Installation d'un réservoir cryogénique : implantation, fondation et dégagements

Les exigences d'installation d'un réservoir cryogénique couvrent une fondation en béton porteuse, des distances d'éloignement vis-à-vis des bâtiments, des limites de propriété et des sources d'inflammation, un accès pour la citerne de remplissage, une ventilation lorsque la zone est fermée, et une mise à la terre électrique. Les distances exactes relèvent de la réglementation nationale et de la norme applicable : confirmez-les localement avant de couler le béton.

La plupart des retards sur un projet de réservoir cryogénique ne viennent pas du réservoir. Ils viennent d'un site qui n'est pas prêt : une dalle coulée aux mauvaises dimensions, un portail que la citerne de livraison ne peut pas franchir, ou un dégagement que l'autorité locale n'acceptera pas.

Ce guide expose ce qu'il faut préparer avant l'arrivée du réservoir, et quelles informations KAF Cryogenics fournit pour que vos bureaux d'études génie civil et électricité conçoivent le site correctement dès la première fois.

Quelles sont les principales exigences d'installation d'un réservoir cryogénique ?

Un réservoir cryogénique de stockage est un équipement sous pression lourd, isolé sous vide, rempli par citerne routière et raccordé à un vaporiseur et à une tuyauterie de procédé. L'installation comporte donc un volet génie civil, un volet implantation et un volet électrique, et chacun doit être résolu avant la livraison.

• Fondation dimensionnée pour le poids total en service du réservoir, y compris les charges sismiques et de vent
• Distances d'éloignement vis-à-vis des bâtiments, des limites de propriété, des zones occupées et des sources d'inflammation, telles qu'exigées par la réglementation applicable à votre site
• Un itinéraire et une aire de stationnement que la citerne de livraison peut utiliser en sécurité, avec l'espace de manoeuvre nécessaire
• Ventilation lorsque le réservoir ou son évent débouche dans une zone fermée ou partiellement fermée
• Rétention ou surface d'épandage définie lorsque le produit et les règles locales l'exigent
• Mise à la terre et liaison équipotentielle du réservoir, de la tuyauterie et du point de remplissage
• Signalisation, contrôle d'accès et protection contre les chocs de véhicules

Le dimensionnement vient en premier, car la capacité et la classe de pression déterminent le poids, l'emprise au sol et l'implantation des raccordements. Si la capacité n'est pas encore arrêtée, notre guide sur le dimensionnement d'un réservoir cryogénique de stockage expose la méthode avant tout engagement sur une conception génie civil.

Quelle fondation faut-il pour un réservoir cryogénique de stockage ?

Un réservoir cryogénique vertical concentre une charge importante sur une faible emprise. La fondation est normalement une dalle ou une couronne en béton armé, dimensionnée par un ingénieur génie civil à partir des charges fournies par le fabricant. Ce n'est pas une dalle générique, et elle ne doit pas être coulée avant l'émission du plan d'équipement.

• Poids à vide, poids total en service et poids d'épreuve, une charge d'essai hydrostatique pouvant dépasser la charge d'exploitation
• Disposition de la platine ou des pieds, implantation des trous et diamètre des tiges d'ancrage
• Hauteur et diamètre hors tout pour la charge de vent et le dégagement de levage
• Position des piquages et des raccordements, afin que la dalle ne bloque pas les cheminements de tuyauterie et de câbles

La dalle doit être de niveau dans la tolérance indiquée au manuel d'installation et complètement durcie avant le levage. Les conditions de sol, la profondeur de gel et le classement sismique relèvent de l'ingénieur responsable du site, non du fournisseur du réservoir. Les réservoirs horizontaux répartissent leur charge sur des berceaux et conviennent souvent à des sols moins portants ou à une contrainte de hauteur, comme l'explique notre comparaison entre réservoirs cryogéniques verticaux et horizontaux.

Comment sont déterminées les distances d'éloignement et les dégagements ?

Il n'existe pas de distance d'éloignement universelle pour un réservoir cryogénique. Les dégagements requis vis-à-vis des bâtiments, des limites de propriété, des sources d'inflammation, des portes et des prises d'air sont fixés par la réglementation nationale applicable au lieu d'installation et par la norme selon laquelle l'installation est conçue. Ils varient avec le produit stocké, la capacité et ce qui se trouve à proximité du réservoir.

La démarche correcte consiste donc à établir d'abord le corpus de règles applicable, puis à concevoir l'implantation, plutôt qu'à recopier une valeur relevée sur un autre site ou dans un autre pays.

• Identifiez la réglementation et la norme qui régissent le site, ainsi que l'autorité qui l'approuvera
• Confirmez le classement du produit, car l'oxygène, les gaz inertes et les produits inflammables tels que le LNG et le LPG sont traités différemment
• Établissez les dégagements vis-à-vis des bâtiments occupés, des limites de propriété et des voies d'accès public
• Établissez les dégagements vis-à-vis des sources d'inflammation, des équipements électriques, des caniveaux, des fosses et des ouvertures en contrebas
• Vérifiez où les évents et les rejets de sécurité peuvent déboucher et ce qui doit rester dégagé autour d'eux
• Faites confirmer l'exigence par écrit auprès de l'autorité chargée de l'approbation avant de figer l'implantation

Deux points liés au produit méritent d'être signalés tôt. L'oxygène enrichit l'atmosphère autour de toute fuite ou de tout rejet : les matières combustibles, les huiles et les sources d'inflammation sont donc tenues à l'écart de la zone du réservoir. Le LNG et le LPG entraînent leur propre classement de zone à risque d'explosion. Aucun de ces points ne remplace l'exigence locale. Si votre projet comporte plusieurs réservoirs, notre guide sur l'implantation d'un parc de réservoirs traite du regroupement et des réserves d'extension.

De quel accès la citerne de livraison a-t-elle besoin ?

Un réservoir fixe est rempli par une semi-remorque citerne ou un bobtail qui doit atteindre le point de remplissage, stationner en sécurité pendant le transfert, puis repartir. L'accès est l'exigence la plus souvent découverte trop tard, parce que la dalle est conçue autour du réservoir plutôt qu'autour du véhicule.

• Largeur du portail, largeur des voies internes et rayon de braquage pour un ensemble articulé
• Portance du sol le long de l'itinéraire de livraison et à la position de stationnement
• Gabarit en hauteur, y compris câbles, auvents et racks de tuyauterie
• Distance entre le point de stationnement de la citerne et le raccord de remplissage, adaptée à la longueur de flexible embarquée
• Une position de stationnement qui ne bloque pas les accès de secours pendant le transfert
• Cales, bornes ou barrières lorsqu'une protection contre les chocs est requise

Demandez à votre fournisseur de gaz quel véhicule desservira le site et concevez l'accès autour de ce véhicule.

Quelle ventilation exige une installation cryogénique en intérieur ?

Les réservoirs cryogéniques sont normalement installés à l'extérieur. La raison est simple : l'azote et l'argon sont incolores et inodores, et un faible volume de liquide produit un grand volume de gaz, si bien que dans un espace fermé un rejet ou une fuite peut déplacer l'oxygène sans aucun signal pour les personnes à proximité. L'implantation extérieure permet à ce gaz de se disperser.

• Ventilation dimensionnée pour le volume fermé et pour le rejet plausible, étudiée par un ingénieur en ventilation
• Détection d'oxygène avec alarmes là où du personnel peut entrer dans une zone susceptible de devenir déficiente en oxygène
• Évents et lignes de sécurité conduits vers un point extérieur sûr, à l'écart des portes, des fenêtres et des prises d'air
• Aucun point bas, fosse ou caniveau où la vapeur froide et dense pourrait s'accumuler
• Procédures d'entrée et signalisation pour tout espace classé comme espace confiné

Le phénomène sous-jacent est expliqué dans notre article sur la déficience et l'enrichissement en oxygène en service cryogénique. Toute personne spécifiant une installation intérieure ou partiellement fermée devrait le lire avant de figer l'implantation.

Quelle rétention, quelle mise à la terre et quelle instrumentation prévoir ?

Les liquides cryogéniques s'évaporent rapidement au lieu de former une nappe comme un hydrocarbure, si bien que la philosophie de rétention diffère de celle d'un parc de réservoirs pétroliers. Certains produits et certaines juridictions imposent malgré tout une aire d'épandage définie ou un dispositif de drainage, et les installations LNG et LPG relèvent de règles propres. Confirmez ce point auprès de la même autorité que celle qui fixe vos distances d'éloignement.

• Une surface incombustible sous et autour du réservoir, maintenue exempte d'huile, de graisse et de végétation
• Une surface au sol et un drainage conçus pour que le liquide cryogénique ne puisse pas s'écouler vers des caniveaux, des fosses ou des sous-sols
• Protection du béton et des structures voisines contre la fragilisation par le froid en cas d'épandage
• Mise à la terre de la structure du réservoir et liaison équipotentielle entre réservoir, tuyauterie et point de mise à la terre de la citerne
• Protection contre la foudre lorsque l'analyse de risque du site l'exige
• Matériel adapté au classement de zone à risque d'explosion lorsque du LNG ou du LPG est stocké
• Câblage de puissance et de signal pour l'instrumentation de niveau et de pression, ainsi que l'éclairage du point de remplissage

Si vous prévoyez d'ajouter une supervision de niveau à distance, tirez le câblage pendant l'installation plutôt qu'en rétrofit ultérieur. Notre article sur la télémétrie des réservoirs cryogéniques explique ce que le système mesure et ce qu'il faut vérifier sur un réservoir existant.

Que fournit KAF Cryogenics pour la conception d'une installation cryogénique ?

KAF Cryogenics fournit l'équipement et les informations techniques dont vos concepteurs ont besoin. Nous ne remplaçons ni l'ingénieur local ni l'autorité chargée de l'approbation, et nous n'énonçons pas les distances d'éloignement comme des valeurs universelles, puisqu'elles sont fixées là où le réservoir est installé.

• Plans d'ensemble et plans de fondation avec cotes et détails d'ancrage
• Poids à vide, en service et d'épreuve pour l'étude génie civil
• Liste des piquages, dimensions et orientations des raccordements pour le concepteur de la tuyauterie
• Pression de calcul, température de calcul et données du fluide de service
• Le dossier de certification du réservoir : PED 2014/68/EU ou ASME selon le cas, avec EN 13458 pour les réservoirs fixes isolés sous vide
• Documentation d'installation, de mise en service et d'exploitation

Les deux filières d'approvisionnement comportent la même documentation. Un réservoir neuf est construit selon votre spécification, et un réservoir d'occasion certifié est inspecté, contrôlé par NDT, éprouvé en vide et en pression, puis vendu avec un dossier documentaire et une garantie écrite. Lorsque le calendrier est tendu, une unité d'occasion certifiée peut partir du stock en quelques semaines au lieu des mois qu'exige normalement une fabrication neuve, ce qui décide souvent si le chemin critique est le génie civil ou l'équipement.

Une fois le réservoir posé sur sa fondation, l'étape suivante est l'inertage, la mise en froid et le premier remplissage, traités dans notre guide de mise en service.

Questions fréquentes

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• dimensionnement d'un réservoir cryogénique de stockage
• réservoirs cryogéniques verticaux et horizontaux
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• déficience et enrichissement en oxygène en service cryogénique
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• réservoirs cryogéniques de stockage