Implosion des capacités

La forme traditionnelle des réservoirs et tuyauterie, majoritairement cylindrique, leur confère une assez bonne résistance à une pression interne. Mais en cas de dépression interne, bien qu'au pire, la différence de pression entre extérieur et intérieur ne peut excéder 1 atmosphère, leur résistance à la déformation est généralement médiocre, si l'équipement n'a pas été délibérément conçu pour cette situation.
Alors qu'en cas de surpression interne, un excès de pression conduit à une déchirure de l'enveloppe, une dépression interne excessive conduit à une déformation de l'enveloppe tendant à réduire le volume interne.
Une telle déformation s'accompagne généralement de déformations ou d'arrachage de tuyauteries conduisant à une perte de confinement du contenu. Si la capacité contient un liquide, le résultat sera un épandage, qui pourra engendrer pollution, incendie si le liquide est inflammable, .....

Résistance au vide des capacités

Contrairement à la résistance à la pression, l'épaisseur de la paroi n'est pas le critère principal pour assurer une résistance au vide. Alors qu'un cylindre parfait serait résistant, cette résistance se dégrade très rapidement en cas de légère ovalisation; toute déformation due à la pression externe accroissant cette ovalisation, la résistance de la capacité s'éffondrera rapidement.
Concevoir un équipement pour qu'il résiste au vide conduit souvent à ajouter des renforts pour raidir les parois. Ces raidisseurs seront généralement disposés à l'extérieur de la capacité pour ne pas interférer avec l'écoulement de fluide à l'intérieur. Ils pourront être masqués à la vue car noyés sous une épaisseur de calorifuge.
Cela est réalisable sur des équipements de faible diamètre (tronçons de tuyauterie, colonnes de distillation, ...; cela est généralement déraisonnable pour des capacités de stockage de grand diamètre.
Les déformations engendrées ne sont généralement pas réparables. Si la déformation est peu importante, l'exploitation de l'équipement pourra être poursuivie, laissant voir les stigmates de l'incident. Si la déformation est trop importante, l'équipement devra être remplacé.

Scénarios d'incident

Si l'équipement ne peut pas être conçu pour résister au vide, il est sera très important d'identifier tous les scénarios pouvant conduire accidentellement à sa mise sous vide, afin d'adopter des mesures de prévention. Les causes les plus courantes sont:

• vidange du contenu liquide
• refroidissement de l'atmosphère gazeuse avec ou sans condensation
• introduction d'un liquide capable d'absorber un gaz présent dans l'atmosphère gazeuse

Moyens préventifs

Chaque fois que les contraintes de construction le permettent, il est recommandé de concevoir l'équipement pour qu'il résiste au vide si le risque de mise sous vide existe. Une pression de calcul au vide peut être précisée, mais le plus souvent il est plus simple de spécifier que l'équipement doit résister au vide absolu, ce qui correspond à la situation ou la différence de pression est de une atmosphère.
Dans tous les cas, la baisse de pression interne résulte d'une diminution du volume du contenu. On prévient la possibilité de mise sous vide en introduisant un gaz pour compenser cette perte de volume.
Le plus souvent un évent permettant à la capacité de "respirer" à l'atmosphère est installé.
Si la capacité est inertée, la régulation de pression de l'atmosphère de la capacité joue ce rôle. Cependant, en cas de défaillance de cette régulation, il est bon de prévoir un évent à l'atmosphère pour éviter d'endommager l'équipement.

Capacité de l'évent de respiration

La capacité de l'évent est exprimée en débit d'air atmosphérique devant pouvoir être introduit, pour un niveau de vide acceptable.
Le niveau de vide acceptable dépend de la technique de construction de la capacité.
Le débit d'air devant être admis dépend du scénario conduisant à la dépression interne:

vidange de liquide

le débit volumique d'air devant être admis est égal au débit volumique de liquide soutiré

refroidissement de l'atmosphère gazeuse sans condensation

le débit d'air devant être admis est égal à la contraction de volume du gaz refroidi

refroidissement de l'atmosphère gazeuse avec condensation

le débit d'air devant être admis est égal au volume de vapeurs condensées

Exemple de dimensionnement de l'évent

Un réservoir de 100 m³, ne résistant pas au vide, contenant une solution aqueuse à une température de 80°C, est vidangé puis lavé au moyen d'un pulvérisateur alimentée avec 10m³/h d'eau froide à 15°C. L'atmosphère du réservoir initialement constituée d'air saturé en vapeur d'eau à 80°C, sera immédiatement refroidie par l'eau froide injectée. La vapeur d'eau présente sera condensée simultanément au refroidissement de l'air, occasionnant une importante contraction du volume gazeux. Pour limiter la dépression à l'intérieur du réservoir, un évent de respiration doit permettre l'introduction d'un débit suffisant d'air pour compenser la contraction du volume gazeux initial.

Le dimensionnement de l'évent impose de déterminer la vitesse de refroidissement de l'atmosphère du réservoir:

Les tables de propriétés de l'air humide permettent de calculer l'enthalpie accumulée dans l'atmosphère du réservoir;
à 80°C elle est de 820 kJ/m³ et elle varie de 29 kJ/m³/°C; le volume spécifique de l'air humide varie d'environ 3,5% pour une variation de température de 1°C.

Un débit de 2,8 kg/s (10 m³/h) d’eau à 15°C s’échauffant jusqu’à 80°C pourra absorber 720 kJ/s d'enthalpie.
La vitesse de refroidissement sera donc de 720/29/100 = 0,25°C/s
et le débit de contraction de l'atmosphère du réservoir à 80°C sera de 0,25*100*0,035 = 0,9 m³/s