Brevet FR2946428A1 — publié le 20101210

Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte au test d'étanchéité d'un réservoir multi-membrane. En particulier, la présente invention se rapporte à un procédé permettant de tester l'étanchéité de la membrane secondaire d'un réservoir multi-membrane, sans devoir démonter la membrane primaire. Etat de la technique Les réservoirs multi-membranes sont utilisés industriellement dans différents domaines, pour contenir des matériaux gazeux, liquides ou solides de différentes natures. Ce type de réservoir comprend une structure porteuse qui apporte la rigidité mécanique, une membrane primaire destinée à être en contact avec le produit contenu dans le réservoir, et une membrane secondaire agencée entre la membrane primaire et la structure porteuse. La membrane secondaire est destinée à retenir le produit en cas de fuite dans la membrane primaire. Il existe différentes méthodes pour diagnostiquer l'étanchéité de la membrane secondaire. En cas de non-conformité de la membrane secondaire aux tests, il est nécessaire de réparer cette membrane. Or la localisation de la non-conformité sans démontage de la membrane primaire n'est pas aisée et peu précise. Par exemple, dans les documents FR 2 517 802 et WO 2007/144458, une non-conformité est détectée par analyse de la composition d'un gaz. Pour localiser une non-conformité, il est nécessaire de prévoir une multitude de canalisations prélevant le gaz à analyser à différents endroits. Cela implique donc une structure complexe et coûteuse, et dont la précision est limitée. Résumé de l'invention Un problème que la présente invention propose de résoudre est de fournir un procédé de test qui ne présente pas au moins certains des inconvénients précités de l'art antérieur. En particulier, un but de l'invention est de permettre de localiser une non-conformité de la membrane secondaire, sans nécessiter un démontage de la membrane primaire ou de la structure porteuse. Un autre but de l'invention est de permettre de localiser une non-conformité de la membrane secondaire avec une structure simple, notamment sans nécessiter de nombreuses canalisations. La solution proposée par l'invention est un procédé de test d'étanchéité d'un réservoir, ledit réservoir comprenant une structure porteuse, une membrane primaire destinée à être en contact avec un produit contenu dans le réservoir, et une membrane secondaire agencée entre la membrane primaire et la structure porteuse, dans lequel l'espace entre la membrane primaire et la membrane secondaire est appelé espace primaire et l'espace entre la membrane secondaire et la structure porteuse est appelé espace secondaire, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à : - injecter un premier gaz incondensable ou ayant une température de condensation inférieure à la température moyenne de la membrane primaire dans l'espace primaire, - injecter un deuxième gaz ayant une température de condensation supérieure à la température moyenne de la membrane primaire dans 15 l'espace secondaire, - générer une surpression dans l'espace secondaire par rapport à l'espace primaire, - détecter un ou des éventuels points chauds de la membrane primaire. Grâce à ces caractéristiques, en cas de non-conformité de la 20 membrane secondaire, le deuxième gaz s'échappe dans l'espace primaire et entre en contact avec la membrane primaire, à proximité de la fuite. Comme il présente une température de condensation supérieure à la température moyenne de la membrane primaire, le deuxième gaz se condense et, ce faisant, il transfert de l'énergie sous forme de chaleur, 25 correspondant à sa chaleur latente de changement d'état, à la membrane primaire. Un point chaud est donc généré sur la membrane primaire. La détection de ce point chaud de l'intérieur du réservoir permet la localisation de la non-conformité de la membrane secondaire. De préférence, le procédé comprend le fait de refroidir la 30 membrane primaire à une température moyenne inférieure à la température ambiante. Cela permet de bien contrôler les conditions de condensation. Avantageusement, le deuxième gaz est un mélange, le procédé comprenant le fait de générer le mélange selon une composition qui 35 dépend de la température moyenne de la membrane primaire. Cela permet d'adapter la température de condensation en fonction par exemple de la température ambiante ou de la température moyenne de la membrane primaire. Selon un mode de réalisation, le deuxième gaz est un mélange de pentane et d'azote. Ces gaz conviennent pour un test dans lequel, au 5 départ, le réservoir est à température ambiante. De préférence, le ou les éventuels points chauds de la membrane primaire sont détectés à l'aide d'au moins un capteur de température et/ou d'au moins un détecteur d'infrarouges, agencé(s) à l'intérieur du réservoir. 10 Avantageusement, le procédé comprend les étapes consistant à évacuer le premier gaz de l'espace primaire et le deuxième gaz de l'espace secondaire, et à réchauffer la membrane primaire à la température ambiante. Cela permet, après le test, de réparer le réservoir ou de le mettre en fonctionnement, si aucune non-conformité n'a été 15 détectée. L' invention propose aussi un réservoir comprenant une structure porteuse, une membrane primaire destinée à être en contact avec un produit contenu dans le réservoir, et une membrane secondaire agencée entre la membrane primaire et la structure porteuse, dans lequel l'espace 20 entre la membrane primaire et la membrane secondaire est appelé espace primaire et l'espace entre la membrane secondaire et la structure porteuse est appelé espace secondaire, caractérisé par le fait qu'il comprend : - un premier injecteur apte à injecter un premier gaz incondensable ou 25 ayant une température de condensation inférieure à la température moyenne de la membrane primaire dans l'espace primaire, - un deuxième injecteur apte à injecter un deuxième gaz ayant une température de condensation supérieure à la température moyenne de la membrane primaire dans l'espace secondaire, 30 - un dispositif de pressurisation apte à générer une surpression dans l'espace secondaire par rapport à l'espace primaire, et - un détecteur apte à détecter un ou des éventuels points chauds de la membrane primaire. Ce réservoir convient pour mettre en oeuvre le procédé de test 35 selon un mode de réalisation de l'invention. Selon un mode de réalisation, ledit deuxième gaz est un mélange, ledit deuxième injecteur étant apte à réaliser ledit mélange selon une composition déterminée en fonction de la température moyenne de la membrane primaire. Selon un mode de réalisation, ledit espace primaire et ledit espace secondaire contiennent un matériau thermiquement isolant, ledit réservoir étant apte à contenir du gaz naturel liquéfié. Le réservoir peut être par exemple un réservoir terrestre ou une cuve intégrée à un navire. Brève description des figures L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est un schéma illustrant le principe de la condensation forcée, - la figure 2 est un graphe illustrant la température de condensation d'un gaz en fonction de sa concentration dans un mélange gazeux, - la figure 3 est une vue en coupe d'une paroi de réservoir dont l'étanchéité est testée, - la figure 4 est un schéma d'un réservoir convenant pour mettre en oeuvre le procédé de test selon un mode de réalisation de l'invention, et - la figure 5 représente schématiquement un des composants de la figure 4. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention La figure 1 représente une paroi 1 dont la température moyenne est Tm. Un gaz à la pression P est amené au contact de la paroi 1, comme le représente la flèche 2. Si la température de condensation Tc du gaz est supérieure à la température Tm, le gaz va se condenser sous forme d'un dépôt liquide ou solide 3. Ce faisant, le gaz transfère de l'énergie sous forme de chaleur, correspondant à sa chaleur latente de condensation, à la paroi 1. Ce transfert de chaleur est représenté par les flèches 4. Ainsi, localement, la paroi 1 présente une température T supérieure à Tm. On parle de condensation forcée lorsque la température Tm, la pression P et la nature du gaz sont contrôlées. Le gaz peut être : - Un gaz pur dont les caractéristiques physiques intrinsèques correspondent à la température de condensation souhaitée. - Un mélange d'un gaz incondensable et d'un gaz condensable dont on contrôle la concentration pour adapter la température de condensation. En effet, comme le montre le graphe de la figure 2, un gaz pur qui présente une température de condensation Tp aura, une fois dilué à la concentration X% dans un gaz incondensable, une température de condensation Tc inférieure à Tp. - Un mélange de plusieurs gaz condensables qui, une fois associés, présentent une température de condensation Tc désirée. En référence aux figures 3 à 5, on explique maintenant comment le principe de la condensation forcée permet de détecter une fuite dans la membrane secondaire d'un réservoir multi-membrane. Le réservoir 5 comprend une structure porteuse 6 qui apporte la rigidité mécanique, une membrane primaire 8 destinée à être en contact avec le produit contenu dans le réservoir 5, et une membrane secondaire 7 agencée entre la membrane primaire 8 et la structure porteuse 6. L'espace situé entre la membrane primaire 8 et la membrane secondaire 7 est appelé espace primaire 10. L'espace situé entre la membrane secondaire 7 et la structure porteuse 6 est appelé espace secondaire 9. La réalisation du réservoir 5 ne fera pas l'objet d'une description détaillée car plusieurs possibilités sont connues de l'homme du métier. Il peut s'agir, par exemple, d'un réservoir pour GNL réalisé selon une technique connue. Dans ce cas, du matériau thermiquement isolant est présent dans l'espace primaire 10 et dans l'espace secondaire 9. Le réservoir 5 comprend également un injecteur 11 relié à l'espace primaire 10 par une canalisation 12, un injecteur 13 relié à l'espace secondaire 14 par une canalisation 14, un dispositif de refroidissement 15 relié à l'intérieur du réservoir 5 par une canalisation 16, et des canalisations 17 reliant respectivement l'intérieur du réservoir, l'espace primaire 10 et l'espace secondaire 9 à un dispositif d'échappement et de gestion des pressions. Les composants précités permettent de détecter et localiser une fuite 18 dans la membrane secondaire 7, comme décrit ci-dessous. Le procédé de test d'étanchéité selon un mode de réalisation de l'invention implique successivement le conditionnement du réservoir pour le test, le test proprement dit, puis le déconditionnement du réservoir. Le conditionnement du réservoir pour le test comprend : - Régler la température de la membrane primaire pour atteindre une température désirée. Ceci peut être réalisé par des dispositifs de climatisation ou en injectant un liquide réfrigérant dans le réservoir 5. Par exemple, le dispositif de refroidissement 15 injecte de l'azote liquide dans le réservoir 5. Idéalement, après cette étape, la température de la membrane primaire est uniforme. Cependant, en raison de sollicitations thermiques diverses, la membrane primaire peut présenter une température légèrement non-uniforme. Ainsi, ci-dessous, on parle de la température moyenne Tm de la membrane primaire. - Injecter un gaz neutre dans l'espace primaire 10. Par gaz neutre, on entend un gaz qui ne se condense pas à la température Tm, soit parce qu'il s'agit d'un gaz incondensable soit parce que sa température de condensation est inférieure à Tm. Ceci peut être réalisé grâce à l'injecteur 11. - Injecter un gaz réactif dans l'espace secondaire 9. Par gaz réactif, on entend un gaz qui se condense à une température supérieure à Tm. Comme expliqué ci-dessus, il peut s'agit d'un gaz pur ou d'un mélange. Ceci peut être réalisé grâce à l'injecteur 13. Les trois étapes précitées peuvent être réalisées simultanément ou consécutivement, dans un ordre quelconque. Le test proprement dit comprend la mise en surpression du gaz réactif dans l'espace secondaire 9, et la détection d'éventuels points chauds sur la membrane primaire 8, avantageusement à partir de l'intérieur du réservoir. En effet, comme le montre de manière plus détaillée la figure 3, si la membrane secondaire 7 présente une fuite 18, du gaz réactif s'échappe dans l'espace primaire 10, en raison de la différence de pression entre l'espace secondaire 9 et l'espace primaire 10. Ceci est symbolisé par le nuage 19 et la flèche 20. Ainsi, au niveau de la fuite 18, du gaz réactif entre en contact de la membrane primaire 8 et forme de la condensation 21. Ce faisant, comme expliqué ci-dessus, le gaz réactif transfère de la chaleur à la membrane primaire 8 qui est donc localement plus chaude que la température Tm. En détectant ce point chaud 22, il est possible de localiser la fuite 18. La détection du point chaud 22 peut être réalisée par exemple par capteur de température ou par détection du rayonnement infrarouge émis, agencé à l'intérieur du réservoir. Le déconditionnement du réservoir pour le test comprend : - Evacuation des gaz de l'espace primaire 10. Ceci peut être réalisé en utilisant notamment une des canalisations 17, soit par mise sous vide de cet espace, puis remplissage si nécessaire, soit par balayage avec le gaz prévu lors du fonctionnement. - Evacuation du gaz réactif de l'espace secondaire 9. Ceci peut être aussi réalisé en utilisant notamment une des canalisations 17, soit par mise sous vide de cet espace, puis remplissage si nécessaire, soit par balayage avec le gaz prévu lors du fonctionnement. - Remontée en température de la membrane primaire. Ceci peut être réalisé soit par des dispositifs de climatisation, soit par convection d'air à température ambiante. Les trois étapes précitées peuvent être réalisées simultanément ou 25 consécutivement, dans un ordre quelconque. Dans un exemple de mise en oeuvre, le gaz neutre est de l'azote et le gaz réactif est un mélange de 50% en volume d'azote et de 50% en volume de pentane. Le pentane est liquide à pression atmosphérique et température ambiante. Sa température de vaporisation est de 36°C. Dans 30 le mélange précité, sa température de condensation baisse à environ 18°C. Le réservoir 5 à tester est par exemple une cuve de méthanier dont la membrane primaire 8 est à la température ambiante de 25°C. L' intérieur de la cuve est refroidi de sorte que la membrane primaire ait 35 pour température moyenne une Tm de 10°C. En raison de l'isolation thermique, la température dans l'espace secondaire 9 est supérieure à 20°C. On peut donc injecter le mélange azote/pentane dans l'espace secondaire 9 sans risque de condensation. Puis, une surpression de quelques millibars est générée. Le mélange azote/pentane passe dans l'espace primaire 10 au niveau de la fuite 18 et se condense au contact de la membrane primaire 8, générant un point chaud. Par ailleurs, le taux de dilution du pentane dans l'azote peut être modifié pour adapter la température de condensation du pentane. Ainsi, si la température ambiante est par exemple de 35°C ou de 10°C, il est possible de réaliser le test en adaptant la température Tm et le taux de dilution de pentane. Pour cela, avantageusement, l'injecteur 13 permet de réaliser un mélange selon un taux désiré. Par exemple, comme le montre la figure 5, l'injecteur 13 comprend un réservoir 23 destiné à contenir le gaz porteur (l'azote dans l'exemple précité) et un réservoir 24 destiné à contenir, sous forme liquide, le gaz condensable (le pentane dans l'exemple précité). Ces deux réservoirs sont reliés, respectivement par l'intermédiaire d'une canalisation 25 et d'une canalisation 26, à un évaporateur 30 dans lequel est réalisé le mélange. L'évaporateur 30 est relié à l'espace secondaire 9 par la conduite 14. Un dispositif de commande 29 permet de commander le taux de dilution du pentane en agissant sur l'évaporateur 30 et sur deux débitmètres 27 et 28 agencés respectivement sur les canalisations 25 et 26. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de 1' invention. REVENDICATIONS1. Procédé de test d'étanchéité d'un réservoir (5), ledit réservoir comprenant une structure porteuse (6), une membrane primaire (8) destinée à être en contact avec un produit contenu dans le réservoir, et une membrane secondaire (7) agencée entre la membrane primaire et la structure porteuse, dans lequel l'espace entre la membrane primaire et la membrane secondaire est appelé espace primaire (10) et l'espace entre la membrane secondaire et la structure porteuse est appelé espace secondaire (9), caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à - injecter un premier gaz incondensable ou ayant une température de condensation inférieure à la température moyenne de la membrane primaire dans l'espace primaire, - injecter un deuxième gaz ayant une température de condensation 15 supérieure à la température moyenne de la membrane primaire dans l'espace secondaire, - générer une surpression dans l'espace secondaire par rapport à l'espace primaire, - détecter un ou des éventuels points chauds (22) de la membrane 20 primaire. 2. Procédé de test selon la revendication 1, comprenant le fait de refroidir la membrane primaire à une température moyenne inférieure à la température ambiante. 3. Procédé de test selon l'une des revendications précédentes, 25 dans lequel le deuxième gaz est un mélange, le procédé comprenant le fait de générer le mélange selon une composition qui dépend de la température moyenne de la membrane primaire. 4. Procédé de test selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le deuxième gaz est un mélange de pentane et d'azote. 30 5. Procédé de test selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le ou les éventuels points chauds de la membrane primaire sont détectés à l'aide d'au moins un capteur de température et/ou d'au moins un détecteur d'infrarouges, agencé(s) à l'intérieur du réservoir. 6. Procédé de test selon l'une des revendications précédentes, 35 comprenant les étapes consistant à :- évacuer le premier gaz de l'espace primaire et le deuxième gaz de l'espace secondaire, - réchauffer la membrane primaire à la température ambiante. 7. Réservoir (5) comprenant une structure porteuse (6), une membrane primaire (8) destinée à être en contact avec un produit contenu dans le réservoir, et une membrane secondaire (7) agencée entre la membrane primaire et la structure porteuse, dans lequel l'espace entre la membrane primaire et la membrane secondaire est appelé espace primaire (10) et l'espace entre la membrane secondaire et la structure porteuse est appelé espace secondaire (9), caractérisé par le fait qu'il comprend : - un premier injecteur (11) apte à injecter un premier gaz incondensable ou ayant une température de condensation inférieure à la température moyenne de la membrane primaire dans l'espace primaire, - un deuxième injecteur (13) apte à injecter un deuxième gaz ayant une température de condensation supérieure à la température moyenne de la membrane primaire dans l'espace secondaire, - un dispositif de pressurisation apte à générer une surpression dans 20 l'espace secondaire par rapport à l'espace primaire, et - un détecteur apte à détecter un ou des éventuels points chauds (22) de la membrane primaire. 8. Réservoir selon la revendication précédente, dans lequel ledit deuxième gaz est un mélange, ledit deuxième injecteur étant apte à 25 réaliser ledit mélange selon une composition déterminée en fonction de la température moyenne de la membrane primaire. 9. Réservoir selon l'une des deux revendications précédentes, dans lequel ledit espace primaire et ledit espace secondaire contiennent un matériau thermiquement isolant, ledit réservoir étant apte à contenir 30 du gaz naturel liquéfié.