Banc d’Essai d’Osmose Haute Précision pour l’Étude des Argilites
Le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) a fait appel à l’expertise d’IRIAN MECATRONICS pour développer un banc de test capable de mesurer avec une précision extrême les très faibles flux de liquide à travers des échantillons d’argilite. Notre bureau d’études a conçu et fabriqué un équipement sur mesure permettant de simuler des conditions in situ et d’obtenir des données fiables pour la recherche en géosciences.
Défi Technique : Mesurer des Micro-Flux pour la Recherche en Géosciences
Le BRGM avait besoin d’un dispositif expérimental pour mener des essais d’osmose sur des roches argileuses. L’enjeu principal résidait dans la quantification de déplacements de volume extrêmement faibles, de l’ordre de 20 mg/jour. Le cahier des charges imposait des contraintes techniques précises pour garantir la pertinence des résultats :
- Échantillon : Argilite de dimensions spécifiques (Ø 40 mm x 10 mm).
- Précision de la mesure : Capacité à détecter et mesurer des flux de liquide de l’ordre de 20 microlitres par jour.
- Conditions de confinement : Application d’une pression de confinement isostatique jusqu’à 50 bar sur l’échantillon.
- Gestion de la température : Contrôle de la température jusqu’à 40°C avec la capacité de créer des gradients thermiques précis à travers l’échantillon.
- Fluides : Utilisation d’eau comme fluide en contact avec la roche.
La principale difficulté était de trouver une technologie de mesure à la fois ultra-précise, fiable sur la durée et économiquement viable, écartant les solutions standards trop coûteuses ou complexes.
Solution sur Mesure : Un Banc d’Osmose à Pompes Volumétriques Servo-Électriques
Pour répondre à ce défi, IRIAN MECATRONICS a proposé une solution innovante articulée autour de deux pompes volumétriques servo-électriques haute précision, positionnées à l’entrée et à la sortie d’une cellule de confinement (core holder) conçue sur mesure.
L’architecture de l’équipement a été pensée pour garantir la plus haute fidélité de mesure. Plutôt que d’utiliser des balances de précision, coûteuses et sensibles aux perturbations extérieures, notre choix s’est porté sur des pompes dont la technologie assure une mesure directe et fiable du volume déplacé.
- Précision de Mesure Inégalée : Les pompes sélectionnées, dotées d’une architecture roue/vis sans fin, offrent une résolution volumique de 0.000001 cc et une résolution de pression de 0.001 bar. Cette configuration permet de mesurer les variations de volume infimes requises par l’expérience, tout en maintenant la pression de manière stable même en cas de coupure d’alimentation électrique.
- Cellule de Confinement Optimisée : Une cellule de type « core holder » a été entièrement conçue en acier inoxydable 316 pour accueillir l’échantillon. Des diffuseurs ont été usinés sur les faces en contact avec la roche pour maximiser la surface d’échange avec le fluide et assurer une répartition homogène.
- Contrôle Thermique de Pointe : Pour créer des gradients de température contrôlés, des cartouches chauffantes ont été intégrées de part et d’autre de l’échantillon, pilotées par des boucles de régulation indépendantes. Les lignes hydrauliques sont également tracées et chauffées pour éviter toute fluctuation thermique.
- Pilotage et Acquisition de Données : L’ensemble du banc est piloté par une interface Homme-Machine (IHM) développée sous LabVIEW. Elle permet de programmer les essais, de visualiser en temps réel la pression, la température et le volume injecté, et d’exporter l’ensemble des données pour analyse.
Quelques Exemples de nos Conceptions sur Mesure
