CE QUE VOUS DEVEZ SAVOIR POUR LA PROTECTION CONTRE LE GEL

Last updated on février 19th, 2024 at 04:00 pm

Les conditions météorologiques sont souvent imprévisibles année après année et de nombreuses entreprises cherchent à protéger leurs procédés à base d’eau ou à base d’huile durant les mois d’hiver. Dans une étude menée par l’Université de Californie sur l’atmosphère en l’an 2000 *, il a été considéré que les dommages causés par le gel aux États-Unis causaient plus de pertes économiques que tout autre risque lié aux conditions météorologiques.

Les industries qui nécessitent une protection contre le gel

Les industries les plus couramment touchées au cours des mois d’hiver sont les industries pétrolières et gazières, les usines de traitement de l’eau, l’industrie du transport, l’agriculture et l’industrie minière. Ces industries ont de nombreux procédés qui exigent que leur produit soit à l’extérieur et exposés à des températures extrêmes pendant une longue période de temps. Avec les produits à base d’eau, il est vital de fournir une protection contre le gel, car ils cristallisent et gèlent à 0°C / 32°F / 273.15 K. Gardez à l’esprit que fournir une source de chaleur n’est pas l’unique solution. L’isolation du procédé est aussi très importante de s’assurer que celui-ci ne gèle pas.

Toutefois, lorsqu’il s’agit de produits à base d’huile, il devient plus difficile de faire face à des changements de température. Les fiouls (à la fois le carburant diesel clair et le mazout) ne gèlent pas, mais se transforment en gel ou en cire épaisse. Ce processus commence à se produire en dessous de 0°C, et durcit continuellement à mesure que le froid augmente. Une fois que la température descend sous -9.5°C, la cire ou la paraffine dans le carburant commence à cristalliser et à se séparer de l’huile, ce qui rend sa manipulation ou son retrait extrêmement difficile. Dans certains procédés où ces fiouls sont transportés à travers une canalisation, il est fortement recommandé d’isoler toute tuyauterie qui pourrait être exposée à des températures et des vents extrêmes, afin d’éviter toute canalisation obstruée.

Pour l’huile à moteur, l’huile pour engrenages et l’huile hydraulique ont chacune une plage de température de congélation différente, par exemple l’huile à moteur (10W30) gèle à -29°C, mais de 10°C à -18°C la viscosité de l’huile devient de plus en plus difficile à manipuler. Avec de l’huile pour engrenages et de l’huile hydraulique, la température de congélation est fixée à -23°C et la même chose pour l’huile à moteur qui devient plus visqueuse lorsqu’elle est froide. Cependant, il y a certaines huiles qui fonctionnent en dessous de la température de congélation. Celles-ci sont généralement des huiles à moteur plus épaisses comme la 15W30, qui gèle à -48°C.

La définition de la protection contre le gel

La protection contre le gel signifie que vous ne voulez pas que la température de votre réservoir passe en dessous de 0°C, sinon le liquide va geler. Pour mieux protéger votre procédé contre le gel, il faut isoler votre réservoir. Cela permet d’avoir une perte de chaleur d’environ 5%, plutôt qu’une perte de chaleur de 35-45% sans aucune isolation. Puisque votre réservoir contient une certaine quantité de gallons, et que vous avez décidé d’utiliser seulement un réchauffeur ou thermoplongeur, isoler votre réservoir est essentiel. Cela évitera ainsi d’avoir deux zones de température différentes dans votre réservoir. Gardez à l’esprit que si votre réchauffeur est situé d’un côté, le transfert de chaleur prendra du temps avant d’arriver de l’autre côté, mais avec l’isolation, il y arrivera plus rapidement. Le moyen le plus efficace est cependant d’installer deux ou plusieurs réchauffeurs en fonction de la taille de votre réservoir.

La partie la plus difficile dans la protection de votre procédé contre le gel est de déterminer combien de puissance est suffisante. Vous devez d’abord comprendre l’environnement dans lequel est votre réservoir. Il est préférable de rechercher dans les historiques de température afin de déterminer le froid à cet emplacement avec et sans le vent. Cependant, le temps est toujours imprévisible. Si votre réservoir est bien isolé et que le réchauffeur ou thermoplongeur fonctionne avec un contrôle de température adéquat, vous devriez être bien protégé pendant la période de gel. Dans certaines régions du monde, la température restera inférieure à 0°C pour une longue période de temps. C’est là que la bonne puissance et l’isolation de votre réservoir jouent leur rôle le plus important dans la protection contre le gel.

Formules pour déterminer la puissance requise

Ce sont les formules généralement utilisées dans l’industrie pour déterminer combien de kilowatts seraient nécessaires pour chauffer un réservoir rempli d’eau ou d’huile:

§  [Formule pour chauffer de l’eau dans un réservoir]

(Quantité de gallons) x (Delta de température en Fahrenheit) / (372) x (nombres d’heures) = kilowatts requis

§  Formule pour le chauffage de l’huile dans un réservoir]

(Quantité de gallons) x (Delta de température en Fahrenheit) / (860) x (nombres d’heures) = kilowatts requis

Combien de puissance avez-vous besoin pour la protection contre le gel

Quelle puissance est nécessaire pour protéger votre réservoir d’eau ou d’huile? Pour cet exercice, nous utiliserons la formule ci-dessus et nous prendrons en considération le fait que nous allons chauffer 30,000 gallons d’eau. L’étape suivante consiste à déterminer la température delta, la température ambiante du réservoir d’eau commencera à environ 40°F et votre température cible sera de 80°F, soit un Delta de 40°F.

Nous emploierions alors la formule: (30,000 gallons) x (40°F DT) / (372) x (24 heures) = 134kW / par heure. Cela signifie que pour chaque heure qui passe, vos 30,000 gallons d’eau augmenteront d’environ 1.66°F / par heure, pour les prochaines 24 heures. Si votre réservoir n’a pas d’isolation et que la température extérieure du réservoir descend sous 32°F, vous perdrez jusqu’à 40% de la chaleur de la paroi latérale de votre réservoir toutes les heures, en fonction de l’épaisseur des murs de votre réservoir. Avec votre réservoir étant réglé à une température cible de 80°F, il tomberait alors d’environ 32°F toutes les heures, et votre réchauffeur ou thermoplongeur ne ferait qu’accroître la température de 1,66°F. Cela veut dire que la moitié du réservoir serait congelé dans environ 2 à 3 heures alors que l’autre moitié du réservoir où le réchauffeur ou thermoplongeur est situé se préparerait à cristalliser.

C’est la principale raison pour laquelle nous recommandons d’isoler tout réservoir exposé aux conditions météorologiques extérieures. C’est la première ligne de défense pour la protection contre le gel, car elle protège votre réservoir contre les vents et les températures extrêmes de l’hiver. Avec de l’isolation, vous perdez seulement 5% si la température descend en dessous de 32°F. Avec le même exemple que ci-dessus, à 80°F vous perdez environ 4°F près de vos murs extérieurs toutes les heures, mais avec un réchauffeur ou thermoplongeur de 134kW votre augmentation serait d’environ 1.66°F pour une perte de température de 2.34°F toutes les heures. Dans cet exemple, le réchauffeur ou thermoplongeur ne fournira pas assez de chaleur et va prendre de 21 à 30 heures avant d’arriver au point de congélation, étant donné que les conditions météorologiques sont en dessous de 32°F pendant plus de 24 heures. Dans certaines régions, ils subiraient ces types de températures extrêmes pendant des semaines et pour d’autres endroits, ils ne l’éprouveraient que pendant quelques heures.

Les rôles de l’emplacement dans la protection contre le gel

La quantité requise de puissance sera toujours déterminée par l’emplacement. Par exemple, si votre réservoir est situé à Denver au Colorado et que la température moyenne pour les mois d’hiver est inférieure à 32°F, vous aurez besoin d’un réchauffeur ou thermoplongeur qui correspond ou dépasse votre perte de chaleur. En utilisant le même exemple que ci-dessus, vous auriez besoin d’un réchauffeur de 350 kW pour chauffer 30 000 gallons d’eau à une augmentation de la température de 4,34°F / heure. Toutefois, si votre réservoir était situé au Tennessee où il ne gèle que pendant quelques heures, il vous suffit alors d’utiliser un thermoplongeur de 170 kW, car votre température augmentera de 2,2°F par heure et sera suffisamment efficace pour maintenir une température de fonctionnement durant 72 heures, avant qu’il ne tombe en dessous du point de congélation.

Contrôles pour la protection contre le gel

Un autre ajout important à la protection contre le gel consiste à contrôler efficacement la température de votre thermoplongeur ou votre réchauffeur et sa puissance. Dans certains cas, l’intensité requise pour faire fonctionner ce type de réchauffeur ou thermoplongeur est très élevée, c’est pourquoi il est recommandé d’inclure un système de protection de limite supérieure pour protéger votre investissement en machinerie et celui du procédé.

Conclusion

En règle générale, lorsqu’il s’agit de conditions météorologiques extrêmes en hiver, il est toujours préférable d’avoir plus de puissance nécessaire pour votre réchauffeur ou thermoplongeur que d’en manquer. Rappelez-vous que votre première ligne de défense consiste à toujours isoler votre réservoir. C’est probablement le plus petit investissement avec le plus d’avantages.

Pour plus de détails concernant la protection contre le gel, ou si vous avez des questions concernant un projet sur lequel vous travaillez actuellement et que vous avez besoin d’aide, n’hésitez pas à nous contacter.

Cordialement et restez au chaud!

RÉFÉRENCES

• Richard L. Snyder, Extension Biometeorology’s, University of California, Atmospheric Science, Davis, CA 95616, U.S.A.

LIEN: http://biomet.ucdavis.edu/frostprotection/Principles%20of%20Frost%20Protection/FP005.html