Séparateurs magnétiques en ligne : fonctionnement et choix

Des impuretés ferromagnétiques peuvent pénétrer dans un liquide lors de la fabrication, du transport, du stockage ou à la suite de l’usure des équipements. Il peut s’agir de copeaux, de particules métalliques, de calamine, de fragments, de morceaux de fil ou de particules très fines issues du frottement des équipements.

Le séparateur en ligne s’installe directement dans la canalisation. La matière traverse un ensemble de tubes magnétiques, à la surface desquels les particules ferromagnétiques sont retenues. La matière nettoyée poursuit ensuite son chemin vers l’étape suivante du procédé.

Qu’est-ce qu’un séparateur magnétique en ligne ?

Un séparateur magnétique en ligne est un appareil fermé en acier inoxydable contenant plusieurs noyaux magnétiques logés dans des tubes de protection. Les tubes sont disposés de manière à créer un parcours en chicane et à rapprocher le fluide traité d’un champ magnétique puissant.

Selon sa conception et les conditions d’exploitation, le séparateur peut être utilisé pour :

• des mélanges liquides à écoulement libre,
• des canalisations sous pression,
• des produits liquides et semi-liquides,
• des canalisations horizontales,
• des canalisations verticales,
• la protection des pompes, buses, filtres et autres équipements,
• l’amélioration de la pureté du produit fini.

Comment fonctionne un séparateur magnétique en ligne ?

Le corps du séparateur contient des tubes de protection en acier inoxydable abritant de puissants noyaux magnétiques en néodyme. Le fluide doit passer entre les tubes, ce qui le place à proximité immédiate du champ magnétique.

1. Le mélange liquide ou semi-liquide entre dans le corps du séparateur.
2. Le parcours en chicane répartit et dirige le fluide entre les tubes magnétiques.
3. Les particules ferromagnétiques s’aimantent dans le champ magnétique.
4. Les particules sont attirées vers la surface des tubes de protection.
5. Les impuretés retenues restent sur les tubes jusqu’au nettoyage.
6. Le fluide nettoyé quitte le séparateur par la sortie et retourne dans la canalisation.

Les impuretés s’accumulent souvent sur la face du tube située à l’opposé du sens d’écoulement. Le flux de matière peut ainsi moins facilement les entraîner à nouveau.

Pourquoi le parcours en chicane est-il important ?

Une induction magnétique élevée ne garantit pas, à elle seule, un nettoyage efficace. La particule ferromagnétique doit passer suffisamment près de la surface du tube magnétique.

Un parcours en chicane bien conçu :

• répartit le fluide entre les tubes magnétiques,
• limite les zones où la matière pourrait passer sans contrôle efficace,
• exploite la longueur active des tubes magnétiques,
• assure un contact suffisant du fluide avec le champ magnétique,
• respecte le débit requis dans la canalisation.

Que retient un séparateur magnétique en ligne ?

Le séparateur est destiné principalement aux impuretés ferromagnétiques, c’est-à-dire aux matières qu’un aimant permanent peut attirer.

Impuretés généralement retenues

• copeaux et particules de fer,
• particules d’acier magnétique courant,
• calamine,
• fragments de fils et d’éléments de fixation,
• particules issues de l’usure des pompes et des canalisations,
• poussières ferromagnétiques fines,
• particules faiblement magnétiques produites par le travail mécanique de la matière.

Que ne retient pas un séparateur magnétique classique ?

Un aimant permanent classique n’attire pas, par exemple, l’aluminium, le cuivre, le laiton, le plastique, le verre ou d’autres matières non magnétiques. Certains aciers inoxydables ne sont attirés que faiblement, voire pas du tout.

S’il faut également retenir les particules non magnétiques, la séparation magnétique doit être complétée par un autre système de filtration ou de séparation.

Quels liquides peut-on traiter ?

Les séparateurs en ligne peuvent être utilisés avec de nombreuses matières liquides et semi-liquides. L’adéquation d’un appareil dépend toutefois toujours de la viscosité, de la température, de la pression, de la composition chimique, du débit et de l’abrasivité du fluide.

Exemples d’applications

• huiles et émulsions de refroidissement,
• bains de rinçage,
• sirops et solutions sucrées,
• yaourts et autres produits alimentaires liquides,
• ketchups, sauces et mélanges semi-liquides,
• huiles végétales,
• pâtes céramiques et émaux,
• mélanges chimiques,
• fluides techniques,
• produits intermédiaires liquides utilisés en fabrication.

Les deux objectifs principaux de la séparation magnétique

1. Protéger les équipements de production

Le séparateur s’installe en amont d’un équipement que les impuretés métalliques pourraient endommager ou user prématurément.

Il protège le plus souvent :

• les pompes,
• les vannes,
• les buses,
• les échangeurs,
• les filtres mécaniques,
• les appareils de mesure,
• les systèmes de dosage,
• les autres éléments sensibles de la ligne de production.

Dans ce cas, le séparateur est placé en amont de l’équipement à protéger. L’objectif est de retenir notamment les particules susceptibles de provoquer des dommages mécaniques, une obstruction ou un arrêt de l’appareil.

2. Améliorer la pureté du produit

Le second objectif consiste à éliminer directement du produit fini la plus grande quantité possible de particules ferromagnétiques.

Le séparateur peut être placé :

• à la fin du processus de fabrication,
• avant le remplissage ou le conditionnement,
• à plusieurs endroits de la ligne de production,
• avant une opération sensible de contrôle ou de finition.

Pour atteindre une grande pureté, il faut généralement un équipement magnétique plus puissant, un parcours en chicane adapté et une vitesse d’écoulement correctement réglée.

Induction magnétique et force d’arrachement

La comparaison des séparateurs fait souvent intervenir deux valeurs : l’induction magnétique en gauss et la force d’arrachement en newtons.

Induction magnétique en Gs

L’induction magnétique décrit le champ magnétique en un point de mesure donné. Une valeur plus élevée peut aider à retenir les particules fines, mais ne renseigne pas, à elle seule, sur l’efficacité globale du séparateur.

Force d’arrachement en N

La force d’arrachement indique avec quelle force une éprouvette étalon en acier est maintenue contre la surface du tube ou du noyau magnétique.

Une force d’arrachement plus élevée aide à maintenir les particules retenues sur le tube malgré l’écoulement de la matière.

Quelle valeur est la plus importante ?

Les deux valeurs doivent être examinées avec la conception du séparateur. Le nombre de tubes, leur espacement, leur longueur, leur diamètre, l’épaisseur de l’enveloppe de protection et les propriétés du fluide sont également importants.

Peut-on retenir des particules métalliques très fines ?

Dans des conditions adaptées, les séparateurs puissants en néodyme peuvent aussi retenir des particules ferromagnétiques très fines. Il n’est toutefois pas possible de garantir une même taille minimale de particule pour toutes les matières et toutes les installations.

Le résultat dépend notamment :

• des propriétés magnétiques de l’impureté,
• de la taille, de la forme et de la masse de la particule,
• de la viscosité du fluide,
• de la vitesse d’écoulement,
• de la distance entre la particule et le tube,
• du dépôt d’impuretés déjà retenues,
• de la puissance magnétique du séparateur.

Séparateur en ligne pour écoulement libre ou sous pression

Les séparateurs en ligne peuvent fonctionner dans un système où la matière circule par gravité ou dans une canalisation sous pression.

Écoulement libre

Le fluide traverse le séparateur sous son propre poids ou sans surpression notable. Il faut veiller à l’orientation, au débit admissible et à éviter l’accumulation de matières épaisses.

Canalisation sous pression

Le séparateur doit être conçu pour la pression de service prévue. Les modèles standards sont généralement destinés aux réseaux sous pression courants. Des versions spéciales peuvent aussi être conçues pour des pressions plus élevées.

Types de séparateurs magnétiques en ligne

Les séparateurs en ligne MAGSY sont fabriqués en plusieurs gammes. Ils diffèrent par leurs dimensions, leur équipement magnétique, le parcours du fluide, le système de nettoyage, la sécurité d’utilisation et le niveau de prix.

Séparateur magnétique en ligne MF Classic

La gamme Classic constitue une solution polyvalente éprouvée de séparateurs en ligne à nettoyage manuel. Les noyaux magnétiques sont logés dans des tubes de protection et se déplacent verticalement lors du nettoyage.

Principaux avantages de la gamme Classic

• parcours en chicane éprouvé,
• aimants puissants en néodyme,
• noyaux magnétiques coulissants,
• nettoyage manuel facilité,
• protection des noyaux magnétiques contre le contact direct avec le fluide,
• plusieurs niveaux de puissance magnétique,
• large choix de diamètres de canalisation,
• fabrication possible dans différentes nuances d’acier inoxydable.

La gamme Classic est fabriquée en standard pour des canalisations circulaires de plusieurs dimensions, approximativement du DN 50 au DN 250.

Séparateur magnétique en ligne MF UP

La gamme UP est destinée aux applications plus exigeantes, pour lesquelles une puissance magnétique élevée, une utilisation efficace des tubes magnétiques et une manipulation plus confortable sont essentielles.

Principaux avantages de la gamme UP

• écoulement en cascade,
• exploitation de la longueur active des tubes magnétiques,
• induction magnétique jusqu’à 17 000 Gs sur certaines versions,
• tubes magnétiques d’environ 30 mm de diamètre,
• tubes de protection remplaçables,
• noyaux magnétiques coulissant verticalement,
• possibilité de verrouiller le mécanisme de manipulation,
• possibilité d’utiliser un dispositif de nettoyage,
• adaptation aux conditions d’exploitation plus exigeantes.

Les tubes de protection remplaçables présentent un avantage, par exemple avec un fluide plus abrasif. Il faut toutefois prévoir une usure plus rapide et des contrôles réguliers.

Séparateur magnétique en ligne MF EKO

La gamme EKO est une version plus économique du séparateur en ligne. Elle repose sur le principe éprouvé des noyaux magnétiques dans des tubes inox, mais utilise un système de nettoyage plus simple.

Principaux avantages de la gamme EKO

• prix d’achat inférieur,
• conception plus simple,
• aimants puissants en néodyme,
• parcours en chicane efficace,
• construction en acier inoxydable,
• choix de la puissance magnétique,
• raccordements standards pour canalisations.

Quels points demandent de l’attention ?

Le nettoyage de la gamme EKO est moins confortable et nécessite davantage de précautions lors de la manipulation des noyaux magnétiques. Cette gamme convient donc surtout aux installations acceptant un nettoyage manuel plus simple.

Quelle différence entre Classic, UP et EKO ?

Construction d’un séparateur en ligne

Les éléments principaux sont le corps du séparateur, l’ensemble magnétique amovible et les raccordements à la canalisation.

Corps du séparateur

Le corps est intégré de façon fixe à la canalisation. Ses dimensions et l’épaisseur de sa paroi doivent correspondre au diamètre du tuyau, à la pression et aux conditions d’exploitation.

Ensemble magnétique

L’ensemble amovible contient :

• des tubes de protection en acier inoxydable,
• des noyaux magnétiques,
• un mécanisme coulissant ou extractible,
• une tige de manipulation,
• une bride ou un autre élément de liaison avec le corps.

Éléments de raccordement

Selon sa version, le séparateur peut être raccordé, par exemple, au moyen de :

• brides fixes,
• brides tournantes,
• raccords sanitaires filetés,
• raccords CLAMP,
• raccordements conçus sur mesure.

Quels matériaux utilise-t-on pour fabriquer les séparateurs ?

Le matériau standard est généralement l’acier inoxydable 1.4301, également appelé AISI 304.

Pour les milieux acides, chimiquement plus agressifs ou soumis à des exigences d’hygiène élevées, on peut utiliser, selon l’application :

• de l’acier inoxydable 1.4404 / AISI 316L,
• de l’acier inoxydable 1.4571 / AISI 316Ti,
• des joints spéciaux adaptés au fluide traité,
• une finition de surface personnalisée.

Le choix des matériaux doit tenir compte de la composition chimique du fluide, de la température, du mode de nettoyage et des exigences d’hygiène de l’installation.

Noyaux magnétiques et tubes de protection

Les noyaux magnétiques sont constitués d’aimants permanents annulaires et de pièces polaires. Leur disposition précise détermine l’induction magnétique et la force d’arrachement obtenues.

Les noyaux se trouvent dans des tubes de protection inox qui :

• isolent les aimants du fluide traité,
• protègent les aimants de l’humidité et du milieu chimique,
• permettent un nettoyage hygiénique et mécanique,
• protègent partiellement les noyaux de l’abrasion,
• offrent une surface lisse à l’écoulement du fluide.

Les tubes ont une paroi mince pour réduire au minimum la distance entre l’aimant et la particule à retenir. Leur détérioration ou leur usure peut donc avoir un effet important sur la sécurité et la durée de vie de l’appareil.

Comment nettoyer un séparateur en ligne ?

Un séparateur en ligne à nettoyage manuel doit d’abord être arrêté en sécurité, dépressurisé et isolé du fluide en circulation.

1. Arrêtez l’écoulement de la matière.
2. Fermez les sections concernées de la canalisation.
3. Relâchez la pression et vérifiez la température de l’appareil.
4. Déconnectez ou retirez l’ensemble magnétique du corps du séparateur.
5. Placez cet ensemble dans un endroit sûr ou sur un dispositif de nettoyage.
6. Déplacez les noyaux magnétiques hors de la zone de séparation des tubes de protection.
7. Une fois le champ magnétique affaibli, enlevez les impuretés retenues.
8. Nettoyez les tubes avec une brosse adaptée ou conformément à la procédure d’exploitation.
9. Vérifiez l’état des tubes, des joints et des raccordements.
10. Remettez les noyaux magnétiques en position de travail.
11. Remontez l’ensemble dans le corps du séparateur.
12. Avant le redémarrage, vérifiez la bonne fermeture et l’étanchéité.

À quelle fréquence faut-il nettoyer le séparateur ?

Il n’existe pas d’intervalle universel. La fréquence dépend de la quantité d’impuretés métalliques dans le fluide, du débit, de la durée de fonctionnement et du niveau de pureté requis.

Il faut nettoyer le séparateur avant que la couche de matière retenue commence à :

• recouvrir la surface active des tubes,
• réduire le champ magnétique disponible,
• limiter le débit du fluide,
• augmenter la perte de charge,
• provoquer le relargage de particules.

Lors de la mise en service, il est conseillé de contrôler le séparateur plus fréquemment, puis de définir l’intervalle d’entretien en fonction de la quantité réelle d’impuretés retenues.

Pourquoi un séparateur saturé perd-il en efficacité ?

Les particules ferromagnétiques retenues forment une couche à la surface du tube. Les particules suivantes se trouvent alors plus loin du noyau magnétique et peuvent être entraînées plus facilement par le fluide.

Un nettoyage régulier est donc indispensable au bon fonctionnement de l’appareil. Un séparateur très puissant, mais insuffisamment entretenu, peut ne pas donner le résultat attendu.

Comment choisir le bon séparateur en ligne ?

Le choix nécessite d’évaluer la canalisation, la matière, la pression de service, la température, le niveau de séparation requis et les possibilités de nettoyage.

Diamètre de la canalisation

Les dimensions du corps du séparateur doivent correspondre à la canalisation. Un mauvais dimensionnement peut limiter le débit, augmenter la perte de charge ou compliquer l’installation.

Débit du fluide

Une vitesse trop élevée peut raccourcir le temps d’action du champ magnétique et accroître la force exercée par le flux sur les particules retenues.

Viscosité

Un fluide épais et collant peut nécessiter un parcours en chicane différent, des passages plus larges ou une conception particulière.

Température

Les noyaux magnétiques, les joints et les éléments de construction doivent être conçus pour la température réelle maximale d’exploitation. L’équipement magnétique standard est souvent prévu jusqu’à 80 °C. Des versions plus résistantes à la chaleur peuvent être disponibles sur commande.

Pression

La pression maximale de service ne peut pas être déduite du seul diamètre du séparateur. Elle dépend de la construction du corps, des raccordements, des soudures, des joints et de la pression spécifiée pour le produit concerné.

Abrasivité

Une matière abrasive peut progressivement user les tubes de protection. Dans ce type d’application, il est important de contrôler régulièrement leur épaisseur et de pouvoir les remplacer facilement.

Peut-on utiliser le séparateur dans l’industrie alimentaire ?

Oui, mais la version choisie doit respecter les exigences alimentaires et d’hygiène de l’installation.

Il faut notamment vérifier :

• les matériaux des pièces en contact avec le produit,
• la nuance d’acier inoxydable,
• le matériau et la certification des joints,
• la rugosité et la finition des surfaces,
• la réalisation des soudures,
• la possibilité d’un nettoyage approfondi,
• la résistance aux produits de nettoyage utilisés,
• les exigences internes d’hygiène et de procédé.

Comment vérifier l’efficacité d’un séparateur magnétique ?

Plusieurs méthodes permettent de suivre l’efficacité :

• contrôler régulièrement la quantité de particules retenues,
• analyser la matière en amont et en aval du séparateur,
• mesurer l’induction magnétique sur les tubes,
• mesurer la force d’arrachement avec une éprouvette étalon adaptée,
• contrôler le débit et la perte de charge,
• suivre l’usure des équipements protégés,
• définir une procédure d’essai et de validation.

Les mesures doivent toujours être effectuées avec la même méthode et dans des conditions comparables. Des valeurs obtenues avec des appareils ou des étalons différents, ou à des points de mesure différents, ne peuvent pas être comparées directement.

Entretien du séparateur en ligne

Outre le nettoyage régulier, il faut contrôler l’état mécanique et hygiénique de l’ensemble de l’appareil.

• contrôlez l’usure des tubes de protection,
• recherchez les bosses, rayures ou traces de corrosion,
• contrôlez les joints et leur souplesse,
• vérifiez le fonctionnement du mécanisme coulissant,
• contrôlez les brides, raccords et soudures,
• vérifiez régulièrement les performances magnétiques,
• tenez un registre des nettoyages et contrôles,
• remplacez à temps les pièces endommagées.

Sécurité lors de l’utilisation d’un séparateur en ligne

Séparateurs magnétiques en ligne recommandés

Les produits sélectionnés présentent trois solutions différentes : une version compacte CIS à nettoyage manuel, la gamme UP à tubes remplaçables et un séparateur haute performance avec nettoyage semi-automatique.

Questions fréquentes sur les séparateurs magnétiques en ligne

Résumé

Le séparateur magnétique en ligne retient les impuretés ferromagnétiques des matières liquides et semi-liquides pendant leur passage dans la canalisation. Il peut protéger les équipements de production ou améliorer la pureté du produit fini.

L’induction magnétique n’est pas le seul facteur d’efficacité. La force d’arrachement, le nombre et la disposition des tubes, le parcours en chicane, la vitesse d’écoulement, la viscosité du fluide et le nettoyage régulier sont également importants.

La gamme Classic offre une solution polyvalente éprouvée, la gamme UP davantage de performances et une conception plus confortable, et la gamme EKO une version plus simple et économique.

Avant de choisir, il faut connaître le fluide, le débit, la température, la pression, le diamètre de la canalisation, les raccordements, la taille des impuretés et le niveau de séparation requis. Pour les applications industrielles, il est conseillé de définir la solution avec un spécialiste.