Volume 26, number 1, mars 2012

Dimensionnement de la tuyauterie de gaz naturel

En cours de conception d’une nouvelle installation dans laquelle plusieurs appareils à gaz naturel seront utilisés, l’une des difficultés rencontrées est le dimensionnement de la tuyauterie de gaz naturel. Il s’agit en fait d’atteindre un équilibre entre la pression à l’entrée du bâtiment, le débit, la pression requise aux équipements et le coût de la tuyauterie. Il y a plusieurs méthodes pour faire les calculs (entre autres: Annexes du code B149.1 et les logiciels). Afin de simplifier le processus de prise de décision, la référence principale sera l’Annexe A du code B149.1.

Le calcul de la tuyauterie de gaz naturel doit tenir compte de plusieurs paramètres influents dont la pression de gaz naturel disponible, les charges raccordées, les normes applicables, le type de matériau utilisé, les longueurs de tuyauterie requises et le parcours (nombre de raccords).

Tuyauterie de gaz naturel

Le but premier est de pouvoir acheminer le gaz naturel aux endroits requis. Les tuyaux doivent avoir un diamètre suffisant pour acheminer, vers un point donné, le volume de gaz requis à la pression demandée (article 6.3.1).

Le choix du matériau

Les tuyaux d’acier sont passe-partout et on les trouve dans les projets résidentiels, commerciaux ou industriels. Selon l’article 6.2.3, ils doivent être au moins de série 40. Si la pression de service est supérieure à 125 psi (860 kPa) ou que la tuyauterie filetée est inférieure à ½ NPS (article 6.3.8), il faut au moins des tuyaux de série 80. Sur le marché résidentiel, les tubes de cuivre sont très souvent utilisés. Selon l’article 6.2.4, ils doivent être de type G, K ou L. Selon l’article 6.2.20, les tubes en acier inoxydable ondulé doivent être conformes à la norme CSA 6.26 ou au document CSA intitulé «CGA Certification Laboratory Requirement LAB-009». Il est interdit d’utiliser ce type de matériau pour en faire des tuyaux de raccordement d’appareil (article 6.2.21). Finalement, l’article 6.2.13 stipule que si une tuyauterie de plastique est utilisée, elle doit être conforme à la norme CSA B137.4. Ce type de tuyauterie peut uniquement être enterré à l’extérieur des bâtiments (articles 6.2.16 et 6.2.19).

Dimensionnement de la tuyauterie selon le matériau choisi

L’article 6.3.2 nous indique dans quel tableau de l’annexe A nous devons regarder pour sélectionner aisément le diamètre minimal des tuyaux selon la pression exigée, la perte de pression acceptable et le type de matériau utilisé. Veuillez noter que jusqu’à une pression de 2 psi (14 kPa), une tolérance de perte par les raccords de 20 % est incluse dans les tables correspondantes. Pour les pressions supérieures, il faut tenir compte des données du tableau A16.

Nous avons donc les tableaux A1 et A8 pour une pression d’alimentation de moins de 7 po de colonne d’eau (1,75 kPa) et une chute de pression maximale de ½po de colonne d’eau; les tableaux A2 et A9 pour une pression d’alimentation de 7 à 14 po de colonne d’eau (1,75 à 3,50 kPa) et une chute de pression maximale de 1 po de colonne d’eau; les tableaux A3, A4, A10 et A11 pour une pression d’alimentation de
2 psi (14 kPa); les tableaux A5 à A7, A12 à A14 et A16 (pertes des raccords) pour une pression d’alimentation de 5 psi (34 kPa), 10 psi (70 kPa) et 20 psi (140 kPa).

Méthode de calcul

Tous les calculs pour les valeurs indiquées dans les tableaux proviennent de ces formules que l’on trouve dans l’annexe A, article A3.5 :

Les tableaux A1 à A4 et A8 à A11 tiennent compte d’un facteur de 1,2 (20 % est alloué) pour un nombre raisonnable de coudes et de raccords. Les tableaux A5 à A7 et A12 à A14, quant à eux, n’incluent aucun facteur de correction pour les coudes et les raccords et utilisent un facteur de 1,0. Il faut consulter le tableau A16 pour les longueurs équivalentes. La densité relative du gaz naturel considérée est de 0,6. Si une autre valeur est requise, le tableau A15 permet de faire les correctifs nécessaires.

L’annexe E donne un exemple détaillé d’un calcul de dimensionnement de la tuyauterie à l’aide des tableaux. Pour faciliter les calculs, une certaine méthodologie est recommandée. Par exemple, il faut faire  un relevé de l’ensemble des équipements et des distances (schéma d’installation). Puis, il faut préciser les pressions et les régulateurs. Pour chacune des pressions, le plus long parcours du gaz doit être identifié. Ensuite, le trajet établi est segmenté en fonction des charges à chacun des embranchements. Choisir le tableau permettant de déterminer les diamètres (Annexes A et E du Code B149.1). Finalement, le diamètre de la tuyauterie sera déterminé pour chacun des tronçons.

Richard Meunier, ing.
Groupe DATECH