Réservoir de stockage

Les réservoirs de stockage sont des récipients qui contiennent des liquides ou des gaz comprimés. Le terme peut être utilisé pour les réservoirs (lacs et étangs artificiels) et pour les récipients fabriqués. L'utilisation du mot « tank » pour les réservoirs est peu courante en anglais américain, mais est relativement courante en anglais britannique . Dans d'autres pays, le terme a tendance à désigner uniquement les récipients artificiels. Aux États-Unis, les réservoirs de stockage fonctionnent sans pression (ou avec très peu de pression) , ce qui les distingue des récipients sous pression .

Les réservoirs peuvent être utilisés pour contenir des matériaux aussi divers que le lait , l'eau , les déchets , le pétrole , les produits chimiques et d'autres matières dangereuses , tout en respectant les normes et réglementations de l'industrie. Les réservoirs de stockage sont disponibles dans de nombreuses formes : cylindriques verticaux et horizontaux ; dessus ouvert et dessus fermé ; fond plat, fond conique, fond incliné et fond plat. Les grands réservoirs ont tendance à être cylindriques verticaux, avec des fonds plats et un toit fixe cassable ou flottant, ou à avoir des coins arrondis passant de la paroi latérale verticale au profil inférieur, afin de résister à la pression hydrostatique hydraulique . Les réservoirs construits sous le niveau du sol sont parfois utilisés et appelés réservoirs de stockage souterrains (UST).

Les réservoirs peuvent être couverts, auquel cas ils peuvent être appelés réservoirs ou citernes de stockage couverts ou souterrains. Les réservoirs d'eau couverts sont courants dans les zones urbaines.

Les citernes peuvent être montées sur un camion ou sur une remorque de camion articulé . Le véhicule qui en résulte est appelé camion-citerne (ou simplement tanker ; tank truck en anglais américain). Les wagons-citernes sont des citernes montées sur des wagons de marchandises pour le transport ferroviaire.

Le mot « tank » signifiait à l'origine « lac artificiel » et venait d'Inde, peut-être via le portugais tanque . Il pourrait avoir un lien avec :

• Certains mots de la langue indienne sont similaires à « tak » ou « tank » et signifient « réservoir d'eau ». En sanskrit, un étang ou un réservoir de rétention est appelé un tadaka . En gujarati, talao signifie « lac artificiel ». Ces utilisations du mot ont été incorporées dans la langue anglaise.
• Le verbe arabe istanqa`a اِسْتَنْقَعَ = « il [c'est-à-dire un liquide] s'est accumulé et est devenu stagnant ».

Si l'acier et le béton restent les choix les plus populaires pour les réservoirs, les réservoirs en plastique renforcé de fibres de verre , en thermoplastique et en polyéthylène gagnent en popularité. Ils offrent des coûts de construction inférieurs et une plus grande résistance chimique, en particulier pour le stockage de produits chimiques spéciaux . Il existe plusieurs normes pertinentes, telles que la norme britannique 4994 (1989), la DVS 2205 et l'ASME RTP-1, qui donnent des conseils sur l'épaisseur des parois, les procédures de contrôle qualité, les procédures de test, l'accréditation, la fabrication et les critères de conception du produit final.

Certains réservoirs de stockage nécessitent un toit flottant en plus ou à la place du toit et de la structure fixes. Ce toit flottant monte et descend avec le niveau de liquide à l'intérieur du réservoir, réduisant ainsi l'espace de vapeur au-dessus du niveau de liquide. Les toits flottants sont considérés comme une exigence de sécurité ainsi qu'une mesure de prévention de la pollution pour de nombreuses industries, y compris le raffinage du pétrole.

Pour que les mesures de volume du réservoir puissent être utilisées, il dispose généralement d'un tableau de capacité créé à l'aide de normes appropriées. Chaque ligne du tableau de capacité contient la valeur du niveau de remplissage et la valeur du volume correspondante (et d'autres données associées).

Aux États-Unis, les réservoirs métalliques en contact avec le sol et contenant des produits pétroliers doivent être protégés de la corrosion pour empêcher la fuite du produit dans l'environnement. La technique de contrôle de la corrosion la plus efficace et la plus courante pour l'acier en contact avec le sol est la protection cathodique . En dehors des États-Unis et à certains endroits aux États-Unis, des fondations de support de réservoir surélevées avec une finition en mélange de sable et de bitume sont souvent utilisées. Ce type de fondations maintient les plaques de fond du réservoir exemptes d'eau, empêchant ainsi la corrosion.

Outre leur conception et leur application, la maintenance et l'inspection des réservoirs de stockage jouent un rôle essentiel pour garantir leur sécurité et leur efficacité. Une inspection régulière est essentielle pour identifier les problèmes potentiels tels que la corrosion, les fuites, les faiblesses structurelles et la conformité aux réglementations environnementales. Ces inspections peuvent varier en fréquence et en détail en fonction du type de réservoir, du matériau stocké et des exigences réglementaires applicables à l'endroit où le réservoir est utilisé. Par exemple, les réservoirs stockant des matières dangereuses peuvent nécessiter des inspections plus fréquentes et plus approfondies que ceux utilisés pour les matières non dangereuses. Les protocoles de maintenance, y compris le nettoyage, les réparations et les mesures préventives, sont tout aussi importants pour prolonger la durée de vie des réservoirs et prévenir la contamination de l'environnement ou les accidents. Les technologies avancées, telles que la télédétection , les tests par ultrasons et les outils d'inspection robotisés, comme les drones télécommandés , sont de plus en plus utilisées pour améliorer l'efficacité et la sécurité de ces processus d'inspection. Il est primordial pour les exploitants de réservoirs de stockage de comprendre et de mettre en œuvre des calendriers d'inspection et de maintenance appropriés afin de garantir la fiabilité opérationnelle et le respect des normes de sécurité.

Plusieurs réglementations environnementales s'appliquent à la conception et au fonctionnement des réservoirs de stockage, souvent en fonction de la nature du fluide qu'ils contiennent. Aux États-Unis, les émissions atmosphériques doivent généralement faire l'objet d'un permis de qualité de l'air en vertu de la loi fédérale sur l'air pur . La quantification des émissions potentielles des réservoirs à des fins de permis est le plus souvent réalisée en appliquant les équations d'émission publiées au chapitre 7.1 de l'AP-42 de l' Agence de protection de l'environnement (Compilation of Air Pollutant Emissions Factors from Stationary Sources) .

La plupart des liquides pouvant s'écouler ou s'infiltrer même par la plus petite ouverture, il convient de veiller à leur manipulation en toute sécurité. Cela implique généralement la construction d'une digue de confinement autour du réservoir, afin de contenir toute fuite en toute sécurité.

Un réservoir atmosphérique est un récipient destiné à contenir un liquide à la pression atmosphérique . Les principaux codes de conception pour les réservoirs atmosphériques soudés sont API 650 et API 620. API 653 est utilisé pour l'analyse des réservoirs de stockage en service. En Europe, le code de conception applicable est EN 14015, qui utilise les cas de charge de l'Eurocode 3 (EN 1993), partie 4-2.

Dans le cas d'un gaz liquéfié tel que l'hydrogène ou le chlore , ou d'un gaz comprimé tel que le gaz naturel comprimé ou le MAPP , le réservoir de stockage doit être conçu pour résister aux pressions parfois considérables exercées par le contenu. Ces réservoirs, étant des récipients sous pression , sont parfois exclus de la catégorie des « réservoirs ». Les réservoirs-conteneurs destinés à la manutention de liquides pendant le transport sont souvent conçus pour supporter différents degrés de pression.

Une forme de stockage d'énergie thermique saisonnière (STES) consiste à utiliser de grands réservoirs d'eau de surface isolés puis recouverts de bermes de terre pour permettre le stockage de la chaleur solaire thermique saisonnière qui est collectée principalement en été pour le chauffage toute l'année. Une technologie connexe s'est répandue dans les systèmes de chauffage urbain danois. Le moyen de stockage thermique est constitué de gravier et d'eau dans de grandes fosses peu profondes et revêtues, recouvertes d'isolant, de terre et d'herbe.

Les réservoirs de glace et de neige fondante sont utilisés pour le stockage à court terme du froid destiné à la climatisation, ce qui permet de faire fonctionner l'équipement de réfrigération la nuit lorsque l'énergie électrique est moins chère, tout en assurant le refroidissement pendant les heures chaudes de la journée.

Un réservoir de refroidissement du lait en vrac est un réservoir de stockage situé dans la laiterie d'une ferme laitière utilisé pour refroidir et conserver le lait liquide à basse température jusqu'à ce qu'il puisse être récupéré par un transporteur de lait. Étant donné que le lait quitte la mamelle à environ 35 °C, les réservoirs à lait sont nécessaires pour refroidir rapidement le lait cru frais à une température de stockage de 4 °C à 6 °C, ralentissant ainsi la croissance des micro-organismes. Les réservoirs de refroidissement du lait en vrac sont généralement en acier inoxydable et sont construits selon des normes sanitaires. Ils doivent être nettoyés après chaque collecte de lait. Le réservoir de refroidissement du lait peut être la propriété de l'agriculteur ou peut être loué par l'agriculteur à une usine laitière.

Une fosse septique fait partie d'un système de traitement des eaux usées à petite échelle, souvent appelé système septique. Les systèmes septiques sont couramment utilisés pour traiter les eaux usées des maisons et des petites entreprises dans les zones rurales et suburbaines. Il se compose de la fosse et d'un champ d'épuration septique . Les eaux usées pénètrent dans la fosse où les solides peuvent se déposer et l'écume flotte. La digestion anaérobie se produit sur les solides déposés, réduisant le volume de solides. L'eau libérée par le système est normalement absorbée par le champ d'épuration sans nécessiter de traitement supplémentaire.

Bien qu'ils ne soient pas à proprement parler des réservoirs de « stockage », les réservoirs mobiles partagent de nombreuses caractéristiques des réservoirs de stockage. Ils doivent également être conçus pour supporter une charge lourde et le risque de collision ou d'autres accidents. Parmi ceux-ci figurent les pétroliers et les méthaniers océaniques , les wagons-citernes et les camions-citernes . Sont également inclus les réservoirs de rétention, qui sont les réservoirs qui stockent les eaux usées des toilettes sur les véhicules de loisirs , les bateaux et les avions.

Les réservoirs destinés au pétrole brut et aux carburants à base de pétrole sont choisis en fonction du point d'éclair du matériau. Si le matériau n'est pas un gaz liquéfié, comme le GPL , les réservoirs sont atmosphériques et se déclinent généralement en deux types :

1. Les réservoirs à toit fixe sont utilisés pour les liquides ayant des points d'éclair très élevés (par exemple, le fioul , le bitume ). Les toits coniques, les toits en dôme et les toits en parapluie sont courants. Ces réservoirs peuvent être isolés et chauffés avec des serpentins à vapeur pour éviter que le produit ne devienne trop visqueux, obstruant ainsi la tuyauterie et devenant potentiellement non pompable. Les réservoirs à toit en dôme sont destinés aux réservoirs ayant une pression de stockage légèrement supérieure à la pression atmosphérique (par exemple, les huiles usées).
2. Les réservoirs à toit flottant sont généralement divisés en réservoirs à toit flottant externe (généralement appelés simplement réservoirs à toit flottant ou réservoirs FR) et types de toit flottant interne (réservoirs IFR). Les réservoirs IFR sont utilisés pour les liquides ayant des points d'éclair plus bas (par exemple, le carburéacteur , l'essence , l'éthanol ). Il s'agit essentiellement de réservoirs à toit conique avec un toit flottant interne se déplaçant verticalement de haut en bas avec le niveau du liquide. Ce toit flottant retient la vapeur des carburants à faible point d'éclair. Les toits flottants sont soutenus par des pieds ou des câbles sur lesquels ils reposent. Les réservoirs FR n'ont pas de toit fixe, étant ouverts en haut, et n'ont qu'un toit flottant. Les liquides à point d'éclair moyen tels que le naphta , le kérosène , le diesel et le pétrole brut sont stockés dans ces réservoirs.

Les gaz liquéfiés (tels que le GPL, le butane , le propylène , etc.) peuvent être stockés dans des réservoirs sphériques (ou sphères Horton).

Les codes de classification typiques utilisés pour les réservoirs d'une raffinerie sont :

• OSBL – Réservoirs hors limite de batterie
  • COT – réservoirs de pétrole brut.
  • PIT – réservoirs de stockage de produits et intermédiaires.
  • DISPATCH – réservoirs de zone d’expédition.
• SERVICES PUBLICS – réservoirs dans une zone de centrale électrique, pour le stockage de l’eau, etc.
• ISBL – Réservoirs à limite interne de batterie. Il s’agit généralement de petits réservoirs que l’on trouve dans les unités de production d’une raffinerie, comme les réservoirs de neutralisation , les réservoirs d’eau, etc.

Les réservoirs chimiques sont des conteneurs de stockage de produits chimiques largement utilisés dans l' industrie chimique . Ils sont disponibles dans une variété de tailles et de formes et sont utilisés pour le stockage statique et le transport de matières premières et de produits chimiques finis.

Un réservoir chimique est nécessairement conçu pour un produit chimique spécifique. Les produits chimiques ont des potentiels de corrosion variables , de sorte que la taille et les caractéristiques des réservoirs chimiques sont diverses. La résistance aux produits chimiques est généralement la première priorité lors de la conception des réservoirs chimiques. Les matériaux sélectionnés doivent être aussi résistants au produit chimique stocké que la conception et les conditions économiques le permettent. Cela comprend la sélection de petites caractéristiques telles que les joints et les matériaux de plomberie . D'autres paramètres à prendre en considération sont la chaleur, le froid, le vide, la pression, la réactivité exothermique et la nature agressive inhérente du produit chimique ( acides , caustiques, etc.). Le confinement secondaire est une stratégie de secours parfois utilisée pour atténuer la défaillance potentielle du conteneur principal. Le profil typique d'un récipient avec confinement secondaire est un récipient principal avec une coque extérieure englobant le récipient principal avec une capacité d'au moins 100 %. Les récipients secondaires sont disponibles en polyéthylène , en fibre de verre et en métal. Les systèmes de réservoirs de confinement secondaire sont suggérés pour tous les produits chimiques agressifs.

Il y a eu de nombreuses défaillances catastrophiques de réservoirs de stockage, l'une des plus célèbres étant celle survenue à Boston le 14 janvier 1919. Un grand réservoir n'avait été rempli que huit fois lorsqu'il a cédé, et la vague de mélasse qui en a résulté a tué 21 personnes dans les environs. La catastrophe de la mélasse de Boston a été causée par une mauvaise conception et construction, avec une paroi trop mince pour supporter les charges répétées du contenu. Le réservoir n'avait pas été testé avant utilisation en le remplissant d'eau et était également mal riveté. Le propriétaire du réservoir, United States Industrial Alcohol Company , a versé 300 000 $ (près de 4 millions de dollars en 2012) en compensation aux victimes ou à leurs proches.

Depuis, de nombreux autres accidents ont été causés par des réservoirs, souvent dus à des soudures défectueuses ou à un acier de qualité inférieure . De nouvelles inventions ont au moins résolu certains des problèmes les plus courants liés à l'étanchéité des réservoirs. Cependant, les réservoirs de stockage présentent également un autre problème, de manière surprenante, lorsqu'ils sont vides. S'ils ont été utilisés pour contenir du pétrole ou des produits pétroliers tels que de l'essence , l'atmosphère dans les réservoirs peut être hautement explosive lorsque l'espace se remplit d' hydrocarbures . Si de nouvelles opérations de soudage sont lancées, des étincelles peuvent facilement enflammer le contenu, avec des résultats désastreux pour les soudeurs. Le problème est similaire à celui des soutes vides sur les navires-citernes , qui sont désormais tenus d'utiliser une couverture de gaz inerte pour empêcher la formation d'atmosphères explosives à partir de résidus.

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  Bouteilles d'oxygène et de gaz MAPP
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  Réservoir de refroidissement du lait
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  Réservoirs de carburant
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  Fosse septique
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  Camion citerne
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  Plusieurs grands réservoirs dans un aéroport. Pour l'échelle, remarquez les barrières routières en béton.
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  Réservoir de stockage de carburant souterrain pour station-service