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Tracing met precisiebuis
Een vakgebied apart
version française
Tracing bestaat al zo lang als er chemische of petrochemische bedrijven
gebouwd worden. Uit de praktijk blijkt echter dat dit een vaak
ondergewaardeerd vakgebied is. Door de stiefmoederlijke behandeling
ontstaan dikwijls te dure en onoverzichtelijke systemen. Het doel van dit
artikel is het verduidelijken van een tracing systeem met precisiebuis dat
inzetbaar is in 95% van de toepassingen.
Deze verwarmingstechniek is inzetbaar voor verschillende verwarmingsmedia
zoals, warm water, stoom en hete olie. Goede ervaringen zijn opgetekend
met temperatuurniveaus van vorstverwarming met warm water, tot 160°C
stoltemperaturen met stoom 45 bar. Qua uitvoering spreidt het zich uit van
eenvoudige buisleidingen tot grote apparaten en zelfs zeer gecompliceerde
pompen en appendages.
Soorten
In de regel onderscheiden zich twee hoofdgroepen afhankelijk van het
gebruikte materiaal. Voor lage temperatuur toepassingen en normale
omgevingsomstandigheden wordt hoofdzakelijk messing toegepast, voor hoge
temperaturen of agressieve omgevingen wordt dikwijls roestvast staal
gebruikt. Voor speciale toepassingen kunnen ook exotische materialen
gebruikt worden. Het systeem blijft echter onafhankelijk van het gebruikte
materiaal, steeds hetzelfde. Verder onderscheiden we nog de aard van
uitvoering in drie groepen: tracing op afstandhouders, dit kan ook een
tracer zijn die omwikkeld is met een dunne isolatie, tracing in direct
contact met de productleiding en tracing voorzien van een warmtegeleidende
pasta om hogere efficiëntie per tracer te bekomen.
Beschrijving van het concept
Men onderscheidt in principe drie hoofdgroepen, namelijk:
• Tracing tegen het te verwarmen object.
• Toe en terugvoerleidingen van verdelers en verzamelaars naar het te
verwarmen object.
• Verdelers en verzamelaars.
De verwarmingsbuis wordt eindloos gelegd tegen het te verwarmen object.
Dit wil zeggen, zonder verbindingen om het aantal mogelijke lekken te
reduceren tot een minimum. De relatief kleine buizen, 10 tot 12 mm
metrisch en 3/8” tot 1/2” engels, behouden na montage de nodige
flexibiliteit zodat uitbouwen van appendages mogelijk blijft. Indien de
nood aan een verbinding toch blijkt, kan men deze ten alle tijden nog
plaatsen. De hoogwaardige klemverbindingen worden immers koud geplaatst,
zodat dit geen problemen stelt in een bedrijf dat in productie is.
De verbindingsleidingen tussen tracing en verdeler, wordt uitgevoerd met
een voorgeïsolleerde tubing van dezelfde diameter. Ook deze worden
eindloos gemonteerd om dezelfde redenen. De voorgeïsolleerde leidingen
worden geleverd op trommels van 300 meter zodat ook daarin geen
beperkingen optreden. De leidingen worden ondersteund door kabelladders en
bevestigd door middel van roestvast stalen bandjes, zodat een degelijk
geheel wordt verkregen. De uiteinden van deze voorgeïsolleerde leidingen
worden telkens met een combinatie van krimpkousen afgedicht, om indringen
van water te voorkomen.
De derde groep zijn de verdelers en verzamelaars die enerzijds compact
uitgevoerd kunnen worden, en anderzijds volledig aangepast kunnen worden
aan de noden die op dat moment belangrijk zijn.
Voordelen van het systeem
• Weinig kans op lekkages doordat een verwarmingskring uitgevoerd kan
worden met slechts vier verbindingen. Een bij het vertrek aan de verdeler,
twee bij de verbinding van tracing naar toe en afvoerleiding en een aan de
verzamelaar.
• Korte montagetijd als gevolg van een eenvoudige montage en een
doordachte engineering.
• Prijsgunstige oplossing, en dit vooral door de eenvoudige montage. Er
wordt niet bespaard op de kwaliteit van de materialen. Er zijn calculaties
gemaakt van dit systeem in vergelijking met de klassieke stalen
buisleidingverwarming, waarbij besparingen van 30% en meer zijn bewezen.
• Overzichtelijk systeem.
Samenvatting
Een combinatie van een doordachte engineering, een juiste en kwalitatieve
materialenkeuze samengevoegd met goed vakmanschap leidt tot een
kwalitatief hoogwaardig en betrouwbaar systeem. Dat dit systeem zijn
degelijkheid heeft bewezen, blijkt uit het feit dat het chemieconcern
BAYER, voor bepaalde toepassingen, dit systeem wereldwijd toepast.
Toepassingen in Antwerpen, Uerdingen, Leverkusen en Map Ta Phut
(Thailand).
Chronologische afwikkeling van een project
Basic engineering
Belangrijk is om in een zo vroeg mogelijk stadium reeds aan te vangen met
de engineering van de tracing. Als eerste stap worden de P&Id’s
doorgenomen om een productie technische verdeling van de verschillende
systemen vast te leggen. Hierbij zal vooral gelet worden op veiligheid,
bedieningsvriendelijkheid en bedrijfszekerheid. Een volgende stap is het
bepalen van het aantal verwarmingscircuits. Dit gebeurt door lengtes van
de verschillende leidingen in te schatten, in combinatie met het berekenen
van het aantal tracers om een bepaalde temperatuur te houden. Hierbij
wordt steeds rekening gehouden met het verwarmingsmedium, de aard van
uitvoering, isolatiedikte en soort en de omgevingstemperatuur waarmee
gerekend moet worden. De isolatie kan ook gelijktijdig berekend worden om
een optimale prijsverhouding te respecteren. Soms kan 20 mm dikkere
isolatie een tracer uitsparen, of eventueel 20 mm dunner isoleren
misschien geen invloed hebben op de functionaliteit. Ook zal men bekijken
welke materiaalkeuze het beste is voor de toepassing. Na het bepalen van
deze aantallen en het incalculeren van de nodige reserves, kunnen ook de
plaats en aantal van de verdelers respectievelijk verzamelaars ingeplant
worden. Hierbij zal steeds rekening gehouden worden met de locaties waar
zich het meeste verwarmingskringen bevinden om de toevoerleidingen zo kort
mogelijk te houden. Deze locaties zullen ook direct in het basismodel mee
opgenomen worden. Met deze basisgegevens kan in een zeer vroeg stadium een
degelijke budgettering gemaakt worden, een voorlopig energieverbruik
opgesteld worden, en de belangrijkste materiaalbestellingen doorgevoerd
worden. Dit is belangrijk omdat sommige materialen een zeer lange
levertermijn hebben.
Detail engineering
De detailengineering bestaat eigenlijk uit het ontwerpen en optekenen van
alle componenten die nodig zijn om het project af te werken. Na het
modelleren van de verdelers, zullen ook de kabelladders in het model
opgenomen worden. Dit om de benodigde plaats te reserveren. Enkele
voorbeelden van tekeningen zijn: Opstellingsplannen voor verdelers,
verwarmingsisometriën, assemblagetekeningen, lay-outs voor de
voorgeïsolleerde leidingen en uitvoeringsspecificaties voor de appendages.
Verder zal bekeken worden of het mogelijk is om bepaalde componenten te
prefabriceren om zodoende montagetijd on site te reduceren. Tijdens de
detailengineering zal eveneens geëvalueerd worden of de bestelde
materialen voldoende zijn en eventueel nabestellingen zullen geplaatst
worden.
Materiaallevering
Materialen zullen onderworpen worden aan een kwaliteitscontrole, vooral de
tubing en de voorgeïsolleerde tubing. Belangrijk is de controle op de
toleranties van de tubing, daar deze gebruikt wordt in combinatie met
klemkoppelingen. Ook isolatiedikte van de voorgeïsolleerde tubing zal
gecontroleerd worden. Manifolds zullen geprefabriceerd worden en
onderworpen aan de benodigde testen.
Montage
Als eerste stap zullen de manifolds opgesteld worden. Dit liefst in een
vroeg stadium. In de praktijk kan dit best gebeuren na de montage van
grotere apparaten. Aansluiten kan in overleg met de projectgroep begonnen
worden met de montage van de kabelbanen. Dit kan gelijklopen met de
montage van de leidingen. Echter steeds in samenspraak, zodat zo weinig
mogelijk hinder ontstaat voor de leidingbouwers. De reden is tijd besparen
in de totale montagetijd. De werkhoeveelheid van manifolds en kabelbanen
is zeer groot, en er zal getracht worden om deze gemonteerd te hebben
tegelijkertijd met de leidingen. De tracing tegen de leidingen kan
begonnen worden na vrijgave van complete leidingsystemen. Per iso is niet
mogelijk omdat de opsplitsing van de verwarmingskringen vaak niet
overeenkomt met de opsplitsing van de leidingen in isometriën. Na het
tracen en controleren van de tracing, wordt een terugmelding gedaan aan de
projectgroep, zodat vrijgave naar isolatie kan worden gegeven. Als laatste
worden de toe en afvoerleidingen in voorgeïsolleerde tubing gelegd om de
verbinding te maken tussen manifold en tracer. Uiteindelijk wordt er ook
nog een service test uitgevoerd met het verwarmingsmedium, om eventuele
lekkages op te sporen en de as-build situatie te controleren. Verdelers en
verzamelaars worden ook nog voorzien van een tag nummer.
Documentatie
Aan de hand van de informatie die volgt uit de service test wordt er een
bedrijfshandboek opgesteld dat later overhandigd wordt aan het bedrijf.
Dit handboek bestaat uit drie documenten, namelijk:
• Ingekleurde P&Id’s waarin de opdeling van de verschillende kringen
zichtbaar is. Hier vindt men eveneens de verdelernummer en de kringnummer.
• Opgetekende verwarmingsisometriën waar men het juiste verloop van de
tracing kan terugvinden.
• Data sheets van de verdelers en verzamelaars waarop bij elke aftaknummer
de omschrijving van bijbehorende kring beschreven is.
• Eveneens indien gewenst kan dit geheel geleverd worden met een
bijbehorend documentbeheersysteem zodat informatie snel kan teruggevonden
worden.
Marc Belmans
Le traçage à l’aide d’une conduite de précision
Un domaine très spécifique
Le traçage existe depuis que l’on construit des sociétés chimiques ou
pétrochimiques. La pratique nous montre toutefois que ce domaine est
rarement estimé à sa juste valeur. Cette mésestime engendre souvent des
systèmes coûteux et peu clairs. Cet article a pour objectif d’expliquer un
système de traçage à l’aide d’une conduite de précision, pouvant être mis
en œuvre dans 95% des applications.
Cette technique de chauffage peut être utilisée avec différents fluides de
chauffage comme l’eau chaude, la vapeur et l’huile bouillante. Plusieurs
expériences réussies ont été consignées avec des niveaux de température
allant d’un réchauffage antigel à l’eau chaude jusqu’à des températures de
solidification à 160° avec de la vapeur à 45 bars. En termes d’exécution,
elle couvre des applications composées de simples conduites ou de grands
appareils, voire même des pompes et accessoires très complexes.
Types
En règle générale, on distingue deux groupes principaux en fonction du
matériau utilisé. Pour les applications à basse température et pour des
conditions environnantes normales, le matériau choisi sera principalement
le laiton. Pour les applications à haute température ou des environnements
agressifs, le choix se portera souvent sur l’acier inoxydable. Pour les
applications spécifiques, on peut également utiliser des matériaux
exotiques. Le système reste toutefois toujours identique, quel que soit le
matériau utilisé. La nature de l’exécution peut également être répartie en
trois groupes : le traçage sur entretoises (il peut également s’agir d’un
traceur conçu avec une fine isolation), le traçage en contact direct avec
la conduite de produit et le traçage intégrant une pâte caloporteuse
permettant d’obtenir une plus grande efficacité.
Description du concept
Nous distinguons trois groupes principaux, à savoir :
- le traçage contre l’objet à réchauffer
- les conduites d’alimentation et d’évacuation et les collecteurs vers l’objet
à réchauffer.
- Les répartiteurs et collecteurs
Le tuyau de chauffage est placé d’une seule pièce contre l’objet à
réchauffer. En d’autres termes, sans connexions pour réduire au minimum le
nombre de fuites éventuelles. Les tuyaux relativement petits, 10 à 12 mm
métriques ou 3/8 à ½’’, conservent après le montage la flexibilité
nécessaire de sorte que l’ajout d’accessoires reste possible. Si une
connexion s’avère néanmoins nécessaire, elle peut être placée à tout
instant. Les connexions de haute qualité étant effectivement placées à
froid, cela ne pose aucun problème pour une société en production. Les
conduites de liaison entre le traçage et le répartiteur sont réalisées
avec un tubage préisolé du même diamètre. Celles-ci sont également montées
d’une seule pièce pour les mêmes raisons. Les conduites préisolées sont
fournies sur des tambours de 300 mètres, ce qui permet de réaliser cela
sans aucune difficulté. Les conduites sont soutenues par des échelles de
câbles et fixées au moyen de petites bandes en acier inoxydable afin d’obtenir
un ensemble correct. Les extrémités de ces conduites isolées sont
systématiquement colmatées à l’aide de gaines rétractables pour éviter
toute infiltration d’eau.
Le troisième groupe concerne les répartiteurs et collecteurs qui peuvent
être réalisés de façon compacte ou complètement adaptés aux besoins
importants du moment.
Avantages du système
- peu de risques de fuites du fait que le circuit de chauffage peut être
réalisé avec seulement quatre connexions. Une au départ du répartiteur,
deux à la connexion du traceur vers la conduite d’alimentation et d’évacuation
et un au collecteur.
- Temps de montage réduit suite à un montage simple et à une ingénierie
bien réfléchie
- Solution avantageuse, due surtout au montage aisé. Il n’y a aucune
restriction sur la qualité des matériaux. Des calculs du système ont été
effectués et comparés avec le chauffage traditionnel à tubes en acier. Des
économies de 30% et plus ont été démontrées.
- Système synoptique
Résumé
Une combinaison d’ingénierie astucieuse, de choix judicieux et qualitatif
des matériaux et d’un grand savoir-faire induisent un système de qualité
supérieure et fiable. L’application à l’échelle mondiale faite par le
groupe chimique BAYER pour certaines applications démontre largement ses
qualités. Plusieurs applications existent à Anvers, Uerdingen, Leverkusen
et Map Ta Phut (Thaïlande).
Déroulement chronologique d’un projet
Ingénierie de base
Il est important de démarrer l’ingénierie du traçage à un stade précoce.
La première étape consiste à parcourir les schémas de tuyauterie et
d'instrumentation pour définir une répartition technique en termes de
production des différents systèmes. On accordera surtout une grande
attention à la sécurité, la convivialité et la fiabilité. La prochaine
étape consiste à définir le nombre de circuits de chauffage. Il convient
d’évaluer les longueurs des différentes conduites et de calculer le nombre
de traceurs nécessaire au maintien d’une certaine température. Il faut
toujours tenir compte du fluide de chauffage, de la nature de l’exécution,
de l’épaisseur d’isolation et de son type ainsi que de la température
ambiante. L’isolation peut être calculée simultanément afin de respecter
un rapport prix/performance optimal. Une isolation plus épaisse de 20 mm
peut parfois permettre d’économiser un traceur. A l’inverse, une isolation
plus fine de 20 mm n’aura peut-être aucune influence sur la fonctionnalité.
On vérifiera aussi le meilleur choix de matériau pour l’application. Après
avoir défini ces quantités et après avoir calculé les réserves
nécessaires, on peut implanter l’emplacement et le nombre de répartiteurs
et collecteurs. Il faudra toujours prendre en compte des emplacements où
se trouvent le plus de circuits de chauffage afin de réduire au maximum
les conduites d’alimentation. Ces emplacements seront directement repris
dans le modèle de base. Ces données de base permettent d’effectuer très
tôt une budgétisation correcte, d’établir une consommation énergétique
provisoire et de passer les principales commandes de matériel. Ce dernier
point est important car les délais de livraison de certains produits sont
très longs.
Ingénierie de détail
L’ingénierie de détail consiste en fait en la conception et l’annotation
de tous les composants nécessaires pour finaliser le projet. Après la
modélisation des répartiteurs, les échelles de câbles seront également
reprises dans le modèle afin de leur réserver l’espace nécessaire. Voici
quelques exemples de dessin : plans d’aménagement des répartiteurs,
isométries de chauffage, dessins d’assemblage, lay-outs des conduites
préisolées et spécifications de réalisation des accessoires. On vérifiera
aussi s’il est possible de préfabriquer certains composants afin de
réduire d’autant le temps de montage. Durant l’ingénierie de détail, il
conviendra de vérifier si le matériel commandé suffit ou s’il faudra
éventuellement placer des commandes ultérieures.
Fourniture du matériel
Le matériel sera soumis à un contrôle de qualité, surtout le tubage et le
tubage préisolé. Le contrôle sur les tolérances du tubage est primordial
puisque celui-ci sera utilisé en combinaison avec des raccords à manchon.
L’épaisseur d’isolation du tubage préisolé sera également contrôlée. Les
manifolds seront préfabriqués et soumis aux tests nécessaires.
Montage
La mise en place des manifolds constituera la première étape et se fera de
préférence très tôt. Dans la pratique, elle se fera de préférence après le
montage des appareils plus grands. Le raccordement peut démarrer, en
concertation avec le groupe de projet, au moment du montage des chemins de
câbles. Cela peut coïncider avec le montage des conduites, mais toujours
en concertation afin d’éviter toute gêne pour les constructeurs de
conduites. La raison : économiser du temps sur la durée totale du montage.
Les manifolds et chemins de câbles représentent une grande quantité de
travail et l’on essaiera de les monter en parallèle avec les conduites. Le
traçage contre les conduites peut démarrer après la réception des systèmes
de conduites complets. L’isométrie n’est pas envisageable car la
répartition des circuits de chauffage correspond rarement à la répartition
des conduites en isométries. Après le traçage et le contrôle du traçage,
un retour d’informations est assuré vis-à-vis du groupe de projet afin de
pouvoir réceptionner l’isolation. Pour finir, les conduites d’alimentation
et d’évacuation sont placées dans le tubage préisolé pour effectuer la
liaison entre le manifold et le traceur. Finalement, un test de service
est effectué avec le fluide de chauffage en vue de détecter d’éventuelles
fuites et de contrôler la situation ‘as-build’. Les répartiteurs et
collecteurs sont également dotés d’un numéro de transpondeur.
Documentation
Un manuel de service est rédigé à l’aide de l’information issue du test de
service. Il sera remis par la suite à l’entreprise. Ce manuel comprend
trois documents, à savoir :
- des schémas de tuyauterie et d'instrumentation en couleur mettant en
exergue la répartition des différents circuits. On y retrouve également le
numéro du répartiteur et le numéro de circuit.
- des isométries de chauffage consignées dans lesquels on peut retrouver
le bon déroulement du traçage
- des feuilles de données des répartiteurs et collecteurs décrivant pour
chaque numéro de dérivation la description du circuit annexe
- si tel est le souhait, l’ensemble peut être fourni avec un système de
gestion de documents qui permet de retrouver rapidement les informations.
Marc Belmans
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