Réservoirs en plastique renforcé de fibres de verre (PRF)

Les réservoirs en plastique renforcé de fibres de verre (PRF) sont des appareils composites de stockage ou de procédé conçus en fonction du service chimique, de la température, des charges et des conditions d’installation. Ce terme désigne une famille de matériaux, et non un modèle unique de réservoir. Le choix de la résine, la barrière anticorrosion, le stratifié structural et la géométrie de l’appareil doivent tous correspondre au projet.

Si vous établissez les spécifications d’un réservoir de stockage industriel, consultez les capacités de Troy Dualam en matière de réservoirs sur mesure en PRF et à double stratification. Cet article explique le matériau ainsi que les renseignements qu’un ingénieur ou un acheteur devrait établir avant l’approvisionnement.

Qu’est-ce qu’un réservoir en PRF ?

PRF signifie plastique renforcé de fibres de verre. Le renfort en fibres de verre apporte résistance et rigidité, tandis qu’une résine thermodurcissable lie le renfort et contribue aux performances chimiques et thermiques du composite.

Le sigle anglais GRP signifie glass-reinforced plastic. Dans la pratique industrielle, les sigles PRF, FRP et GRP désignent couramment la même famille générale de matériaux composites; FRP est le terme le plus souvent employé dans les spécifications nord-américaines.

Comment construit-on un réservoir en PRF ?

La paroi d’un réservoir conventionnel en PRF comporte normalement des zones aux fonctions différentes plutôt qu’une paroi uniforme.

Barrière anticorrosion côté procédé

La barrière anticorrosion côté procédé est un stratifié intégral riche en résine, qui comprend généralement un voile de surface intérieure et une couche intérieure de renfort discontinu en fibres de verre. Elle est fonctionnellement distincte du stratifié structural. La résine, le voile, la séquence de renforcement et l’épaisseur sont choisis en fonction du milieu stocké; le seul nom du produit chimique ne suffit pas, car la concentration, la température, les contaminants, les solides, les fluides de nettoyage et les conditions incidentelles peuvent influer sur l’aptitude du matériau.

Stratifié structural

Le stratifié structural reprend les charges mécaniques. Sa conception peut tenir compte de la hauteur de liquide, de la densité relative, de la pression ou du vide, du vent, des sollicitations sismiques, des conditions de support, des charges exercées par les tubulures et la tuyauterie, du levage, du transport ainsi que d’autres efforts propres au projet.

Surface extérieure

La surface extérieure reçoit une finition adaptée à l’environnement d’installation, notamment à l’exposition extérieure, le cas échéant. La protection extérieure ne remplace ni une conception correcte, ni l’inspection, ni les contrôles d’exploitation.

PRF conventionnel et construction à double stratification

Dans un réservoir conventionnel en PRF, une barrière anticorrosion intégrale riche en résine protège le côté procédé, tandis que le stratifié structural reprend les charges. Un appareil à double stratification emploie un revêtement thermoplastique comme barrière chimique côté procédé et un renfort en PRF comme structure porteuse; le revêtement n’est pas considéré comme l’enveloppe structurale. Le choix doit tenir compte de l’ensemble du service chimique et thermique ainsi que, le cas échéant, de la perméation, des cycles thermiques, des soudures et des accessoires, de l’agitation et des conditions incidentelles. La double stratification n’est pas automatiquement requise pour chaque application corrosive.

Pour en savoir plus, consultez Réservoirs et équipements à double stratification : doublure thermoplastique et renfort structural en PRF.

Renseignements nécessaires à la conception d’un réservoir en PRF

Une spécification utile ne se limite pas à la capacité du réservoir. Avant d’arrêter le stratifié et la géométrie, l’équipe de conception devrait établir les éléments suivants :

• le milieu stocké et sa concentration;
• les températures normales et incidentelles;
• la densité relative et le niveau de liquide en exploitation;
• la pression, le vide et les cycles d’exploitation;
• les solides, l’agitation et les conditions de nettoyage;
• la capacité requise et les contraintes dimensionnelles;
• l’installation à l’intérieur ou à l’extérieur, hors sol ou enterrée;
• les conditions de fondation et de support;
• le vent, les sollicitations sismiques et les autres charges externes;
• l’emplacement des tubulures et les charges de la tuyauterie raccordée;
• les contraintes d’accès, de levage et de transport;
• les exigences de confinement secondaire; et
• le code applicable au projet ainsi que les exigences d’inspection, d’essais et de documentation.

Grille de spécification d’un réservoir en PRF : 10 questions avant de comparer les propositions

Transmettez les mêmes données de conception documentées à chaque fabricant pressenti. Autrement, deux propositions visant la même capacité nominale peuvent couvrir des systèmes de matériaux, des charges, des essais, des documents ou des responsabilités de chantier différents et ne sont pas comparables sur le plan technique.

1. Quelle est la composition complète du milieu de procédé? Indiquez chaque constituant et sa plage de concentration, y compris les impuretés, les produits de nettoyage et les conditions incidentelles crédibles. Un nom commercial ou le seul produit chimique principal ne constitue pas une base de compatibilité complète.
2. Quelles températures et quels cycles sont déterminants? Précisez les températures normales, de conception et incidentelles, les cycles de remplissage et de refroidissement, les températures de nettoyage ainsi que la fréquence des excursions.
3. Que contient le réservoir et comment son contenu est-il mis en mouvement? Définissez la densité relative, les niveaux de liquide, les solides, les caractéristiques des particules, l’agitation, la recirculation et les conditions de nettoyage.
4. Quels cas de pression, de vide et de mise à l’air s’appliquent? Documentez la pression interne normale et de conception, la pression externe ou le vide, les débits de remplissage et de soutirage, les scénarios d’évent obstrué et les dispositifs de protection requis.
5. Quelle géométrie et quelles charges imposées par les équipements raccordés sont requises? Fournissez le volume utile et le volume total, les contraintes dimensionnelles, l’orientation, les fonds ou couvercles, les tubulures, les trous d’homme, les éléments internes, les mélangeurs et les charges de tuyauterie.
6. Comment le réservoir sera-t-il supporté et confiné? Définissez la fondation, les appuis continus ou ponctuels, l’ancrage, les tassements prévus, le confinement secondaire et les interfaces de drainage.
7. Quelles charges propres au site et à l’environnement sont déterminantes? Précisez l’installation intérieure ou extérieure, les critères de vent, de séisme et de neige, l’exposition aux ultraviolets, la plage de température ambiante et, pour un service enterré, le sol, le remblai, l’eau souterraine et la circulation.
8. L’équipement peut-il être transporté et installé selon la conception prévue? Confirmez le parcours, les dégagements aux portes et sur le site, l’accès pour le levage, l’aire de dépôt et la nécessité éventuelle d’un assemblage sur site faisant l’objet d’une portée distincte.
9. Quel code, quel marquage et quels dossiers qualité sont requis? Précisez la spécification applicable, si une construction et un marquage selon l’ASME RTP-1 sont exigés pour un appareil admissible, ainsi que l’inspection, les essais et les documents de fin de projet convenus.
10. Qui est responsable de chaque interface du projet? Attribuez la responsabilité de la fondation, du gréage, de l’ancrage, de la tuyauterie, de la mise à la terre ou de la liaison équipotentielle, le cas échéant, des travaux sur site, des essais et de la mise en service.

Tant que ces données et responsabilités ne sont pas harmonisées, une proposition peut être complète sur le plan commercial tout en demeurant incomplète sur le plan technique. Une comparaison utile examine d’abord la base de conception et la portée, puis le délai de livraison ou le coût.

Configurations courantes des réservoirs en PRF

Les réservoirs en PRF conçus pour un projet donné peuvent être verticaux ou horizontaux, ouverts ou fermés, à simple ou double paroi, ainsi qu’atmosphériques ou conçus pour des conditions spécifiées de faible pression ou de vide. Les raccords, trous d’homme, supports, éléments internes et dispositifs de confinement sont agencés selon le procédé et le site.

Troy Dualam fabrique en atelier des appareils pouvant atteindre 14 pieds de diamètre, sous réserve de la géométrie de l’appareil ainsi que des contraintes de transport et d’accès au site. Les équipements de plus grand diamètre peuvent être fabriqués en atelier par sections, puis assemblés sur site dans le cadre distinct de travaux sur site propres au projet. Les réservoirs entièrement enterrés exigent une base de conception propre au projet couvrant les conditions de service, la pression ou le vide, la profondeur d’enfouissement, les propriétés du sol et du remblai, les eaux souterraines et la flottabilité, les charges de surface et de circulation, le flambement et la déformation de l’enveloppe, les charges de la tuyauterie raccordée, l’ancrage, l’installation et l’inspection. ASME RTP-1 exclut les appareils fermés entièrement enterrés; certaines dispositions peuvent donc être adoptées comme critères de projet expressément désignés, mais le réservoir enterré complet n’est ni conforme à RTP-1 ni admissible au marquage RTP-1.

Utilisations industrielles des réservoirs en PRF

Lorsque le système de matériaux est compatible avec le service, les réservoirs et appareils en PRF peuvent être utilisés pour :

• le stockage et le traitement de produits chimiques;
• le traitement de l’eau et des eaux usées;
• le traitement minier et métallurgique;
• la production de pâtes et papiers;
• la production d’engrais;
• la production d’énergie et le traitement des gaz de combustion;
• les systèmes de maîtrise des odeurs;
• le stockage souterrain conçu sur mesure; et
• le stockage d’eau potable, lorsque les exigences du projet sont définies avant la fabrication.

L’aptitude doit être confirmée par rapport à l’ensemble des conditions de service. Le PRF n’est pas automatiquement compatible avec tous les produits chimiques ni avec toutes les températures.

Quels facteurs influent sur la durée de vie en service d’un réservoir en PRF ?

Il n’existe pas de durée de vie unique applicable à tous les réservoirs en PRF. La durée de vie en service dépend de la compatibilité chimique à la concentration et à la température réelles; du choix de la barrière anticorrosion ou du revêtement; de la conception structurale; de la qualité de fabrication; de l’installation; de l’exposition aux ultraviolets et aux intempéries, des cycles thermiques et de l’abrasion, le cas échéant; des conditions réelles d’exploitation; de l’inspection et de l’entretien; et du maintien de l’équipement dans ses limites de conception en matière de pression, de vide, de charges et de température.

Une planification utile des inspections commence par la base de conception et l’historique de service. Les changements de milieu, de concentration, de température, de pression, de charges de tuyauterie ou de conditions de support devraient être examinés plutôt que considérés comme sans conséquence.

Quels facteurs influent sur le coût d’un réservoir sur mesure en PRF ?

Le coût du projet dépend des dimensions et de la géométrie du réservoir, du système de résine ou de revêtement, de la conception de la barrière anticorrosion, des charges structurales, de la pression ou du vide, des dispositifs de confinement, des tubulures et des accès, des essais, de la documentation, du transport et de l’étendue des travaux sur site. Une comparaison fondée uniquement sur la capacité nominale peut masquer des différences importantes quant à l’aptitude des matériaux et à l’étendue des travaux d’ingénierie.

Portée de la norme ASME RTP-1

Troy Dualam Inc. détient le Certificat d’autorisation ASME RTP no RTP-51, en vigueur. Son domaine d’autorisation est reproduit ci-dessous dans sa version officielle anglaise : “Fabrication of reinforced thermoset plastic corrosion resistant vessels through shop fabrication using hand lay-up and filament winding fabrication methods; and fabrication of reinforced thermoset plastic corrosion resistant vessels with fabric and chemically bonded thermoplastic linings (Dual Laminate) through shop fabrication.” La fabrication d’un appareil donné selon ASME RTP-1 et l’apposition de la marque de certification ASME avec le désignateur RTP sont propres au projet. Le Certificat RTP-51 ne couvre ni l’assemblage sur site, ni la fabrication sur site, ni les réparations sur site et ne constitue pas une certification générale de chaque réservoir. Consultez la portée du certificat et les critères propres au projet.

Foire aux questions sur les réservoirs en PRF

Les réservoirs désignés PRF et GRP sont-ils différents ?

Ces sigles désignent normalement la même famille générale de composites thermodurcissables renforcés de fibres de verre. La terminologie peut varier selon la région, mais les questions d’ingénierie importantes concernent la résine, le renfort, la barrière anticorrosion et la base de conception.

Le PRF est-il plus résistant que l’acier ?

Cette comparaison est trop générale pour être utile. Le PRF et l’acier possèdent des propriétés différentes. Le PRF peut offrir un rapport résistance-poids élevé et une résistance à la corrosion pour les services appropriés, mais il ne devrait pas être décrit comme étant universellement plus résistant que l’acier.

Peut-on utiliser des réservoirs en PRF sous terre ?

Oui, lorsque le réservoir est conçu pour les conditions réelles d’enfouissement. Le sol, les eaux souterraines, la profondeur d’enfouissement, la circulation, l’ancrage ainsi que les exigences d’installation et d’inspection doivent être inclus dans la base de conception du projet.

Les réservoirs en PRF peuvent-ils stocker de l’eau potable ?

Oui, lorsque le système de matériaux complet, les contrôles de fabrication et les exigences du projet conviennent au contact avec l’eau potable. Une résine, un revêtement ou un composant homologué ou certifié n’établit ni la certification NSF/ANSI 61 ni toute autre homologation du réservoir achevé. Les homologations, les approbations et les critères d’acceptation requis doivent être confirmés pour le projet concerné avant la fabrication.

Quelles sont les causes de problèmes prématurés dans les réservoirs en PRF ?

Les facteurs de risque courants comprennent une résine, une barrière anticorrosion ou un revêtement incompatible; des défauts de fabrication; des changements non signalés de la composition chimique, de la concentration ou de la température; une exploitation hors des limites de conception de pression ou de vide; une mise à l’air inadéquate; des supports ou un ancrage incorrects; des charges excessives exercées par la tuyauterie, les tubulures, le mélangeur ou d’autres accessoires; les cycles thermiques, l’abrasion ou les dommages dus aux chocs; une mauvaise installation; et des constatations d’inspection qui ne sont pas relevées ou corrigées.

Discuter d’un projet de réservoir sur mesure en PRF

Troy Dualam conçoit et fabrique des réservoirs sur mesure en PRF et à double stratification en fonction du service réel. Transmettez le milieu, la concentration, la température, la densité relative, les dimensions, la pression ou le vide, les raccordements, les conditions du site et la spécification applicable au moyen du formulaire de contact destiné aux demandes d’ingénierie.