Estimation de débit d'une fuite dans un réseau de distribution de gaz naturel à l'aide du logiciel fluent

	REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEURE ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MENTOURI-CONSTANTINE FACULTE DES SCIENCES DE L'INGENIEUR DEPARTEMENT DE GENIE-MECANIQUE
	Mémoire de Fin d'Etudes pour l'obtention du diplôme de Master en Génie Mécanique Option : Génie Thermique et Energétique THEME
	Estimation de débit d'une fuite dans un réseau de distribution de gaz naturel à l'aide du logiciel FLUENT
	Proposés et dirigés par : Présentés par : Pr. BESSAIH Rachid MERBOUKH Hamza Mr. DJIMLI Samir OUCHENANE Aboud Promotion: Juin 2012

i

Résumé

Les réseaux de distribution gaz sont reliés à l'artère de transport par l'intermédiaire de postes de détentes qui abaissent la pression du gaz à une pression moyenne de 04 bars (effectif).

L'exploitation de ce réseau dans de bonnes conditions revient à obtenir un maximum de gains et un minimum de pertes toute en respectant les règles de sécurité, la surveillance du réseau est alors primordiale afin de palier à tous les problèmes d'exploitations.

L'évolution de l'organisation de SONELGAZ exige alors d'améliorer ces performances au niveau de toute sa chaine de la distribution du gaz, parmi ces exigences un indicateur majeur qui est le taux de pertes (différence entre l'achat et la vente), ce dernier est influé par des paramètres humains et techniques.

Parmi les facteurs qui influent sur le taux de pertes c'est l'agression de notre réseau lors des travaux de déblaiement par les tierces personnes, qui d'une manière intentionnelle coupe ou perfore le réseau, cette agression nuaient à la bonne tenue d'exploitation du réseau gaz face aux exigences de la clientèle.

Le but de notre travail est d'estimer le volume du gaz échappé lors d'un incident dans différente conduite installées par SONELGAZ à différente taille de fuite, et de l'introduire dans une facture, ce volume du gaz calculé va baisser d'une manière significative le taux de pertes, du moment qu'il va être payé par la tierce personne.

DEDICACES

A mes chers parents, mes frères et

mes soeurs, mes amis et mes collègues

; Hamza

d'étude

DEDICACES

A mes chers parents, mes frères et

mes soeurs, mes amis et mes collègues

d'étude . ; Aboud

iv

Remerciements

Tout d'abord, nous tenons à remercier notre bon dieu le tout puissant
de nous avoir permis de réaliser ce travail et nous avoir entourées de
personnes que nous ne remercierons jamais assez.

Nous présentons nos sincères remerciements avec nos profonds
Respects à notre promoteur Pr Rachid Bessaïh de nous avoir
encadrés pour l'élaboration de ce mémoire, et pour sa disponibilité
et ses grandes qualités pédagogiques.

Nos plus vifs remerciements vont à notre promoteur de stage, Dr Djimli Samir, pour sa disponibilité, son soutien et la générosité dont il a fait preuve durant notre séjour au SDE.

Nous remercions chaleureusement à tous le personnel de la
SONELGAZ (SDE), à leur tête Mr Guerfi Abdelhamid et Mr Berrahal
Mehdi, Qui n'ont pas hésités à mettre à notre disposition les moyens
nécessaires à l'aboutissement de ce travail.

Nous remercions enfin tous ceux et celles qui ont contribué de prés ou
de loin à la réalisation de ce mémoire. Et ceux qui nous ont aidés d'un
simple encouragement trouvent ici l'expression de notre
reconnaissance la plus sincère.

Enfin, sans oublier tous nos collègues du département de génie
mécanique de Constantine.

Liste des tableaux

· Tableau 2-1: Composition du gaz distribué

· Tableau 2-2 : limites d'explosivité du Gaz naturel

· Tableau 5-1 : Définition de 0 , ^F et S 0 des équations gouvernantes

· Tableau 6-1 : débits véhiculés dans différents diamètres des conduites

· Tableau 5-2 : Fonction A(|P|) pour différents schémas numériques

· Tableaux 4-1 : variation des paramètres de gaz en fonction de diamètre de fuite

· Tableaux 4-2: comparaisons de la solution numérique par la solution mathématique

Liste des figures

· Figure 1-1 : Températures auto - inflammation des gaz

· Figure 2-1 : Photos des incidents causés par les atteintes tiers

· Figure 2-2 : Zones d'explosivités des gaz

· Figure 2-3 : Risque thermique

· Figure 2-4 : Risque d'explosion

· Figure 3-1 : Localisation des fuites

· Figure 3-2 : Véhicule de Surveillance des Réseaux (VSR)

· Figure 3-3 : détecteur de fuite de gaz à pied AIF

· Figure 3-4: DGITEC INSPECTRA

· Figure 4-1 : les conditions d'écoulement du Gaz naturel

· Figure 4-2 : les propriétés du gaz naturel

· Figure 4-3 : composition du gaz naturel

· Figure 4-4 : modèle de perforation d'une canalisation

· Figure 4-5 : géométrie du problème : un cylindre avec une perforation de forme circulaire

· Figure 4-6 : géométrie du problème : Conditions aux limites (débit massique et pression)

· Figure 5-1 : volume de contrôle bidimensionnel

· Figure 5-2 : volume de contrôle décalé vers la droite

· Figure 5-3 : volume de contrôle décalé vers le haut

· Figure 5-4 : Volume de contrôle typique

· Figure 6-1 : vecteurs et contours de la vitesse et la pression pour le 1^er scénario

· Figure 6-2 : vecteurs et contours de la vitesse et la pression pour le 2^eme scénario (fuite de 20%)

· Figure 6-3 : vecteurs et contours de la vitesse et la pression pour le 2^eme scénario (fuite de 50%)

· Figure 6-4 : vecteurs et contours de la vitesse et la pression pour le 3^eme scénario

· Figure 6-5 : profil de vitesse à l'entrée et à la sortie de conduite

· Figure 6-6 : profil de vitesse à la fuite pour différentes pression

· Figures 6-7 : variation du débit de fuite en fonction de diamètre de l'orifice pour différentes pressions et vitesses

· Figure 6-8 : comparaison des solutions numérique et mathématique du débit de fuite en fonction de diamètre de l'orifice

· Figure 6-9 : l'influence de la variation de pression sur le débit de fuite

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Liste des graphes

· Graphe 1-1 : Evolution de la pression le long de la semaine dans un réseau de distribution dans la ville de Constantine

· Graphe 1-2 : Evolution du réseau par type de pression

· Graphe 2-1 : causes des fuites sur un réseau de distribution

· Graphe 2-2 : Evolution du membre d'incident

vii

Nomenclature

a : vitesse du son [m/s]

AC : conduite en Acier [ - ]

Ah : La surface de l'orifice ou du trou [m²]

C : carbone [g /mole]

Cd : Le coefficient de décharge [ - ]

C : La chaleur spécifique à pression constante [j/Kg.k]

C : La chaleur spécifique à volume constant [j/Kg.k]

Cf : Coefficient de friction [ - ]

C : Coefficient de contraction [ - ]

Cu : conduite en cuivre [ - ]

Di : diamètre intérieur de conduite [m]

Df : diamètre de fuite [m]

F : Représente les force du volume suivant la direction i [ - ]

H : hydrogène [g /mole]

K : l'énergie cinétique turbulente [ - ]

L : longueur de conduite (m)

M : nombre de mach [ - ]

MW_g: Masse moléculaire du mélange gazeux [g /mole]

MW : Masse moléculaire du composant i dans le mélange [g /mole]

N : sulfure [g /mole]

n : nombre de mole [mole]

O : oxygène [g /mole]

P : la pression du gaz [Pa]

P₁ : La pression initiale du gaz [Pa]

viii

P_a : La pression atmosphérique [Pa]

PCI : pouvoir calorifique d'un constituant du mélange [Kj/Kg]

PC : pouvoir calorifique du mélange [Kj/Kg]

PE : conduite en Polyéthylène [ - ]

Q : Le débit massique [Kg/s]

Q_m : Le débit massique du gaz échappé à travers l'orifice [Kg/s]

Q_v : Débit volumique [m³/s]

R : constante universelle des gaz parfaits [j /mole.K]

R_e : Le nombre de Reynolds [ - ]

S : sulfure [g /mole]

T : la température du gaz [K]

u : La vitesse du gaz dans la conduite [m/s]

V : le volume du gaz [m³]

V_a: Volume réel du gaz [m³]

V~ : Volume idéal du gaz [m³]

WGN: indice de Wobbe [ - ]

Xi : fraction molaire d'un constituant du mélange [ - ]

Yi : fraction molaire du composant i dans le mélange [ - ]

Z : Facteur de compressibilité [ - ]

~: La viscosité cinématique du gaz [m²/s]

~: La viscosité dynamique des gaz [Kg/m.s]

~ ~: Le coefficient de débit sortant [ - ]

y ~: Rapport des chaleurs spécifiques ou coefficient d'expansion adiabatique [ - ]

P_i: La masse volumique initiale du gaz [Kg/m³]

å : taux de dissipation [ - ]

ix

Sommaire

Résumé i

Dédicaces ii

Remerciement iv

Liste des tableaux v

Nomenclature vii

Sommaire ix

Introduction 1

Chapitre 1 : Généralités sur le gaz naturel

1. Gaz naturel 2

1.1. Définition 2

1.1.1. Formation du Gaz naturel 2

1.1.2. Transport du gaz naturel 2

1.1.3. Stockage de gaz naturel 2

1.1.4. Utilisation du gaz naturel 3

1.2. Propriétés du gaz naturel 4

1.2.1. Combustion 4

1.2.2. Pouvoir calorifique 4

1.2.3. Densité d'un mélange hydrocarbure 5

1.2.4. Indice de Wobbe 5

1.2.5. Limites d'inflammabilité 6

1.2.6. Température d'auto inflammation 6

1.3. Odorisation 7

1.3.1. Intérêt 7

1.3.2. Modes d'Odorisation 7

1.3.3. Appareils installés par SONELGAZ 8

1.3.4. Contrôle d'Odorisation 8

2. les réseaux de distribution de gaz naturel 9

2.1. Les différents types de réseaux et leurs matériaux constitutifs 10

2.2. Nature des réseaux 10

2.2.1. Le réseau primaire 10

2.2.2. Le réseau secondaire 10

2.2.3. Le réseau tertiaire 11

Chapitre 2 : fuites de gaz, causes et conséquences

1. Définition d'une fuite 12

2. Différents aspects des recherches des fuites de gaz 12

3. Contrôle et surveillance des réseaux 12

4. Causes et origines des fuites 13

4.1. Exemple d'une fuite de gaz 14

5. Classifications des fuites sur canalisation 14

5.1. Fuite sur canalisation en fonte 14

5.1.1. Les joints 14

5.1.2. Les cassures 15

5.1.3. Les prises 15

5.2. Fuites sur les canalisations en acier et en cuivre 15

5.2.1. Les assemblages 15

5.2.2. Les robinets 15

5.3. Fuites sur les canalisations en PE 16

5.4. Fuites sur les branchements 16

5.5. Fuites sur les conduites montantes 16

5.6. Fuites sur les robinets 16

6. Gravite des fuites 16

7. La notion de « danger » 17

8. Accident, danger et risque 17

8.1. Accident 17

8.2. Danger 18

8.3. Risque 18

9. Risque et danger dus au gaz 20

9.1. Explosion 20

9.2. Asphyxie 20

9.3. Intoxication 20

Chapitre 3 : La Recherche Systématique des Fuites (RSF)

1. Définition 23

2. Perspectives de restructuration de l'activité RSF 23

3. Les différentes phases du processus de la RSF 24

3.1. Zone d'action 24

3.2. Moyens personnels 24

3.3. Moyens matériels 24

3.4. Mode opératoire 24

4. Interventions 26

5. Classification des interventions 27

5.1. Classe 1 - Intervention immédiate 27

5.2. Classe 2 - Réparation à programmer 27

5.3. Classe 3 - Pas d'intervention : surveillance périodique 27

6. Périodicité 27

7. Appareils de détection des fuites 28

7.1. Détection et localisation des fuites à grande vitesse (VSR) 29

7.1.1. Principe 29

7.1.2Exploitation des résultats 29

7.1.3. Limites d'emploi 30

7.2. Le détecteur de fuites de gaz à ionisation de flamme AIF 30

7.3. L'ionflammé 31

7.4. Le DGITEC INSPECTRA 31

Chapitre 4 : modélisation d'une fuite de gaz

1. Introduction 32

2. Les propriétés du gaz naturel 32

2.1. La masse moléculaire 32

2.2. La masse volumique 32

2.3. Facteur de compressibilité 33

2.4. La densité 33

3.

xi

Utilisation du logiciel HYSYS 33

4. Calcul du régime d'écoulement 35

5. Phénomène physique des fuites 36

6. Modélisation d'une fuite de gaz 36

6.1. Configuration 37

6.2. Equations gouvernantes 37

6.2.1. Equation de continuité 37

6.2.2. Equations de quantité de mouvement 37

6.2.3. La turbulence 38

6.2.4. Définition de la vitesse du son 39

6.2.5. Définition du nombre de Mach 39

7. Les décharges (les fuites) du gaz 40

7.1. Débit estimé par équation mathématique 40

7.1.1. Exemple d'application 42

7.2. Débit estimé par simulation numérique 43

7.2.1. Géométries du problème 43

7.2.2. Hypothèses du calcul 43

7.2.3. Conditions aux limites 44

Chapitre 5 : Gambit, Fluent et Méthodes numériques

1. La géométrie par Gambit 46

1.1. Démarrage de Gambit 46

1.2. Construction de la géométrie 47

1.3. Génération de maillage 48

2. Simulation par Fluent 49

2.1. Démarrage de Fluent 49

2.2. Chargement du modèle 49

2.3. Définition de modèle de turbulence et des conditions aux limites 50

2.4. Initialisation et lancement des itérations 52

2.5. Visualisation des résultats 54

Chapitre 6 : Résultats et Discussions

1. Validation du code de calcul FLUENT 56

2. Résultats 56

2.1. Les vecteurs et les contours 57

2.2. Les profils de vitesse 61

2.3. Les tableaux et les graphes 62

3. Discussion 82

Conclusion 83

Références bibliographiques 84

1

Introduction

Introduction Générale

Le gaz naturel est un combustible fossile formé sur des millions d'années par la décomposition de matière végétale et animale enfouie dans des roches sédimentaires. Sous l'effet de la chaleur et de la pression, cette matière se transforme en hydrocarbures liquides ou gazeux.

Le gaz naturel est un hydrocarbure, c'est un composé organique constitué de carbone et d'hydrogène. À l'état brut le gaz naturel se compose de méthane (CH4), il peut contenir aussi en quantités variables, de l'éthane (C2H6), du propane (C3H8), du butane _(C4H10) et du pentane (C5H12). On y trouve parfois des constituants non énergétiques comme l'azote (N2), le dioxyde de carbone (CO2), le sulfure d'hydrogène (H2S) et de l'eau (H2O) en proportion négligeable.

Depuis l'apparition du gaz distribué dans les réseaux, à commencer par le gaz manufacturé fabriquer par distillation de la houille, en passant par le gaz de produits pétroliers et pour finir le gaz naturel le problème de la sécurité des gens et des biens s'est toujours posé, étant donné que tous ces gaz cité au part avant sont tous combustibles, donc ils sont inflammables et explosifs en présence de conditions ou d'agents favorisants leurs réactions, cela peut être généré par une défaillance d'étanchéité causé principalement par les fuites.

L'état d'un réseau de gaz serait parfait si les canalisations et les installations étaient sans aucun défaut et ne subissent pas de détérioration.

Mais, nous savons que les canalisations qu'ils soient enterrées ou aériennes et leurs accessoires, sont tout le temps soumis à des contraintes et des agressions de différente nature, internes ou externes qui entraînent leurs détériorations.

Pour vérifier et contrôler l'état d'un réseau, il est nécessaire d'effectuer des mesures de débit sur à un moment ou il y a peu de consommations. Le débit enregistré sera considéré comme étant celui de fuites. Cette mesure se fait la nuit et en période d'été (la ou la consommation est la plus faible).

Ce travail est consacré à l'étude d'une fuite du gaz dans un réseau de distribution par une simulation numérique, utilisant le logiciel fluent.

Chapitre 1

Généralités sur le gaz naturel

CHAPITRE 1

Généralités sur le gaz naturel

2

1. Gaz naturel :

1.1.Définition :

Le gaz naturel est un hydrocarbure, c'est un composé organique constitué de carbone et d'hydrogène.

À l'état brut le gaz naturel se compose de méthane (CH4), il peut contenir aussi en quantités variables, de l'éthane (C2H6), du propane (C3H8), du butane _(C4H10) et du pentane _(C5H12). On y trouve parfois des constituants non énergétiques comme l'azote (N2), le dioxyde de carbone (CO2), le sulfure d'hydrogène (H2S) et l'eau (H2O) en proportion négligeable [17].

Le gaz naturel est débarrassé de la plupart de ces constituants non énergétiques, dans des usines de traitement, avant d'être introduit dans un gazoduc.

1.1.1. Formation du Gaz naturel : [3]

Le gaz naturel est un combustible fossile formé sur des millions d'années par la décomposition de matière végétale et animale enfouie dans des roches sédimentaires. Sous l'effet de la chaleur et de la pression, cette matière se transforme en hydrocarbures liquides ou gazeux.

Le gaz naturel remplit les pores et les fractures de roches sédimentaires dans les profondeurs de la terre.

La partie d'une couche sédimentaire qui renferme le gaz naturel est souvent désigné sous les noms de « réservoir », ou « gisement ».

1.1.2. Transport du gaz naturel : [3]

Le gaz naturel est transporté principalement au moyen d'un réseau de canalisations des pipelines en acier sous haute pression.

Après le traitement, on l'introduit dans des gazoducs en acier de grand diamètre, qui l'acheminent sous haute pression aux grands consommateurs industriels ou aux entreprises de distribution locales.

Celles-ci décompriment le gaz, y ajoutent un agent odorant, puis le livrent dans les maisons et les entreprises par des canalisations basses ou moyenne pression de faible diamètre.

1.1.3. Stockage de gaz naturel :

Le gaz naturel est le plus souvent stocké sous pression dans trois types d'installations souterraines : des réservoirs de pétrole ou de gaz naturel épuisés, des aquifères et des cavernes de sel.

· Un réservoir épuisé est une formation géologique dont on a déjà extrait tout le pétrole ou le gaz naturel.

·

CHAPITRE 1

Généralités sur le gaz naturel

3

Un aquifère est une formation poreuse et perméable qui contient de l'eau sous pression.

· Une caverne de sel est une cavité creusée dans une formation épaisse par des travaux d'exploitation minière.

Le gaz naturel peut aussi être stocké à l'état de GNL à la surface, dans des réservoirs cylindriques bien isolés. Ces réservoirs ont généralement une double paroi, la paroi interne est faite d'acier ou de nickel, tandis que la paroi externe se compose d'acier ou de béton.

1.1.4. Utilisation du gaz naturel : [3]

Le gaz naturel est la plus propre source d'énergie fossile, c'est la principale source de chaleur et d'énergie. Il a de nombreuses propriétés avantageuses - combustion relativement propre, abondance, sécurité, fiabilité et efficacité - qui en ont fait le combustible de choix dans des applications commerciales et industrielles, de même que pour la production d'électricité.

Le gaz naturel, a les caractéristiques suivantes :

· Incolore

· inodore (il est odorisé par du THT pour le rendre détectable).

· plus léger que l'air : sa densité est de 0,61,

· Sa masse volumique est de 0,72 g/l.

· Sa masse moléculaire est de 16,7

· Les points de liquéfaction et de solidification sont respectivement de -164°C et de - 185°C (dans des conditions ordinaires de pression et de température).

· Il est régi par l' équation d'état des gaz parfaits :

P V=

n R T

P : la pression du gaz. V : le volume du gaz. n : nombre de mole. R : constante universelle des gaz parfaits. T : la température du gaz.

Le gaz naturel que nous utilisons provient de sud Algérien. Il est acheminé jusqu'à nos résidences par un réseau de gazoduc et d'infrastructures souterraines.

La composition du gaz naturel est très variable selon les régions ou il s'est forme.

Une composition moyenne de gaz naturel de type HASSI R'Mel et Adrar (année 1996) est donnée comme suit : [16]

4

CHAPITRE 1

Généralités sur le gaz naturel

					Constituants
Formule		Hassi R'Mel % molaire	Adrar % molaire	Azote
N2		6.15	2.30	Oxyde de carbone
CO2		0.19	6.12	Méthane
CH4		85.10	88.31	Ethane
C2H6		5.90	2.48	Propane
C3H8		1.92	0.61	Iso- Butane
i-C4		0.24	0.06	N-Butane
n-C4		0.33	0.06	N-Pentane
n-C5		0.17	0.06

Tableau 1-1: Composition du gaz distribué.

1.2.Propriétés du gaz naturel :

1.2.1. Combustion : [16]

Le gaz distribué est utilisé comme énergie domestique et industrielle. Cette énergie résulte d'une réaction exothermique. La réaction des hydrocarbures se résume ainsi :

CH ₄ + 2 2 ? ?? 2 + 2 ₂ +

O CO H O Chaleur

Le gaz utilisé doit être brûlé dans des conditions favorables en aménageant les aérations nécessaires. Les aérations ont un double intérêt :

- technique : bon rendement thermique,

- sécuritaire : renouvellement de l'air (apport de l'air frais et évacuation de la fumée).

1.2.2. Pouvoir calorifique : [16]

C'est la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète d'un volume de gaz donné (m³) dans des conditions normales de pression et de température (1,013 bar et 0°C).

Pour le gaz naturel, qui est un composé qui contient des produits hydrogénés, il est nécessaire de distinguer entre :

· le _PCinf le pouvoir calorifique inférieur, pour lequel l'eau formée est à l'état vapeur ;

· le _PCsup pouvoir calorifique supérieur, pour lequel l'eau formée est à l'état liquide.

CHAPITRE 1

Généralités sur le gaz naturel

5

> Pouvoir calorifique d'un mélange d'hydrocarbure :

Il est exprimé par la formule suivante :

n

PC

=

?= i 1

XiPC

i

PC : pouvoir calorifique du mélange

Xi : fraction molaire d'un constituant du mélange

PCI : pouvoir calorifique d'un constituant du mélange

1.2.3. Densité d'un mélange hydrocarbure : [16] Elle est exprimée par la formule suivante :

n

	?	p i X		i	p
= 1 i =

p air

ñ : densité du mélange

ñi : densité d'un constituant du mélange

Xi : fraction molaire d'un constituant du mélange ñair : densité de l'air

1.2.4. Indice de Wobbe : [16]

L'indice de Wobbe est une grandeur proportionnelle à l'apport calorifique fourni par un brûleur déterminé, alimenté en gaz, sous une pression également définie.

C'est le quotient du pouvoir calorifique par la racine carré de sa densité :

WGN =		PC

WGN: indice de Wobbe

PC : pouvoir calorifique du mélange ñ : densité du mélange

CHAPITRE 1

Généralités sur le gaz naturel

6

1.2.5. Limites d'inflammabilité : [16]

C'est la quantité de gaz combustible qui mélangée à une quantité d'oxygène donnée peut propager une flamme; il existe une limite d'explosivité inférieure (L.I.E) et une limite d'explosivité supérieure (L.S.E).

Type du gaz	L.I.E (%)		L.S.E (%)	Gaz Naturel + oxygène
5.3	13.5 ÷14		Gaz Naturel + air
5.15	65

Tableau 1-2 : limites d'explosivité du Gaz naturel.

· L.I.E est la limite inférieure d'explosivité; qui correspond à une faible proportion du combustible dans le carburant (air -oxygène) conduisant à un mélange qu'il devient possible d'enflammer.

· L.S.E est la limite supérieure d'explosivité, qui correspond à la faible proportion du combustible dans le carburant (air - oxygène) conduisant à un mélange qu'il devient possible d'enflammer.

1.2.6. Température d'auto inflammation : [18]

C'est la température minimum nécessaire, en l'absence de toute flamme, pour enflammer et entretenir la combustion d'un mélange combustible

Figure 1-1 : Températures auto - inflammation des gaz

CHAPITRE 1

Généralités sur le gaz naturel

7

1.3.Odorisation : [13]

Le gaz naturel dont le principal constituant est le méthane (86 %) n'est pas toxique et n'entraîne d'asphyxie que par l'appauvrissement de l'oxygène dans l'air.

Par contre les risques auxquels sont exposés les usagers, sont les fuites de gaz qui peuvent provoqués un danger d'explosion et d'incendie.

Pour éviter ces dangers omniprésents, les fuites de gaz doivent être facilement décelables dans les atmosphères par un moyen sensoriel qui est l'odorat.

Pour ce qui est du gaz Algérien, il ne présente pas d'odeur caractéristique, pour que les fuites sur les réseaux et les installations intérieures des abonnés puissent être décelées suffisamment à temps.

Pour ce faire, il est donné au gaz distribué une odeur caractéristique qui permet à toute personne d'être avertie, en cas de fuite.

Les substances odorantes utilisées sont du type Mercaptans ou Sulfures hétérocycliques.

1.3.1. Intérêt :

La première mesure préventive prise pour assurer la sécurité de la distribution du gaz est l'odorisation étant donné que le gaz naturel à l'origine est inodore et incolore.

La particularité du THT :

· Odeur Caractéristique : ne ressemble pas aux autres odeurs rencontrées dans notre quotidien.

· Odeur Reconnaissable : de manière à permettre l'identification du gaz.

· Odeur Désagréable : pour provoque une réaction de défense.

· Odeur Dotée d'un impact : pour donner l'alerte dés qu'il apparaît.

1.3.2. Modes d'Odorisation : [13]

L'Odorisation du gaz naturel peut se faire selon deux modes différents :

.. Mode centralisé : le gaz est odorisé à la source, c'est à dire au départ du champ de production, ou au poste de prélèvement à partir des gazoducs de transport a 70 bars, suivant le principe de l'injection du T.H.T par pompes doseuses. Ce mode d'odorisation n'est pas utilisé en Algérie.

.. Mode décentralisé : le gaz est odorisé aux postes de livraison de la distribution

publique. Cette méthode consiste à odorisé le gaz destiné à l'usage domestique. C'est le seul mode utilisé en Algérie.

CHAPITRE 1

Généralités sur le gaz naturel

> Avantage :

· Frais d'exploitations plus faibles (seul le gaz à usage domestique et artisanal est odorisé),

· Système d'odorisation plus simple et moins coûteux.

> Inconvénients :

· Le nombre de postes d'odorisation est plus élevé ce qui accroît les problèmes de contrôle du taux d'odorisation,

· Les lieux de stockage et de manipulation du produit odorant sont dispersés, ce qui peut conduire aux risques d'épandage accidentel,

· Le taux d'odorisation soumis aux variations de température et de débit de gaz ne peut être réglé avec précision,

1.3.3. Appareils installés par SONELGAZ : [13]

Les modes d'odorisation couramment installés par SONELGAZ au niveau des postes DP sont du type:

· Peerless By-pass, cet appareil est basé sur le principe d'odorisation par absorption.

· Peerless MP, Cet appareil est basé sur le principe d'odorisation par goutte à goutte.

1.3.4. Contrôle d'Odorisation : [13]

Quelque soit le type d'installation utilisé, il est nécessaire de contrôler le résultat de l'odorisation.

Il existe plusieurs méthodes, on peut citer :

· méthode odorimétrique (rhino analytique)

· méthode par chromatographie.

8

CHAPITRE 1

Généralités sur le gaz naturel

9

2. Les réseaux de distribution de gaz naturel :

Les ouvrages de distribution ont pour vocation l'alimentation en gaz combustible les nombreux consommateurs, à une pression d'utilisation bien spécifiée.

Les réseaux de distribution sont alimentés en moyenne pression de type B atteignant 4 bars relatifs, et desservent directement les clients par des détendeurs- régulateurs ramenant la pression à la valeur définie à l'utilisation 21mbars

Graphe 1-1 : Evolution de la pression le long de la semaine dans
un réseau de distribution dans la ville de Constantine [5]

Après ce graphe qu'il nous donne par la DTG (Direction du Transport Gaz) on remarque que la pression à l'intérieur des conduites de distribution gaz, est au voisinage du 4 bars, donc on utilisant cette valeur de la pression comme information dans notre problème.

Un réseau de distribution à l'amont se compose :

~ des conduites,

~ des postes de détentes,

~ des branchements.

Et à l'aval de ces réseaux, se situent des branchements individuels ou collectifs et des conduites montantes dans le cas des immeubles collectifs, qui alimentent les installations intérieures des clients. [14]

CHAPITRE 1

Généralités sur le gaz naturel

10

2.1.Les différents types de réseaux et leurs matériaux constitutifs : [14]

Les matériaux utilisés dépendent essentiellement, des pressions maximales de service (PMS) des canalisations auxquelles ils sont destinés.

On distingue plusieurs types de canalisations classés dans l'ordre des pressions décroissantes.

· Catégorie B.P. (basse pression) : réseaux fonctionnant à une pression de 21 mbar correspondant à la pression effective nécessaire à l'entrée des appareils d'utilisation. Ces réseaux sont constitués en majeure partie de conduites en fonte. Ils peuvent être également réalisés en PE ou en acier. Cette catégorie de réseaux est en voie d'extinction.

· Catégorie B.P.A. (basse pression type A) : réseaux fonctionnant à des pressions comprises entre 50 et 400 mbar délivrant le gaz sur les réseaux B.P. et chez les clients par l'intermédiaire des détendeurs. Cette catégorie de pression n'est plus autorisée par "SONELGAZ"; elle est déclassée.

· Catégorie M.P.B. (moyenne pression type B) : réseaux fonctionnant à des pressions entre 0.4 et 4 bars délivrant le gaz chez les clients par l'intermédiaire de détendeurs. Ces réseaux sont constitués de conduites en acier ou en PE et pour certaines parties en cuivre. Depuis 1996 l'emploi de ce dernier, en ouvrages enterrés n'est plus autorisé par la "SONELGAZ".

· Catégorie M.P.C. (moyenne pression type C) : réseaux fonctionnant à des pressions comprises entre 4 et 16 bars, délivrant le gaz sur les réseaux de pression inférieure et chez les clients importants par l'intermédiaire des postes de livraisons. C'est une technique envisagée dans le futur. Ces réseaux sont entièrement construits en acier, permettant de véhiculer des quantités importantes de gaz.

Remarque :

Après une détente, on peut obtenir deux niveaux de pressions selon le type d'usages :

> 21 mbar pour les clients domestiques, tertiaires et industriels, > 300 mbar pour les clients tertiaires et industriels.

2.2.Nature des réseaux :

2.2.1. Le réseau primaire :

C'est un réseau dont les conduites sont alimentées en M.P.C. par les réseaux de transport à partir d'un poste de livraison. Il a une fonction de transit et il est destiné à alimenter le réseau (M.P.B) par l'intermédiaire de postes de détente. [14]

2.2.2. Le réseau secondaire :

C'est un réseau dont les canalisations sont alimentées par un poste de détente à partir du réseau transport HP ou du réseau primaire MPC, ce type de réseau livre le gaz aux installations des clients industriels. Elles sont en B.P. ou en M.P.B. [14]

CHAPITRE 1

Généralités sur le gaz naturel

11

2.2.3. Le réseau tertiaire :

C'est un réseau dont les canalisations servent uniquement à la desserte des usagers.

Elles partent d'un noeud du réseau secondaire et n'assurent aucun transit. Elles ont des structures ramifiées. Elles sont exploitées soit en B.P. soit en M.P.B. [14]

evolution du réseau par nature de pression

longueur (Km)

700 600 500 400 300 200 100 0

2002 2003 2004 2005 2006

année

MP
BP

Graphe 1-2 : Evolution du réseau par type de pression [11].

A partir du bilan 2006 de la SDE on a tiré le graphe représenté ci-dessus et on remarque que la SONELGAZ a développé le réseau M.P.B et cela pour les raisons suivantes :

+ Techniques : leur puissance est nettement supérieure à diamètre égal de conduite, à celle des réseaux B.P; autrement dit :

· Pour transiter un même débit de gaz, il faut un diamètre cinq fois plus faible en M.P.B qu'en B.P,

· pour un même diamètre de conduite on peut transiter n fois plus de débit en MPB qu'en BP

+ Economiques : la construction d'un réseau M.P.B. par rapport à un réseau B.P. résulte du coût plus faible des tuyaux, des travaux de terrassement et de pose,

+ Qualité de service : la détente du gaz directement à l'amont de l'installation du client, assure au niveau des appareils d'utilisations une pression constante,

+ Sécurité : les détendeurs - régulateurs individuels ou collectifs sont pourvus de sécurités qui protègent l'installation par un dispositif de coupure automatique produisant l'interruption du gaz en cas de sur ou sous pression amont et aval,

Chapitre 2

Fuites de gaz, causes et conséquences

12

CHAPITRE 2

Fuites de gaz, causes et conséquences

1. Définition d'une fuite :

L'état d'un réseau de gaz serait parfait si les canalisations et les installations étaient sans aucun défaut et ne subissent pas de détérioration.

Mais, nous savons que les canalisations qu'ils soient enterrées ou aériennes et leurs accessoires, sont tout le temps soumis à des contraintes et des agressions de différente nature, internes ou externes qui entraînent leurs détériorations.

Pour vérifier et contrôler l'état d'un réseau, il est nécessaire d'effectuer des mesures de débit sur à un moment ou il y a peu de consommations. Le débit enregistré sera considéré comme étant celui de fuites. Cette mesure se fait la nuit et en période d'été (la ou la consommation est la plus faible).

2. Différents aspects des recherches des fuites de gaz :

Les recherches peuvent être ponctuelles et occasionnelles quand elles sont consécutives à des appels d'abonnées pour « odeurs de gaz » ou suite à des travaux de tiers entreprise à proximité de nos ouvrages qui permettent de découvrir une fuite ou tout d'abord une terre d'une couleur gris-bleu- noir très caractéristique avec une odeur.

L'exploitant surveillant la végétation et notamment les arbres ou Arbustes plantés le long des rues, fera exécuter des sondages dans les endroits ou les plantes dépérissent anormalement.

Les recherches imposées, sont dites systématiques quand elles sont exécutées conformément à une programmation dans le temps.

3. Contrôle et surveillance des réseaux : [2]

Les réseaux de distribution gaz qu'ils soient enterrés ou aériens sont sujets à des fuites qui dépendent de plusieurs facteurs.

Ces fuites peuvent varier en fréquence et en importance notamment selon l'âge de la

conduite, son matériau de fabrication, le sol dans lequel elles sont enfouies, ainsi qu'en fonction des conditions d'utilisation et des sollicitations.

Les fuites sur les ouvrages enterrés proviennent généralement:

· De la dégradation par vieillissement des joints sur les réseaux fonte,

· De la corrosion dont peuvent être atteints les réseaux acier ou ceux en cuivre,

· Des cassures survenant essentiellement sur les réseaux en fonte grise,

· Des agressions externes (travaux de tiers, mouvements de terrain),

· Des ruptures dues à la mauvaise exécution des assemblages.

Les fuites sur les ouvrages aériens proviennent généralement:

· De la mauvaise qualité d'exécution des assemblages (brasures, filetage,...etc.)

· De la perte de qualité des joints et graisses,

·

CHAPITRE 2

Fuites de gaz, causes et conséquences

13

Des atteintes de tiers.

4. Causes et origines des fuites :

Les ouvrages sont soumis à l'influence directe de trois grandes familles de facteurs de risque : + Facteurs mécaniques :

· Caractéristiques des différentes canalisations utilisées et leurs résistances;

· Résistance au choc ;

· Résistance à la flexion ;

· l'usure ;

· Corrosion chimique et électrolytique ;

· Changement du régime de pression.

+ Facteurs liés à l'environnement :

· Agressivité du sol ;

· Variation atmosphérique ;

· Mouvements et affaissement de terrain, éboulement ;

· L'augmentation de trafic le pois des véhicules peut provoque des cassures.

+ Facteurs humains :

· Mode de stockage et de manipulation ;

· non respect des normes de mises en oeuvre ;

·

Graphe 2-1 : causes des fuites sur un réseau de distribution [9].

travaux à proximité des ouvrages gaz qui tendent a déstabilisé le réseau.

14

CHAPITRE 2

Fuites de gaz, causes et conséquences

Commentaires :

D'après les informations d'analyse des incidents 2009 par cause de la SDE (société de distribution de l'Electricité et du Gaz de l'Est), on à observé que la grande partie des cassures des conduites sur les réseaux de distribution de gaz provoquées généralement par des atteintes.

4.1.Exemple d'une fuite de gaz : [5]

Figure 2-1 : Photos des incidents causés par les atteintes tiers.

Fuite de gaz sur un réseau PE (Di=200 mm) cité Sidi Mcid, Constantine.

· Cause : Atteinte tiers (APC Bekira) travaux de terrassement avec engin

· Conséquences : 300 abonnés coupés durant 3 heures.

4. Classifications des fuites sur canalisation :

5.1.Fuite sur canalisation en fonte : [17]

5.1.1. Les joints :

L'étanchéité des canalisations et leurs accessoires et assurée par des joints. Qui sont des éléments en fibre ou en caoutchouc. La majorité des anciens joints ont été détériorés par les divers gaz en présence.

Depuis l'avènement du gaz naturel qui est un gaz sec, les fuites sont observées au niveau des joints le volume nécessaire à remplir par la gomme est insuffisant car par manque d'humidité.

15

CHAPITRE 2

Fuites de gaz, causes et conséquences

5.1.2. Les cassures :

Il y a plusieurs causes susceptibles de provoquer des cassures :

· Les travaux de terrassement à proximité des canalisations peuvent avoir pour résultat la dégradation des supports et la détérioration de la stabilité de l'ouvrage.

· Les affaissements dont la surface du sol est l'objet entraînent des perturbations, soit sur les conduites de gaz, soit sur celles d'eau ou d'égouts ; les fuites de ces dernières peuvent à leur tour endommager les canalisations de gaz avoisinantes.

· les mauvais remblais qui sont l'oeuvre des entreprises qui font du terrassement et qui ne sont pas en possession de toutes les réglementations.

· un trou de ballon ou de prise d'un diamètre important, sur les tuyaux en fonte grise, peut provoquer une cassure.

5.1.3. Les prises :

Les fuites sur prises vissées peuvent provenir des causes suivantes :

· un filetage mal exécuté,

· le taraudage du trou dans la paroi du tuyau n'est pas conforme ;

· l'utilisation d'un produit pour les joints qui ne convient pas à l'assemblage,

· l'utilisation d'une prise sur une canalisation dont l'épaisseur est trop faible.

5.2.Fuites sur les canalisations en acier et en cuivre : [17]

La principale cause de fuites sur les canalisations enterrées est la corrosion. Qui est principalement due soit à une agression du milieu, soit à un défaut d'isolement; soit à une défection de la protection cathodique, ou à une combinés de celles-ci.

5.2.1. Les assemblages :

Les assemblages des tubes sont assurés par soudage pour l'acier et par brasage le cuivre.

Ces modes d'assemblages leurs confèrent une bonne étanchéité et le risque de rencontrer une fuite à ces niveaux est presque nul.

5.2.2. Les robinets :

Le risque des fuites au niveau des vannes se situe aux brides, suite à la détérioration des joints, et au niveau supérieure des vannes, par oxydation (grippage) et éventuellement suite à une dégradation du film interne assurant l'étanchéité.

16

CHAPITRE 2

Fuites de gaz, causes et conséquences

5.3.Fuites sur les canalisations en PE : [17]

Les techniques d'assemblage utilisées en PE sont le soudage bout à bout, la fusion et l'électro-fusion. Ces techniques d'assemblages s'avèrent très fiable; le seul point faible se situe au niveau des robinets.

5.4.Fuites sur les Branchements : [17]

Les mêmes causes que pour les canalisations, auxquelles il faut ajouter les fuites sur les robinets et sur les raccords.

Les fuites sur tuyaux plomb sont dues aux soudures cassées, tuyau coupé au niveau d'un crochet, tuyau perforé par objet pointu ou rongé par les rats, ...etc.

5.5.Fuites sur les conduites montantes : [17]

Sur les tubes en acier assemblés par raccords, les fuites apparaissent aux niveaux des joints à cause du manque d'humidité.

Pour les installations existantes en plomb, on ne peut que les réparer mais dés à présent, il faut envisager d'autres techniques pour la réalisation des installations, neuves ou en renouvellement.

5.6.Fuites sur les robinets : [17]

Les fuites sur robinets ont pour causes :

· la déformation du boisseau lors de soudage,

· la dissolution de la graisse par le gaz naturel,

· le dessèchement des joints cuir ou fibre.

Le moyen de réduire le nombre des défauts, peut être obtenu en utilisant un type de robinet dont la soudure n'entraîne pas de déformation, ou un type de robinets à assembler par raccords ce qui évite le problème du graissage au moment de la pose.

Si les raccords sont à jonction sphéroconique, le problème de fuites aux joints sera évité.

6. Gravite des fuites :

Les fuites gaz représentent un réel danger pour les personnes et les biens, vu le risque d'explosion que pourrait provoquer un mélange de gaz et d'air dans certaines proportions.

Dans le but d'éviter les incidents graves dus aux défauts d'étanchéité du réseau, la recherche systématique des fuites s'avère un moyen préventif efficace contre tout danger lié au gaz.

17

CHAPITRE 2

Fuites de gaz, causes et conséquences

7. La notion de « danger » : [18]

Le danger présenté par le gaz distribué par canalisations, réside dans les caractères suivants :

· Toxicité de certains produits de combustion qui contiennent l'oxyde de carbone.

· Explosivité du mélange avec l'air, ces combustibles sont inflammables dans les limites d'une plage de concentration bien déterminée.

A l'intérieur des limites de cette plage, la combustion du mélange une fois amorcer par une source extérieure s'y propage; ces limites sont exprimées en % de volume se rapportant à la température ambiante et à la pression normale.

Figure 2-2 : Zones d'explosivités des gaz.

La zone 2 est délimitée par deux bornes : L.I.E ; L.S.E (définie au paravent) est la plus dangereuse.

Trois zones caractérisent l'évolution en % du mélange air/gaz dans le schéma suivant :

· Zone 1 : la teneur en gaz est insuffisante pour être dangereuse (mélange pauvre).

· Zone 2 : ce mélange est explosif.

· Zone 3 : la combustion est impossible par manque d'oxygène (mélange riche).

8. Accident, danger et risque :

Le distributeur Gaz est chargé de la construction, de l'exploitation et du développement du réseau, en garantissant une bonne performance.

Pour ce faire, il développe un programme de surveillance et de maintenances rigoureuses et une relation de partenariat avec les entreprises qui effectuent les travaux.

8.1.Accident :

L'accident peut être défini comme un événement soudain ayant pour conséquence des dégâts considérables sur les personnes, le matériel ou l'environnement.

Les accidents ne sont pas toujours inévitables. Le plus souvent un accident dépend de plusieurs facteurs :

18

CHAPITRE 2

Fuites de gaz, causes et

conséquences

· L'individu Imprudence, inconscience

· Inexpérience ou manque de formation

· La tâche Travail mal préparé

· Mauvaise coordination

· Attitude non professionnelle

· Le matériel Absence de prise en compte de la sécurité a de la conception

· Dégradation, utilisation non adéquate

L'accident étant la conséquence de plusieurs facteurs, si l'on supprime un facteur, on peut éviter l'accident, mais celui-ci reste toujours probable : on est en situation de danger

8.2.Danger :

On pourrait définir un danger comme une situation dans laquelle il ne manque qu'un seul facteur pour qu'il y ait un accident.

8.3.Risque :

Le risque pourrait être défini comme une action pouvant mener à un danger. La gestion du

risque est un point important dans l'industrie dans la mesure où il vise à assurer la sécurité des hommes et de l'environnement.

Généralement les risques sont classés par nature :

· Risque thermique (d'incendie)

Un incendie se déclare lorsque trois facteurs Sont réunis :

~ un combustible, ~ un comburant

~ une source De chaleur (se référer au schéma ci-contre).

Combustible

(gaz,

... essence...)

Source de chaleur

(flamme, étincelle...)

Triangle du feu

Comburant

(O2 dans l'air...)

Figure 2-3 : Risque thermique.

19

CHAPITRE 2

Fuites de gaz, causes et

conséquences

· Risque de suppression (d'explosion)

Une explosion correspond à une évolution rapide d'un système, avec libération brusque d'énergie et formation d'une onde de choc, dont l'ampleur peut déstabiliser des structures matérielles, mais également créer des lésions chez l'homme

(Traumatismes).

Une explosion ne se produit que lorsque six facteurs sont réunis :

> Source de chaleur (flamme, étincelle)

> Combustible (gaz, essence, bois...)

> Comburant (dioxygène de l'air) Le triangle du feu

> Source D'inflammation

> Confinement Produits En suspension (gaz, aérosols, Poussières)

> Combustible Comburant (dioxygène)

combustible

produits en suspension

confinement

source
d'inflamma-
tion

explosion

domaine d'explosivité

comburant (O2)

Figure 2-4 : Risque d'explosion.

· Risque toxique (chimique)

Se risque se manifeste sous forme de conséquences indirectes d'accidents divers (incendies, explosions, brûlures, projections...).

20

CHAPITRE 2

Fuites de gaz, causes et conséquences

9. Risque et danger dus au gaz :

Le stockage, la distribution et l'utilisation de gaz, peuvent présenter des risques, spécifiques au gaz considéré :

+ L'explosion (déflagration ou détonation) du mélange air - gaz. + L'asphyxie par manque d'oxygène

L'intoxication par les produits de combustion (oxyde de carbone).

9.1.Explosion : [18]

L'atmosphère explosive, qui est un mélange avec l'air, dans les conditions atmosphériques, de substances inflammables sous forme de gaz, vapeurs, brouillards, brumes dans des proportions telles qu'une température excessive ou des arcs ou des étincelles produisent son explosion.

9.2.Asphyxie : [18]

L'asphyxie est un terme médical signifiant l'arrêt plus ou moins long de la circulation d'oxygène dans le corps, l'asphyxie peu rapidement mener à l'inconscience puis à la mort de l'individu.

C'est l'insuffisance en oxygène dans l'atmosphère respirée, ou le gaz prenant la place de l'oxygène dans l'air.

9.3.Intoxication : [18]

L'intoxication est due à l'introduction d'un élément toxique (CO) dans l'organisme. Le CO est un produit très dangereux voir mortel. C'est un gaz toxique il a un effet très rapide sur les personnes même à très faibles proportions.

Le CO agit sur le sang qui se répercute sur l'activité cardiaque de l'être humain, maux de tête et asphyxie.

Le gaz distribué par les réseaux de SONELGAZ ne contient plus de CO dans sa composition depuis l'extinction du gaz manufacturé. La présence de CO responsable de l'intoxication résulte d'une combustion incomplète de celui-ci.

Pour tous les appareils, il y a des recommandations à respecter :

1. Leur installation et leur entretien périodique ne peuvent être confiés qu'à des professionnels qualifiés.

2. Les ouvertures d'aération ne doivent jamais être obstruées (au moyen de journaux, plastiques, etc.). Elles doivent être disposées et aménagées de manière qu'il n'en résulte pas de courants d'air gênants pour les occupants.

3. Les conduits d'évacuation des fumées ne doivent pas être obstrués : nécessité de ramonages périodiques.

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CHAPITRE 2

Fuites de gaz, causes et conséquences

4. Tous les appareils doivent être utilisés conformément aux "notices usager" fournies obligatoirement par le fabricant et qui seules prévoient un usage conforme à la norme s'appliquant au type d'appareil concerné.

5. Les chauffe-eau non raccordés (à l'extérieur par un conduit) sont destinés à un usage intermittent.

idant^120 100 80
nembre d'inc											explosion incendie asphyxie atteintes tiers
	0
2002 2003 2004 2005 2006 année

Graphe 2-2 : Evolution du membre d'incident [11].

Les atteintes tierces sur le réseau de gaz sont devenues fréquentes, le service d'exploitation et de maintenance incite à prendre des mesures de sécurité pour faire face à ce problème.

Ensembles des dispositions pris pour lutter contre les atteintes tierces :

· Mise à jour des planches, traçabilité et la cartographie.

· Respecter les normes de pose (profondeur minimale d'enfouissement est au moins égale à 0,8m, et l'utilisation du grillage avertisseur).

· Renforcer la surveillance des travaux sur réseau gaz par un personnel qualifié ;

· Instaurer des mesures correctives à l'égard des entreprises qui ne se soumettent pas aux normes de pose ;

· Sensibiliser tous les intervenants du sous sol (service des eaux, PTT...) sur les dangers;

· Déléguer un personnel pour le contrôle du réseau pendant l'intervention des autres organismes à proximité du réseau gaz ;

· Doter le personnel gazier par des équipements perfectionnés de mesures et d'interventions ;

· Interdiction de l'utilisation des grands engins industriels dans les villes.

CHAPITRE 2		Fuites de gaz, causes et conséquences
·	Que faire en cas de fuite de gaz dans un local?
1.	Aérer le local.					2.
Arrêter les appareils pouvant être en cause.				3.
Reconnaître l'intoxication par monoxyde de carbone	grâce		aux
symptômes : maux de tête, grande fatigue, vertiges et nausées.				4.
Organiser les secours :

· évacuation hors de l'atmosphère toxique ;

· appel des pompiers.

5. Pour prévenir la récidive de l'accident, une enquête technique par les services d'hygiène compétents doit être réalisée au domicile de la victime permettant l'identification de la cause de l'accident et la prise des mesures indispensables à un « Mise en Sécurité ».

22

Chapitre 3

Recherche systématique des fuites

(R.S.F)

CHAPITRE 3

Recherche systématique des fuites

23

1. Définition :

La recherche systématique des fuites de gaz sur les ouvrages enterrés constitue pour les exploitants des réseaux de distribution une préoccupation majeure. Le souci étant d'assurer, avec le maximum d'efficacité la sécurité des personnes et des biens.

La recherche systématique des fuites permet aussi grâce à la meilleure connaissance des réseaux procurée par l'analyse des son historique et le suivi de son évolution, de choisir, dans le cadre de la politique de maintenance retenue, les programmes d'entretien et de renouvellement les mieux adaptés aux conditions économiques du moment.

La recherche systématique des fuites permet une surveillance régulière des réseaux de distribution et se fixe comme objectif essentiel, la détection la localisation et l'interprétation des résultats obtenus afin de prendre des mesures dans la réparation. [11]

Les objectifs de l'activité R.S.F :

+ Le ratissage systématique du réseau et des branchements une fois par an pour la MP et

deux fois par an pour la BP

+ L'identification des fuites détectées sur plan en vue de leur réparation

+ La localisation précise des endroits de fuites lors des réparations au moyen d'un

explosimètre

2. Perspectives de restructuration de l'activité RSF :

L'évolution du réseau de distribution gaz et sa diversité (architecture, matière et âge), les difficultés rencontrées dans la prise en charge correcte de la détection des fuites, nécessitent une refonte de l'organisation actuelle de la RSF.

L'efficacité du procède de la recherche de fuite repose sur l'application rigoureuse du mode opératoire et la disponibilité répondant aux exigences de l'exploitation. Cette refonte doit tenir compte :

> de l'augmentation du réseau.

> de l'éloignement géographique de certaines localités par rapport aux sièges centres. > des moyens humains et matériels.

> des l'introduction de nouvelles technologies.

L'équipe RSF intervient en prestation dans le cadre d'un programme annuel préétabli de maintenance ou à la demande, elle nous permet d'élaborer une meilleure politique de maintenance de réseau. [11]

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CHAPITRE 3

Recherche systématique des fuites

3. Les différentes phases du processus de la RSF :

3.1.Zone d'action :

En fonction des longueurs et des caractéristiques des réseaux, de l'éloignement des exploitations par rapport au lieu de rattachement de l'équipe, celle-ci peut couvrir le territoire d'une direction régionale. Dans des conditions moyennes, une équipe peut couvrir 600 Km de réseau par an (à raison de 3 km/jour). [19]

3.2. Moyens personnels :

Elle comprend deux (02) agents gaziers de distribution qui assurent alternativement les fonctions suivantes :

o Préparation,

o Détection,

o Localisation avec réalisation des trous de sondage,

o Interprétation des résultats. [19]

3.3. Moyens matériels :

L'équipe est dotée :

> D'un véhicule ;

> D'un appareil de détection (AIF) ;

> D'un appareil de localisation (Explosimètre, Catharomètre) ; > Du matériel de piquetage (masse, piquet,...) ;

> Des fiches de détection des fuites. [19]

3.4.Mode opératoire :

> Préparation :

L'itinéraire de l'équipe est établi et reporté sur le plan squelette (1/2000 ou 1/5000) de l'exploitation. Les points de départ et d'arrivée et le sens de la progression seront mentionnés.

> Détection :

La détection consiste à rechercher à pied la présence de gaz provenant de défauts d'étanchéité sans effectuer de trous de sondage, c'est-à-dire les points ou les zones où le gaz se manifeste. L'itinéraire emprunté par les ouvrages concernés (canalisation, organes d'obturation, branchement jusqu'au coffret...etc.) est "ratissé", et les points ou zones présumés fuyards sont repérés.

Les points de sortie possible du gaz seront particulièrement contrôlés :

· bouches d'égout,

· tampons de chaussée,

· regards de PTT, etc....

CHAPITRE 3

Recherche systématique des fuites

Pour le cas des fuites drainées, la détection doit être très poussée. [19]

> Localisation :

Le gaz provenant d'un défaut d'étanchéité se propagera dans le sol par cheminement direct et par phénomène de diffusion. L'air occlus dans le sol sera d'autant plus riche en gaz que la fuite sera importante et que l'on sera plus près du point de fuite.

La concentration en gaz peut alors atteindre 100%. La recherche nécessitera la réalisation de trous de sondage et l'emploi de détecteurs de moindre sensibilité, mais cependant susceptible de mesurer des concentrations atteignant 100 % de gaz.

La localisation est effectuée au droit de l'ouvrage ou la portion d'ouvrage signalé comme fuyard :

> Des trous de sondage (piquetage), sont réalisés tous les 80 cm à l'aplomb de la canalisation ou du branchement. Leurs profondeurs ne doit pas excéder 50 cm,

> un temps de stabilisation de 10 à 15 mn doit permettre d'aérer d'éventuelles « poches de gaz»,

> la mesure du pourcentage de gaz est effectuée par prélèvement du mélange air - gaz contenu dans les trous de sondage au moyen de l'explosimètre - Catharomètre,

> après le temps de stabilisation, les prélèvements aux points A et D indiqueront un pourcentage de gaz relativement nul.

Les pourcentages de gaz le plus élevé seront obtenus au point situé le plus près de la fuite (Point B).

Figure 3-1 : Localisation des fuites. [19]

25

26

CHAPITRE 3

Recherche systématique des fuites

> Interprétation des résultats : [19]

Cette phase permet, compte tenu des résultats de la localisation, d'apprécier le degré d'urgence de l'intervention à réaliser, afin de sauvegarder la sécurité des personnes et des biens.

Les résultats de la détection - localisation sont reportés sur la fiche localisation de fuite (Annexe4) établie en deux exemplaires :

· un exemplaire destiné à l'équipe R.S.F,

· un exemplaire remis à l'Agence pour exploitation (réparation - surveillance).

Les fiches sont remises en fin de journée au Responsable d'exploitation avec les indications suivantes :

· emplacement de la (ou des) fuites,

· description de l'environnement immédiat,

· classification établie par l'équipe.

Sur la base de ces indications, le Chef d'exploitation décidera de la nature et du délai d'intervention, en fonction de son appréciation du degré d'urgence, en tenant compte :

> la pression et la nature du gaz distribué.

> de la situation du point de fuite localisé,

> de la mesure de la concentration du gaz.

> la nature de l'environnement,

> la concentration en gaz du mélange prélevé au moment de la localisation,

4. Interventions :

L'objectif est d'assurer une surveillance préventive de l'étanchéité des réseaux, débouchant sur des actions correctives ciblées.

L'opérateur de réseau établit un programme de surveillance des ouvrages, construit sur la base des fréquences qui tiennent compte, aux facteurs suivants :

> les caractéristiques et l'âge de la partie correspondante du réseau,

> la présence de travaux effectués par des tiers,

> la densité de population,

> l'historique des fuites du réseau,

> la nature du sol et les influences climatiques,

> la localisation, pour des endroits exposés. [15]

CHAPITRE 3

Recherche systématique des fuites

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Une procédure de classification des fuites détectées, lors de cette surveillance, doit être suivie afin de déterminer le traitement adapté. Cette procédure de classification tient compte, entre autres, des facteurs suivants :

> la pression de service,

> les caractéristiques physiques de la fuite,

> la situation géographique du point de fuite localisé (proximité des bâtiments), > la nature de l'environnement (notamment type et destination des bâtiments).

5. Classification des interventions :

Compte tenu des critères ci-dessus et des différentes stratégies d'intervention, une classification des fuites est proposée comme suit : [15]

5.1.Classe 1 - Intervention immédiate :

On entend par « intervention immédiate » une investigation sur place suivie d'une décision :

> Soit l'ouverture immédiate de la fouille en vue d'une réparation définitive ou provisoire, > soit le report en classe 2 ou 3.

5.2.Classe 2 - Réparation à programmer :

Cette classe comprend les fuites estimées non dangereuses, soit après localisation et interprétation (puisque exclues de la classe 1), soit après intervention immédiate (classe 1), mais dont les caractéristiques sont telles que leur surpression est souhaitable à terme.

Ces fuites sont inscrites dans un programme de réparation visant à les supprimées, et dans cette attente, elles font l'objet d'une surveillance.

5.3.Classe 3 - Pas d'intervention : surveillance périodique :

Cette classe concerne les fuites qui, en raison de leurs caractéristiques et de leur situation, ne présentent aucun danger pour les personnes et les biens et n'appellent donc pas une programmation de leur élimination. Néanmoins, leur évolution est à surveiller à l'occasion des recherches systématiques effectuées dans leur secteur d'exploitation.

6. Périodicité : [19]

Concernant la fréquence des opérations, la compagne de recherche systématique s'inscrit dans le cadre général de la surveillance des ouvrages, elle complète les autres méthodes de contrôle. Toutefois la périodicité retenue étant :

> Une fois par an pour les réseaux Moyenne pression > Deux fois par an pour les réseaux Basse pression.

CHAPITRE 3

Recherche systématique des fuites

28

La période entre deux passages consécutifs d'un ouvrage donné, ne doit pas être inferieur :

> à dix (10) mois pour les réseaux MPB, > et cinq (05) mois pour les réseaux BP,

7. Appareils de détection des fuites :

Les méthodes de détection sont différentes selon l'objectif recherché et la nature du gaz, cet objectif peut être :

> Le contrôle d'atmosphère en matière d'explosivité (LIE). > La détection de fuites sur canalisations enterrées.

> La localisation de fuites sur les ouvrages qui peuvent être soient apparents soient
enterrées.

Plusieurs détecteurs sont spécifiques à certains gaz, mais restent rigoureusement insensibles à des gaz voisins. D'autres sont sensibles à une caractéristique physique du gaz à détecter, mais la présence des autres constituants peut entraîner des effets opposés qui neutralisent les résultats. Et d'autres ne peuvent être utilisés que dans une fourchette étroite de teneurs.

Les procédés utilisés actuellement pour la détection des gaz sont les suivantes :

1) Combustion catalytique sur filament : explosimètre (pour des teneurs inférieur à LIE)

2) Conductibilité calorifique (catharométre).

3) Combustion combinée : catalytique et conductibilité (explosimètre- catharométre).

4) Détecteur à variation de densité (détecteur à célérité de son).

5) Détecteur à absorption de rayonnement infrarouge.

6) Détecteur à ionisation de flamme.

7) Détecteur à réactif coloré.

8) Détecteur à réaction chimique.

9) Détecteur à variation de résistance semi- conducteur.

Les appareils de détection doivent posséder, suivant l'usage, les qualités suivantes :

> Sensibilité : étant donne que l'on a affaire à des teneurs de gaz dans l'air très faibles de l'ordre de quelques p.p.m les détecteurs doivent être particulièrement sensibles.

> La justesse et la fidélité : ces qualités sont essentielles pour un détecteur quand il s'agit de contrôler le caractère explosif d'un mélange.

> Sécurité d'emploi : les matériels électriques, et en particulier les détecteurs, ne sont utilisables dans les milieux à danger d'explosion qu'à la condition qu'ils soient « antidéflagrants » ou à « sécurité intrinsèque ».

> Spécificité : les détecteurs devraient normalement déceler le gaz cherche sans être influencés par un autre gaz ou une autre vapeur.

CHAPITRE 3

Recherche systématique des fuites

29

7.1.Détection et localisation des fuites à grande vitesse (VSR) : [20]

Le Véhicule de Surveillance des Réseaux (VSR) à été Conçu en 1984, il est adapté à la recherche systématique des fuites sur des canalisations souterraines.

Figure 3-2 : Véhicule de Surveillance des Réseaux (VSR).

7.1.1. Principe :

Le mélange à analyser est prélevé au niveau du sol grâce à des tubes montés sur une rampe d'aspiration. Cette rampe est équipée d'une pompe à vide installée à l'avant d'un véhicule se déplaçant à une vitesse de 20 km/h.

Le mélange gazeux prélevé est filtré et une partie est déviée vers un four oxydant dont le rôle est de détruire le maximum de composés hydrocarbonés susceptibles d'interférer avec le gaz naturel (vapeurs d'essence automobile, imbrûlés...).

Après refroidissement, le gaz est analysé par un détecteur à ionisation de flamme. Le signal de sortie de cet appareil est enregistré sur un diagramme dont le déroulement est asservi au déplacement du véhicule.

7.1.2. Exploitation des résultats :

L'équipe affectée au véhicule reçoit une formation spécialisée. La qualité des observations relevées par l'équipe dépend du "taux de réussite" défini par le rapport du nombre de fuites réellement détectées au nombre d'informations retenues.

Pour assurer son efficacité, un parcours de 20 à 30 km sera réalisé chaque jour en détection complète après surveillance. Les détecteurs à ionisation de flamme ont un seuil de détection de l'ordre de 1 ppm. Les signaux enregistrés d'amplitude inférieure peuvent donc être abandonnés puisque peu significatifs.

L'expérience montre que la distance entre la fuite potentielle et l'information enregistrée peut aller jusqu'à 50 m. Il y a donc lieu de procéder à une détection complémentaire à pied sur 50 m de part et d'autre de l'information. C'est pourquoi il est inutile de procéder à une phase de surveillance sur les zones réputées comporter des fuites très rapprochées les unes des autres, ce qui induirait évidemment une détection à pied sur l'ensemble de la zone.

CHAPITRE 3

Recherche systématique des fuites

30

7.1.3. Limites d'emploi :

La présence d'un four oxydant sur le circuit d'aspiration amène à ne pas utiliser le véhicule par temps de pluie lorsque celle-ci se traduit par des ruissellements d'eau sur le sol. [18]

Le véhicule ne circulant pas, en général, au-dessus de la canalisation, il est recommandé de ne pas l'utiliser lorsque le vent est supérieur à 225 km/h (envolement des feuilles). En effet, dans ce cas, le risque de dilution est important et certaines fuites peuvent ne pas donner lieu à une information sur le diagramme du "V.S.R.".

Il faut noter également que lorsque le trajet suivi par le "V.S.R" est éloigné des regards de branchement, certaines fuites, émanant de ces regards, ne sont pas enregistrées lorsqu'elles sont peu importantes et qu'elles s'évacuent directement à l'atmosphère.

Dans ce cas là, il appartient à l'exploitant, localement rencontrées, de procéder à des tournées de visite à pied périodique de ces ouvrages.

7.2.Le détecteur de fuites de gaz à ionisation de flamme AIF :

Le principe de fonctionnement d'AIF est basé sur le principe de la conductivité du carbone qui résulte de la combustion du gaz naturel en présence d'une flamme d'hydrogène

Lors du balayage du sol a l'aide d'une canne, une pompe aspire le mélange air - gaz et le traduit vers la chambre de combustion, qui se compose de deux plaques conductrices, le gaz brûle en présence d'une flamme d'hydrogène, et le carbone dégagé crée une conductivité électrique entre les deux plaques, le nombre d'atome de carbone est proportionnel a la variation de l'intensité du signal indique sur le cadran, qui est traduit par une indication en PPM. [11]

Figure 3-3 : détecteur de fuite de gaz à pied AIF.

CHAPITRE 3

Recherche systématique des fuites

31

7.3.L'ioniflamme :

Est un appareil de détection de gaz portable qui fonctionne selon le principe de l'ionisation de flamme. Sa grande sensibilité, la rapidité de son temps de réponse, sa forme compacte, son poids léger en fait un outil très performant capable de répondre de multiples façons aux exigences des opérateurs gaziers.

Il se caractérise par une grande sensibilité :

> Seuil de détection de l'ordre de 1 PPM

> 2 échelles de mesure : 0 à 1000 PPM et 0 à 10.000 PPM

> Affichage à aiguille

> Temps de réponse et de purge de 1 seconde seulement.

> Stabilité du point zéro pour des mesures précises

> Poids réduit

> Forme compacte

> Applications multiples : Recherche de fuites à pied avec le chariot- tapis ou

en Véhicule de surveillance de réseaux (VSR)

> Utilisation exclusivement à l'extérieur. [11]

7.4.Le DGITEC INSPECTRA :

C'est la dernière génération à laser des systèmes de détection du méthane mis au point par GAZOMAT.

Figure 3-4: DGITEC INSPECTRA [11].

Avec le DIGITEC INSPECTRA à détection optique avec diode laser, associé au système GPS de GAZOMAT, la surveillance des réseaux de distribution de gaz naturel gagne en productivité, fiabilité et précision.

L'équipement est composé d'une chambre de détection électronique et d'un PC portable installé à bord du véhicule de surveillance. Par simple passage du véhicule au-dessus des canalisations, des prélèvements sont effectués à la surface du sol et aussitôt analysés. Le VSR permet aux opérateurs d'évaluer rapidement et facilement l'état de leurs réseaux de distribution.

Chapitre 4

Modélisation d'une fuite de gaz

CHAPITRE 4

Modélisation d'une fuite de gaz

32

1. Introduction :

Dans ce chapitre, on va estimer le volume du gaz généré lors d'un incident à travers un trou de dimension quelconque, avant de donner les hypothèses et la formule, on doit tout d'abord connaitre les caractéristiques physico-chimiques du gaz de distribution et de les déterminer.

L'étude des fuites et leurs conséquences a fait l'objet de plusieurs travaux et l'évaluation du débit de fuite est très complexe, la première étape dans l'analyse du risque est la caractérisation du dégagement de gaz.

2. Les propriétés du gaz naturel :

Dans tous les domaines que se soit dans le transport ou la distribution du gaz, la connaissance des propriétés physico-chimiques et thermodynamiques est obligatoire.

La composition chimique du gaz de Hassi R'mel pour l'année 2010 par l'analyse chromatographique est donnée par le GRTG, le calcul des caractéristiques sont vérifier à titre indicatif par un logiciel qui est le HYSYS, (documenté plus loin dans ce travail) la détermination de ces caractéristiques sont primordiales pour l'application de la formule qui calcul le débit de gaz échappé dans l'air, ainsi que sa conversion en thermie.

2.1.La masse moléculaire : [10]

C'est un paramètre très important et parmi les plus utilisés, et il est défini comme suit:

MW, = ? ~~

2

~~1 × MW (4-1)

Où:

MW: Masse moléculaire du mélange gazeux.

MW1 : Masse moléculaire du composant i dans le mélange. ~~ : Fraction molaire du composant i dans le mélange.

2.2.La masse volumique : [10]

Elle représente la masse d'une unité de volume du gaz, et s'exprime en kg/m3. Elle est fonction de la température et de la pression en dehors des conditions spécifiées, on se réfère à des conditions dites normales et standards.

· conditions normales : température 0°C, pression 1atm = 1.01325 bar

· conditions standards : température 15°C, pression 1atm = 1.01325 bar

Alors :

CHAPITRE 4

Modélisation d'une fuite de gaz

33

x

p = (4-2)

ZxRxT

Ou bien :

P_g = ? Yi × Pgi

~~ . (4-3)
~~i

2.3.Facteur de compressibilité : [10]

Le facteur de compressibilité Z est un nombre adimensionnel égal au rapport du volume réel de "n" moles de gaz aux conditions T et P sur le volume idéal du même nombre de moles aux mêmes conditions T et P, c'est-à-dire :

~~

~ = (4-4)
~~

Avec :

V_a: Volume réel du gaz

V1 : Volume idéal du gaz (calculé à partir de l'équation de la loi des gaz parfaits).

Les déviations par rapport à la loi de Mariotte sont telles qu'il faut en tenir compte pour les calculs fondés sur les conditions rencontrées dans les gisements ou dans les opérations de traitement et de transport du gaz naturel.

On utilisera donc la formule :

PV = ZRT . (4-5)

Avec Z coefficient de déviation par rapport à la loi des gaz parfaits ou facteur de compressibilité.

2.4.La densité : [10]

C'est le rapport de la masse volumique du gaz sur la masse volumique de l'air dans les mêmes conditions de pression et de température, en se référant soit aux conditions normales, soit aux conditions standards.

=		"×#$g %×&×'					(4-6)
	"×#$ai!
	&×'

D = g

ai!

3. Utilisation du logiciel HYSYS :

Ci-dessous les étapes principales d'utilisation du logiciel HYSYS pour la vérification des propriétés nécessaires au calcul de l'énergie perdue dans l'air à savoir la masse volumique, le facteur de compressibilité et le rapport des chaleurs spécifiques.

CHAPITRE 4

Modélisation d'une fuite de gaz

			Cette figure affiche la fenêtre des conditions d'écoulement de pression (4 bars effectif) et de température (15°C) dans le logiciel HYSYS.

34

Figure 4-1 : les conditions d'écoulement du Gaz naturel.

		La fenêtre des propriétés du gaz naturel comme il se présente dans le logiciel HYSYS.	Figure 4-2 : les propriétés du gaz naturel.

CHAPITRE 4

Cette figure affiche la composition et les fractions molaires du gaz naturel de Hassi R'mel.

Source : GRTG

Figure 4-3 : composition du gaz naturel.

Modélisation d'une fuite de gaz

35

4. Calcul du régime d'écoulement :

L'écoulement du gaz dans une canalisation s'effectue généralement en régime turbulent.

· Le nombre de Reynolds : [4]

Pour les canalisations de diamètre constant, ne livrant pas de gaz sur leur parcours, le nombre de Reynolds ne dépend que de la viscosité du gaz donc de sa température.

u.D Re _ v u : La vitesse du gaz dans le conduit. D : Le diamètre intérieur du conduit. V : La viscosité cinématique du gaz.			. (4-7)

S'il ya déperdition en chemin alors le nombre de Reynolds dépendra aussi du débit massique qui transite dans la canalisation.

/0

(4-8)

_e = 1.+.2

3 : Le débit massique.

4 : La viscosité dynamique des gaz.

CHAPITRE 4

Modélisation d'une fuite de gaz

36

5. Phénomène physique des fuites : [10]

Dans le cas d'une rupture ou d'une perforation d'une canalisation de distribution, le gaz sera émis dans l'atmosphère sous l'effet de la pression, les conséquences dépendent de la quantité de gaz qui s'échappe, donc il convient de prédire le débit de fuite au cours du temps.

La pression au niveau du rejet permet d'estimer le débit émis dans l'atmosphère donc:

· Si la pression interne est inférieure à 02 bars effectifs, la vitesse à la brèche est inférieure à la vitesse du son dans le gaz.

· Au-delà de 02 bars, la vitesse à la brèche est bloquée à la vitesse du son et le jet continu sa détente dans l'atmosphère rendant le phénomène bruyant.

Les quantités émises à l'atmosphère dépendent des conditions aux limites (pression initiale) dans la canalisation, car elles contrôlent l'évolution temporelle de la pression au niveau du rejet, elle dépend aussi de la surface du trou, car un incident provoqué avec coup de pioche ou engin n'ont pas les mêmes surfaces où débite le gaz à l'atmosphère, un coup de pioche à titre d'exemple peut avoir un diamètre de 02 cm et un coup d'engin peut aller jusqu'au cisaillement total de la conduite.

Figure 4-4 : modèle de perforation d'une canalisation.

6. Modélisation d'une fuite de gaz :

Ce type de modélisation utilise les équations décrivant les écoulements dans une conduite. On suppose l'écoulement 3D.

Cependant d'autres hypothèses sont nécessaires afin d'obtenir un modèle performant, c'est à dire un modèle qui donne un résultat correct quelque soit la configuration appliquée et qui nécessite un temps de calcul faible.

CHAPITRE 4

Modélisation d'une fuite de gaz

37

6.1.Configuration :

Une conduite cylindrique perforée de diamètre Di, de longueur L et de diamètre de trou Df contient un fluide incompressible (gaz naturel) à une pression constante, l'ecoulement du fluide est permanant dens un système adiabatique.

Les équations régissant l'écoulement sont les équations de continuité et de Navier Stokes, qui expriment la conservation de masse, de quantité de mouvement.

6.2.Equations gouvernantes :

Les équations qui gouvernent l'écoulement du gaz dans une conduite perforée sont :

6.2.1. Equation de continuité : [1]

Elle déduite du principe de conservation de masse et s'exprime sous forme tensorielle comme suit :

5 + 5

589 :p-;< = 0 . (4-9)

56

(j=1, 2, 3 : indice de sommation)

Pour un fluide Newtonien incompressible, l'équation (IV-9) se réduit à :

5)9 589

= 0 (4-10)

6.2.2. Equations de quantité de mouvement : [1]

D'après la deuxième loi fondamentale de la dynamique, le taux temporaire de changement de quantité de mouvement d'une particule fluide est égal à la somme des forces extérieures sur cette particule. L'équation de la dynamique sous forme tensorielle s'écrit alors comme suit :

5 5: )9)< 5

56 >p-1? + = @~ - + 5

589 B4 C5)i 5)9 + 5)9

58jDE . (4-11)

589 58i

CHAPITRE 4

Modélisation d'une fuite de gaz

38

Où :

56 (pul) : Représente le taux de variation de la quantité de mouvement. 5

a(pujui)

axj : Représente le taux nette de transport de quantité de mouvement suivant la
direction i, par mouvement du fluide.

FL : Représente les force du volume suivant la direction i.

: Représente les forces due à la pression.

ap

axi

a, r (^auj ^aujll

ax - u au - + _ax- J : Représente les forces nettes de viscosité.

ti

6.2.3. La turbulence : [1]

II y'a quatre modèles de turbulence dans le code Fluent :

· Spalart-Allmaras (1 équation)

· K-epsilon (2 équations)

· K-Omega (2 équations)

· Reynolds Stress (5 équations)

Pour notre simulation en régime turbulent, on a utilisé le modèle K-epsilon standard à deux équations de transport qui est le plus utilisé et qui donne, en général, de bons résultats dans les configurations simples.

Les équations standard de l'énergie cinétique turbulente (K), et de son taux de dissipation (å) ont respectivement la forme suivante :

> Equation de l'énergie cinétique turbulente K :

ak k ak a r( Cuk²\ ak 1 Cuk2 (aUi aUkl aui ()

at +Uaxk = axk V + QkE) axk] + Qk axk + _axi J _axk E 4-12

CHAPITRE 4

Modélisation d'une fuite de gaz

39

> Equation de la dissipation E :

5O 5O

=

5 [J.

KLF^MlaOl 5RHlaRi OM

56 + ^GF58H 58k + NHO /a8H] + CE1Cuk (5Ri

58H + 58i/ 58H - TOV F ..... (4-13)

Les valeurs des coefficients du modèle k-E standard sont :

C_u = 0,09, ak =1, a_E =1,22, _CE1 ^=1,44, _CE2 =1,9

6.2.4. Définition de la vitesse du son :

Le son est produit par des variations de la pression du milieu dans lequel il se propage, donc la vitesse du son correspond à la propagation de ces variations.

W = CX^Y~

Y D? W = X] ~ (4-14)

Z([6

La vitesse du son dans le gaz, dans les conditions normales est donnée par: ]=1.297 ; M=18.53 Kg/mole ; p=0.8297 Kg/m³ ; P= 1.013*10⁵ N/m² donc :

W = X] P = 397.93 a/c (4-15)

6.2.5. Définition du nombre de Mach :

Le nombre de Mach met en évidence le rapport entre la vitesse du gaz à la vitesse du son dans ce dernier.

)

~ = (4-16)

a

CHAPITRE 4

Modélisation d'une fuite de gaz

Les différents types d'écoulements :

· Ecoulement sonique : M = u = 1 a

·

< 1

Ecoulement subsonique : M = u a

· Ecoulement supersonique : M = u > 1 a

7. Les décharges (les fuites) du gaz :

7.1.Débit estimé par équation mathématique :

Avants d'estimer la quantité de gaz échappé dans l'air par la simulation numérique, on utilise une équation qui calcul le débit massique à travers l'orifice, pour un régime stationnaire et adiabatique, cette même équation est donnée et utilisée par d'autres ouvrages de littérature tel que : Ramskill (1987), Weiss(1988) et la corrélation de Wilson a une bonne performance et elle est plutôt simple (Hanna, 1987) [8]. Cette corrélation donne une estimation du débit massique du gaz à travers l'orifice (trou) et la formule est la suivante: [6]

y+1 Qm = Cd X Ah X *^2X PiX PiX YX (Y+1) 2 y-1 q

Kg /s] (4-17)

Le facteur *² est donné par les deux équations (1) et (2) suivantes et dépend du débit du gaz sortant s'il est critique (sonique) ou pas.

Le débit sortant est sonique quand :

P1 > (^y+i)2 Pa^l

Y y-1

(4-18)

Avec : y =

cp c

et P1 = 5.013 bars, dans notre cas.

40

y = 1.297

Calculer par le HYSYS dans les conditions de 5 bars et 15°C.

p₁ = 3.934 Kg/m³

·

CHAPITRE 4

Modélisation d'une fuite de gaz

41

Pour le débit sonique : [7]

iV = 1 .. (1)

· Pour le débit subsonique :

iV = V k1

× Jkl1 V P

mno mpo × JPa PoP

M mpo m × €1 - J ~oP m

(2)

Où :

3a : Le débit massique du gaz échappé à travers l'orifice (Kg/s). Cd : Le coefficient de décharge.

Ah : La surface de l'orifice ou du trou (m²).

i : Le coefficient de débit sortant.

P_i: La masse volumique initiale du gaz (Kg/m³).

P_i: La pression initiale du gaz (N/m²). P_a: La pression atmosphérique (N/m²).

y : Rapport des chaleurs spécifiques ou coefficient d'expansion adiabatique. C : La chaleur spécifique à pression constante (j/Kg k).

C_É : La chaleur spécifique à volume constant (j/Kg k).

Pour la plupart des gaz 1.1< Y < 1.4 et le débit sortant va être critique lorsque : (P1/Pa)> 1.9

Le coefficient de décharge Cd est déterminé par deux facteurs, celui de friction et de contraction il est compris entre 0.6 et 1.0

Cd = Cf X C_... (4-19)

Où :

Cf : Coefficient de friction.

C_... : Coefficient de contraction.

Pour notre cas Cd = 0.72

CHAPITRE 4

Modélisation d'une fuite de gaz

7.1.1. Exemple d'application:

Pour le dégagement de gaz par l'orifice, l'évolution du débit en fonction du diamètre de l'orifice dans les conditions citées au paravent. Pour cela on suivie la démarche suivante :

1/ détermination du régime d'écoulement (sonique ou subsonique), 2/ détermination du débit de décharge.

Les données pour le gaz naturel :

y = 1.297

p₁ = 3.934 Kg/m³

Cd = 0.72

Les dimensions de la conduite AC (300) 315 :

Dlnt = 315 mm

Df = 31.5 mm (10 % du diamètre de la conduite).

rc.D_f^V = 3.14 X (31.5 X 10^-3)²

4 4

Ah =

= 7.79 X 10-4 m2

Les conditions amont et aval de pression et de température :

P_a = 101325 Pa P_i = 501325 Pa T_i = 288 K

Pi> (Y+ 1) Pa -- 2 I	Y y-1	5.013 ?(1.297 + 1l 1.013 = \ 2 )		1.297

42

? 4.94 = 1.83

Donc dans notre cas, le débit sortant est sonique. Et le débit à travers l'orifice est de :

Qin = 0.00174 Kg/s

CHAPITRE 4

Modélisation d'une fuite de gaz

43

7.2.Débit estimé par simulation numérique :

7.2.1. Géométries du problème :

Dans ce travail on a considéré que la géométrie et un cylindre en 3D (Fig.4-5) d'un diamètre intérieur Di et une longueur L=2 m, avec une perforation de forme circulaire d'un diamètre Df sur la surface latérale (voir la figure).

Figure 4-5 : géométrie du problème :
un cylindre avec une perforation de forme circulaire.

L : longueur de conduite

Di : diamètre intérieur de conduite Df : diamètre de fuite

7.2.2. Hypothèses du calcul :

· La fuite n'est pas obstruée, elle est sous les conditions atmosphériques.

· la fuite est située à mi-distance des deux extrémités de la canalisation.

· La pression est constante le long de conduite.

· Le régime est stationnaire : les paramètres du système (Pression, Température ....etc) ne sont pas une fonction du temps.

· Le système est adiabatique : sans transfert de chaleur.

· Le gaz est incompressible.

CHAPITRE 4

Modélisation d'une fuite de gaz

44

7.2.3. Conditions aux limites :

Dans un réseau de distribution de gaz naturel, la pression maximale de service dans le réseau principal (diamètre = 80 mm) est 4 bars effectifs, cette valeur de pression est toujours constante grâce a un système de contrôle (poste de détente), si la pression du gaz diminue a cause de consommation des clients, le système remplace cette diminution par l'injection de débit jusqu'a l'attient de la valeur précédente de pression.

Par contre, dans les cas des points très loin du poste de détente (source de gaz), branchements et les fuites importantes sur le réseau, la pression de service peut diminue à une valeur min de 2 bars effectif.

La vitesse admissible d'écoulement dans les réseaux de distribution de gaz peut être variée entre 15 et 20 m /s, le débit est déterminé à partir de l'équation suivante :

V = 354 0 v.~.+~ M

? Q, = . (4-20)

~+~ M ~ç/

V : Vitesse du gaz

P : Pression absolue du gaz Q_É : Débit volumique

D : Diamètre de la conduite

Les débits massiques pour différents diamètres avec une pression absolue de 5,013 bars sont représentés dans le tableau ci-après :

						Nature
Calibre		Di (mm)	Qv (Nm3/h)	Qm (Kg/s)	Cu
20/22		20	85	0,020	PE
63		50	531	0,122	PE
90		73,6	1151	0,265	PE
125		100	2124	0,490	PE
200		177	6655	1,534	PE
250		221	10375	2,391	AC
150		182,9	7106	1,638	AC
250		260,4	14404	3,320	AC
300		315	21078	4,858	AC
350		339,6	24499	5,646

Tableau 4-1 : débits véhiculés dans différents diamètres des conduites

CHAPITRE 4

Modélisation d'une fuite de gaz

Suite à ces données, les conditions aux limites supposées sont des pressions et des débits à une température constante de 288 K.

· Entrée : débit massique de gaz (Kg/s).

· Sortie : pression du gaz (Pa).

· Fuite : pression atmosphérique (Pa).

Figure 4-6 : géométrie du problème :
Conditions aux limites (débit massique et pression)

45

Chapitre 5

Gambit, Fluent et Méthodes

Numériques

CHAPITRE 5

Gambit, fluent et méthodes numériques

46

1. La géométrie par Gambit :

Le logiciel Gambit est un mailleur 2D/3D ; pré-processeur qui permet de mailler des domaines de géométrie d'un problème de CFD (Computational Fluid Dynamics). Il génère des fichiers *.msh pour Fluent. Fluent est un logiciel qui résout par la méthode des volumes finis des problèmes de mécanique des fluides et de transferts thermiques.

Gambit regroupe trois fonctions : définition de la géométrie du problème (construction si la géométrie est simple ou bien import de la géométrie CAO), le maillage et sa vérification, la définition des frontières (Types de condition aux limites) et définition des domaines de calculs. [12]

1.1.Démarrage de Gambit :

Le chemin de l'application de Gambit est le suivant : : /Fluent.Inc/ntbin/ntx86/Gambit.exe

Vous pouvez créer un raccourci dans la barre des tâches. S'il y a un problème d'exécution, supprimez tous les fichiers *.lok dans le répertoire : /Fluent.Inc/ntbin/ntx86 et relancez Gambit.exe.

CHAPITRE 5		Gambit, fluent et méthodes numériques

1.2.Construction de la géométrie :

La finalité de la construction de la géométrie est de définir les domaines de calcul qui seront des volumes en 3D dans notre problème. [12]

Les procédures sont les suivants : - Création d'un cylindre :

GEOMETRIE

? VOLUME ? CREATE VOLUME

(click droit pour choisir) / CYLINDER : Entrer la hauteur, le rayon, l'axe d'éxtrusion et le nom du cylindre, puis [Apply]

- Création d'un orifice (fuite) :

Créer un nouveau cylindre, entrer la hauteur et le rayon, choisir l'axe d'extrusion

Ensuite pour adapter la disposition de l'orifice sur la surface latérale du grand cylindre on faire appel à les fonctions suivantes :

· Move/Copy Faces

on transmise et recopier le petit cylindre dans la surface

47

latérale du grand cylindre.

CHAPITRE 5

Gambit, fluent et méthodes numériques

MESH ? VOLUME ? MECH VOLUMES

s Split Volume fractionner les deux volumes 1 et 2

s Unite Real Volumes

unification des deux volumes 1 et 3

s Delete Volumes

suppression du volume 2

A la fin de ces modifications, nous avons obtenu une géométrie finale d'une conduite agressée

1.3.Génération de maillage :

La génération de maillage (3D) est une phase très importante dans une analyse CFD, vu l'influence de ses paramètres sur la solution calculée.

48

CHAPITRE 5

Gambit, fluent et méthodes numériques

49

Après la création de géométrie et la génération de maillage, on préciser les conditions aux limites par :

ZONE ? SPECIFY BOUNDARY TYPES

Finalement on l'exportée vers FLUENT après la sauvegarde.

2. Simulation par fluent :

· FLUENT est un code de calcul aide à modeler les écoulements des fluides et le transfert thermique dans des géométries complexes. [12]

· Le code Fluent utilisé la méthode des volumes finis pour discrétiser les équations de transport.

· Les étapes à suivre dans ce logiciel sont citées ci-dessous.

2.1.Démarrage de fluent :

Lancer FLUENT à l'aide d'un raccourci dans le menu démarrer, choisir la version de FLUENT à utiliser (ici version 3D).

2.2.Chargement du modèle :

File ? Read ? Case, choisir le fichier (.msh)

Grid ? Check, vérifier s'il n'ya pas de cellule avec un volume négatif. Grid ? Scale, choisir la dimension dans laquelle a été crée le modèle.

CHAPITRE 5

Gambit, fluent et méthodes numériques

50

2.3.Définition de modèle de turbulence et des conditions aux limites :

Define ? Models ? Viscous, sélectionner le modèle turbulent simple k-epsilon

Define ? Materials, définir le type de fluide utilisé dans la simulation, ici de Gaz naturel

CHAPITRE 5

Gambit, fluent et méthodes numériques

Define ? boundary conditions, spécifier les conditions aux limites

Pour chaque zone, donner le type correspondant :

· Default-interior : interior

· Entrée : mass-flow-inlet

· Fuite : pressure-outlet

· Gaz : méthane

· Paroi : wall

· Sortie : pressure-outlet

51

CHAPITRE 5

Gambit, fluent et méthodes numériques

52

2.4.Initialisation et lancement des itérations :

Solve ? Initialize ? Initialize, choisir à partir de l'entrée

Solve ? Monitors ? Residual, fixer les critères de convergence pour chaque entité physique et afficher le graphe de convergence en cliquant sur Plot

CHAPITRE 5

Gambit, fluent et méthodes numériques

53

Solve ? Iterate, donner le nombre d'itérations et démarrer le calcul des résidus.

Lorsqu'on clique sur Iterate, le calcul est lancé. A tout moment, en peut arrêter les calculs avec la combinaison Ctrl-C et reprendre les calculs là où on les a arrêtés si on ne réinitialise pas avec Solve ? Initialize ? Initialize.

Lors des calculs, la fenêtre de contrôle s'ouvre. Finalement, le calcul converge au bout de 200 itérations.

CHAPITRE 5

Gambit, fluent et méthodes numériques

54

2.5.Visualisation des résultats :

FLUENT permet de visualiser la forme géométrique du maillage et les résultats des calculs de nombreuses façons sous forme graphique.

Display ? Grid, pour afficher la géométrie et le maillage.

Display ? Contours, pour afficher les différents profils (vitesse, température, pression...).

CHAPITRE 5

Gambit, fluent et méthodes numériques

Report ? Fluxes, pour afficher la valeur du débit a l'entrée, sortie et la fuite.

Report ? Surface Integrals, pour afficher les valeurs moyennes (vitesses, pressions ...).

55

Chapitre 6

Résultats et discussions

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

1. Validation du code de calcul FLUENT :

56

Pour atteindre notre but, nous avons choisi certaines géométries des conduites agressées installées dans les réseaux de distribution du gaz naturel par SONELGAZ pour les traiter. Nous avons comparé nos résultats obtenus par la simulation numérique à l'aide de logiciel Fluent avec ceux obtenus par une équation mathématique utilisée dans la SONELGAZ, pour estimer le débit du gaz échappé vers l'atmosphère.

2. Résultats :

Après les résultats obtenus par la simulation numérique, On peut proposer différents scénarios de fuite pour bien réaliser le problème :

> Premier scénario : (perforation limitée)

Le diamètre de la brèche est, par hypothèse, inferieur ou égale à 15%Di On a choisi 3 diamètres de fuite: 3%,5% et 10%.

> Deuxième scénario : (perforation importante)

Le diamètre de la brèche est, par hypothèse, inferieur ou égale à 50%Di On a choisi 3 diamètres de fuite: 20%,30% et 50%.

> Troisième scénario : (rupture totale de la canalisation)

Le diamètre de la brèche est égal au diamètre de la conduite (100%Di).

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

57

2.1.Les vecteurs et les contours :

(a)

(b)

(c)

Figure 6-1 : vecteurs et contours de la vitesse et la pression pour le 1^er scénario.

(a)

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

58

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

59

(b)

(c)

Figure 6-2 : vecteurs et contours de la vitesse et la pression pour le 2^eme scénario

(fuite de 20%).

(a)

(b)

(c)

Figure 6-3 : vecteurs et contours de la vitesse et la pression pour le 2^eme scénario

(fuite de 50%).

(a)

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

60

(b)

(c)

Figure 6-4 : vecteurs et contours de la vitesse et la pression pour le 3^eme scénario.

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

61

2.2.Les profils de vitesse :

P=4 bars
P=3 bars
P=2 bars

-0,015 -0,010 -0,005 0,000 0,005 0,010 0,015

500

400

Vitesse du gaz à la fuite (m/s)

300

200

100

0

Figure 6-5 : profil de vitesse à l'entrée et à la sortie de conduite.

Distance x (m)

Figure 6-6 : profils des vitesses de la fuite pour différentes pression.

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

62

2.3. Les tableaux et les graphes:

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	0.122	0.1155898	0.006409897	400102.1	10.71745	295.3291
7%	0.122	0.109406	0.01259339	400036.6	10.14061	310.6568
10%	0.122	0.0652322	0.0567678	3.99991	7.32964	313.3336
20%	0.122	0.01911469	0.1028811	399705.4	1.433075	319.5633
30%	0.122	0.1116409	0.233638	399436.5	8.355036	353.1843
50%	0.122	0.5233942	0.6453875	395562.9	39.11772	342.3486

Tableau A.1 PE 63 Di = 50 mm, P = 4 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	0.163	0.1565798	0.006418215	400154.5	14.51388	295.9759
7%	0.163	0.1504109	0.01258906	400111.8	13.93913	310.8432
10%	0.163	0.1062544	0.0567456	399988.2	10.35962	313.3145
20%	0.163	0.0561617	0.1028395	399548.9	4.208486	319.6298
30%	0.163	0.07110308	0.234084	399289.9	5.321377	353.0439
50%	0.163	0.4833245	0.64633	395905.4	36.12309	342.3827

PE 63 D = 50 mm P = 4 bars, V = 20 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	0.122	0.1164491	0.00555106	300105.3	10.79845	255.8969
7%	0.122	0.1110946	0.01090494	300053.5	10.29753	269.1118
10%	0.122	0.06476478	0.0545676	299999.4	7.58938	274.8886
20%	0.122	0.03291773	0.08907889	299715.8	2.467602	276.7738
30%	0.122	0.08084189	0.2027093	299122	6.049084	299.4366
50%	0.122	0.4372156	0.5591855	296542.6	32.67701	296.4637

PE 63 Di = 50 mm, P = 3 bars, V = 15 m/s

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

63

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	0.122	0.1174692	0.004530802	200116.4	10.893	209.0356
7%	0.122	0.1130978	0.008901861	200075.4	10.48404	219.8592
10%	0.122	0.1090457	0.01295430	199999.6	7.39620	223.129
20%	0.122	0.04929366	0.07270484	199780.1	3.694233	226.0577
30%	0.122	0.04323401	0.1652362	199671.9	3.235783	249.8292
50%	0.122	0.3350539	0.4570496	197889.7	25.04178	242.101

PE 63 D = 50 mm, P = 2 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	0.265	0.2511065	0.01389311	400152.8	9.83883	242.1661
7%	0.265	0.2376234	0.02737565	400094.2	9.06145	261.019
10%	0.265	0.209017	0.05598177	399960.8	7.97553	323.1077
20%	0.265	0.03974404	0.225251	399636.8	1.51535	350.4083
30%	0.265	0.2383129	0.5033067	399481.6	9.059322	331.7545
50%	0.265	1.142889	1.407879	396792.5	43.5546	370.948

PE 90 Di = 73.6 mm, P = 4 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	0.354	0.340115	0.01388461	400283.1	13.04317	242.312
7%	0.354	0.3266353	0.02736396	400204.3	12.56547	261.211
10%	0.354	0.2980356	0.05596146	400020.7	11.37123	323.3162
20%	0.354	0.1288632	0.225131	399385.5	4.910503	350.4783
30%	0.354	0.1493394	0.5033384	399289.5	5.677223	331.8085
50%	0.354	1.054635	1.40853	396312.5	40.1911	370.8444

PE 90 Di = 73.6 mm, P = 4 bars, V = 20m/s

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

64

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	0.265	0.252971	0.01202873	300161.1	9.91853	209.7814
7%	0.265	0.2412956	0.02370371	300109.8	9.1184	226.125
10%	0.265	0.2165237	0.04847481	299991.4	8.261889	279.8983
20%	0.265	0.06997179	0.1950234	299631	2.66731	303.4794
30%	0.265	0.1709283	0.4359256	299569.4	6.497867	287.3343
50%	0.265	0.9546076	1.219563	297236.7	36.37954	321.1992

PE 90 Di = 73.6 mm, P = 3bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	0.265	0.255183	0.009816866	200170.7	10.01308	171.3829
7%	0.265	0.2456516	0.01934797	200129	9.50457	184.7511
10%	0.265	0.2254299	0.03956866	200031.2	8.601635	228.6666
20%	0.265	0.1058201	0.1591754	199676	4.032686	247.8473
30%	0.265	0.09091344	0.3559163	199620.9	3.456252	234.6414
50%	0.265	0.7311103	0.9961194	198098.3	27.8625	262.2072

PE 90 Di = 73.6 mm, P = 2 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	0.490	0.4641553	0.02584065	400003.1	11.46137	315.6
7%	0.490	0.4356193	0.0543807	399854.8	10.46734	326.25
10%	0.490	0.3854698	0.1044128	399854.8	8.916496	336.5532
20%	0.490	0.07840993	0.4115877	399606.8	1.818217	320.3371
30%	0.490	0.444124	0.9341094	399576.3	10.25816	353.1648
50%	0.490	2.114755	2.604738	396988.8	48.80903	386.0303

PE 125 Di = 100 mm, P = 4 bars, V = 15 m/s

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

65

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	0.653	0.6271976	0.02580233	400044.1	15.4991	315.5721
7%	0.653	0.5985979	0.0544021	399988.1	14.19531	327.4231
10%	0.653	0.5491723	0.1038242	399910.9	12.70449	338.5402
20%	0.653	0.2416173	0.4113756	399356.6	5.595623	320.3779
30%	0.653	0.28106	0.9340584	399263.6	6.491906	353.1942
50%	0.653	1.95384	2.606875	396653.3	45.09528	385.9935

PE 125 Di = 100 mm, P = 4 bars, V = 20 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	0.490	0.4676461	0.02235222	300013.7	11.55193	273.2088
7%	0.490	0.4 31555	0.058445	299984.2	10.4720	293.1016
10%	0.490	0.400061	0.0899386	299925.7	9.256322	293.1016
20%	0.490	0.1336226	0.356363	299613.3	3.096739	277.4269
30%	0.490	0.3189278	0.8089139	299554.7	7.366544	305.8561
50%	0.490	1.766504	2.256496	297555.3	40.7715	334.264

PE 125 Di = 100 mm, P = 3 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	0.490	0.4717563	0.01824273	200025	11.65715	223.2201
7%	0.490	0.4503435	0.0396565	199988	9.637535	230.349
10%	0.490	0.4165387	0.07344767	199957	9.637535	239.6393
20%	0.490	0.1991569	0.290827	199663.2	4.612857	226.561
30%	0.490	0.1704971	0.6604848	199600.2	3.93823	249.7596
50%	0.490	1.353306	1.843325	198243.6	31.23512	272.9098

PE 125 Di = 100 mm, P = 2 bars, V = 15 m/s

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

66

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	1.534	1.453475	0.08052	400019.8	10.24508	306.7689
7%	1.534	1.374736	0.1592582	399958	9.679874	337.8764
10%	1.534	1.209299	0.3246875	399851.6	9.520221	331.8445
20%	1.534	0.236773	1.297181	399565.8	1.871204	333.6403
30%	1.534	1.399398	2.93343	399506.6	11.00427	365.0653
50%	1.534	4.265803	8.193681	398660.4	59.4522	381.7649

PE 200 Di = 177 mm, P = 4 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	2.045	1.964518	0.080475	400055.6	13.84599	306.9794
7%	2.045	1.885244	0.1597029	399939.9	13.26669	338.227
10%	2.045	1.720497	0.324497	399827.4	13.55444	332.1011
20%	2.045	0.748437	1.296522	399287	5.878054	333.5584
30%	2.045	0.8883746	2.933404	399201.2	6.98598	365.0765
50%	2.045	6.155489	8.200326	398321.5	54.95032	381.7885

PE 200 Di = 177 mm, P = 4 bars, V = 20 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	1.534	1.46428	0.06971297	300021.1	10.31906	265.7745
7%	1.534	1.396101	0.1378862	299967.1	9.828638	292.7187
10%	1.534	1.252868	0.2811109	299880.3	9.869008	287.5069
20%	1.534	0.4108094	1.123128	299577.7	3.237315	288.8908
30%	1.534	1.006482	2.54045	299535.3	7.914713	316.1739
50%	1.534	5.565635	7.099744	299181.4	49.68501	330.6653

PE 200 Di = 177 mm, P = 3 bars, V = 15 m/s

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

67

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	1.534	1.4771	0.05689531	200034	10.41274	217.1364
7%	1.534	1.421465	0.112529	199986.6	10.01118	239.1527
10%	1.534	1.30458	0.2294151	199910	10.27829	234.9093
20%	1.534	0.6173331	0.9166232	199614.5	4.851403	235.8937
30%	1.534	1.399395	2.074213	199569.1	4.247723	258.1606
50%	1.534	4.265803	5.799736	199178.8	38.08158	269.9655

PE 200 Di = 177 mm, P = 2 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	2.391	2.264394	0.1266074	399997.9	12.99858	326.9218
7%	2.391	2.141115	0.2498834	399946.1	12.28637	351.7559
10%	2.391	1.885043	0.5059589	399848.1	10.78795	327.9315
20%	2.391	0.3479779	2.042766	399522.8	1.969338	371.7065
30%	2.391	2.177372	4.56847	399563.6	12.46917	343.3654
50%	2.391	10.3878	12.77921	398931.4	59.48454	380.5328

PE 250 Di = 221 mm, P = 4 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	3.188	3.061455	0.1265456	400016.9	17.5745	327.201
7%	3.188	2.938254	0.2497498	399948.5	16.86691	352.0639
10%	3.188	2.682439	0.5055544	399811.4	15.36916	328.2776
20%	3.188	1.145494	2.042463	99280.7	.538694	373.6047
30%	3.188	.380715	4.568798	99235.5	7.907147	343.3425
50%	3.188	9.606046	12.79441	98812.1	55.00829	380.6571

PE 250 Di = 221 mm, P = 4 bars, V = 20 m/s

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

68

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	2.391	2.281379	0.1096199	300005.7	13.09768	283.2535
7%	2.391	2.174644	0.2163525	299960.7	12.48256	304.7713
10%	2.391	1.952997	0.4379914	299873.2	11.18335	284.1454
20%	2.391	0.6213042	1.769674	299572	3.549835	323.6298
30%	2.391	1.566114	3.956867	299598.3	8.96892	297.4197
50%	2.391	8.679427	11.07087	299036.2	49.70212	329.5963

PE 250 Di = 221 mm, P = 3 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	2.391	2.301534	0.0894656	200014.9	13.21509	231.432
7%	2.391	2.214428	0.1765679	199978.4	12.71532	249.0544
10%	2.391	2.033593	0.3574049	199906.2	11.66142	232.2228
20%	2.391	0.9467853	1.444135	199605.2	5.389893	264.2969
30%	2.391	0.8390659	3.230107	199341.8	4.805682	240.4397
50%	2.391	6.657432	9.048403	199387.9	38.12362	269.1956

PE 250 Di = 221 mm, P = 2 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	1.638	1 .551	0.0865	400011.9	11.45575	308.6645
7%	1.638	1.467728	0.1702734	399950.7	10.82814	337.8439
10%	1.638	1.292888	0.3450958	399857.9	9.536435	310.9709
20%	1.638	0.253143	1.384797	399564.5	1.915819	333.8473
30%	1.638	1.493127	3.131186	399506.7	10.99728	348.3919
50%	1.638	7.07305	8.711164	398580.9	57.11683	358.012

AC 150 Di = 182.9 mm, P = 4 bars, V = 15 m/s

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

69

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	2.184	2.097534	0.08646359	400041.8	15.4865	308.9003
7%	2.184	2.01383	0.1701684	399967.8	14.8655	338.1199
10%	2.184	1.88934	0.3610314	399882.3	13.39503	341.1250
20%	2.184	0.7998115	1.384129	399282.7	6.011661	333.7926
30%	2.184	0.9472739	3.131243	399185.3	6.97711	348.3945
50%	2.184	6.541337	8.725496	398819.1	52.82365	358.1168

AC 150 Di = 182.9 mm, P = 4 bars, V = 20 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	1.638	1.563096	0.07490101	300013.2	11.53871	267.4232
7%	1.638	1.490561	0.1474246	299962.5	10.99717	292.7231
10%	1.638	1.339192	0.298787	299884.2	9.8829	269.3874
20%	1.638	0.4389511	1.198985	299576.8	3.320665	289.0827
30%	1.638	1.073889	2.711925	299557.8	7.909607	301.7319
50%	1.638	5.909091	7.547177	299045.4	47.71771	310.0346

AC 150 Di = 182.9 mm, P = 3 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	1.638	1.576876	0.06112809	200024.3	11.64443	218.5014
7%	1.638	1.517699	0.1203084	199984.8	11.20463	239.1739
10%	1.638	1.394145	0.243847	199915	10.29157	220.0702
20%	1.638	0.6593918	0.9785649	199618.4	4.95316	236.0772
30%	1.638	0.5759711	2.214017	199552	4.242386	246.3668
50%	1.638	4.527675	6.165773	199074.8	36.56265	253.1432

AC 150 Di = 182.9 mm, P = 2 bars, V = 15 m/s

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

70

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	3.32	3.143499	0.1764995	399990.5	13.24934	339.2915
7%	3.32	2.977534	0.3424579	399939.7	12.52945	309.2568
10%	3.32	2.614853	0.7051145	399841.8	10.98205	339.1997
20%	3.32	0.4877199	2.831992	399548.8	2.027164	359.634
30%	3.32	3.046438	6.366931	399479.4	12.80826	356.2566
50%	3.32	14.41358	17.73483	398736.2	60.15195	345.0054

AC 250 Di = 260.4 mm, P = 4 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	.426	4.249582	0.1764174	400003.3	17.9106	339.7419
7%	.426	4.083716	0.3422844	399935.4	17.19663	309.4522
10%	.426	3.721426	0.7045718	399800.6	15.65394	339.6198
20%	.426	1.596176	2.829741	99282.3	6.65131	360.2558
30%	.426	1.945034	6.371065	99210.1	8.177862	356.2645
50%	4.426	13.31671	17.74286	398129.3	56.19277	345.1315

AC 250 Di = 260.4 mm, P = 4 bars, V = 20 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	3.32	3.167181	0.1528164	299997.9	13.35033	294.0494
7%	3.32	3.023495	0.2964996	299953.4	12.72848	267.9034
10%	3.32	2.709594	0.6103947	299867.3	11.39052	293.9449
20%	3.32	0.8679014	2.45195	299572.9	3.609034	311.9653
30%	3.32	2.195364	5.515445	299542.3	9.230513	308.5789
50%	3.32	12.05028	15.37035	299221.5	50.46854	298.7821

AC 250 Di = 260.4 mm, P = 3 bars, V = 15 m/s

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

71

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	3.32	3.195269	0.1247296	200006.6	13.46981	240.3322
7%	3.32	3.078	0.2419955	199970.1	12.96446	218.8717
10%	3.32	2.821885	0.4981136	199898.1	11.87537	240.2596
20%	3.32	1.318802	2.000944	199615.2	5.458784	254.8595
30%	3.32	1.181991	4.502316	199556.5	4.969511	251.0336
50%	3.32	9.23626	12.5564	198912.5	38.74894	243.984

AC 250 Di = 260.4 mm, P = 2 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	4.858	4.601211	0.2567871	399982.4	13.50503	322.9294
7%	4.858	4.353309	0.5046869	399933.1	12.76119	327.4004
10%	4.858	3.831568	1.026399	399842.3	11.21522	322.5926
20%	4.858	0.728692	4.129037	399551.6	2.109864	336.5209
30%	4.858	4.460923	9.320305	399537.8	13.0671	347.2106
50%	4.858	21.10399	25.96276	398878.6	61.81758	357.7593

AC 300 Di = 315 mm, P = 4 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	6.477	6.220356	0.2566422	400000	18.25917	323.206
7%	6.477	5.97261	0.5043917	399923.1	17.52105	327.7183
10%	6.477	5.451316	1.025666	399794.2	15.96595	323.0491
20%	6.477	2.351275	4.125449	399286.2	6.821879	336.6228
30%	6.477	2.846019	9.323364	399207.3	8.33683	347.0953
50%	6.477	19.51224	25.9895	398751.2	57.15487	357.6926

AC 300 Di = 315 mm, P = 4 bars, V= 20 m/s

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

72

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	4.858	4.635672	0.2223249	299989.6	13.60825	279.792
7%	4.858	4.421044	0.4369548	299946.5	12.96562	283.6873
10%	4.858	3.969375	0.8886143	299865.2	11.62287	279.5852
20%	4.858	1.283138	3.574703	299570.1	3.710322	291.4725
30%	4.858	3.211061	8.068868	299646.9	9.406189	299.2795
50%	4.858	17.64445	22.50261	299125.2	51.68395	309.7784

AC 300 Di = 315 mm, P = 3 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	4.858	4.676557	0.1814414	199998.2	13.73042	228.6194
7%	4.858	4.501405	0.3565914	199962.9	13.20858	231.8182
10%	4.858	4.132915	0.7250782	199893.8	12.10842	228.5275
20%	4.858	1.941059	2.916799	199610.4	5.721022	238.2119
30%	4.858	1.727639	6.58593	199531.7	5.060787	244.7823
50%	4.858	13.53598	18.39422	199342.1	39.64973	252.9212

AC 300 Di = 315 mm, P = 2 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	5.646	5.34884	0.29714	399979	12.3854	307.233
7%	5.646	5.06767	0.57828	399932	11.73101	291.3977
10%	5.646	4.46997	1.17608	399842.8	10.8496	284.6852
20%	5.646	0.808613	4.83708	399527.2	1.641057	391.3561
30%	5.646	5.159687	10.80492	399478	11.2692	361.444
50%	5.646	24.59445	30.2417	399331.5	63.072	383.8413

AC 350 Di = 339.6 mm, P = 4 bars, V = 15 m/s

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

73

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	7.528	7.231077	0.2969187	399983.7	16.74576	307.4649
7%	7.528	6.950097	0.5778875	399920	16.09131	291.5723
10%	7.528	6.352558	1.175492	399795.6	15.41939	284.869
20%	7.528	2.693285	4.834529	399230.3	5.370292	391.4555
30%	7.528	3.279782	10.80761	99168.8	7.16355	361.4198
50%	7.528	22.76968	30.29789	399103.7	58.39238	383.8371

AC 350 Di = 339.6 mm, P = 4 bars, V = 20 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	5.646	5.388708	0.2572562	299984.1	12.47188	266.1868
7%	5.646	5.145359	0.5006502	299945.3	11.91977	252.4386
10%	5.646	4.627767	1.018263	299866.3	11.25381	246.6212
20%	5.646	1.456889	4.188279	299521.4	2.892501	338.0942
30%	5.646	3.712728	9.359003	299523.7	8.109154	313.0399
50%	5.646	20.57915	26.22592	299358.5	52.77557	332.1892

AC 350 Di = 339.6 mm, P = 3 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	5.646	5.436059	0.2099221	199993.6	12.58729	217.482
7%	5.646	5.237468	0.4085556	199962.6	12.14765	206.2265
10%	5.646	4.814999	0.8310395	199895.6	11.73144	201.4782
20%	5.646	2.22586	3.419715	199568.4	4.38085	276.7581
30%	5.646	1.995888	7.641966	199537.3	4.359476	255.5975
50%	5.646	15.80215	21.44851	199225.4	40.52487	271.101

AC 350 Di = 339.6 mm, P = 2 bars, V = 15 m/s

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

74

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	0.02	0.01930409	0.0006958855	200569.6	9.022092	140.2884
7%	0.02	0.0186319	0.001368041	200532.2	8.719384	126.0242
10%	0.02	0.01711064	0.002889384	200373.8	8.01185	202.3276
20%	0.02	0.008437281	0.01156188	199849.9	3.948246	215.2935
30%	0.02	0.006333834	0.02633359	199765.5	2.958752	236.8527
50%	0.02	0.05312596	0.0731268	197127.7	24.81665	248.8896

CU 20-22 D; = 20 mm, P = 2 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	0.026	0.02530442	0.0006954088	200936.7	11.82601	140.6084
7%	0.026	0.02463375	0.001366194	200895.5	11.52654	126.1831
10%	0.026	0.02311129	0.00288851	200675.7	10.82058	202.6016
20%	0.026	0.01444609	0.01155353	199832.6	6.759177	215.4553
30%	0.026	0.0003142867	0.02631437	199659.4	0.1468839	236.9761
50%	0.026	0.04727702	0.07327805	197527.1	22.08452	249.0942

CU 20-22 D; = 20 mm, P = 2 bars, V = 20 m/s

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	0.02	0.01950819	0.0004917001	100588.2	9.117467	99.55608
7%	0.02	0.01903432	0.0009656065	100559.1	8.907615	89.28838
10%	0.02	0.01795716	0.002042626	100436.4	8.408098	143.3804
20%	0.02	0.01183137	0.008168538	99976.7	5.536016	152.4482
30%	0.02	0.00139803	0.01860196	99808.06	0.6539955	167.6062
50%	0.02	0.03183668	0.05183678	98780.18	14.87187	176.1512

CU 20-22 D; = 20 mm, P =1 bars, V = 15 m/s

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

75

Df en %deDi	Q1 (kg/s)	Q2 (kg/s)	Qf (kg/s)	P1 (Pa)	V2 (m/s)	Vf (m/s)
5%	0.02	0.01965264	0.0003472852	50603.8	9.184971	70.87627
7%	0.02	0.01931889	0.0006810535	50585.09	9.040709	63.43159
10%	0.02	0.01855548	0.001444363	50491.82	8.688157	101.8578
20%	0.02	0.01423012	0.005769786	50147.43	6.658114	108.199
30%	0.02	0.006875825	0.01312409	49847.96	3.215104	118.6681
50%	0.02	0.01673624	0.03673603	49491.21	7.818035	124.76

CU 20-22 Di = 20 mm, P = 0.5 bars, V = 15 m/s

Tableaux VI-1 : variation des paramètres de gaz en fonction de diamètre de fuite.

Df en %deDi	Qf (kg/s) par simulation numérique	Qf (kg/s) par équation mathématique
5%	0.2567871	0.13128
7%	0.5046869	0.25731
10%	1.026399	0.52513
20%	4.129037	2.10052
30%	9.320305	4.72617
50%	25.96276	13.12825

AC 300 Di = 315 mm, P = 4 bars, V = 15 m/s

Df en %deDi	Qf (kg/s) par simulation numérique	Qf (kg/s) par équation mathématique
5%	0.006409897	0.00331
7%	0.01259339	0.00648
10%	0.0567678	0.01323
20%	0.1028811	0.05292
30%	0.233638	0.11908
50%	0.6453875	0.33077

PE 63 Di = 50 mm, P = 4 bars, V = 15 m/s

Tableaux 6-2: comparaisons entre la solution numérique et la solution analytique.

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

débit de la fuite (kg/s)

-0,01

0,08

0,07

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

0,00

Qf (p=2 bar.v=15m/s) Qf (p=2bar.v=20m/s) Qf (p=1 bar.v=15m/s)

Qf (p=0.5 bar.v=15m/s)

5% 7% 10% 20% 30% 50%

76

diamètre de la fuite (% de Di)

Réseau CU 20-22 (20)

5% 7% 10% 20% 30% 50%

débit de la fuite (kg/s)

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,0

Qf (p=4 bar.v=15m/s) Qf (p=4 bar.v=20m/s) Qf (p=3 bar.v=15m/s) Qf (p=2 bar.v=15m/s)

diamètre de la fuite (% de Di)

Réseau PE 63 (50)

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

débit de la fuite (kg/s)

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

1,6

1,4

1,2

1,0

Qf (p=4 bar.v=15m/s) Qf (p=4 bar.v=20m/s) Qf (p=3 bar.v=15m/s) Qf (p=2 bar.v=15m/s)

5% 7% 10% 20% 30% 50%

Dfdiamètre de la fuite (% de Di) Réseau PE 90 (73.6)

débit de la fuite (kg/s)

3,0

2,5

2,0

0,5

0,0

1,5

1,0

Qf (p=4 bar.v=15m/s) Qf (p=4 bar.v=20m/s) Qf (p=3 bar.v=15m/s) Qf (p=2 bar.v=15m/s)

77

5% 7% 10% 20% 30% 50%

diamètre de la fuite (% de Di)

Réseau PE 125 (100)

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

8

6

4

2

débit de la fuite (kg/s)

0

Qf (p=4 bar.v=15m/s) Qf (p=4 bar.v=20m/s) Qf (p=3bar.v=15m/s) Qf (p=2 bar.v=15m/s)

5% 7% 10% 20% 30% 50%

78

diamètre de la fuite (% de Di)

Réseau PE 200 (177)

10

8

débit de la fuite (kg/s)

6

4

2

0

Qf (p=4 bar.v=15m/s) Qf (p=4 bar.v=20m/s) Qf (p=3 bar.v=15m/s) Qf (p=2 bar.v=15m/s)

5% 7% 10% 20% 30% 50%

diamètre de la fuite (% de Di)

Réseau AC 150 (182.9)

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

14

débit de la fuite (kg/s)

12 10 8 6 4 2 0

Qf (p=4 bar.v=15m/s) Qf (p=4 bar.v=20m/s) Qf (p=3 bar.v=15m/s) Qf (p=2 bar.v=15m/s)

-2

5% 7% 10% 20% 30% 50%

79

diamètre de la fuite (% de Di)

Réseau PE 250 (221)

5% 7% 10% 20% 30% 50%

débit de la fuite (kg/s)

20

18

16

14

12

10

-2

4

8

6

2

0

Qf (p=4 bar.v=15m/s) Qf (p=4 bar.v=20m/s) Qf (p=3 bar.v=15m/s) Qf (p=2 bar.v=15m/s)

diamètre de la fuite (% de Di)

Réseau AC 250 (260.4)

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

débit de la fuite (kg/s)

35

30

25

20

15

10

5

0

Qf (p=4 bar.v=15m/s) Qf (p=4 bar.v=20m/s) Qf (p=3 bar.v=15m/s) Qf (p=2bar.v=15m/s)

5% 7% 10% 20% 30% 50%

80

diamètre de la fuite (% de Di)

Réseau AC 300 (315)

5% 7% 10% 20% 30% 50%

débit de la fuite (kg/s)

30

25

20

15

10

5

0

Qf (p=4 bar.v=15m/s) Qf (p=4 bar.v=20m/s) Qf (p=3bar.v=15m/s) Qf (p=2 bar.v=15m/s)

diamètre de la fuite (% de Di)

Réseau AC 350 (339.6)

Figures 6-7 : variation du débit de fuite en fonction de diamètre de l'orifice pour
différentes pressions et vitesses.

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

35

30

solution numérique solution mathématique

25

20

15

10

5

0

-0,02 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18

Débit de fuite Q_f (kg/s)

Diamètre de fuite D_f (m)

Figure 6-8 : comparaison des solutions numérique et mathématique du débit de fuite en fonction de diamètre de l'orifice.

0,18

Q_f=f(P)

Débit de fuite Q_f (kg/s)

0,17

0,16

0,15

0,14

0,13

81

0,12

2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

Pression effectif du gaz P (bars)

Figure 6-9 : l'influence de la variation de pression sur le débit de fuite.

CHAPITRE 6

Résultats et discussions

3. Discussion :

82

Figure 6-1 : représente les vecteurs et contours de la vitesse et la pression pour le 1^er scénario, on remarque que la vitesse est constante le long de la conduite, mais autour de la fuite, la vitesse augmente progressivement.

Figure 6-2 : représente les vecteurs et contours de la vitesse et la pression pour le 2eme scénario (fuite de 20%), on remarque la même variation de vitesse à côté de la fuite du 1er scénario, par contre dans la conduite la vitesse diminue en aval de fuite ; à cause de l'augmentation de diamètre de celle-ci.

Figure 6-3 : représente les vecteurs, contours de la vitesse et la pression pour le 2^eme scénario (fuite de 50%), on remarque que la quantité de gaz échappé par la fuite augmente suite à l'alimenation de ce dernière par les deux sens d'écoulement causée par la chute de pression importante.

Figure 6-4 : représente les vecteurs, contours de la vitesse et la pression pour le 3^eme scénario (la repture totale), le débit de gaz échappé par la fuite égale au débit transporté par la conduite du réseau de distribution.

Les figures VI-7 : représentent la variation du débit de fuite en fonction de diamètre de l'orifice pour différentes pressions et vitesses, on remarque que lorsqu'on maintient une pression du gaz naturel constante et on fait varier la vitesse une correspondance parfaite établie entre les deux profils. Dans le cas contraire on remarque une augmentation du débit massique à travers l'orifice de la fuite du gaz naturel.

Figure VI-8 : représente une comparaison entre les deux solutions numérique et analytique du débit de fuite en fonction de diamètre de l'orifice, on remarque que l'accroissement du débit du gaz à travers l'orifice prend une allure identique pour les deus solutions numérique et analytique. Néanmoins, la quantité du débit obtenue par la solution numérique (simulation par Fluent) est deux fois celle obtenue analytiquement.

Figure VI-9 : représente la variation de débit de fuite en fonction des pressions du gaz, d'après le graphe l'augmentation de la pression engendre une élévation de quantité de gaz échappé au niveau de la fuite c'est-à-dire une évolution linéaire.

Conclusion

83

Conclusion

Malgré toutes les dispositions retenues tant sur le plan de l'ingénierie que sur celui de la maintenance, les installations de distribution gaz qu'ils soient enterrées ou aériennes peuvent être sujettes à des défaillances de différentes origines, internes (techniques, humaines) ou à des agressions externes.

Les fuites peuvent varier en fréquence et en importance notamment selon l'âge de la conduite, son matériau de fabrication, et le sol dans lequel elles sont enfouies.

L'objet du présent mémoire est d'estimer la quantité de gaz échappée dans l'air lors d'un incident pour le réseau de distribution gaz.

Le souci majeur de présenter nos résultats de l'énergie perdue dans l'air, c'est de remédier aux problèmes des écarts entre l'achat et la vente du gaz, donc de diminuer, par conséquent, le taux de pertes gaz.

De ce fait on peut conclure :

> La formule de calcul des gaz échappés dans l'air (solution analytique) n'est pas applicable pour les problèmes des fuites, parce qu'elle nous donne la moitié de la quantité du gaz obtenue par simulation numérique.

> La quantité du gaz échappée vers l'atmosphère ne dépend que de la pression du gaz et du diamètre de la fuite.

> La simulation numérique nous donne de bons résultats pour les problèmes des fuites, dans les perforations limitées, les fuites sont alimentées par un seul coté (entrée), par contre dans les perforations importantes, elles sont alimentées par les deux cotés (entrée et sortie), donc on à une quantité importante du gaz dégagé vers l'atmosphère.

Références bibliographiques

84

Références bibliographiques

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[5] : Direction de la distribution gaz de Constantine (Mars 2012), "Fiches de contrôle des pressions du gaz transporté", Constantine.

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[10] : K. Kali, S. Boudaa (2010), " Estimation et Facturation des quantités de gaz perdues vers l'atmosphère ", Mémoire de fin d'études, ALGERIAN PETROLEUM INSTITUTE.

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[12] : Ben Hacine Hamza (2005)," Étude numérique de l'écoulement et de transfert thermique dans un passage à ailette à l'aide de logiciel Fluent ", Mémoire de fin d'études, UNIVERSITÉ MENTOURI - CONSTANTINE

[13] : Sonelgaz, Guide Technique de la Distribution (1997), Qualité Du Gaz.

[14] : Sonelgaz, Guide Technique de da Distribution (1997), Réseau De Distribution De Gaz-Canalisation.

[15] : Sonelgaz, Guide Technique de la distribution (1997), Protection Des Ouvrages.

Références bibliographiques

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[16] : Sonelgaz, Guide Technique de la distribution (1997), Méthodologie D'une Etude D'exécution.

[17] : Sonelgaz, Guide Technique de la Distribution (1997), Causes Et Origines Des Fuites.

[18] : Sonelgaz, Guide Technique de da Distribution (1997), Les Risques Dus Au Gaz Prévention Des Dangers.

[19] : Sonelgaz, Guide Technique de la Distribution (1997), Détection Et Localisation Des Fuites.

[20] : Sonelgaz, Guide Technique de la Distribution (1997), Détection Et Localisation Des Fuites A Grande Vitesse -VSR-.