Protection hors gel des lignes d’impulsion d’instrumentation

Les lignes d’impulsion transmettent la pression du procédé d’une conduite ou d’une capacité vers un transmetteur. Elles sont de petit diamètre, souvent remplies d’eau ou de gaz humide, et beaucoup d’entre elles ne sont pas en écoulement. Par temps froid, elles comptent donc parmi les premières lignes d’une installation à geler. Une ligne d’impulsion gelée ou partiellement gelée ne tombe pas toujours franchement en panne : elle peut continuer à indiquer une pression, un niveau ou un débit tout simplement faux. Ce guide explique pourquoi ces lignes gèlent, quelles méthodes de protection existent et ce qu’il faut spécifier.

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Pourquoi les lignes d’impulsion gèlent

Pas d’écoulement : une ligne d’impulsion de pression ou de niveau est un bras mort, le fluide qu’elle contient se refroidit donc jusqu’à la température ambiante.
Petit diamètre : un tube de 1/4" à 1/2" contient très peu de fluide et perd vite sa chaleur, surtout par vent fort.
Eau et condensats : les jambes remplies de liquide, le gaz humide et les condensats de vapeur gèlent à 0 °C (32 °F) ou à une température proche.
Raccords exposés : vannes, manifolds et raccordements de transmetteurs sont les endroits où l’isolation est souvent mince, voire absente.
Hydrates : dans certains services de gaz humide, des hydrates peuvent se former au-dessus du point de congélation de l’eau.

Comparaison des méthodes de protection

La bonne méthode dépend de la rigueur du froid sur le site, de la disponibilité de l’électricité ou de la vapeur, et de la marge au-dessus du point de congélation que la ligne doit conserver.

Méthode	Principe	Adaptée à	Points de vigilance
Faisceau à traçage électrique (câble autorégulant)	Un câble chauffant longe le tube à l’intérieur de l’isolation. Le câble autorégulant fournit plus de chaleur quand la température ambiante baisse et moins quand elle remonte.	La plupart des lignes d’impulsion et de transmetteurs disposant d’une alimentation électrique. Les faisceaux autorégulants Techwin couvrent une plage de maintien basse d’environ 40 °C (104 °F).	Nécessite une alimentation électrique et, en zone dangereuse, un câble chauffant certifié. Techwin utilise des câbles certifiés IECEx, ATEX et IEC.
Traçage vapeur léger	Un tube traceur vapeur longe le tube de procédé tout en restant séparé de celui-ci, de sorte que seule une chaleur douce atteint le fluide.	Sites disposant de vapeur. Utilisé pour la protection hors gel des lignes d’eau et d’autres fluides qui ne doivent pas être surchauffés.	Les condensats doivent être évacués. L’alimentation en vapeur et les purgeurs demandent de l’entretien. Un traçage lourd (contact direct) peut surchauffer une jambe remplie d’eau.
Isolation seule (tubes pré-isolés)	Une isolation d’usine et une gaine extérieure ralentissent les pertes de chaleur, sans source de chaleur.	Lignes en écoulement, climats doux et lignes qui n’ont besoin de conserver leur température que pendant une durée limitée.	L’isolation ralentit le gel mais ne peut pas l’empêcher lors d’une longue vague de froid sur une ligne sans écoulement.
Traçage et isolation posés sur site	Tube, traceur, isolation et tôle de protection sont installés séparément sur le chantier.	Tronçons courts, nombreux raccords ou modifications de lignes existantes.	La qualité dépend du travail sur site. Les discontinuités aux raccords et aux jonctions sont des points faibles fréquents.

Au niveau du transmetteur lui-même, on utilise souvent des coffrets d’instrumentation ou des boîtiers de transmetteur chauffés, associés à un faisceau tracé sur la ligne.

Choisir le traçage électrique lorsque

l’alimentation électrique est disponible au niveau de la ligne ;
vous avez besoin d’une température de maintien stable, et pas seulement d’une protection hors gel ;
la ligne est longue, ou de nombreuses lignes partent d’une même zone ;
aucune alimentation en vapeur n’existe à proximité des instruments.

Choisir le traçage vapeur léger lorsque

la vapeur du site est disponible et vous préférez éviter le chauffage électrique sur le terrain ;
le fluide ne doit pas être surchauffé : lignes d’eau, huile légère et produits chimiques sensibles à la température ;
le retour ou la purge des condensats est réalisable au niveau de la ligne.

Que spécifier pour une ligne d’impulsion protégée contre le gel

Température ambiante minimale du site et vitesse de vent de calcul
Température au-dessus de laquelle le fluide doit rester (protection hors gel seule, ou température de maintien plus élevée)
Source de chaleur disponible : électricité (tension) ou vapeur (pression)
Classement de zone dangereuse le long du tracé de la ligne
Matériau, dimension et nombre de tubes, par exemple une paire de tubes vers un transmetteur de pression différentielle
Longueur du tracé, et terminaison de la ligne au transmetteur, au manifold ou au coffret
Exigences de gaine. La gaine FR-PVC standard de Techwin est prévue pour −40 °C à 105 °C (−40 °F à 221 °F), et d’autres gaines sont fabriquées sur commande.

Questions fréquentes

Comment empêcher le gel des lignes d’impulsion d’instrumentation ?

En ajoutant chaleur et isolation. Les solutions habituelles sont un faisceau de tubes à traçage électrique avec câble autorégulant, ou un traçage vapeur léger lorsque la vapeur du site est disponible. L’isolation seule ralentit le gel mais ne l’empêche pas sur une ligne sans écoulement.

Le câble chauffant autorégulant convient-il à la protection hors gel des lignes d’impulsion ?

Oui. Le câble autorégulant augmente sa puissance quand la température ambiante baisse et la réduit quand elle remonte, ce qui convient à la protection hors gel. Les faisceaux autorégulants Techwin couvrent une plage de maintien basse d’environ 40 °C (104 °F).

Peut-on utiliser un traçage vapeur sur une ligne d’impulsion remplie d’eau ?

Utilisez un traçage vapeur léger, dans lequel le traceur est séparé du tube de procédé : l’eau est ainsi protégée du gel sans être surchauffée. Le traçage lourd met le traceur en contact direct et fournit bien plus de chaleur qu’une jambe remplie d’eau n’en a besoin.

Les tubes pré-isolés suffisent-ils à empêcher le gel ?

Pas à eux seuls pour une ligne sans écoulement exposée à un froid prolongé. Les tubes pré-isolés réduisent les pertes de chaleur et conviennent aux lignes en écoulement ou aux climats doux. Lorsque le gel doit être évité, choisissez un faisceau tracé.

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