Comprendre le double thermoplastique

Par Steven Dolejsi Comme son nom l'indique, un système de tuyauterie à double paroi est essentiellement un système de tuyauterie dans un autre. Le tuyau intérieur est appelé tuyau « primaire », tandis que l'extérieur est le tuyau « secondaire » ou « de confinement ». L'objectif de ces assemblages à double paroi est de créer un système à sécurité intégrée dans lequel la tuyauterie secondaire contiendrait toute fuite de fluide en cas de défaillance de la tuyauterie primaire. Disponibles dans divers matériaux, les systèmes de tuyauterie à double paroi sont idéaux pour de nombreuses applications.

La majorité des systèmes de tuyauterie à double paroi installés dans les installations de traitement de l'eau et des eaux usées sont mandatés par l'Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis. Bien que cet organisme exerce une surveillance au sud de la frontière, cet auteur a constaté que la réglementation des systèmes à double confinement est beaucoup mieux définie aux États-Unis qu'au Canada. En d'autres termes, alors que le professionnel de la conception/construction doit connaître toutes les règles et réglementations locales, l'EPA fournit un bon guide général.

Dans le cadre de l'agence, tous les systèmes de tuyauterie transportant des déchets dangereux répertoriés ou identifiés au sous-titre C de la loi sur l'élimination des déchets solides, ou un mélange de ces déchets dangereux et d'autres substances réglementées, doivent être conformes à l'article 280.42, "Exigences pour les réservoirs de stockage souterrains de substances dangereuses ( UST) Systèmes." Cette section indique que la tuyauterie souterraine doit être équipée de systèmes de confinement secondaires qui :

Bien que l'EPA n'exige pas l'utilisation de systèmes à double paroi au-dessus du sol, les questions de sécurité sont devenues une préoccupation sérieuse au Canada et aux États-Unis. Le coût combiné des litiges, du nettoyage et des directives de sécurité de plus en plus strictes a nécessité l'utilisation d'assemblages à double paroi à sécurité intégrée pour les tuyauteries dangereuses hors sol.

Détection automatique des fuites Selon les exigences de l'EPA, les canalisations souterraines qui transportent des substances réglementées sous pression doivent également être équipées d'une détection automatique des fuites. De tels systèmes surveillent l'espace interstitiel dans un système de tuyauterie à double paroi. Entièrement automatisés et à sécurité intégrée, ils peuvent souvent être intégrés au contrôleur logique programmable (PLC) ou au système de contrôle de supervision et d'acquisition de données (SCADA) d'une usine pour une surveillance et un contrôle informatisés.

Lorsqu'une fuite se produit dans la canalisation primaire, le système de détection alerte un opérateur au moyen d'une alarme visuelle et/ou sonore. Les deux systèmes les plus courants disponibles sont la détection électronique des fuites à point bas et la détection électronique continue des fuites.

La théorie de fonctionnement derrière la première catégorie implique la création de « zones » dans un système à double paroi. Ceci est accompli en installant des stations de détection de fuites à des endroits spécifiés. Il s'agit essentiellement d'un tuyau d'égouttement dans la tuyauterie de confinement secondaire où le fluide s'accumule en cas de fuite dans la tuyauterie primaire.

Chaque station de détection de fuite est surveillée par un capteur électronique et divers systèmes de détection sont disponibles. La plupart des systèmes exigent que le capteur soit en contact avec le liquide qui fuit pour envoyer une alarme. Il existe également des systèmes utilisant un capteur de proximité qui peut détecter un fluide à travers la paroi du tuyau, sans entrer en contact avec le fluide. Ces capteurs éliminent les problèmes de compatibilité, optimisent les fonctionnalités et rendent les capteurs réutilisables et pratiquement sans entretien.

Les systèmes de détection de fuites électroniques en continu utilisent un câble de détection. Les propriétés électriques du câble sont altérées lorsqu'il entre en contact avec un liquide. Le câble du capteur est tiré à travers l'espace interstitiel de la tuyauterie après l'installation et repose sur le bas de la tuyauterie secondaire. Il est important de tenir compte de la taille du tuyau secondaire lors de l'utilisation de systèmes de détection de fuites électroniques en continu - l'espace interstitiel doit être suffisamment grand pour permettre au câble de détection et aux connecteurs associés d'être correctement installés.

Il est recommandé d'intégrer la détection visuelle des fuites à la détection automatique des fuites. Cela permet à un opérateur de vérifier visuellement les alarmes avant de prendre des mesures correctives. C'est également une bonne idée d'utiliser une telle détection dans les systèmes hors sol. Le chlorure de polyvinyle (PVC) transparent peut être utilisé pour une détection visuelle instantanée des fuites afin de garantir que des mesures correctives sont prises immédiatement.

Options matérielles Avec les systèmes de tuyauterie à double paroi, les ingénieurs ne conçoivent pas deux systèmes à paroi simple séparés, mais plutôt une combinaison des deux. La tuyauterie primaire et secondaire des systèmes à double paroi sont interdépendantes, où les conditions changeantes affectent continuellement les deux tuyaux. Il est donc essentiel d'avoir des systèmes à double paroi conçus par un professionnel par un ingénieur expérimenté et assemblés en usine par un fabricant crédible.

Il existe différents matériaux disponibles pour les systèmes de tuyauterie thermoplastiques à double paroi, allant du PVC et du chlorure de polyvinyle chloré (CPVC) au polypropylène (PP), au polyéthylène (PE) et au fluorure de polyvinylidène (PVDF). Le choix du matériau correct pour le système primaire et secondaire dépend de la pression, de la température et de la compatibilité avec le fluide de service.

Le PVC et le CPVC sont fréquemment spécifiés comme matériaux de tuyauterie de confinement primaire et secondaire dans les installations de traitement de l'eau et des eaux usées. Les produits chimiques de traitement de l'eau, tels que l'hypochlorite de sodium pour la désinfection, sont souvent transportés sous terre à partir de systèmes de stockage ou de pompage. Des systèmes de tuyauterie à double paroi sont nécessaires pour éviter toute fuite ou déversement possible dans l'environnement environnant.

De nombreuses applications peuvent utiliser le même matériau pour le tuyau primaire et le tuyau secondaire, mais utilisent une paroi plus mince pour le tuyau secondaire afin de réaliser des économies de matériau. Un exemple serait un système à double paroi CPVC Schedule 80 x CPVC Schedule 40. Cette pratique est souvent acceptable puisque la conduite secondaire n'est pas tenue de fonctionner sous pression pendant une période prolongée.

Il est également possible d'utiliser différents matériaux pour la tuyauterie primaire et secondaire pour des performances maximales tout en minimisant davantage le coût des matériaux. Par exemple, un tuyau primaire en CPVC Schedule 80 peut être contenu dans un tuyau secondaire en PVC Schedule 40 où le CPVC est compatible avec un produit chimique sous pression ou à des températures élevées, et le PVC n'est compatible qu'aux pressions de drainage et à température ambiante.

Étude de cas Construite à l'origine à la fin des années 1950 pour traiter un débit quotidien moyen de 7,57 millions de litres (2 millions de gallons), l'usine de traitement des eaux usées de GE Booth (Lakeview) est une installation clé pour la région de Peel de la région du Grand Toronto (RGT). En 2009, l'installation a subi une expansion de 260 millions de dollars pour traiter 518,6 millions de L (137 millions de gal) provenant de plus de 1,3 million d'habitants et de 90 000 entreprises commerciales dans la partie est de Mississauga, Brampton, Bolton et Caledon East.

Désormais censée répondre efficacement aux besoins de traitement des eaux usées de la région jusqu'en 2031 au moins, l'installation agrandie de Lakeview comprend une nouvelle installation de prise d'eau, une nitrification améliorée, une nouvelle installation de traitement des biosolides et une capacité d'incinération supplémentaire. À la fin du projet, Lakeview est devenue la plus grande installation de criblage à plaques perforées en Amérique du Nord et la plus grande installation d'incinération de biosolides à lit fluidisé au monde.

À l'installation, les eaux usées circulant dans 11 réservoirs de sédimentation primaires sont mélangées avec du chlorure ferreux dans des réservoirs d'aération pour solidifier et éliminer l'excès de phosphore. Une fois que les clarificateurs secondaires ont retiré les solides supplémentaires des eaux usées, celles-ci sont ensuite désinfectées avant de s'écouler sur des déversoirs et de se déverser éventuellement dans le lac Ontario. Le système de canalisation de diffusion atteint plus de 1,25 km (0,8 mi) de la rive au fond du lac. Pour assurer la sécurité et la fiabilité, le système d'alimentation chimique transportant le chlorure ferreux dilué avec de l'eau porteuse est à double confinement pour éviter d'éventuelles fuites ou déversements.

« Le système d'alimentation en produits chimiques est un long système de tuyaux traversant des tunnels souterrains, et le chlorure ferreux est un produit chimique très corrosif », explique Vlad Petran, directeur du traitement des eaux usées/travaux d'immobilisations de Peel et ancien ingénieur principal de projet chez AECOM Canada Ltd. , qui a conçu le système. "Toute fuite peut créer un risque pour la sécurité, ainsi que potentiellement endommager la structure en béton ou d'autres systèmes traversant les tunnels. L'utilisation d'un système à double confinement garantit un système sans déversement pour une meilleure fiabilité."

Au cours de la phase de conception initiale du projet Lakeview, le fabricant de tuyauterie a travaillé avec des concepteurs sur un système à double confinement comprenant un tuyau porteur en PVC Schedule 80 de 50 mm (2 po) à l'intérieur d'un tube porteur en PVC Schedule 40 de 100 mm (4 po). Tuyau de confinement en PVC. Pour réduire les coûts d'installation et d'entretien du système, il présente une conception exclusive permettant au système d'être installé avec des longueurs complètes de 6,1 m (20 pi), tout en maintenant le tuyau porteur parfaitement centré à l'intérieur de la tuyauterie de confinement. Le système est également disponible dans des fabrications de bobines selon des conceptions d'application spécifiques.

« Nous avons choisi le système à double confinement en PVC parce qu'il offrait la résistance à la corrosion dont nous avions besoin et qu'il s'agissait de l'option la plus rentable », explique Petran. "Le fabricant a également travaillé avec nous pour trouver le moyen le plus économique de concevoir le système avec des joints de dilatation pour s'adapter aux changements de température saisonniers dans les tunnels."

L'installation du système a été effectuée par Maple Reinders Constructors Ltd.; le chef de projet Lyndon Grovum a coordonné la formation sur site pour les installateurs de tuyauterie afin de mettre l'accent sur le soudage au solvant approprié et d'autres procédures d'installation avant le travail.

Des stations de détection visuelle de fuites ont été créées à l'aide de tuyaux en PVC transparent S40.

"Le personnel d'exploitation de l'usine était soucieux de détecter toute fuite dans le système. Pour offrir une tranquillité d'esprit supplémentaire et un système sans souci, le fabricant a fourni des tubes transparents aux points bas visibles du système où des fuites potentielles seraient remarquées", explique Petran. . "Ces points de détection sont inspectés régulièrement. Le système fonctionne comme prévu. Nous n'avons constaté aucune fuite depuis son installation en 2009."

Conclusion Les préoccupations en matière de sécurité et d'environnement sont les principales priorités de l'agenda mondial d'aujourd'hui. La réduction des émissions, la conservation de l'énergie et la prévention de la contamination des eaux souterraines sont quelques-uns des domaines où les réglementations définissent de plus en plus une frontière importante entre l'utilisation et l'exploitation des ressources de notre planète. Lorsque les applications nécessitent un système de tuyauterie à sécurité intégrée et sans fuite, un système de tuyauterie à double paroi pourrait être idéal.

Steven Dolejsi est ingénieur d'applications chez IPEX USA LLC à Mississauga, en Ontario. Il a obtenu un baccalauréat en génie mécanique de l'Université Ryerson. Dolejsi a huit ans d'expérience dans la conception et l'application de systèmes de tuyauterie thermoplastique ; il a participé à la sélection des matériaux et à la conception de plusieurs installations de traitement de l'eau et des eaux usées. Il peut être contacté à [email protected].