Les supports de tuyauterie sont des éléments essentiels des systèmes de tuyauterie. Le choix du type de support approprié est crucial pour obtenir un système performant et rentable.
1. Conception des supports de tuyauterie
Le support de tuyauterie est l’un des composants essentiels qui présente souvent des défis importants. Les concepteurs doivent prendre en compte plusieurs facteurs :
- Analyse de contraintes : Déterminer si une analyse de contraintes est nécessaire pour certaines lignes afin d’assurer un support adéquat dans différentes conditions.
- Espacement des supports : Déterminer la distance optimale entre les supports, en tenant compte du poids et des caractéristiques des tuyaux.
- Types de supports : Sélectionner les types de supports appropriés en fonction des exigences de service, en tenant compte de facteurs tels que la température, la pression et le matériau.
- Contraintes d’espace : Évaluer si l’espace disponible est suffisant pour installer des suspentes, boîtiers et autres composants de support.
- Maintien horizontal : S’assurer que les lignes sont correctement maintenues dans le plan horizontal pour éviter les mouvements indésirables.
Prendre en compte ces éléments est essentiel pour une conception efficace et fiable des systèmes de support de tuyauterie.
2. Types de supports de tuyauterie
2.1 Racks de tuyauterie
Les racks de tuyauterie en acier structurel jouent un rôle essentiel dans le support des tuyaux, des câbles électriques et des chemins de câbles d’instrumentation dans des secteurs tels que la pétrochimie, la chimie et les centrales électriques. Ils constituent l’infrastructure principale permettant d’acheminer les fluides et matériaux entre les équipements, les zones de stockage et les unités utilitaires. Souvent confondus avec des racks de stockage en entrepôt, les racks de tuyauterie sont conçus spécifiquement pour supporter et organiser les réseaux de tuyauterie.
L’agencement des tuyaux sur un rack est soigneusement étudié afin d’optimiser la fonctionnalité, la sécurité et l’accès pour la maintenance dans une unité de procédé.
Photo 1 : Rack de tuyauterie
Les caractéristiques essentielles des racks de tuyauterie comprennent :
- Fonctionnalité : Les racks constituent les artères principales des unités de procédé, transportant les lignes de procédé et utilitaires. Ils peuvent également accueillir des chemins de câbles, certains équipements mécaniques, des cuves et des plateformes d’accès aux vannes.
- Éléments de conception : Les racks de tuyauterie sont construits avec une série de poutres transversales disposées sur la longueur du système. Ces poutres sont espacées à intervalles réguliers, généralement d’environ 6 mètres. Pour faciliter l’accès de maintenance sous le rack, les poutres transversales sont souvent conçues comme des portiques rigides. Des entretoises longitudinales relient les poutres transversales entre elles.
- Types de tuyaux : Différents types de tuyaux sont disposés sur le rack selon leur fonction.
- Les tuyaux utilitaires, tels que la vapeur, l’eau de refroidissement, l’eau d’incendie et le fioul, sont généralement situés au niveau central ou supérieur d’un rack à un seul niveau, ou au niveau supérieur d’un rack à plusieurs niveaux.
- Les lignes de procédé, transportant des produits impliqués dans des réactions chimiques, sont placées à l’extérieur ou au niveau inférieur.
- Les lignes de décharge et de torchère, utilisées à des fins de sécurité, sont généralement placées aux extrémités du rack.
2.2 Supports structurels
L’analyse des supports de tuyauterie nécessite une coordination étroite entre les ingénieurs tuyauterie et les ingénieurs structure. La collaboration avec les ingénieurs électriciens est également essentielle, notamment lorsque les chemins de câbles et conduits utilisent les mêmes structures métalliques que la tuyauterie. Il est indispensable de définir clairement les responsabilités dès le début du projet afin d’éviter les interférences ultérieures et d’obtenir une conception globale répondant aux besoins de toutes les disciplines.
Photo 2 : Support structurel
Parfois, les responsabilités entre ingénieurs tuyauterie et structure peuvent se chevaucher. Même si l’ingénieur tuyauterie gère généralement les supports simples, une collaboration est nécessaire pour les supports plus complexes. Plusieurs considérations relatives aux conditions de charge incluent une marge de corrosion pour les éléments en acier dans des environnements sévères…
D’autres considérations incluent le choix d’une peinture appropriée pour la protection contre la corrosion, ainsi qu’une conception prudente des fondations, compte tenu du coût élevé des modifications.
Pour les poteaux indépendants soumis à des charges excentrées, les sections fermées comme les tubes ou les profilés creux (HSS) sont préférées, car elles offrent une meilleure résistance au couple axial. Ces sections facilitent également la peinture, contrairement aux poutres à larges ailes. Les poutres à larges ailes et élancées utilisées comme colonnes offrent une résistance limitée au couple et peuvent présenter une déflexion importante sous de faibles charges.
2.3 Sabots de tuyauterie
Les sabots constituent des dispositifs de retenue courants, en particulier pour les tuyaux isolés, permettant un espace pour l’isolation entre le tuyau et la structure de support. Ils sont généralement fabriqués en WT4 pour des isolations jusqu’à 3 1/2 pouces et en WT6 pour des épaisseurs d’isolation de 4 à 5 1/2 pouces. Des sabots manufacturés avec des fentes pour accueillir l’isolation et les jaquettes sont disponibles.
Photo 3 : Sabots de tuyauterie
Pour guider les sabots, des bandes soudées parallèles à la semelle sont souvent utilisées, assurant une retenue transversale. Des brides (cornières) posées sur la semelle peuvent également limiter le mouvement vers le haut.
Les sabots doivent être conçus pour dépasser des deux côtés de la surface d’appui afin d’éviter l’accumulation de saletés ou d’eau. La longueur du sabot doit être suffisante pour éviter qu’il ne glisse du support, garantissant que le tuyau retrouve sa position neutre lors du refroidissement et évitant ainsi tout problème.
2.4 Ancrages
Les ancrages jouent un rôle essentiel dans la limitation des déplacements sur les trois axes ainsi que des rotations. Une forme simple d’ancrage est le double cavalier en U, suffisant pour de petites charges. Cependant, il est important de noter qu’un cavalier en U ne constitue pas une connexion rigide, surtout pour les charges plus élevées, car il maintient le tuyau uniquement en haut et en bas.
Des ancrages plus robustes sont réalisés par soudage. L’ancrage soudé offre une connexion sécurisée et bien supportée.
Les possibilités de conception des ancrages sont vastes et peuvent aller du simple au complexe, selon la créativité de l’ingénieur ou les contraintes économiques du projet.
2.5 Tiges
Des tiges simples peuvent être suspendues à des structures supérieures pour supporter des tuyaux individuels. Il est important de noter que ces tiges peuvent osciller sous l’effet de forces horizontales, lesquelles peuvent devenir importantes en cas de déplacement horizontal notable.
En pratique, l’utilisation de tiges est limitée aux situations où l’angle prévu par rapport à la verticale est inférieur à 4°. Le montage est facilité par l’utilisation de tendeurs permettant de relier les tiges avec des filetages à droite et à gauche. Cela simplifie l’ajustement de la hauteur, rendant l’opération plus facile qu’avec des raccords sur des tiges filetées uniquement à droite, qui nécessitent une découpe précise à la longueur exacte.
2.6 Rouleaux
Les rouleaux sont fréquemment utilisés lorsque des dilatations axiales importantes sont prévues. Cela se rencontre notamment dans les conduites traversant de longues distances et franchissant des ponts, afin d’éviter le transfert des efforts de dilatation à la structure du pont. Cependant, dans les installations industrielles, des sabots sont plus couramment utilisés.
En cas de dilatation axiale due à la température, notamment pour les lignes chaudes nécessitant une isolation, il est essentiel d’installer une selle indéformable au-dessus du rouleau afin de protéger l’isolation. Certains fabricants proposent des selles isolées, tandis que d’autres fournissent des modèles simples sur lesquels l’isolation vient s’appuyer.
Novelty Steel propose la fabrication de supports de tuyauterie pour des projets de tuyauterie. Voici quelques travaux de référence :
