Qu’est-ce qu’une vanne d’arrêt et comment s’en servir pour isoler des systèmes fluides ?
Comment isoler un système fluide avec une vanne d’arrêt
Quelle est la fonction d’une vanne d’arrêt ?
Une vanne d’arrêt isole une section particulière d’un système fluide pour empêcher le fluide sous pression d’atteindre les composants situés en aval. Ce composant a son importance, car la pression ou le débit du fluide dans une seule ligne peuvent faire courir des risques aux techniciens chargés de changer un manomètre ou un appareil de mesure. C’est pourquoi les responsables des risques insistent sur la nécessité d’isoler toute ligne nécessitant une intervention avant de procéder à une quelconque opération de maintenance.
Il est devenu la norme dans le secteur de prévoir dès la conception l’installation de deux vannes d’arrêt montées en série pour pouvoir purger en toute sécurité un tronçon sous pression dans un système fluide. Ce montage est l’un des moyens les plus sûrs pour ramener la pression et le débit à zéro.
Deux méthodes sont généralement adoptées par des ingénieurs souhaitant isoler des systèmes fluides avec des vannes d’arrêt. Dans la première méthode, ils ajoutent une troisième vanne entre les deux vannes d’arrêt pour évacuer ou purger tout fluide encore sous pression qui aurait pu fuir au niveau de la première vanne d’arrêt. Une autre possibilité consiste à faire en sorte que la troisième vanne dévie l’écoulement dans une boucle de dérivation qui va contourner le tronçon concerné par les opérations de maintenance. Ces configurations, qui permettent toutes deux d’isoler et d’entretenir un système en toute sécurité, sont schématisées ci-dessous.
Comment déterminer les emplacements des vannes d’arrêt qui vont isoler les systèmes fluides dans une usine ?
Dans une usine ou une installation industrielle, les techniciens doivent chercher les emplacements spécifiques où il faudra installer des vannes d’arrêt pour isoler de manière sûre toute ligne d’un système fluide nécessitant une opération de maintenance :
- Tout appareil ou composant pouvant nécessiter un entretien régulier, comme un filtre, une vanne ou un transmetteur
- Une ligne, un système ou un skid, quels qu’ils soient, qui doivent être reconfigurés, réparés ou remplacés
- Toute section de la conduite principale du process susceptible de nécessiter des réparations ou des opérations de maintenance
- Toute ligne d’instrumentation partant de la ligne de process (p. ex. une station d’échantillonnage instantané, un système d’échantillonnage ou un appareil de mesure de pression, de température ou de débit)
- Les lignes acheminant les fluides d’étalonnage dans les systèmes d’échantillonnage, ainsi que toute ligne d’échantillonnage activée ou non
Les options pour configurer un dispositif d’isolement
Les deux principales méthodes pour isoler une ligne consistent à utiliser une vanne double arrêt et purge ou une boucle de dérivation. Ces deux configurations peuvent aider à prévenir les accidents qui peuvent survenir lorsque, par exemple, une fuite à travers le siège fait monter lentement la pression dans la ligne en cours de maintenance. C’est pourquoi la norme dans ce domaine veut désormais que l’on évite tout montage ne comportant qu’une vanne d’arrêt ou aucun dispositif de secours.
1. Quand est-il nécessaire d’utiliser une vanne double arrêt et purge ?
2. Qu’est-ce qu’une boucle de dérivation ?
Une boucle de dérivation est une configuration légèrement plus complexe qui permet d’isoler la ligne en cours de maintenance tout en redirigeant l’écoulement, de sorte que le système continue à fonctionner pendant les opérations de maintenance. On pourra par exemple utiliser une vanne d’arrêt à trois voies à l’entrée de la boucle pour dévier l’écoulement du tronçon nécessitant une intervention. Le filtre peut alors être changé sans avoir à mettre l’ensemble du système à l’arrêt. Une boucle de dérivation a également pour avantage d’éviter les chocs hydrauliques ou « coups de bélier » provoqués par un arrêt soudain de l’écoulement.
Sélection des vannes pour isoler et dépressuriser des systèmes fluides
Comment bien choisir les vannes d’arrêt ?
Les vannes à boisseau sphérique et les vannes à pointeau sont les choix les plus courants pour les lignes d’instrumentation. Ce sont les spécifications de chaque système qui vont orienter ce choix.
Vannes à boisseau sphérique :
les vannes à boisseau sphérique permettent une fermeture rapide avec des débits élevés. De plus, leurs poignées indiquent le sens de l’écoulement ou la position fermée de la vanne. Toutefois, avec des liquides, une vanne à boisseau sphérique peut générer un choc hydraulique ou « coup de bélier » lors de sa fermeture à cause de l’arrêt soudain de l’écoulement, ce qui peut endommager les indicateurs de pression, les débitmètres ou d’autres composants installés en amont de la vanne. Il existe d’autres moyens pour éviter les chocs hydrauliques. L’un deux consiste à incorporer une boucle de dérivation dans le circuit. Avant de fermer la première vanne à boisseau sphérique, on ouvre la boucle de dérivation afin que le fluide puisse continuer à s’écouler, ce qui évite un arrêt soudain de l’écoulement et les brusques variations de pression qui en résultent. La deuxième possibilité consiste à utiliser des vannes à pointeau à la place des vannes à boisseau sphérique.
Vannes à pointeau :
même si les vannes à pointeau sont principalement conçues pour réguler un débit et effectuer des réglages fins, de nombreuses vannes à pointeau sont efficaces comme vannes d’arrêt. Par ailleurs, la fermeture d’une vanne à pointeau étant progressive, cela permet d’éviter les chocs hydrauliques. Si elle est utilisée comme vanne d’arrêt, une vanne à pointeau devra être conçue dans ce but précis et posséder un embout de tige tournant ou doux. Certains points devront être pris en compte lors de la conception pour éviter des fuites si une vanne à pointeau est utilisée. Par exemple, un embout de tige métallique en V peut rayer un siège en métal lors de la fermeture.
Vanne DAP intégrée :
Swagelok propose une configuration double arrêt et purge (DAP) intégrée pour plus de fiabilité. Cette solution compacte et légère, facile à installer et qui diminue le nombre de points de fuite potentiels, permet de simplifier encore davantage le système.Veillez à ne pas utiliser par inadvertance un composant inadapté dans un dispositif d’isolement. Vannes à boisseau sphérique – Veillez à ne pas utiliser par inadvertance un composant inadapté dans un dispositif d’isolement. Les vannes à boisseau sphérique et certaines vannes à pointeau offrent une fermeture positive, ce qui n’est pas le cas de la plupart des régulateurs de pression – bien qu’il soit possible de configurer la plupart des régulateurs pour qu’ils bloquent la plus grande partie du fluide. Si vous devez bloquer l’écoulement à proximité d’un régulateur, il sera plus sûr d’installer une vanne à boisseau sphérique en amont de celui-ci.
En plus de bien choisir les vannes d’arrêt, il est conseillé d’installer un indicateur de pression en aval de la deuxième vanne constituant le dispositif d’isolement. La pression pourra ainsi être surveillée pendant les opérations de maintenance.
Prendre le temps d’équiper de vannes d’isolement les lignes de votre système fluide permettra non seulement de sécuriser davantage les activités de maintenance, mais aussi d’accroître le temps de fonctionnement et la rentabilité des installations.
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