Qu'est ce que le vide dans l'industrie

Définition :

Le vide signifie littéralement l’absence de matière.
Dans le contexte industriel le vide correspond à un gaz raréfié où le nombre de molécules présentes dans un volume donné est inférieur à celui qu’on retrouverait à la pression atmosphérique normale. L’absence de matière est scientifiquement exacte mais dans l’industrie personne ne compte le nombre de molécules pour mesurer le niveau de vide de son application. C’est pourquoi les industriels utilisent la pression pour connaitre le niveau de vide de leur application.

Pourquoi utiliser la pression pour mesurer le vide ?

Parce que c’est facile à mesurer et que l’on peut définir la pression comme la force exercée par le choc des molécules sur la paroi d’une enceinte. Il est donc facile d’imaginer que plus il y a de molécules plus il y aura de chocs et donc de pression.

Les physiciens utilisent cette formule pour l’expliquer : p=nkT. où p est la pression en N/m², k la constante de Boltzmann 1,380649 × 10–23 m2 kg s–2 K-1, T (température) en Kelvin, n (densité moléculaire) en m-3

De cette formule il faut retenir que la pression sera élevée :

Plus le nombre de molécules est important
Plus la température est élevée (les molécules sont plus mobiles / agitées quand la température est élevée).

🔬Comment mesurer le vide dans l’industrie ?

Avant de parler de mesure de vide il nous faut caractériser les unités de mesure et les plages de mesure.

Unités de pression dans le vide

Unité	Symbole	Équivalence en Pascal (Pa)	Équivalence en Torr	Domaine d’application	Usage typique
Pascal	Pa	1 Pa	7,5 × 10⁻³ Torr	Unité SI standard	Calculs scientifiques, normes internationales
Hectopascal	hPa	100 Pa	0,75 Torr	Vide primaire	Météorologie, pompes mécaniques
Millibar	mbar	100 Pa	0,75 Torr	Vide primaire/secondaire	Industrie, systèmes de pompage (unité la plus courante en France)
Torr	Torr	133,32 Pa	1 Torr	Vide moyen à élevé	Technologie du vide, recherche
Millitorr	mTorr	0,13332 Pa	10⁻³ Torr	Vide élevé	Équipements de laboratoire, électronique
Microtorr	µTorr	1,3332 × 10⁻⁴ Pa	10⁻⁶ Torr	Ultra-vide	Analyse de surface, MEB, recherche spatiale
Nanotorr	nTorr	1,3332 × 10⁻⁷ Pa	10⁻⁹ Torr	Ultra-haut vide	Physique des surfaces, faisceaux d’ions
Millimètre de mercure	mmHg	133,32 Pa	1 Torr	Médical, biologique	Équipements médicaux, lyophilisation, Anciennes documentations françaises
Micromètre de mercure	µmHg	1,3332 × 10⁻⁴ Pa	10⁻³ Torr	Vide élevé	Instrumentation ancienne
Atmosphère technique	at	98 066,5 Pa	735,56 Torr	Référence industrielle	Calculs de pompage, spécifications
Livre par pouce carré	psi	6 894,76 Pa	51,71 Torr	Systèmes anglo-saxons	Équipements américains, spécifications

Note importante : Le Torr est défini comme 1/760 d’une atmosphère standard (101 325 Pa),
soit exactement 133,322368421… Pa. Cette unité est largement utilisée dans les technologies du vide car elle offre des valeurs numériques pratiques pour les gammes de pression courantes.

Vue d’ensemble des plages de pression (vide grossier, moyen, …)

Technologies de mesure industrielles

⚙️

Manomètres mécaniques

1 – 1000 mbar

Utilisent la déformation mécanique d’un élément sensible (membrane, soufflet, tube de Bourdon)
sous l’effet de la différence de pression.

✅ Avantages

Robustes et fiables
Pas d’alimentation électrique
Lecture directe
Peu coûteux

❌ Inconvénients

Gamme limitée
Sensibilité aux vibrations
Hystérésis possible
Maintenance régulière

📱

Capteurs piézorésistifs

10⁻³ – 1000 mbar

Utilisent la variation de résistance électrique d’un matériau semi-conducteur
déformé par la pression. Signal électrique proportionnel à la pression.

✅ Avantages

Excellent rapport qualité/prix
Signal électrique direct
Bonne précision
Réponse rapide

❌ Inconvénients

Sensibilité température
Gamme limitée en vide
Dérive dans le temps
Sensible aux surpressions

🔌

Capteurs capacitifs

10⁻⁴ – 1000 mbar

Mesurent la variation de capacité entre deux électrodes dont l’une se déforme
sous l’effet de la pression. Très haute précision et stabilité.

✅ Avantages

Très haute précision
Excellente stabilité
Large gamme dynamique
Indépendant des gaz

❌ Inconvénients

Coût élevé
Électronique complexe
Sensible aux vibrations
Étalonnage délicat

🌡️

Jauges thermiques (Pirani)

5×10⁻⁴ – 1000 mbar

Mesurent la conductivité thermique des gaz qui dépend de la pression.
Un filament chauffé perd plus ou moins de chaleur selon la densité gazeuse.

✅ Avantages

Large gamme de mesure
Réponse rapide
Robustesse
Prix modéré

❌ Inconvénients

Dépendant du type de gaz
Sensible aux vibrations
Dérive thermique
Fragile en surpression

⚡

Jauges à ionisation

10⁻¹⁰ – 10⁻² mbar

Ionisent les molécules gazeuses par bombardement électronique.
Le courant ionique est proportionnel à la densité des molécules, donc à la pression.

✅ Avantages

Très large gamme
Haute sensibilité
Bonne linéarité
Standard pour l’ultra-vide

❌ Inconvénients

Dépendant du type de gaz
Peut polluer l’enceinte
Fragile aux surpressions
Dégazage du filament

🧬

Analyseurs de gaz résiduels

10⁻¹¹ – 10⁻⁴ mbar

Spectromètres de masse miniaturisés qui identifient et quantifient
les gaz présents dans l’enceinte à vide.

✅ Avantages

Analyse qualitative
Détection de fuites
Diagnostic des problèmes
Très haute sensibilité

❌ Inconvénients

Très coûteux
Complexe à utiliser
Maintenance spécialisée
Encombrant

📋Tableau comparatif des performances

Type de capteur	Gamme (mbar)	Précision	Temps de réponse	Prix relatif	Applications typiques
Manomètre mécanique	1 – 1000 mbar	± 2%	< 1 s	€	Pompes primaires, systèmes grossiers
Piézorésistif	10⁻³ – 1000 mbar	± 0,5%	< 10 ms	€€	Contrôle process, automation
Capacitif	10⁻⁴ – 1000 mbar	± 0,1%	< 100 ms	€€€€	Étalonnage, métrologie
Pirani	5×10⁻⁴ – 1000 mbar	± 10%	< 1 s	€€	Contrôle pompage, protection
Ionisation	10⁻¹⁰ – 10⁻² mbar	± 20%	< 10 s	€€€	Ultra-vide, recherche
Analyseur RGA	10⁻¹¹ – 10⁻⁴ mbar	± 50%	< 60 s	€€€€€	Analyse, R&D, diagnostic

💡Conseils de sélection et d’installation

🎯 Critères de choix :

Gamme de pression : Adapter à votre process
Précision requise : Selon l’application
Type de gaz : Influence sur certains capteurs
Budget disponible : Très variable selon la technologie
Environnement : Température, vibrations, EMC

⚙️ Installation optimale :

Position : Éviter les zones mortes
Orientation : Selon spécifications fabricant
Température : Stabiliser l’environnement
Étanchéité : Joints et raccords adaptés
Protection : Contre surpressions et contamination

Quels sont les applications du vide dans l’industrie ?

Il existe de nombreuses application du vide dans l’industrie. Vous pourrez notamment retrouver un diagramme ci-dessous des techniques de l’ingénieur qui en détail quelques unes :

Qu’est ce que le vide dans l’industrie

Définition :

Pourquoi utiliser la pression pour mesurer le vide ?

🔬Comment mesurer le vide dans l’industrie ?

Unités de pression dans le vide

Vue d’ensemble des plages de pression (vide grossier, moyen, …)

Technologies de mesure industrielles

Manomètres mécaniques

✅ Avantages

❌ Inconvénients

Capteurs piézorésistifs

✅ Avantages

❌ Inconvénients

Capteurs capacitifs

✅ Avantages

❌ Inconvénients

Jauges thermiques (Pirani)

✅ Avantages

❌ Inconvénients

Jauges à ionisation

✅ Avantages

❌ Inconvénients

Analyseurs de gaz résiduels

✅ Avantages

❌ Inconvénients

📋Tableau comparatif des performances

💡Conseils de sélection et d’installation

🎯 Critères de choix :

⚙️ Installation optimale :

Quels sont les applications du vide dans l’industrie ?

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