Introduction
Les récipients sous pression sont utilisés dans de nombreuses applications et se divisent en deux catégories principales : non chauffés et chauffés. Les récipients sous pression non chauffés ne sont pas exposés à une source de chaleur, tels que les bouteilles de plongée et les cylindres de stockage de gaz. Les récipients sous pression chauffés, quant à eux, sont exposés à une source de chaleur, comme les chaudières à tubes de fumée et à tubes d'eau.
Le modèle 3D saVRee représente un récipient sous pression non chauffé conçu pour être intégré dans un système d'air comprimé. Dans cet article, nous supposerons que nous discutons d'un récipient sous pression utilisé dans un système d'air comprimé fonctionnant à une pression de 6-8 bar(g).
Pourquoi avons-nous besoin de récipients sous pression ?
Les récipients sous pression servent de réservoirs d'énergie, similaires à des batteries. Il existe plusieurs raisons de stocker de l'énergie dans des récipients sous pression.
Fluctuations de Pression du Système
Les demandes sur le système peuvent varier, et les récipients sous pression permettent de répondre à ces variations sans interruption de service. Par exemple, si de nombreux opérateurs dans une usine utilisent des outils pneumatiques simultanément, la demande sur le système d'air comprimé augmentera rapidement. Sans récipient sous pression, la pression dans le système chuterait rapidement, ce qui pourrait entraîner des interruptions de service dans d'autres zones.
Échangeur de Chaleur
L'air comprimé sortant d'un compresseur est chaud. En stockant cet air dans un récipient sous pression, une partie de cette chaleur est transférée à l'air ambiant. La réduction de la chaleur entraîne une diminution de la pression, ce qui améliore l'efficacité globale du système.
Amortisseur
Les démarrages et arrêts des compresseurs provoquent des fluctuations de pression, mais un récipient sous pression atténue ces variations et assure une pression constante et stable, mieux adaptée aux utilisateurs finaux.
Chargement et Déchargement des Compresseurs
Les fluctuations de pression dans le système d'air comprimé doivent être gérées par les compresseurs. Si la pression est trop basse, un compresseur démarre pour augmenter la pression jusqu'à ce qu'il reçoive un signal d'arrêt. Un petit système sans récipient sous pression nécessiterait des démarrages et arrêts fréquents du compresseur, ce qui est connu sous le nom de cycle court et n'est pas optimal pour le compresseur.
Élimination de l'Humidité
Bien que la plupart des systèmes modernes utilisent des sécheurs pour éliminer l'humidité après la compression, un certain transfert d'humidité peut encore se produire. Le refroidissement dans le récipient sous pression favorise la condensation, qui peut être facilement évacuée du système à l'aide du drain de condensat.
Construction
Le récipient sous pression illustré par le modèle 3D est relativement standard ; la coque est cylindrique et les extrémités (‘fonds bombés’) sont arrondies. Une forme arrondie sans angles vifs assure une distribution uniforme de la pression. Tout angle ou bord tranchant dans la construction est un ‘concentrateur de contraintes’ et doit être évité car il affaiblit la résistance structurelle du récipient. Si le récipient n'est pas fabriqué à partir d'une seule feuille de métal, il est généralement soudé, bien que les récipients plus anciens aient souvent été rivés.
Le récipient est généralement construit en acier. L'extérieur est recouvert d'un apprêt ou de peinture, tandis que l'intérieur est souvent en acier nu. Certains récipients ont des intérieurs recouverts d'époxy ou de résine pour améliorer leur résistance à la corrosion. Les récipients en acier inoxydable sont rares, mais parfois utilisés dans des industries nécessitant une pureté d'air élevée, comme les secteurs médicaux et des semi-conducteurs.
Accessoires
Plusieurs tuyaux de tailles variées sont connectés au récipient sous pression. Les deux grands tuyaux visibles sur ce récipient servent à l'entrée et à la sortie de l'air comprimé. Les tuyaux plus petits sont utilisés pour fixer divers accessoires nécessaires au fonctionnement efficace et sûr du récipient. Voici quelques accessoires courants :
Manomètre Local
Un manomètre monté directement sur le récipient fournit une indication visuelle locale de la pression. Les manomètres peuvent généralement être isolés du réservoir à l'aide d'une vanne, permettant leur remplacement sans dépressuriser l'ensemble du récipient. Le manomètre de type bourdon est le plus couramment utilisé aujourd'hui. Les manomètres sur des systèmes à très haute pression doivent être équipés de verre incassable.
Interrupteurs de Pression Différentielle
Ces interrupteurs contrôlent les signaux de démarrage et d'arrêt du compresseur ; ils sont communément appelés interrupteurs ‘delta P’. Les interrupteurs Delta P servent également à régler les points d'alarme à des pressions spécifiées, par exemple une pression élevée du récipient activera l'interrupteur delta P et déclenchera une alarme visuelle et sonore.
Soupape de Sûreté (SRV)
Les soupapes de sûreté (SRV) à ressort sont désormais standard sur presque tous les récipients sous pression au-dessus d'une certaine taille et pression. Il est recommandé de monter la SRV directement sur le récipient sans moyen d'isolation (vanne) entre la SRV et le récipient.
Dans le passé, les SRV à contrepoids et à ressort pouvaient être utilisés, mais les SRV à contrepoids sont désormais abandonnés car moins fiables que le type à ressort.
La tension du ressort de la SRV est calculée pour maintenir la soupape fermée jusqu'à ce qu'une pression spécifiée soit atteinte à l'intérieur du récipient, moment auquel le ressort se comprime et la soupape s'ouvre.
Vanne de Vidange de Condensat
Le point le plus bas du récipient est équipé d'un drain pour éliminer le condensat. Il est crucial d'évacuer le condensat pour éviter la corrosion interne. Les sécheurs éliminent l'humidité de l'air comprimé avant son entrée dans le récipient, mais les drains de condensat doivent toujours être installés et utilisés pour garantir le bon fonctionnement du sécheur. Il existe deux méthodes principales pour drainer le condensat du récipient.
La première est la vanne manuelle traditionnelle, qui doit être ouverte à intervalles réguliers pour drainer le condensat. Cette solution est simple mais dépend du personnel pour effectuer la tâche, ce qui peut entraîner une ouverture moins fréquente que nécessaire.
La seconde est un drain de condensat automatique, qui évacue le condensat à intervalles réguliers pendant une durée définie, par exemple une fois par jour pendant 30 secondes. Théoriquement, le drain automatique est la meilleure option, bien qu'une défaillance puisse passer inaperçue, entraînant une accumulation de condensat jusqu'à ce que le problème soit détecté.
Bouchon Fusible
Une SRV protège contre la surpression, tandis qu'un bouchon fusible protège contre la surchauffe. Un incendie à proximité du récipient augmenterait la température et la pression internes. Pour éviter une explosion, l'alliage fusible du bouchon fond, libérant ainsi la pression.
Ports d'Inspection
Les ports d'inspection peuvent être des trous de vue, des trous de main ou des trous d'homme. Ils permettent au personnel de visualiser l'intérieur du récipient et d'évaluer son état. Il est également possible d'accéder à l'intérieur pour des besoins de nettoyage.
Maintenance et Tests
Les exigences de maintenance et de tests sont généralement dictées par la législation locale. Les inspections visuelles extérieures et intérieures, l'examen de la coque et des soudures, et les tests de la SRV doivent être effectués régulièrement.
Ressources Supplémentaires
https://en.wikipedia.org/wiki/Pressure_vessel
https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/pressure-vessel