Avantages et restrictions des systèmes de traçage à

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Avantages et restrictions des systèmes de traçage à fluide
caloporteur, électrique et vapeur
Fluide caloporteur
Électrique
Vapeur
TABLE DES MATIÈRES
INTRODUCTION ...................................................................................................2
MÉTHODES ET HISTOIRE DU TRAÇAGE ..................................................2, 3
SOMMAIRE : SYSTÈMES À FLUIDES CALOPORTEURS ACTUELS .......3
SOMMAIRE : SYSTÈMES DE TRAÇAGE ÉLECTRIQUE ACTUELS ..........4
SOMMAIRE : SYSTÈMES DE TRAÇAGE VAPEUR ACTUELS ............... 5-7
SOMMAIRE : VAPEUR LIBRE ............................................................................ 7
QUELQUES COMPARAISONS SIMPLES ............................................ 8
AVANTAGES DU TRAÇAGE À FLUIDE CALOPORTEUR ............................ 8
RESTRICTIONS DU TRAÇAGE À FLUIDE CALOPORTEUR ......................8
AVANTAGES DU TRAÇAGE ÉLECTRIQUE .....................................................9
RESTRICTIONS DU TRAÇAGE ÉLECTRIQUE................................................9
AVANTAGES DU TRAÇAGE VAPEUR ........................................................ 9-10
RESTRICTIONS DU TRAÇAGE VAPEUR ..................................................10-11
ANALYSE DU SYSTÈME DE TRAÇAGE : .................................................11-14
1. Application spécifique ......................................................................................11
2. Performance fonctionnelle du système de traçage .........................................12
3. Performance énergétique du système de traçage/tuyauterie .........................12
  • Systèmed'isolation ......................................................................................12
  • Contrôledelatempératuredetraçage .........................................................12
  • Sourcethermique .................................................................................. 12, 13
 4.Coûtd'installationdusystèmedetraçage: ..................................................... 13
  • Complexitédelatuyauterie ..........................................................................13
  • Contrôle/maintiendelatempérature ...........................................................13
  • Zonesdeclassication .................................................................................13
RÉSUMÉ ...................................................................................................................14
Pieds de page et Références ....................................................................................14

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Avantages et restrictions des systèmes de traçage à fluide
caloporteur, électrique et vapeur
INTRODUCTION
Lecoûtd'uneméthodedetraçagecontreuneautreestimportant
lorsduchoixd'unsystèmedetraçagepourl'équipementetles
tuyauxd'uneusine,étantdonnéquechaquesystèmepossède
lacapacitéàs'acquitterdesatâche.Cependant,denosjours,
l'efcacitéénergétiqueàlongtermeetlaréductiondepolluants
d'hydrocarburessontlesaspectslesplusimportantsàprendre
encomptelorsduchoixd'équipementd'usinecomportantdes
systèmesdetraçage.L'économied'énergieetlaréductiondes
émissions de gaz à effet de serre (GES) vont de pair. Lorsque la
consommation énergétique augmente, les émissions de GES
augmententégalement.Aujourd'hui,presquetouslespays
dumondeontdénileurobjectifderéductionénergétique
etd'émissionsdeGES.AuxÉtats-Unis,l'effortcollectifpour
combattrelaconsommationénergétiqueexcessive etles
émissions de GES a résulté en un partenariat entre le ministère
del'énergie(DOE), lebureaudestechnologiesindustrielles
(OIT)etl'industrieaméricaine.Cepartenariatseconcentresur
troisobjectifsmajeurs à atteindre:(1)réduirel'utilisationde
matièrespremièresetd'énergiesnon-renouvelablesparunitéde
productivité, (2) améliorer la productivité du travail et du capital ,
et(3)réduirelaproductiondedéchetsetdepolluants.1
Lesusagersde vapeur industriellecontribuentà unénorme
gaspillageénergétiquedansdenombreuxpays.Onestimeque
pour les États-Unis seuls, environ 2,8 quads (2,800 mille milliards
deBtu)d'énergie pourraientêtreéconomisésgrâceàdes
améliorationsrentablesd'efcacitéd'énergiedanslessystèmes
de vapeur industrielles.2
Lavapeurestutiliséedanslamajoritédesusines pourfaire
tournerlesturbinesquialimententlesgénérateursdeproduction
d'électricité,pour activerlespompesetautreéquipement,et
pourlesprocessusdechaleurdansleséchangeursthermiques
et les réacteurs.
Les systèmes de traçage sont rarement considérés dans les
prioritésd'initiativesvisantàréduirelaconsommationd'énergie.
Cependant,lorsquel'onconsidèrecombiendemètres(pieds)
detraçage existentdanslesraffineriesoulescomplexes
chimiquesclassiques,lepotentielderéductiondeconsommation
énergétiqueetdepolluantsd'hydrocarburesestsaisissant.3
Onse posesouventdesquestionslorsquel'ondiscutedes
systèmes de traçage. « Quel système de traçage est le plus
économique : vapeur, électricité ou fluide ? » M.A. Luke et 2
C.C.Miserlesestl'auteurdecettedéclarationsurcesujetdansun
articlede1977relatifauchoixdutraçage,quiestpluspertinente
quejamais:
«Iln'existepasderéponseabsoluefaceaudilemmeduchoixde
traçage.Seservirderecommandationsbaséesuniquementsur
des moyennes industrielles ou des paramètres supposés reflète
souventmalunesituationparticulière.Seeràd'anciennes
analysespourprendredesdécisionscapitalesactuelles,c'estne
pasprêterattentionauxdéveloppementsrécentsniauxvariables
changeantes.Exclurelesparamètresdeprisededécision,par
exemplelescompétencesdupersonnelexistantdemaintenance
et de fonctionnement à comprendre et vivre avec les système,
peut conduire au désastre. » 4
Telquel'avaitpréditlesauteurs,depuisqueleurarticleaété
publiéen1977,desdéveloppementsnovateursetimportants
ont eu lieu dans le secteur du traçage.
MÉTHODES DE TRAÇAGE
Histoire
Depuisledébutdesannées1900,letraçagevapeurestundes
principalmoyenpourquedes matériauxcommelesrésidus
pétroliers, les goudrons et les cires continuent de circuler à
traverslespipelinesetleséquipementsdans l'industrie de
transformationpétrolière etchimique.Pourles températures
trop élevées pour utiliser le traçage vapeur, le traçage à fluide
faitd'huilesminéralesétaitsouventutilisé.Leshuilesminérales
pouvaientêtreutiliséesjusqu'àdestempératuresatteignantles
316°C (600°F). À cette température, la vapeur saturée aurait
besoind'unepressionde107,0bar(1549psig).5
AprèslaSecondeGuerreMondiale,l'industriepétrolièreet
chimiquesedéveloppa,cardenombreuxproduitsnouveaux
étaientdéveloppéspourrépondreauxenviesetbesoinsd'une
sociétéquisortaittoutjusted'unegrandedépression. De
nombreusesmatièrespremièresutiliséespourcesnouveaux
produitsdevaientêtremaintenuesàunetempératureinférieure
à 66°C (150°F) et gardées dans une étroite plage de températures
pour préserver la qualité du produit final. Le traçage vapeur « nu »
del'époqueétaitsouventinadaptéàcesexigences.Descomposés
detransfertthermiquefurentdéveloppésaudébutdesannées
1950,maisavaitpourbutd'augmenter,etnondediminuer,letaux
detransmissiondechaleurdestraceursvapeur.Lesuctuations
d'airambiantétaienttropimportantespourpermettreuncontrôle
efcaceaveclesystèmedetraçagevapeurnu.Denombreuses
méthodesontététestéespour réduirelaquantitédechaleur
produite le traceur nu après que la température/pression de
vapeur ai été réglé pratiquement au niveau minimum. Une de ces
méthodesconsistaitàsuspendreuntraceurnuau-dessusdela
pipelineetd'essayerdemaintenirunelamed'airavecdescales
d'écartement.Cesystèmeposaitproblème.Lescalesétaient
tropdifcilesàmaintenirenplacelorsdel'assemblage,cequi
étaitdonctropfastidieuxetlongàinstaller.Ellessedéplaçaient
souventlorsdel'utilisationenraisondeladilatation etdela
contractionnaturelledutube.Cesystèmeétaitconfrontéàdes
tauxdetransmissionthermiqueimprévisibles,àdespointschauds
etàunfortcoûtd'installation.

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caloporteur, électrique et vapeur
Pendantcettepériode,lesingénieursd'usinepréféraientutiliser
lesméthodesdetraçageàuide(glycolethuileschaudes)
lorsquec'étaitpossiblecarleuiderégulantpouvaitmaintenir
lestempératuresrequises,mêmesidesfuitesapparaissaient
souventenraisonde raccordementmalajustés.Letraçageà
résistanceélectriquefutégalementdéveloppé audébutdu
vingtième siècle et certains modèles furent adaptés pour le
traçage de pipelines ; ils furent cependant peu utilisés en raison
dedéfaillancescauséespardestempératuresexcessivesde
gainesàpuissanceélevée.Danslesannées1950débutèrent
réellementlesexpériencespourdévelopperdesméthodesde
traçageélectriquedurablesquipouvaientêtreadaptéesaux
contrôlesdetempératureautomatiques.Ceseffortsontmenéà
desaméliorationsdumarchéet,aucoursdesannées1960,le
traçageélectriquecommençaàêtreacceptécommeconcurrent
viableaux méthodesdetraçage vapeur etàfluidepourle
chauffagedetuyauxetd'équipementsd'usinesdetransformation.
SOMMAIRE :
SYSTÈMES À FLUIDES CALOPORTEURS ACTUELS
Denosjours,lesméthodesdecontrôledestraceursutilisant
des fluidesdetransmissionthermiquesont bienplus
sophistiquéesqu'autrefois.Leschéma1montreuncontrôleurde
microprocesseur(Sterling,Inc.www.sterlco.com)équipéd'une
«logiqueoue»àhauteefcacité.Unegrandevariétédeuides
detransmissionthermiquesontdisponiblespourlesbesoinsen
températureélevéeoubasse.Desunitésnomadesouxesde
chauffageouderefroidissementdeuidesontdisponibles.Pour
lesapplicationsdechauffage,deschauffagesélectriques,vapeur
ouàcombustiblesontutiliséspouraugmenterlatempérature
duuidedetransmissionthermique.Selonletypedechauffage
etlemécanismedecontrôle,desunitésdeuidecaloporteur
préemballéespeuventêtrefournieséquipéesd'uncontrôleà
microprocesseurpourunfonctionnementable,sécuriséet
exacte.Lesconnecteursdetubesimperméablesactuelséliminent
les fuites de fluides qui sont coûteuses et parfois dangereuses,
faisantdestubessemi-rigidesunmoyenidéaldetraçageàuide
detransmissionthermique.Lesraccordementsdetubespeuvent
êtresoudésmanuellementouautomatiquementsibesoin,làoù
letauxdepressionestenaccordaveclescalculsdel'ANSIB31.1.
Destubespeuventfacilementêtrecoudésetpliésoufaçonnés
enboucled'épingleàcheveuxpourlesvannesetpompes.Les
traceurs aveccomposésdetransfertthermiquefournissent
une distributiondetempérature constantetoutle long dela
pipeline mêmelors des applicationsde refroidissement.De
plus,ilspermettentd'utiliserdestempératuresdeuidemoins
élevés (ainsi opposé au traceur nu) pour les applications de
chauffagepuisquelecoefcientdetransmissionthermiqueen
estgrandementamélioré.Leschéma2montreunsystèmede
traçage liquide à vapeur caractéristique.
Schéma 1
Schéma 2
Réservoir de dilatation
Panneau
d'alarmede
contrôlede
température
Chauffageélectriqued'émersion
Capteur de
température
Alimentation
électrique
Fluidechaud
auxtraceurs

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SOMMAIRE :
SYSTÈMES DE TRAÇAGE ÉLECTRIQUE ACTUELS
Lessystèmesdetraçageélectriquemodernesprésententuntaux
trèsbasdedéfaillance,contrairementauxsystèmesdetraçage
àrésistanceélectriqued'autrefois,enraisond'unetechnologie
plusavancéeetd'exigencesdenormesd'industriequidoivent
êtrerespectéespourêtreacceptécommefournisseurviable
danscemarché.Lescontrôlesbaséssurdesmicroprocesseurs
peuventmaintenirlestempératuresdetuyauxextrêmementprès
deleur limite.Despolymères depointeàhautetempérature
etdesméthodesdeprocessusontmenésaudéveloppement
derubanschauffantsnovateursetaméliorés,exible,àauto-
régulationetauto-limitant.Ceschauffagesexiblespeuventêtre
utiliséspourmaintenirlestempératuresdepipelineauxalentours
des149°C(300°F),làoùlavapeur,lesfluidesthermiques
chaudsoudescâblesdechauffageàisolationminéraleauraient
étéutiliséautrefois.Ledéveloppementd'alliagedemétauxà
hautestempératures afourni unmoyend'augmenterletaux
demaintenancedetempérature descâblesdechauffages
électriquesàisolationminéralesemiexiblesactuelsjusqu'à
500°C(932°F)avecdestempératuresmaximalesd'expositionde
593°C(1100°F).Voirlesschémas3et4pourlessystèmesde
traçageélectriqueetdecontrôlebaséssurdesmicroprocesseurs
caractéristiques.
Schéma 4
Moniteurbasésurdesmicroprocesseursetunitésdecontrôlepour
systèmesdetraçageélectrique-zonedecontrôleprogrammablepar
incrémentation de 1 degré.
Schéma 3
1 Câbledetraçageélectrique
2 Raccordementdeconnexiondel'alimentation
3 Terminaisond'extrémitéducircuit
4 Isolationthermaleetmembraneanti-intempéries
5 Dispositifdeprotectiondebranchementducircuit
6 Dispositifdecontrôle
7 Étiquetted'avertissement

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SOMMAIRE :
SYSTÈMES DE TRAÇAGE VAPEUR ACTUELS
Ilexistedenos jours unegrandegammede méthodes de
traçagevapeur.Denouveauxtraceursvapeurisolésfabriqués
enusineontétédéveloppés,offranttouteunegammedetaux
detransmissionthermiquepourdescontrôlesdetempérature
basseetmoyenneainsiqu'unesécuritéaméliorée.Lorsquel'on
aaccèsàunebassepressionvapeur,cestraceurspeuventêtre
utiliséspourchaufferdesmatériauxcommelasoudecaustique,
desrésines,desacidesetdeslignesd'eauquiauparavantne
pouvaientpasêtrechaufféesavecdestraceursnusenraisonde
lachaleurexcessivequipouvaitdonnerlieuàdescorrosions,
vapeurs et produits non-conformes. Les traceurs isolés peuvent
égalementêtreutiliséspourlecontrôledetempératurelorsque
l'onaaccèsàdehautespressionsvapeur,plutôtqued'installerdes
réducteursdepression.Pourleshautesplagesdetempératures,
lavapeurpeutêtreutiliséecommemoyendetransmissionde
chaleurdansunsystèmedetraçagemodernede«conduction»,
danslequeluncomposédetransfertthermiqueestinstallésurun
traceuretrecouvertd'unegaineenacieràraccordementrapide
and'offriruncontactmaximumetpermanentsurlasurfacede
lapipeline.Untraceurdeconductionfourniraautantdechaleur
que3à6traceursnusetpeutégalementréchauffer.Leschéma5
montre un système de traçage vapeur caractéristique. La plupart
dutemps,letraçagevapeurcirculelibrementdanslessystèmes,
danslesquelsaucuneméthodedecontrôlen'estappliquéemis
à part des réducteurs de pression de vapeur, comme montré au
Schéma6.Ilexistecependantplusieursméthodesdecontrôle.
Lesschémas6et7détaillentdesméthodesdebranchementpour
lecontrôledespipelinesetdedétectiondumilieuambiant.La
schéma9montrelecontrôleparpurgeursàpressionéquilibrée,
quiretiennentlescondensats.Leschéma10montreuntraceur
vapeurisoléutilisépourbaisserlatempératured'unepipeline
équipéed'untraceur,contrairementàuntraceurnu,quidiminue
letauxdetransmissionthermiquedepuisletraceurautuyau.
Schéma 5
Système de traçage vapeur caractéristique
Filtre
Vanne
d'isolation
Tête
d'écoulement
Clarinette
verticale
de vapeur
Purgeur
Tubepré-isolé
d'approvisionnement
de vapeur
Traceur vapeur
Têtedecon-
densats
Clapet
de
retenue
Station de purge de vapeur
Clarinette de retour
de condensats
verticale