L'optimisation de pompes péristaltiques

Quel est le contexte et l'application du client ?‍

Les pompes péristaltiques utilisées dans les dispositifs médicaux, comme les pompes de perfusion et les pompes à dialyse, reposent sur un principe simple : un tuyau flexible transporte le fluide, tandis que des douilles ou galets pressent sur le tuyau en rotation pour déplacer le fluide. Cependant, ce mécanisme génère des frottements importants entre le tuyau et les douilles, ce qui peut entraîner une dégradation rapide du tuyau et des inefficacités dans le pompage.

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Quel était la solution de fixation du client avant de venir nous voir ?

Initialement, le client utilisait des douilles standard en acier inoxydable. Bien qu’ayant un aspect visuel remarquable, ces douilles présentaient une rugosité de surface non négligeable (Ra>0,6 µm), amplifiant les forces de frottement avec le tuyau.

Conséquences de cette solution :

• Usure des tuyaux, nécessitant un changement récurant lors de la maintenance de la pompe.
• Réduction de la durée de vie du moteur, les frottements excessifs sollicitent davantage le moteur.
• Augmentation de la température locale, pouvant affecter la stabilité des fluides thermosensibles.

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Quelles études avons-nous menées ?

Nous avons réalisé une série de tests dans notre laboratoire pour quantifier les effets des frottements et identifier une solution optimale :

1. Tests de friction : Comparaison entre des douilles standard et des douilles polies.
2. Simulations de cycles prolongés : Tests sur 100 millions de cycles.
3. Analyses thermiques : Étude des élévations de température sur les tuyaux soumis à une pression continue contenant des produits de santé thermosensibles (PST).

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Quelle préconisation avons-nous faite ?

Après analyse, nous avons proposé des douilles polies de haute précision, optimisant leur rugosité de surface à Ra = 0,5 µm avec une opération de polissage. Cette modification a permis de réduire les frottements tout en augmentant la durabilité des composants.

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Avantages de la solution :

• Réduction des frottements : Moins de chaleur générée et une moindre usure des tuyaux.
• Amélioration de la précision : Les pompes maintiennent une performance stable, même après de longues périodes d’utilisation.
• Facilité de fabrication : La solution est compatible avec les procédés industriels existants.
• Pérennisation des procédés industriels critiques : le système garantit la qualité du fluide circulant dans la pompe grâce à la maîtrise de la température.

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Quel bénéfice chiffrable pour notre client ?

• Réduction des frottements : Le coefficient de frottement est passé de 0,45 (douilles standard) à 0,3 (douilles polies), soit une baisse de 33 %.
• Amélioration de la durée de vie : Les systèmes étudiés ont vu leur durabilité augmenter de 60 %, atteignant un cycle de vie minimum de 50 millions de cycles soit 5 ans d’utilisation normale.
• Stabilité thermique maîtrisée :
  • Avec les douilles standard, la température mesurée dans des conditions prolongées fluctuait près de la limite haute (7,8 °C) après 1 million de cycles, risquant d'altérer certains fluides sensibles.
  • Avec des douilles polies, la température a été stabilisée autour de 5,5 °C, restant bien dans la plage de sécurité (entre +2 et +8 °C), garantissant ainsi l’intégrité des produits de santé thermosensibles.

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