Comment dimensionner une soupape de sécurité pour garantir la prévention des risques ?

La mise en place d’une soupape de sûreté sur une ligne de production permet de gérer la pression dans les installations. Elle sert à évacuer la quantité de fluide nécessaire à un retour vers une pression normale. Elle se referme ensuite pour éviter une dépression consécutive à l’écoulement initié. La pièce fonctionne automatiquement et préserve le procédé industriel de la surpression. Sa complexité tient davantage aux conditions de service qu’aux matériaux utilisés. En acier et en inox, elle est conçue pour résister aux environnements extrêmes étant donné que la sécurité des personnes et des bâtiments dépend de sa fiabilité. Mais sa performance mécanique tient surtout au choix d’un modèle aux dimensions appropriées. Comment dimensionner une soupape de sécurité en fonction du procédé à assurer ?

LSI, expert de la sécurité industrielle, vous explique tous les enjeux liés au choix du type de soupape et à son bon dimensionnement, pour la sécurité des installations et la qualité des lignes de production.

L’usage de la soupape de sûreté universelle et ses limites fonctionnelles

Une soupape de sécurité de série universelle s’adapte à différents environnements. Elle respecte les normes de sécurité industrielles comme les exigences de production pharmaceutique. Elle permet de limiter l’expansion thermique de tous les types de fluides. Son système de raccordement est compatible avec un gaz, un liquide ou de la vapeur d’eau. Son ressort résiste à la mécanique des différents fluides avant le rappel en position initiale de la soupape. Son soufflet supporte la pression engendrée par les variations thermiques. Cependant, selon la longueur du silencieux, les dimensions de la chambre de dilatation varient. Pour optimiser les performances de décharge de la soupape, il est important de choisir un modèle avec un débit suffisant.

Comment dimensionner une soupape de sécurité en fonction du procédé industriel utilisé ?

La soupape de décharge s’utilise pour sécuriser différents équipements. Les soupapes aux normes API sont adaptées aux industries pétrochimiques tandis que la série Biotech® convient davantage aux environnements aseptisés de la recherche pharmaceutique. Mais tous les procédés industriels ne régulent pas les mêmes quantités de flux dans le système d’exploitation. La pression maximale de service dépend de l’ampleur de l’installation. Les centrales thermiques et les raffineries ne fonctionnent pas toutes avec le même rendement à tenir. Leurs besoins diffèrent et conditionnent aussi la pression de tarage. Il existe donc des modèles de soupapes compactes pour les faibles débits et une série large pour protéger les process à fort débit à évacuer. Dimensionner correctement la soupape de sécurité garantit la pérennité de l’infrastructure en évitant tout risque d’explosion.

Comment dimensionner une soupape de sécurité pour maintenir une pression normale ?

La capacité d’évacuation de la soupape de sécurité influe sur la stabilité du fonctionnement des installations. Elle assure un débit maîtrisé en fonction de seuils spécifiques aux différents types de fluide. Elle est soumise à des normes précises.

Le gabarit de la soupape dépend de la pression dans l’installation

Les normes API et ISO garantissent une capacité d’évacuation déterminée. Elles correspondent à des tailles de soupapes de décharge. L’ISO 4126 sert de norme de référence dans l’Union Européenne. Mais les fluides n’ont pas tous la même viscosité.

Le débit de la soupape de décharge répond aux propriétés des fluides

Les fluides n’ont pas une dilatation constante sur tout le parcours de l’unité de production. Mais, surtout, chaque catégorie de fluide suit ses propres lois d’expansion. Aussi pour choisir la dimension d’une soupape, il faut tenir compte du débit massique du gaz, de la masse volumique du liquide ou du taux d’humidité de la vapeur d’eau. Le choix du modèle se recentre alors sur le volume de la chambre de dilatation. Mais la gestion du flux passe aussi par la pression en amont et en aval de la soupape.

Le maintien de la pression est conditionné par la taille des orifices

Le diamètre des raccordements d’entrée et de sortie prend plusieurs dimensions pour une gestion différentielle des pressions. Il influence l’écoulement du fluide. Sa taille est donc réglementée au niveau international. Pour choisir un modèle avec des buses aux dimensions adéquates, il faut se référer aux lettres de D à W qui traduisent le coefficient de décharge de l’orifice. Mais le calcul de la pression en amont diffère selon la température à laquelle est porté le fluide.

Comment dimensionner une soupape de sécurité pour écarter les problèmes thermiques ?

Les cotes de la soupape de sûreté sont établies en fonction de l’expansion thermique du fluide pour un process particulier. La chaleur modifie les propriétés thermodynamiques des fluides et donc la pression dans le circuit de production de l’usine. Les dimensions de la soupape pour du matériel frigorifique ne sont pas les mêmes que pour une chaudière. La soupape de sûreté cryogénique dispose ainsi d’un corps monobloc aux proportions appropriées à la pression induite par les basses températures. Mais les dimensions des autres types de soupape doivent également répondre à la compressibilité du gaz en fonction de la chaleur. Lorsque le procédé entraîne une surchauffe de la vapeur, l’écoulement critique dépend de la pression engendrée par la température. Les conditions et les paramètres de l’installation restent donc à définir avec précision avant de définir les caractéristiques des mesures de la soupape de sécurité.

Comment dimensionner une soupape de sécurité sans prendre de risques dommageables ?

Les dimensions spécifiques de la soupape de sécurité peuvent être calculées à partir des données standardisées mais il est ensuite impératif de leur appliquer des facteurs de correction pour les adapter aux process, aux performances recherchées et à la température du fluide. Il est donc légitime de se demander comment dimensionner une soupape de sécurité pour un système donné. Il est conseillé de faire appel à un expert pour garantir la sécurité industrielle. 

LSI vous guide en fonction des normes européennes à respecter et de votre réglementation ATEX. Nous vous proposons un accompagnement sous diverses formes : conseil, fourniture, installation, maintenance, et même formation des personnels, nous sommes à votre disposition pour vous accompagner sur tous les aspects de la sécurité de vos installations industrielles.