Comment sélectionner et dimensionner les soupapes de sûreté et les soupapes de sûreté à pression

Les soupapes de sécurité et les soupapes de sûreté assurent la sécurité de fonctionnement des systèmes sous pression. Ces deux types de vannes fonctionnent comme des soupapes de surpression, protégeant les systèmes de tuyauterie, les équipements et les cuves d'une pression excessive. La surpression pouvant entraîner des dommages, voire des explosions, il est important de dimensionner et de sélectionner correctement ces vannes. Cet article présente cinq critères à prendre en compte lors du dimensionnement et de la sélection des soupapes de sûreté et des soupapes de sécurité :

• Pression de consigne
• Contre-pression
• Capacité de soufflage
• température
• Matériau des vannes et des joints

Table des matières

• Pression de consigne
• Contre-pression
• Capacité (capacité de purge)
• température
• Matériau des vannes et des joints
• FAQ

Pression de consigne

La pression de tarage, ou pression de réponse, d'une soupape de sûreté ou de décharge est la pression à laquelle la soupape s'ouvre. La pression réglée ne doit pas dépasser la pression de service maximale admissible (PSMA) du système. La MAWP du système doit être supérieure d'au moins 10 % à la pression de fonctionnement la plus élevée prévue dans des circonstances normales.

La figure 2 illustre les différences de profil de pression entre les soupapes de sûreté et les soupapes de sécurité. Pour en savoir plus, lisez notre article sur les soupapes de sécurité et les soupapes de sûreté pour une comparaison détaillée des deux types de soupapes.

Contre-pression

La contre-pression est la pression du côté de la sortie de la soupape de sécurité ou de sûreté. Elle peut être constante ou variable et peut affecter la pression aval de la vanne et provoquer un claquement (ouverture et fermeture rapides). En effet, une contre-pression accrue peut abaisser la pression de consigne et provoquer l'ouverture répétée de la soupape. Les bruits parasites peuvent endommager la valve. Si le système a une contre-pression variable, assurez-vous que la contre-pression ne dépasse pas 10 % de la pression de réglage de la soupape.

Capacité de soufflage

Les soupapes de sûreté et de décharge doivent relâcher la pression à une certaine capacité de purge. Plusieurs facteurs déterminent la capacité de purge ou de décharge d'une soupape de sécurité, tels que la géométrie de la soupape, la température du fluide et la zone de décharge. La capacité de soufflage est exprimée en mètres cubes par heure (m³/h), en gallons par minute (gpm) ou en livres par heure (lbs/hr).

Une soupape de sûreté doit libérer une quantité de fluide suffisante pour que la pression du système ne dépasse jamais la surpression spécifiée. Il est donc essentiel d'évaluer toutes les causes et sources possibles qui conduisent à une surpression dans le système. Ces causes peuvent être, par exemple, la non-fermeture d'une vanne d'arrêt, la défaillance d'un système de contrôle ou d'une pompe, un incendie, des réactions chimiques incontrôlées et l'isolement d'une cuve. L'analyse de ces facteurs permet de déterminer la capacité de décharge requise de la soupape de sûreté/de décharge de pression. La capacité nominale brute de décharge de la (ou des) soupape(s) de sécurité doit être supérieure à la capacité requise déterminée à partir des essais d'analyse des défaillances du système dans le cas le plus défavorable.

température

La température du fluide affecte la viscosité (la viscosité du fluide diminue avec l'augmentation de la température) et, par conséquent, le débit du fluide. Ceci, à son tour, affecte la capacité de purge nécessaire. En outre, la température doit être prise en compte lors du choix de la vanne et du matériau d'étanchéité.

Matériau des vannes et des joints

Le matériau doit être compatible avec le support et la température de fonctionnement du système. Par exemple, les soupapes de sûreté en acier inoxydable sont adaptées aux milieux corrosifs et aux températures de fonctionnement élevées. Les soupapes de sûreté et les soupapes de sécurité en laiton conviennent mieux aux milieux neutres et non corrosifs. Lisez notre article sur la résistance chimique des matériaux pour plus de détails sur l'adéquation des différents matériaux aux différents milieux.

Soupape de sécurité à siège souple ou à siège rigide

Une soupape de sécurité à siège dur est une soupape à siège métal contre métal. Ces vannes sont dotées d'un disque ou d'une bille métallique qui constitue la surface d'étanchéité interne contre l'orifice. Une soupape de sécurité à siège dur est un excellent choix pour les applications à haute température et les environnements corrosifs. Une soupape de sécurité à siège souple utilise un matériau élastomère tel que le Téflon, le FKM, le PTFE ou le Nitrile. Les soupapes de sécurité à siège souple ne conviennent pas aux applications impliquant des températures extrêmement élevées, mais elles offrent un degré d'étanchéité plus élevé que les soupapes de sécurité à siège dur.

FAQ

Comment détermine-t-on la taille d'une soupape de sécurité ou de sûreté ?

Tenez compte de la pression de tarage, de la contre-pression, de la capacité de purge, de la température et du matériau de la soupape lors de la sélection et du dimensionnement des soupapes de sûreté ou de décharge. La pression de service maximale admissible (PSMA) du système doit être supérieure d'au moins 10 % à la pression de service la plus élevée prévue dans des circonstances normales.

Une soupape de sûreté peut-elle être surdimensionnée ?

Le surdimensionnement d'une soupape de sûreté est une pratique courante. Cependant, un surdimensionnement peut entraîner une pression d'entrée ou une contre-pression élevée. L'étouffement peut se produire à l'intérieur de la valve, ce qui peut l'endommager.