Centrale géothermique  de Nesjavellir islande sud

Les tuyaux coudés

Dans les centrales géothermiques,
nous observons que les tuyaux transportant l'eau très chaude
venant des sources sont coudés :
ils font des angles droits.

Comment cette forme permet-elle donc d'éviter la casse,
de pallier les problèmes de dilatation
et de contraction lors du transport de l'eau chaude ?


 

EXPLICATION
Après l’installation et le remplissage, le réseau est à température ambiante.
Pendant son fonctionnement, la température du réseau peut augmenter considérablement : on obtient alors une dilatation thermique des éléments constituant le réseau. Cette dilatation thermique des tuyauteries provoque des mouvements sur les différents éléments du réseau.
Il est impératif de maîtriser ces déplacements pour que la limite d’élasticité de l’acier des tuyaux ne soit pas atteinte.
De nombreux facteurs entrent en jeu :
– La profondeur du réseau ;
– La température extérieure lors de la pose du réseau ;
– La température des liquides qui circuleront dans les tubes ;
Si la contrainte d’élasticité n’est pas prise en compte lors de la conception du réseau, il pourrait y avoir des anomalies (fuites, pertes thermiques, etc.).

Par exemple l’allongement des canalisations d'acier équivaut à 0,7 mm/m à 80°C (et environ 1 mm/m à 100°C).


Plusieurs solutions peuvent être envisagées :

-la méthode des soufflets



-la méthode des coudes ou en "U"


On parle de 'zone de compensation'.

Lorsque le tuyau est courbe, c'est un peu plus simple puisque le rayon du cercle correspondant croît en même temps que le tuyau s'agrandit..

L'animation suivante montre un exemple de déformation avec des tuyaux en U..
Les coefficients de dilatation proposés sont exagérés pour une meilleure visualisation de la dilatation.

PLEIN ECRAN


Le système précédent est utilisé pour les pipe-lines non-enterrés au Canada .
Exemple de pipe-line émergeant de la rivière Tanana en Alaska. On peut apercevoir la voie permettant le contrôle de ce pipe-line :

Oléoduc traversant la faille de Denali en Alaska :

Pour les pipe-lines enterrés, les écarts de température dans l’intérieur de la paroi de la conduite peuvent causer des contraintes de flexion circonférentielles localisées. Ces contraintes sont en général sans conséquence pour les pipelines, car il n’y a pas d’écart de température entre la surface extérieure et l’intérieur de la paroi.

Il existe, sur une voie ferrée, des cas particuliers nécessitant une libre dilatation des rails supérieure à celle permise par les joints courants.
On fait appel à des dispositifs de dilatation autorisant ponctuellement un libre mouvement du rail suffisant sans pour autant induire de coupure trop importante dans la continuité du rail vis-à-vis du roulement
:
dispositif JPG (Joint
à Grand Permissif) ou
Appareil de Dilatation (AD) dans le cas d'une ligne à fort trafic.


Pour aller plus loin
Dans la vidéo suivante on peut comprendre la relation simple entre le coefficient de dilatation linéaire et le coefficient d'expansion thermique volumique d'un matériau isotrope, ICI : https://www.youtube.com/watch?v=HGPIkUQhwZU

 


   Menu trucs  Accueil