Calorifugeage des canalisations

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3.10.3 REALISATION DU CALORIFUGEAGE DES CANALISATIONS

La mise en oeuvre des matériaux isolants a une importance considérable sur les performances et il serait inutile d’exécuter des calculs relativement précis si la réalisation ne respectait pas les hypothèses de base.

1. Calorifugeage des parties droites: il dépend de la forme sous laquelle se présente l’isolant ( matelas ou coquilles ).

a) Coquilles: Les coquilles sont posées à joints croisés pour l’isolation en une couche et à joints décalés pour l’isolation en plusieurs couches. Elles sont ligaturées à la tuyauterie par des feuillards en aluminium de 12,5 mm, 2 par coquille ou enroulées par un fil d’acier inoxydable. Les raccords en T, supports, etc.... sont ajustés sur place par découpage ( FIG 1-182)

b) Matelas: Ils sont posés de manière jointive. Ils seront cerclés et comprimés par des fils galvanisés ( 2 par mètre ), avant la mise en place de la protection afin d’éviter toute déformation de celle-ci. Les matelas posés côte à côte sont cousus ensemble. Si l’on applique 2 couches de matelas, ceux-ci seront placés en quinconce et les joints seront alternés ( FIG 1-182)

Des anneaux de soutènement seront placés aux endroits où l’on craint des endommagements. Il faut également appliquer des anneaux de soutènement, si le matelas n’est pas assez comprimé lors de la pose ( FIG 1-183 ). Si l’on applique plusieurs couches, le diamètre des anneaux peut être choisi de telle sorte que la couche d’isolation extérieure soit posée sur ces anneaux, ceci afin d’éviter les ponts thermiques à l’endroit des anneaux. pour les tuyauteries verticales, il faut appliquer une construction de soutènement tous les 4 m environ ( FIG 1-183 ).

Remarque : Les tuyaux munis d'un traceur peuvent être isolés aussi bien par un matelas sur treillis que par une coquille ( Fig 1-183 )



2. Protection des isolants: La protection des isolants contre les chocs et les conditions climatiques est en générale constituée par des tôles galvanisées ou en aluminium et parfois encore en inox de 0,6 à 1 mm d’épaisseur dont les bords sont moulurés ( FIG 1-184 ). Elles sont installées avec un recouvrement de 50 mm et fixées les unes aux autres par des vis Parker. Dans le cas des tuyauteries à haute température, un certain nombre de joints circulaires seront laissés libres pour permettre la dilatation.

3. Pièces de formes particulières: En dehors des parties droites, une canalisation possède des accessoires qui peuvent, du point de vue de l’isolation, poser des problèmes. Citons par exemple: les brides; les compensateurs de dilatation; les supports; les vannes ou autres types de robinetterie.

Les brides ne sont pas toujours calorifugées, c’est pourtant une erreur, car l’absence d’isolation provoque une augmentation du gradient de température entre la bride et la boulonnerie, pouvant conduire à des contraintes excessives dans celles-ci, entraînant un desserrage lors du refroidissement. Lorsque ces brides sont calorifugées, la conception de l’isolation doit permettre un démontage facile du joint des brides et une vérification de l’étanchéité de celles-ci ( FIG 1-185 ).

L’isolation des compensateurs de dilatation doit permettre les mouvements de ceux-ci dans toutes les directions prévues. Si le compensateur comporte des tirants, ils seront disposés à l’extérieur du calorifuge afin de ne pas diminuer leur résistance. Si par exception, cela devait se produire, il faudrait prendre en considération la température du fluide pour leur calcul ( FIG 1-186 ).

4. Le supportage: Tous les supports liant la tuyauterie aux structures constituent des ‘’Ponts thermiques‘’ et augmentent considérablement leur déperdition. On peut, pour chaque support, établir une note de calculs de déperditions, mais cela demanderait un travail long et coûteux.



Il est préférable d’utiliser la formule empirique suivante:

Qs =
dans laquelle : Qs = perte calorifique ( Watts )
Ap = section du support ( m² )
t1 = température du fluide ( °K )
t2 = ‘’ de l’ambiance ( °K )
ec = épaisseur de l’isolant ( m )

On suppose que la conductibilité de l’acier est de λ = 45 W/m°K . l’expérience montre que les déperditions par les supports sont de l’ordre de 20% des déperditions à travers le calorifuge. Pour un calcul rapide, on retiendra ce pourcentage.

Il existe la possibilité d’isoler les supports de la tuyauterie en choisissant un isolant ayant une très bonne résistance mécanique, permettant de fixer le support sur l’isolant, ce qui permet aux colliers de rester froid et d’adopter une qualité d’acier courante, ce genre de support est actuellement standardisé. Dans le cas d’attache par ‘’ Trunnion ‘’ ( tube de forte épaisseur soudé sur la tuyauterie ), il est indispensable de le bourrer d’isolant et pour ce faire prévoir un trou dans la plaque de fermeture.

Lorsque la tuyauterie est située à l’extérieur, il y a lieu de prévoir un capuchon autour des pendards ( FIG 1-182 ) permettant de protéger l’isolant contre l’introduction de l’humidité.

5. La robinetterie: Le calorifugeage de la robinetterie doit être prévu démontable afin de permettre toutes interventions. Il y a également lieu de prévoir un détecteur de fuite au droit des brides ( tuy. + vanne ) et un seul pour la robinetterie à bouts soudables. Ces détecteurs seront positionnés vers le bas pour les liquides et reliés à une tuyauterie d'évacuation des condensats pour les fluides dangereux et vers le haut pour les gaz avec une liaison vers une tuyauterie d'évacuation si nécessaire. Dans certains cas bien spécifiques une alarme peut être prévue. La FIG 1-185 montre ce type de calorifuge caractérisé, par la protection métallique, par des pièces de forme munies d’attaches permettant un démontage rapide. Il existe également des capuchons matelassés à fermeture rapide pour tuyauteries soumises à des températures moyennes.

6. Isolation des tuyauteries cryogéniques: Il existe actuellement des procédés d’isolation spécifique pour les appareils et tuyauteries soumis à des températures pouvant atteindre - 200°C. Indépendamment des isolants classiques dans leur plage de températures concernées, plusieurs systèmes peuvent être utilisés; comme par exemple:




a) L’isolation par double enveloppe: Dans laquelle une poudre fine telle que la perlite est introduite au moyen d’un vide ( +/- 10-2 Tor ). L’absence de gaz limite les pertes thermiques par convection et seuls subsistent la convection et le rayonnement qui , lui, peut être réduit par l’opacification des poudres. C’est une technique coûteuse, mais la conductivité moyenne entre - 196 et + 20°C est de l’ordre de 0,001 à 0,2 W/cm°K et peut être réduite d’un facteur 10 en utilisant ces poudres opacifiées. Les doubles enveloppes supportant de fait une pression extérieure de 1 barg doivent être calculées en utilisant, par exemple, le code ASME VIII div 1. Dans certains cas, des raidisseurs devront être placés.

b) Les superisolants: Partant du principe qu’il est possible de réduire la conductibilité au moyen de surfaces réfléchissantes sous vide, cela a conduit à imaginer des ensembles de couches réfléchissantes séparées par des micro-fibres, peu conductrices et facilement dégazables, le tout placé dans une enveloppe soumise au vide (  = 0,0001 W/m°K ). Ces isolants ont surtout été développés pour la technique spatiale et restent toujours d’un coût très élevé.

c) Réalisation de l’isolation cryogénique: Elle doit obéir à des règles précises afin d’obtenir une efficacité de l’isolation dans le temps.

- L’isolant doit être posé à joints croisés et alternés avec des joints de contraction à chaque couche.
- L’isolant est collé et jointoyé avec des produits convenables



- Pour tous les isolants qui sont sensibles à l’absorption de l’humidité, il est indispensable de prévoir un ou plusieurs écrans pare-vapeur pouvant être constitués par des couches d’enduits étanches sur une toile servant d’armature. Ces couches sont fragiles et de ce fait doivent être continues et protégées.

Le respect du principe de la continuité de l’écran pare-vapeur crée des difficultés pour la réalisation d’éléments d’isolation démontables tels que les brides et la robinetterie.

 
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