Le micron : comprendre et choisir son seuil de filtration
Dans le domaine de la filtration industrielle des liquides, nous entendons souvent parler de filtre 1 micron. L’unité est parfois le millimètre ou le dixième de millimètre, mais les seuils de filtration sont le plus souvent exprimés en microns. Je vous propose de replacer cette unité de mesure dans son contexte, et surtout dans son utilité.
Qu’est-ce qu’un micron ?
Prenez une règle, regardez un centimètre, puis divisez-le en 10 : vous obtenez un millimètre. Regardez ce millimètre, divisez-le en mille parties égales (pas 100, mais bien 1000). Voilà, l’une d’entre elles, une seule, est un micron, c’est un millième de millimètre. Vous ne pouvez pas le voir mais seulement l’imaginer, car sans un microscope, un micron est invisible à l’œil nu.
On l’appelle aussi micromètre et on le note µm. Vous croiserez parfois les orthographes « um » ou « micro », et chez les anglo-saxons le mot micron tout court, ou l’unité mesh dont nous parlons plus bas. Il s’agit toujours de la même chose.
Prenez ensuite de l’eau du robinet, regardez-la à contre-jour dans un verre. Combien mesurent les particules que vous pouvez voir à l’œil nu ? 2 microns, 10 microns, 25 microns ? La réponse est 50 microns en moyenne. En dessous de 40 microns, sauf si vous êtes dans des conditions exceptionnelles, l’œil ne distingue pas. Par exemple, pour une particule blanche sur fond noir et bien vous visualiserez 40 à 50 microns. Et dites-vous que même à 20 ans, avec 12/10 à chaque œil, 35 microns est un grand maximum.
Retenez ce repère, il sert plus souvent qu’on ne le croit : si vous voyez la particule, elle fait au moins 40 microns. À l’inverse, le jour où votre client vous renvoie une pièce pour un défaut invisible à l’œil, ce n’est pas à 50 microns qu’il faut aller chercher.
Ces deux exemples de grandeur permettent de replacer les choses et surtout le micron, dans un contexte de filtration industrielle pratique.
| Ce que c’est | Taille | Pouce US |
|---|---|---|
| Cheveu humain | 50 µm | 0,0020″ |
| Limite de visibilité à l’œil nu | 40 µm | 0,0016″ |
| Globule blanc | 25 µm | 0,0010″ |
| Globule rouge | 8 µm | 0,0003″ |
| Bactérie | 2 µm | 0,00008″ |
Le prix d’un micron en filtration
L’élément important dont il faut être conscient est que chaque micron en filtration a un coût. Effectivement, pour « chasser » le micron dans un process de filtration industrielle, il est souvent nécessaire de mettre en œuvre des moyens importants. Pour vous donner un exemple concret, notre filtre autonettoyant automatique en inox de type PLM propose des seuils de filtration de 25 à 2000 microns. Mais entre un seuil de filtration de 50 microns et un seuil de 25 microns, le filtre automatique PLM voit son débit dans des conditions identiques chuter de 50 %. Donc quand le process nécessite un seul appareil pour filtrer à 50 microns, le fait de passer à 25 microns oblige à prendre deux appareils. C’est parfois bien pour nous, mais au final cela est-il réellement utile dans votre process ?
Le raisonnement vaut dans les deux sens. Filtrer inutilement trop fin, c’est colmater plus vite, augmenter votre maintenance et vos coûts d’exploitation. Filtrer trop gros ne posera probablement aucun problème au filtre, mais votre procédé et votre machine, eux, le paieront dans le temps.
L’avis de l’expert
Cette page est un peu décalée par rapport au reste du site K2TEC. Un peu too much, anti-SEO, pas très marketing. Et très franchement, c’est tout à fait volontaire.
Pourquoi ? Parce qu’après plus de 40 ans à arpenter les usines, à observer des procédés efficaces, farfelus ou parfois étonnants, à mener des essais et à répondre à des milliers d’appels parfois déboussolés, il y avait une réalité qu’il fallait poser noir sur blanc.
La filtration des liquides n’est pas une équation théorique posée sur un coin de bureau d’études. C’est une science de terrain. Et s’il y a bien une donnée que je vois passer depuis quatre décennies, régulièrement approximative, déformée ou franchement fantaisiste, c’est le fameux seuil de filtration.
« Il nous faut du 25 microns. »
Pourquoi 25 ? « Parce qu’on m’a dit de mettre ça. » « Parce qu’on a toujours fait comme ça. » « Parce que 50 microns me paraissent trop gros, et puis, dans le doute, pourquoi ne pas descendre à 10 ? »
C’est précisément pour couper court à ce genre de raisonnement au doigt mouillé que j’ai écrit cette page.
Son ambition est simplement de remettre l’église au milieu du village et de redonner une réalité physique aux dimensions dont nous parlons. Quelques dizaines de microns de différence peuvent avoir des conséquences considérables. Filtrer inutilement trop fin, c’est colmater plus vite, et augmenter votre maintenance et vos coûts. Filtrer trop gros ne posera probablement aucun problème au filtre, mais votre procédé et votre machine, eux, ne le manifesteront pas tout de suite, et dans le temps la perte peut être considérable.
Le filtrologue un peu usé par les années que je suis essaie donc de faire passer un message de bon sens : en filtration liquide, le meilleur seuil n’est jamais le plus fin possible. C’est celui qui est réellement adapté à votre produit, au contaminant qu’il faut arrêter et à votre procédé.
Alors avant d’inscrire 10, 25, 50 ou 100 microns dans un cahier des charges, prenez cinq minutes et parcourez cette page.
Vous ne regarderez probablement plus votre seuil de filtration tout à fait de la même manière.
Comment choisir son seuil de filtration ?
En filtration des liquides industriels, avant de parler microns, il est nécessaire de parler de besoins. Il est possible de transformer l’eau de la Seine en eau d’Evian, ou presque (nous sommes savoyards et l’eau d’Evian n’a pas été choisie au hasard !). Donc en filtration industrielle nous pouvons transformer l’eau de la Seine en eau potable. Mais deux questions se posent : à quel prix ? Et surtout pour quelle utilité ?
Quatre questions suffisent le plus souvent à trancher.
1. Quel contaminant vous gêne réellement ? Pas « quelles particules y a-t-il », mais laquelle provoque le défaut, l’usure ou le rebut. C’est elle qui fixe le seuil, et elle seule.
2. Quelle est sa taille, mesurée et non supposée ? Une analyse granulométrique, ou à défaut l’examen au microscope d’un média colmaté, coûte quelques centaines d’euros et évite des années de surfiltration.
3. Que protégez-vous en aval ? Une buse, un échangeur, une pompe, un revêtement, un client final. Chaque équipement a sa tolérance, et elle est souvent écrite dans sa documentation.
4. Quelle charge, quel débit, quelle viscosité ? Ce sont eux qui déterminent la surface filtrante, donc la machine filtrante et le coût d’exploitation.
La règle qui en découle : le bon seuil est le plus grossier qui résout votre problème. Pas le plus fin que votre budget autorise. C’est par ces quatre questions que commence toute étude de notre bureau d’études, avant de parler matériel.
La prochaine fois que vous serez confronté à un problème de micron et de seuil de filtration, rappelez-vous ces quelques éléments. Cela nous permettra, à nous professionnels de la filtration industrielle, d’avoir un langage honnête avec vous et d’éviter de nous entendre dire « vous proposez un filtre à 50 microns alors que votre confrère me propose un filtre à 5 microns, vous êtes moins bon » ! Moins bon ? Cela nous arrive parfois, peut-être… ou peut-être pas. Ce qui est sûr c’est que nous sommes honnêtes sur les seuils de nos médias filtrants. Nous pratiquons la filtration industrielle depuis 40 ans, le micron est devenu un ami, nous le côtoyons tous les jours et pourrions écrire un livre d’exemples et d’applications sur ces bonnes et ces mauvaises surprises.
Seuil de filtration nominal et absolu
Une fois que vous avez défini le seuil de filtration, vous devez aussi connaître votre besoin en efficacité et là apparaît une nouvelle discorde.
Le seuil absolu est la taille de la plus grosse particule qui peut traverser le média. Il s’accompagne d’un taux de rétention garanti, généralement 99,9 % ou plus, à la taille annoncée. C’est le mode d’expression des cartouches filtrantes les plus fines.
Le seuil nominal est une valeur moyenne de rétention, de l’ordre de 60 à 95 % selon les fabricants et les normes retenues. Une poche filtrante nominale 25 microns laisse donc passer une part des particules de 25 microns, et davantage à mesure qu’elle se charge. En hydraulique, le seuil de filtration est souvent associé à un coefficient bêta, mesuré selon la norme ISO 16889, qui exprime cette efficacité. Un bêta de 200 à 10 microns signifie que sur 200 particules de 10 microns présentées, une seule passe, soit 99,5 % de rétention. Pour la filtration d’air, on utilise le micron efficace. Enfin en séparation solide liquide industrielle, le grand n’importe quoi côtoie souvent le plus sérieux et nous parlons parfois de seuil moyen de filtration (qui devrait être quelque part entre le normal et l’absolu).
La conséquence pratique : comparer deux offres sur le seul chiffre du seuil n’a aucun sens si l’une est nominale et l’autre absolue. Demandez toujours les deux, le seuil et l’efficacité à ce seuil.
Tout cela pour dire, que comme nous le traitons dans le paragraphe suivant le micron est un invité qui ne vient jamais seul.
Le micron a de nombreux amis
Maintenant que vous avez visualisé ce qu’est un micron, vous devez être conscient que le micron ne vient jamais seul. Quand il s’invite dans votre process, il vient toujours avec ses amis proches :
– Monsieur Débit
– Madame Viscosité, ainsi que ses enfants, Centpoise, Millipascal et Reynolds.
– Madame La Charge et ses enfants gramme par litre et milligramme par litre.
– Et surtout Madame Particule qui est une cousine de tout le monde tant sa forme et ses capacités sont variables.
Cette dernière mérite qu’on s’y arrête. Une fibre de 200 microns de long traverse une maille de 50 microns dans le sens de la longueur. Un gel de 100 microns se déforme et passe. Une particule dure de 30 microns, elle, ne passera pas. C’est pour cette raison qu’un seuil annoncé sans son contexte ne veut pas dire grand-chose, et qu’un essai sur votre produit réel vaut mieux que toutes les tables de correspondance.
Chacun de ces invités a sa page sur ce site : le débit, la viscosité et les polluants.
Tableau correspondance Mesh / Pouce US
Pour aller plus loin, si vous devez discuter avec des anglo-saxons qui ne font rien comme nous, voici une petite aide.
Le mesh compte le nombre de mailles présentes sur un pouce de tissu : plus le nombre de mesh est élevé, plus la maille est fine. C’est l’inverse du micron, d’où les malentendus. Vous le rencontrerez surtout sur une maille filtrante ou une toile filtrante.
| Taille en microns (µm) | Taille en mesh | Taille en pouce US |
|---|---|---|
| 1 | 12 000 | 0,0000394 |
| 2,5 | 5 000 | 0,000099 |
| 5 | 2 500 | 0,000197 |
| 8 | 1 750 | 0,000315 |
| 10 | 1 250 | 0,000394 |
| 20 | 625 | 0,00079 |
| 25 | 550 | 0,00099 |
| 37 | 400 | 0,0015 |
| 44 | 325 | 0,0017 |
| 53 | 270 | 0,0021 |
| 63 | 230 | 0,0024 |
| 74 | 200 | 0,0029 |
| 88 | 170 | 0,0035 |
| 105 | 140 | 0,0041 |
| 125 | 120 | 0,0049 |
| 149 | 100 | 0,0059 |
| 177 | 80 | 0,007 |
| 210 | 70 | 0,0083 |
| 2 000 | 10 | 0,0787 |
| 4 000 | 5 | 0,157 |
La correspondance mesh vers micron n’est pas une conversion exacte : elle dépend du diamètre du fil employé. Ces valeurs sont les équivalences d’usage en filtration liquide industrielle. Pour un besoin précis, demandez l’ouverture de maille réelle en microns.
Pour aller plus loin sur les seuils de filtration et les unités de mesure
Il existe une unité à profil variable qui s’appelle le chouïa. Le chouïa est propre à chaque profession. Par exemple un chouïa n’aura pas la même valeur pour un maçon, un charpentier et un mécano. Pour en savoir plus sur ce sujet et si vous aimez l’humour :
Malgré le trait d’humour, nous sommes sérieux
Nous avons mis volontairement dans ces quelques lignes de l’humour. Ceci ne doit pas pour autant vous faire oublier que chez K2TEC, nous pensons la filtration industrielle d’abord en utilité dans votre process et surtout en coût d’exploitation. Le bon dimensionnement d’une unité de filtration dépend avant tout de votre besoin dans votre procédé. Pour vous aider dans votre choix, nous mettons nos 40 ans d’expérience et des milliers d’installations à votre disposition, pour trouver, non pas le micronnage le plus bas, mais le système de filtration industrielle adapté à votre process, ainsi qu’aux conditions de prix et de technicité de votre environnement.
Un doute sur le seuil inscrit dans votre cahier des charges ? Écrivez-nous, nous vous répondrons franchement, y compris pour vous dire que votre filtration actuelle suffit.
Questions fréquentes sur le micron et le seuil de filtration
Un micron, aussi appelé micromètre et noté µm, est un millième de millimètre. Pour le visualiser : divisez un centimètre par 10, vous obtenez un millimètre ; divisez ce millimètre par 1 000, vous obtenez un micron. C’est l’unité dans laquelle s’expriment les seuils de filtration industrielle. Quelques repères : un cheveu humain mesure environ 50 microns, un globule blanc 25 microns, un globule rouge 8 microns, une bactérie 2 microns. En dessous de 40 microns, l’œil humain ne distingue plus rien sans microscope.
Plus fin. En filtration, plus le chiffre est petit, plus la filtration est fine, parce que ce chiffre désigne la taille des particules qui passent encore. Un média 50 microns arrête donc des particules deux fois plus petites qu’un média 100 microns.
Attention, c’est exactement l’inverse avec le mesh, l’unité anglo-saxonne qui compte le nombre de mailles sur un pouce de tissu : plus le nombre de mesh est élevé, plus la maille est fine. Un tissu 100 mesh correspond à environ 149 microns, un tissu 400 mesh à environ 37 microns, et 25 microns à 550 mesh. Le tableau de correspondance complet figure plus haut sur cette page. C’est la source de malentendu la plus fréquente entre un acheteur français et un fournisseur anglo-saxon.
Le seuil absolu désigne la taille de la plus grosse particule capable de traverser le média, avec un taux de rétention garanti, généralement 99,9 % ou plus. Le seuil nominal est une valeur moyenne, de l’ordre de 60 à 95 % de rétention selon les fabricants et les normes retenues : un média nominal 25 microns laisse donc passer une partie des particules de 25 microns. En hydraulique, cette efficacité s’exprime par un coefficient bêta selon la norme ISO 16889. La conséquence est simple : comparer deux offres sur le seul chiffre du seuil n’a aucun sens si l’une est nominale et l’autre absolue. Demandez toujours le seuil et l’efficacité à ce seuil, pour tous nos médias filtrants.
Techniquement oui, sur des cartouches ou des médias très fins, et à condition que le liquide s’y prête. En pratique, c’est rarement le bon choix sur un fluide industriel chargé. À 1 micron, la surface filtrante se colmate en quelques minutes si le liquide contient des particules plus grosses, et le coût d’exploitation devient sans commune mesure avec le bénéfice. Quand un seuil aussi fin est réellement nécessaire, on l’obtient en fin de chaîne, derrière une préfiltration qui retient l’essentiel de la charge, sur une cartouche filtrante. La bonne question n’est donc pas « puis-je filtrer à 1 micron » mais « quelle particule me gêne réellement, et à quelle taille ».
Quatre questions suffisent le plus souvent. Quel contaminant vous gêne réellement, celui qui provoque le défaut ou l’usure, et pas l’ensemble des particules présentes ? Quelle est sa taille mesurée, par granulométrie ou par examen d’un média colmaté, et non supposée ? Que protégez-vous en aval, une buse, un échangeur, une pompe, un revêtement ? Et quels sont votre débit, votre charge et votre viscosité, qui déterminent la surface filtrante nécessaire ? La règle qui en découle : le bon seuil est le plus grossier qui résout votre problème, pas le plus fin que votre budget autorise. Notre bureau d’études part toujours de ces quatre questions avant de parler matériel, et un essai sur votre produit tranche mieux que n’importe quelle table de correspondance.
