La vapeur et l'organisation

Les avantages décrits ne présentent pas le même intérêt pour tous les utilisateurs de vapeur. Les avantages de la vapeur, en tant que solution de problèmes, peuvent être subdivisés selon différents points de vue au sein d’une entreprise. Ils sont perçus différemment selon que vous êtes un directeur général, un manager ou au niveau opérationnel.

Les questions que ces personnes posent sur la vapeur sont nettement différentes.

Le cadre de plus haut niveau s’intéresse à la meilleure solution de transfert d’énergie pour atteindre les objectifs stratégiques et financiers de l’organisation.

Si une entreprise installe un système vapeur ou choisit de moderniser un système existant, un investissement en capital important est nécessaire, et la relation avec le système et le fournisseur du système sera longue et étroite.

Les directeurs généraux et la haute direction veulent des réponses aux questions suivantes :

Q. Quel type d’investissement en capital représente un système vapeur ? Un système vapeur ne nécessite que des tuyauteries de petit diamètre pour répondre à un besoin élevé en chaleur. Il ne nécessite pas de pompes coûteuses ni d’équilibrage, et seules des vannes à deux voies sont nécessaires. Cela signifie que le système est plus simple et moins coûteux que, par exemple, un système d’eau chaude à haute température. La haute efficacité de l’installation vapeur signifie qu’elle est compacte et utilise au maximum l’espace, ce qui est souvent un facteur limitant dans les usines. De plus, la modernisation d’un système vapeur existant avec les dernières chaudières et contrôles représente typiquement 50% du coût de son démontage et remplacement par un système à gaz décentralisé. Q. Comment les coûts de fonctionnement et de maintenance d’un système vapeur affecteront-ils les frais généraux ? La chaufferie centralisée est hautement efficace et peut utiliser des tarifs de combustible interruptible à bas prix. La chaudière peut même être alimentée par des déchets, ou faire partie d’une installation de cogénération (CHP) de pointe. L’équipement vapeur bénéficie typiquement d’une longue durée de vie - des chiffres de trente ans ou plus de fonctionnement à faible maintenance sont tout à fait courants. L’installation vapeur moderne, de la chaufferie à l’installation utilisant la vapeur et retour, peut être entièrement automatisée. Cela réduit considérablement le coût de mise en service de l’installation. Des équipements de surveillance énergétique sophistiqués garantiront que l’installation reste économe en énergie et ait un besoin réduit en personnel. Tous ces facteurs combinés signifient qu’un système vapeur bénéficie d’un faible coût sur toute sa durée de vie. Q. Si un système vapeur est installé, comment en tirer le meilleur parti ? La vapeur a un large éventail d’utilisations. Elle peut être utilisée pour le chauffage de grandes surfaces, pour des processus complexes et pour la stérilisation. En prenant l’exemple d’un hôpital, la vapeur est idéale car elle peut être produite centralement à haute pression, distribuée sur de longues distances puis réduite en pression au point d’utilisation. Cela signifie qu’une seule chaudière à haute pression peut répondre aux besoins de toutes les applications autour de l’hôpital, par exemple le chauffage des salles, l’humidification de l’air, la cuisson de grandes quantités de nourriture et la stérilisation de l’équipement. Il n’est pas aussi facile de répondre à tous ces besoins avec un système à eau. Q. Et si les besoins changent à l’avenir ? Les systèmes vapeur sont flexibles et faciles à agrandir. Ils peuvent évoluer avec l’entreprise et être modifiés pour répondre aux objectifs commerciaux changeants. Q. Que dit l’utilisation de la vapeur sur l’entreprise ? L’utilisation de la vapeur est responsable sur le plan environnemental. Les entreprises continuent de choisir la vapeur car elle est produite avec des niveaux élevés d’efficacité énergétique. Les contrôles environnementaux sont de plus en plus stricts, au point que les organisations doivent considérer les coûts et les méthodes d’élimination des installations avant leur mise en place. Tous ces aspects sont pris en compte lors de la conception et de la fabrication des installations vapeur.

Un manager considérera la vapeur comme quelque chose qui fournira une solution à un problème de gestion, comme quelque chose qui bénéficiera et ajoutera de la valeur à l’entreprise. La responsabilité du manager est de mettre en œuvre les initiatives ordonnées par les cadres supérieurs. Un manager demanderait « Comment la vapeur permettra-t-elle la mise en œuvre réussie de cette tâche ? »

Les managers ont tendance à être pratiques et concentrés sur l’achèvement d’une tâche dans un budget donné. Ils choisiront d’utiliser la vapeur s’ils pensent qu’elle fournira le plus de praticité et d’efficience à un coût raisonnable. Ils sont moins préoccupés par la mécanique du système vapeur lui-même. Une perspective utile serait que le manager est la personne qui veut le produit fini, sans nécessairement vouloir savoir comment la machinerie qui le produit est assemblée.

Les managers ont besoin de réponses aux questions suivantes :

Q. La vapeur sera-t-elle adaptée au processus ? La vapeur sert de nombreuses applications et utilisations. Elle a une teneur élevée en chaleur et cède sa chaleur à une température constante. Elle ne crée pas de gradient de température le long de la surface de transfert de chaleur, contrairement à l’eau et aux huiles thermiques, ce qui signifie qu’elle peut fournir une qualité de produit plus constante. Comme la vapeur est un fluide pur, elle peut être injectée directement dans le produit ou entourer le produit chauffé. L’énergie fournie au processus est facile à contrôler en utilisant des vannes à deux voies, grâce à la relation directe entre température et pression. Q. Si un système vapeur est installé, comment en tirer le meilleur parti ? La vapeur a un large éventail d’utilisations. Elle peut être utilisée pour le chauffage de grandes surfaces et pour de nombreux processus de fabrication complexes.

Au niveau opérationnel, le condensat produit par un processus de fabrication peut être renvoyé au réservoir d’eau d’alimentation de la chaudière. Cela peut réduire considérablement les coûts de combustible et de traitement de l’eau de la chaudière, car l’eau est déjà traitée et à haute température.

La vapeur à plus basse pression peut également être produite à partir du condensat dans un réservoir de vapeur flash, et utilisée dans des applications à basse pression telles que le chauffage des locaux. Q. Combien coûte la production de vapeur ? L’eau est abondante et peu coûteuse, et les chaudières vapeur sont hautement efficaces car elles extraient une grande proportion de l’énergie contenue dans le combustible. Comme mentionné précédemment, la chaufferie centrale peut tirer parti des tarifs de combustible interruptible à bas prix, ce qui n’est pas possible pour les systèmes à gaz décentralisés qui utilisent un approvisionnement constant en combustible à tarif plein.

La vapeur flash et le condensat peuvent être récupérés et renvoyés à la chaudière ou utilisés dans des applications à basse pression avec des pertes minimales.

L’utilisation de la vapeur est facile à surveiller à l’aide de débitmètres vapeur et de produits compatibles SCADA. Pour des chiffres réels, voir « Le coût de la production de vapeur », plus loin dans ce Module. En termes de coûts d’investissement et de fonctionnement, il a été vu lors de la réponse aux préoccupations du directeur général que l’installation vapeur peut représenter un bon rapport qualité-prix dans les deux domaines. Q. Y a-t-il assez d’espace d’installation ? Les taux élevés de transfert de chaleur dont bénéficie la vapeur signifient que l’installation est plus petite et plus compacte qu’une installation à eau ou huile thermique. Un ensemble typique moderne échangeur de chaleur vapeur-eau chaude d’une puissance nominale de 1 200 kW n’occupe que 0,7 m² d’espace au sol. Comparez cela à un calorifère à eau chaude qui peut prendre une grande partie d’une salle des machines. Q. Ne souhaitant pas trop réfléchir à cette partie du processus, peut-on fournir une solution complète ? L’installation vapeur peut être fournie sous forme de modules compacts prêts à installer, installés, mis en service et prêts à fonctionner en très peu de temps. Ils offrent de nombreuses années de fonctionnement sans problème et ont un faible coût sur leur durée de vie.

Au niveau opérationnel, l’efficacité quotidienne et la durée de travail des individus peuvent être directement affectées par l’installation vapeur et la manière dont elle fonctionne. Ces personnes veulent savoir que l’installation va fonctionner, à quel point elle fonctionnera bien, et l’effet que cela aura sur leur temps et leurs ressources.

Le personnel technique/les opérateurs ont besoin de réponses aux questions suivantes :

Q. Va-t-elle tomber en panne ? Une installation vapeur bien conçue et entretenue ne devrait avoir aucune raison de tomber en panne. Les mécanismes du système sont simples à comprendre et conçus pour minimiser la maintenance. Il n’est pas inhabituel que des éléments d’installation vapeur bénéficient de 30 ou 40 ans de fonctionnement sans problème. Q. Lorsque la maintenance est requise, est-elle facile ? L’installation vapeur moderne est conçue pour faciliter une maintenance rapide et facile avec un minimum de temps d’arrêt. La conception moderne des composants est un avantage à cet égard. Par exemple, les purgeurs de vapeur à raccord rotatif peuvent être remplacés en desserrant deux boulons et en glissant une nouvelle unité de purgeur en place. Les collecteurs vapeur et condensat forgés modernes intègrent des vannes à piston qui peuvent être maintenues en ligne avec un outil portatif simple. Des systèmes de surveillance sophistiqués ciblent les composants qui nécessitent réellement une maintenance, plutôt que de permettre une maintenance préventive inutile sur des éléments d’installation fonctionnels.

Les organes internes des vannes de régulation peuvent simplement être extraits et changés en ligne, et les actionneurs peuvent être inversés sur le terrain. Les pompes mécaniques peuvent être entretenues simplement en retirant un couvercle, auquel tous les organes internes sont fixés. Les raccords de tuyauterie universels permettent de remplacer les purgeurs de vapeur en quelques minutes. Un point important à noter est que lorsque la maintenance du système est requise, un système vapeur est facile à isoler et se vidange rapidement, ce qui signifie que les réparations peuvent être effectuées rapidement. Les petites fuites éventuelles sont non toxiques. Ce n’est pas toujours le cas avec les systèmes liquides, qui sont plus lents et plus coûteux à vider, et peuvent inclure des fluides thermiques toxiques ou difficiles à manipuler.

Q. Saura-t-elle fonctionner seule ?

Tableau 1.2.1 Utilisateurs de vapeur

Gros utilisateurs	Utilisateurs moyens	Petits utilisateurs
Alimentation et boissons Pharmaceutique Raffinage du pétrole Chimie Plastiques Pâte à papier Raffinage du sucre Textile Traitement des métaux Caoutchouc et pneumatique Construction navale Production d’énergie	Chauffage et ventilation Cuisson Durcissement Refroidissement Fermentation Traitement Nettoyage Fusion Cuisson au four Séchage	Électronique Horticulture Climatisation Humidification

Utilisations intéressantes de la vapeur :

• Rétraction thermique des emballages de viande.
• Enfoncer les couvercles sur les pots alimentaires.
• Faire éclater le maïs pour fabriquer des cornflakes.
• Teindre des balles de tennis.
• Réparer des tuyaux souterrains (la vapeur est utilisée pour dilater et sceller une mousse qui a été injectée dans le tuyau. Cela forme un nouveau revêtement pour le tuyau et scelle toute fissure).
• Garder le chocolat mou afin qu’il puisse être pompé et moulé.
• Rendre les bouteilles de boissons attrayantes mais sûres, par exemple inviolables, en rétractant thermiquement un film d’emballage.
• Sécher la colle (chauffer à la fois la colle et les matériaux à sécher sur un rouleau).
• Fabriquer des préservatifs.
• Fabriquer du papier bulle.
• Peler des pommes de terre à la tonne (la vapeur haute pression est injectée dans un récipient plein de pommes de terre. Puis elle est rapidement dépressurisée, arrachant les peaux).
• Chauffer des piscines.
• Fabriquer du café instantané, du lait ou du cacao en poudre.
• Mouler des pneus.
• Repasser des vêtements.
• Fabriquer des moquettes.
• Onduler le carton.
• Garantir une finition de peinture de haute qualité sur les voitures.
• Laver des bouteilles de lait.
• Laver des fûts de bière.
• Sécher du papier.
• Garantir la stérilité des médicaments et du matériel médical.
• Cuire des chips de pommes de terre.
• Stériliser des fauteuils roulants.
• Cuire des morceaux de nourriture, par exemple des fruits de mer, uniformément dans un panier en utilisant de la vapeur injectée pour la chaleur, l’humidité et la turbulence en même temps.
• Cuire de grandes cuves de nourriture par injection directe ou chauffage par double enveloppe. …et des centaines d’autres.

Dans l’industrie actuelle, le coût de fourniture d’énergie est d’un intérêt considérable. Le Tableau 1.2.2 présente les prix prévisionnels des combustibles industriels pour la Grande-Bretagne, obtenus à partir d’un récent Digest of UK Energy Statistics. Tableau 1.2.2 Prix des combustibles en GB (hors taxe sur le changement climatique)

Le coût de production de vapeur basé sur les coûts ci-dessus

Tous les chiffres excluent la taxe sur le changement climatique entrée en vigueur en avril 2001. Le coût de production de 1 000 kg de vapeur en utilisant les types de combustible listés et les chiffres moyens de coût de combustible est présenté dans le Tableau 1.2.3. Tableau 1.2.3 Coûts de la vapeur en GB - 2009

Une chaudière vapeur moderne fonctionnera généralement à une efficacité comprise entre 80 et 85%. Certaines pertes de distribution seront encourues dans la tuyauterie entre la chaudière et l’équipement du processus, mais pour un système isolé selon les normes actuelles, cette perte ne devrait pas dépasser 5% de la teneur totale en chaleur de la vapeur. La chaleur peut être récupérée à partir du blowdown, la vapeur flash peut être utilisée pour des applications à basse pression, et le condensat est renvoyé au réservoir d’eau d’alimentation de la chaudière. Si un économiseur est installé dans la cheminée de la chaudière, l’efficacité globale d’une installation vapeur centralisée sera d’environ 87%. C’est inférieur à l’efficacité de 100% réalisée avec un système de chauffage électrique au point d’utilisation, mais les coûts de fonctionnement typiques des deux systèmes doivent être comparés. Il est clair que l’option la moins coûteuse est la chaufferie centralisée, qui peut utiliser un tarif de gaz interruptible plus bas plutôt que le tarif plein du gaz ou de l’électricité, essentiel pour un système de chauffage au point d’utilisation. L’efficacité globale de la production d’électricité dans une centrale électrique est d’environ 30 à 35%, ce qui se reflète dans les tarifs unitaires. Les composants de l’installation vapeur sont également hautement efficaces. Par exemple, les purgeurs de vapeur ne permettent au condensat de s’écouler de l’installation que tout en retenant la vapeur précieuse pour le processus. La vapeur flash du condensat peut être utilisée pour des processus à plus basse pression avec l’aide d’un réservoir de vapeur flash. Les pages suivantes présentent des exemples réels de situations dans lesquelles un utilisateur de vapeur avait initialement été mal conseillé et/ou n’avait accès qu’à des informations de mauvaise qualité ou incomplètes concernant l’installation vapeur. Dans les deux cas, ils ont presque pris des décisions qui auraient été coûteuses et certainement pas dans le meilleur intérêt de leur organisation. Certains détails d’identification ont été modifiés.

Étude de cas : un hôpital du sud-ouest du Royaume-Uni envisage de remplacer son système vapeur

Dans une situation réelle au milieu des années 1990, un hôpital dans l’ouest de l’Angleterre a envisagé de remplacer son ancien système vapeur par un système d’eau chaude à haute température, utilisant des chaudières à gaz supplémentaires pour gérer certaines charges. Bien que les nouveaux systèmes vapeur soient extrêmement modernes et efficaces dans leur conception, des systèmes plus anciens et négligés sont parfois rencontrés et cet utilisateur devait prendre une décision soit de moderniser soit de remplacer le système. L’allocation financière au projet était de 2,57 millions de livres sterling sur trois ans, couvrant les frais professionnels plus TVA. Il a été démontré, en consultation avec l’hôpital, que seulement 1,2 million de livres sterling dépensées sur dix ans permettraient le renouvellement des chaudières vapeur, de la tuyauterie et d’un grand nombre de calorifères. Il était également clair que le renouvellement du système vapeur nécessiterait une intervention professionnelle beaucoup réduite. En fait, passer à l’eau chaude à haute température (HTHW) coûterait plus de 1,2 million de livres sterling de plus que le renouvellement du système vapeur. Les raisons initiales données par l’hôpital pour remplacer le système vapeur étaient :

• Avec un système HTHW, on pensait que les coûts de maintenance et de fonctionnement seraient inférieurs.

• L’installation vapeur existante, les chaudières et la tuyauterie avaient besoin d’être remplacées de toute façon. Les coûts de maintenance du système vapeur étaient censés inclure l’assurance des calorifères, la maintenance des purgeurs de vapeur, les vannes de réduction et l’installation de traitement de l’eau, ainsi que le remplacement de la tuyauterie de condensat. Les coûts de fonctionnement étaient censés inclure le traitement de l’eau, l’eau de complément, la mise en service de la chaufferie, et les pertes de chaleur des calorifères, du blowdown et des purgeurs. Les coûts de fonctionnement annuels approximatifs utilisés par l’hôpital pour le HTHW par rapport à la vapeur sont donnés dans le Tableau 1.2.4.

Tableau 1.2.4 Coûts de fonctionnement

Des revendications supplémentaires en faveur de chaudières individuelles à gaz ont été données comme suit : **-**Aucune perte sur réseau principal.

• Chaudières de remplacement plus petites.

• Pas de besoin en combustible de secours. Les coûts établis ci-dessus rendaient le système HTHW plus favorable en termes de coûts de fonctionnement. Le nouveau système HTHW coûterait 1 953 000 £ plus 274 600 £ par an en coûts de fonctionnement et de maintenance. Cela signifiait en fait la mise hors service d’une installation et son remplacement à un coût supérieur à 2 millions de livres sterling, pour économiser un peu plus de 130 000 £ par an. Les facteurs suivants devaient être pris en compte :

• L’économie de 130 000 £ avec le HTHW provient de 406 400 £ - 274 600 £. Le coût du combustible pour la vapeur peut être réduit au même niveau que celui du HTHW en utilisant le retour de condensat et la récupération de vapeur flash. Cela réduirait le total de 65 000 £ à 341 400 £.

• Les plus grandes économies revendiquées étaient dues à l’élimination des chaudières avec présence humaine. Cependant, les chaufferies modernes sont entièrement automatisées et il n’y a aucun besoin de présence humaine.

• La réduction de 37 000 £ des coûts de maintenance semblait très optimiste compte tenu que la solution HTHW comprenait l’introduction de 16 nouvelles chaudières à gaz, 4 nouveaux générateurs de vapeur et 9 nouveaux humidificateurs. Cela aurait entraîné un besoin de maintenance significatif.

• Les générateurs de vapeur et les humidificateurs avaient des besoins en combustible non comptabilisés et des coûts de traitement de l’eau. Le combustible aurait été fourni à tarif plein pour satisfaire l’affirmation selon laquelle le combustible de secours n’était pas nécessaire. En revanche, les chaudières vapeur centralisées peuvent utiliser des alternatives à faible coût au tarif interruptible.

• Les économies sur les pertes thermiques du réseau principal (éliminées par les chaudières à gaz sans réseau) étaient minimales par rapport aux coûts totaux impliqués, et en fait compensées par le besoin en combustible au tarif plein.

• Un fait donné en faveur du remplacement du système vapeur était le coût élevé du remplacement de la tuyauterie de condensat. Cet énoncé nous indique que la corrosion avait lieu, dont la cause la plus courante est les gaz dissous, qui peuvent être éliminés physiquement ou par traitement chimique. Remplacer le système à cause de cela revient à remplacer un voiture parce que les cendriers sont pleins !

• Un inconvénient donné pour les systèmes vapeur était la nécessité d’une inspection d’assurance des calorifères vapeur/eau. Cependant, les calorifères HTHW nécessitent également une inspection !

• Un autre inconvénient donné était la nécessité de maintenir les vannes de réduction de pression vapeur. Mais les systèmes à eau contiennent des vannes à trois voies avec un besoin de maintenance significatif.

• Le coût de l’eau de complément et du traitement de l’eau pour les systèmes vapeur a été critiqué. Cependant, lorsqu’un système vapeur nécessite une maintenance, la partie concernée peut être facilement isolée et rapidement vidée avec peu de pertes (ce qui minimise le temps d’arrêt). En revanche, un système à eau nécessite que des sections entières soient refroidies puis vidées. Il doit ensuite être rempli et purgé d’air après la maintenance. Les systèmes HTHW nécessitent également un traitement chimique, tout comme les systèmes vapeur. Présenté avec ces explications, l’hôpital a réalisé que la plupart des preuves sur lesquelles il basait sa décision étaient biaisées et incomplètes. L’équipe technique de l’hôpital a réévalué le dossier, et a décidé de conserver son installation vapeur et de la moderniser avec des contrôles et équipements modernes, économisant une somme considérable.

Le chauffage par traçage est un élément vital pour le fonctionnement fiable des tuyauteries et des réservoirs/cuves de stockage/processus, dans un large éventail d’industries.

Un traceur vapeur est une petite tuyauterie de vapeur qui court le long de la surface extérieure d’une tuyauterie de processus (généralement) plus grande. Une pâte thermiquement conductrice est souvent utilisée entre le traceur et la tuyauterie de processus. Les deux tuyauteries sont ensuite isolées ensemble. La chaleur fournie par le traceur (par conduction) empêche le contenu de la grande tuyauterie de processus de geler (protection antigel pour les lignes d’eau) ou maintient la température du fluide de processus afin qu’il reste facile à pomper. Le traçage est couramment trouvé dans les industries pétrolières et pétrochimiques, mais aussi dans les secteurs alimentaire et pharmaceutique, pour les huiles, les graisses et le glucose. Beaucoup de ces fluides ne peuvent être pompés qu’à des températures bien supérieures à la température ambiante. Dans le traitement chimique, une gamme de produits allant de l’acide acétique à l’asphalte, au soufre et aux composés de zinc ne peut être transportée par tuyauteries que si elle est maintenue à une température appropriée. Pour les longues distances de tuyauteries que l’on trouve dans une grande partie de l’industrie des procédés, le traçage vapeur reste le choix le plus populaire. Pour les très courtes distances ou lorsqu’aucune alimentation en vapeur n’est disponible, le traçage électrique est souvent choisi, bien que l’eau chaude soit également utilisée pour les besoins à basse température. Les avantages relatifs du traçage vapeur et électrique sont résumés dans le Tableau 1.2.5.

Tableau 1.2.5 Les mérites relatifs du chauffage par traçage vapeur et électrique

	Traçage vapeur	Traçage électrique
Robustesse - capacité à résister aux intempéries et aux mauvais traitements	Bonne	Faible
Flexibilité - capacité à répondre aux exigences de différents produits	Excellente	Faible
Sécurité - aptitude à l’utilisation dans les zones dangereuses	Excellente	Ne peut pas être utilisée dans toutes les zones
Coûts énergétiques par GJ	0 à £7,70	£22,00
Durée de vie du système	Longue	Limitée
Fiabilité	Élevée	Élevée
Facilité d’extension du système	Facile	Difficile
Contrôle de température - précision du maintien de la température	Très bonne/Élevée	Excellente
Adaptabilité aux grandes installations	Excellente	Modérée
Adaptabilité aux petites installations	Modérée	Bonne
Facilité d’installation du traceur	Modérée	Nécessite des compétences spécialisées
Coût de maintenance	Faible	Modéré
Besoin en personnel de maintenance spécialisé	Non	Oui
Disponibilité en tant que projet clé en main	Oui	Oui

Étude de cas : une raffinerie pétrolière britannique utilise le traçage vapeur pour une tuyauterie de 4 km

En 1998, un système de chauffage par traçage vapeur a été installé dans l’une des plus grandes raffineries pétrolières du Royaume-Uni. Contexte La compagnie pétrolière en question est impliquée dans l’exportation d’un type de produit de cire. La cire a de nombreuses utilisations, telles que l’isolation dans les câbles électriques, comme résine dans le papier ondulé et comme revêtement utilisé pour protéger les fruits frais. La cire a des propriétés similaires à celles de la paraffine. Pour pouvoir être transportée sur une certaine distance sous forme liquide, elle doit être maintenue à une certaine température. La raffinerie nécessitait donc une tuyauterie avec un traçage critique. Le projet nécessitait l’installation d’une tuyauterie de produit de 200 mm de diamètre, qui irait d’un parc de réservoirs à un terminal maritime en mer - une tuyauterie d’environ 4 km de long. Le projet a commencé en avril 1997, l’installation a été achevée en août 1998, et la première exportation réussie de cire a eu lieu un mois plus tard. Bien que l’équipe de direction de la raffinerie ait été initialement engagée dans une solution de traçage électrique, elle a été convaincue d’examiner des propositions de conception comparatives et des devis pour les options de traçage électrique et vapeur. L’application de la cire Le paramètre clé pour cette application de traçage critique était de fournir un contrôle strict de la température du produit à 80 °C, mais d’avoir la capacité d’augmenter la température à 90 °C pour les conditions de démarrage ou de ré-écoulement. D’autres facteurs critiques comprenaient le fait que le produit se solidifierait en dessous de 60 °C, et se détériorerait s’il était soumis à des températures supérieures à 120 °C. La vapeur était disponible sur le site à 9 bar g et 180 °C, ce qui présentait immédiatement des problèmes de températures de surface excessives si une tuyauterie de traçage conventionnelle en acier au carbone schedule 80 devait être utilisée. Cela avait été proposé par l’entrepreneur comme solution de traçage vapeur traditionnelle pour la compagnie pétrolière. La longueur totale de tuyauterie de traceur requise était de 11,5 km, ce qui signifiait que l’installation de tuyauterie en acier au carbone serait très intensive en main-d’œuvre, coûteuse et peu pratique. Avec tous les joints impliqués, ce n’était pas une option attrayante. Cependant, les systèmes de traçage vapeur d’aujourd’hui sont technologiquement très avancés. Spirax Sarco et leur partenaire sur le projet, une entreprise spécialisée dans le traçage, ont pu proposer deux passes parallèles de tuyauterie de traceur en cuivre isolé, ce qui a effectivement mis une couche d’isolation entre la tuyauterie de produit et le traceur vapeur. Cela a permis l’utilisation d’une alimentation en vapeur à 9 bar g, sans le risque de points chauds qui pourraient dépasser la limite critique de 120 °C du produit. L’avantage de l’installation était que, comme la tuyauterie de traceur vapeur en cuivre recuit et ductile utilisée était disponible en longueurs continues sur bobine, les passes proposées de 50 m auraient un nombre limité de joints, réduisant le potentiel de fuites futures des raccords. Cela a fourni une solution fiable à faible maintenance. Après des calculs complets d’audit énergétique, et la production de schémas d’installation pour l’établissement des coûts, ainsi qu’une ingénierie soignée, la proposition était d’utiliser le système de distribution existant à 9 bar g avec une tuyauterie en acier au carbone de 15 mm pour alimenter le système de traçage, accompagné de filtres et de contrôles de température. Une tuyauterie de condensat en acier au carbone a été utilisée avec des purgeurs de traçage légers qui ont minimisé le besoin de supports substantiels fabriqués. Les passes de traceur typiques seraient de 50 m de tuyauterie de traceur en cuivre isolé double, installées aux positions 4 et 8 heures autour de la tuyauterie de produit, fixées à la tuyauterie de produit avec des bandes en acier inoxydable à des intervalles de 300 mm. Les coûts de matériel et d’installation pour le chauffage par traçage vapeur étaient d’environ 30% inférieurs à ceux de l’option de traçage électrique. De plus, les coûts de fonctionnement continus du système vapeur seraient une fraction de ceux de l’option électrique. Avant que la direction de la compagnie pétrolière ne s’engage dans un système de traçage vapeur, elle a non seulement exigé une garantie étendue du produit et une garantie de performance de l’installation, mais a également insisté pour qu’un banc d’essai soit construit pour prouver l’aptitude du contrôleur auto-activant pour une application aussi exigeante. Spirax Sarco a pu leur assurer de l’adéquation de la conception en se référant à une installation existante ailleurs sur leur site, où dix contrôleurs auto-activants étaient déjà installés et fonctionnaient avec succès sur le chauffage par traçage des lignes de transfert de pompe. La compagnie pétrolière a ensuite été convaincue des avantages du traçage vapeur de la ligne de produit de cire et a procédé à l’installation d’un système de traçage vapeur. Des études plus approfondies du tracé de la tuyauterie de 4 km ont été entreprises pour permettre la production de plans d’installation complets. L’entreprise a également bénéficié d’une formation sur site pour le personnel sur les pratiques correctes et les procédures d’installation. Après l’installation, la conception de la charge thermique a été confirmée et le produit a été maintenu à la température requise de 80 °C. Les dirigeants de la compagnie pétrolière ont été impressionnés par le succès du projet et ont choisi d’installer un traçage vapeur pour une autre ligne de produit de cire de 300 m de long en préférence au traçage électrique, bien qu’ils aient été initialement convaincus que le traçage électrique était la seule solution pour les applications critiques.