangeur de chaleur. Par ailleurs,  les conceptions d’échangeurs en surface raclée ou en tubes corrugués réduisent l'encrassement en augmentant la turbulence dans le tube. Le maintien d'une plage de température correcte contribuera également à réduire le problème, et lorsque des problèmes spécifiques sont anticipés, un traitement chimique supplémentaire peut être nécessaire, tel qu'un traitement à l'acide.

2. Un mauvais choix de matériau

Moins cher ne signifie pas toujours plus intéressant. En effet, bien que l'acier au carbone soit moins cher que l'acier inoxydable et plus facile à traiter - faisant de lui un choix apprécié des clients à petit budget - il est également moins résistant à la corrosion et aux réactions chimiques.

Avec ce matériau, il faut des parois de tube plus épaisses qu'avec de l'acier inoxydable, ce qui augmente le poids et peut entraîner des coûts supplémentaires. De plus, l'acier au carbone est fragile et bien qu'il puisse avoir une conductivité thermique plus élevée que d'autres matériaux, il peut être rapidement endommagé par l'accumulation de dépôts de corrosion ou d'encrassement, ce qui réduit sa durée de vie.

Pour résumer, optez pour un matériau qui est à la fois hygiénique et résistant, mais qui offre également de bonnes caractéristiques thermiques dans la conception de l'échangeur de chaleur que vous envisagez, comme l'acier inoxydable.

3. Une perte de charge inadéquate 

Les problèmes de pression surviennent généralement quand la perte de charge dans l'échangeur de chaleur est supérieure à celle des valeurs de conception ; cela peut notamment être dû à une modification des matières premières.

Vous devez systématiquement demander à vos fournisseurs des informations complètes sur tout nouveau produit et, si nécessaire, demander à votre fournisseur d'échangeurs de chaleur de les tester avant utilisation. Cela permettra de vérifier que tout nouvel échangeur de chaleur est correctement spécifié, et contribuera également à prévenir les problèmes lors du changement de produits ou d'ingrédients

4. Un emplacement inapproprié

Nous avons eu l’occasion de voir des échangeurs de chaleur entassés dans des coins, obstrués par de la tuyauterie et d'autres équipements, ou encore alimentés par des tuyaux trop longs ou trop complexes. Si le nettoyage et l'entretien de l'échangeur de chaleur ne sont pas pratiques à réaliser, ces tâches ordinaires et de routines peuvent être négligées ou reportées au-delà des intervalles recommandés, provoquant ainsi des problèmes plus importants.

Lorsque l'espace est restreint, il convient de choisir un échangeur de chaleur adapté à un encombrement réduit. À titre d'exemple, un échangeur à tubes corrugués est plus efficace et nécessite moins d'espace qu'un échangeur à tubes lisses de même puissance. Ainsi, les échangeurs  à tubes corrugués peuvent souvent être installés dans des espaces plus limités ou dans de nouveaux emplacements, comme par exemple une mezzanine spécialement équipée, permettant un accès complet pour le nettoyage et l'entretien.

5. Une capacité insuffisante

S'il peut être tentant d'investir dans un appareil plus petit pour réaliser des économies, cela peut résulter en une véritable erreur. Spécifier un échangeur de chaleur qui ne serait pas suffisamment grand pour faire face au volume ou à la capacité de traitement maximum risque d'entraîner des durées de fonctionnement plus longues ou, dans le pire des cas, l'arrêt de la production.

L'une des solutions peut être de privilégier une option modulaire, de sorte à pouvoir ajouter des unités supplémentaires lorsqu’il y a besoin d'une capacité supplémentaire. Bien que la création d'une ligne supplémentaire puisse entraîner certains coûts, ceux-ci seront probablement inférieurs à ceux d'une unité beaucoup plus surdimensionnée  et permettront de réaliser des économies à long terme lorsqu'une expansion sera nécessaire.

6. Une détérioration des produits

Un traitement inapproprié du produit peut altérer ses critères de qualité, tels que le goût, la texture et la viscosité. Parmi les exemples les plus courants, on peut citer la mauvaise manipulation de la crème qui provoque le caillage, la perte de viscosité de la sauce tomate qui fait que celle-ci coule de la pizza, la désémulsification des graisses et des pâtes à tartiner ou encore la perte de saveur fraîche des jus de fruits lors de leur pasteurisation.

Tous ces problèmes peuvent être évités en utilisant le bon échangeur de chaleur. Par exemple, nos échangeurs de chaleur à surface raclée sont non seulement efficaces pour empêcher l'encrassement des produits visqueux, mais ils permettent également de traiter les sauces avec plus de précaution qu'un échangeur de conception tubulaire dans lequel la turbulence est plus importante. Ainsi, les propriétés essentielles du produit sont conservées.

7. Une absence de systèmes de surveillance ou de sécurité

Si le système de production connaît une panne, le produit traité peut rester trop longtemps dans l'échangeur de chaleur, et devenir trop chaud ou trop froid. Cela peut entraîner des dommages non seulement au produit, mais peut également avoir des conséquences plus importantes sur les appareils du système de production.

Par conséquent, un échangeur de chaleur bien conçu doit comporter des mécanismes de sécurité afin d'éviter tout dommage en cas de défaillance du système, dans un autre point de la chaîne de production. Il est également important de faire en sorte de prévoir un dispositif de surveillance et de signalisation autour de l'échangeur de chaleur.

8. Un nettoyage ou un entretien insuffisant

Les échangeurs de chaleur qui sont simples à entretenir sont plus susceptibles de bénéficier de la maintenance prescrite. Il est essentiel de pouvoir retirer et inspecter séparément et facilement les différents composants ou tubes. La façon dont les plaques tubulaires et les couvercles sont assemblés n'est que l'un des nombreux petits détails qui peuvent avoir un grand impact, tout comme l'emplacement des raccords de vidange et des couvercles d'inspection. Un échangeur de chaleur bien conçu doit donc permettre un contrôle et un nettoyage de routine aussi rapides et simples que possible.

9. Une performance énergétique insatisfaisante

Le potentiel de récupération de chaleur ou de transfert de chaleur de produit à produit ne doit pas être négligé lors de la conception de votre système d'échangeur thermique, car dans la plupart des cas, il y aura de la "chaleur" (ou du froid) excédentaire dans le fluide de service après son passage dans l'échangeur thermique. En optant pour une conception qui récupère (ou "régénère") cette chaleur, on réduit la consommation globale d'énergie et les coûts de fonctionnement.

10. Des paramètres de conception inexacts

Si les informations communiquées aux fabricants de l'échangeur de chaleur sont erronées ou incomplètes, l'unité installée ne fonctionnera pas de manière optimale ni pour le produit ni le fluide de service en question. Bien qu'il soit très rare de fournir des renseignements inexacts de manière intentionnelle, des informations qui peuvent paraitre sans importance sont parfois négligées.

Il peut sembler que les dessinateurs et les ingénieurs chargés de la conception des échangeurs aient besoin de nombreuses informations inutiles, mais en réalité, ils ont l'expérience nécessaire pour savoir quelles variables auront une incidence sur les performances et la longévité d'un équipement aussi essentiel. Faites leur confiance et fournissez autant d'informations que possible. En cas d'incertitude, signalez-la immédiatement, et évitez de deviner.

Cette liste n'est en aucun cas exhaustive et la complexité de la plupart des problèmes énumérés ci-dessus peut aller de légers incidents à des pannes sérieuses et coûteuses. La sécurité doit toujours être la première préoccupation et tout équipement potentiellement dangereux ne doit pas être utilisé tant qu'il n'a pas été vérifié et certifié par une autorité compétente.

Pour les problèmes moins graves, si vous constatez que le traitement prend plus de temps que prévu, ou si vous passez plus de temps que prévu à nettoyer votre échangeur de chaleur, il est peut-être temps de demander un nouvel avis.