La complexité d’une installation industrielle impose de recourir à des systèmes informatiques qui garantissent une conception simple et rapide et permettent d’accélérer la construction ou la modification de l’installation. L’idée initiale fournie par le client doit en effet faire l’objet d’une étude approfondie, qui analysera les aspects les plus importants du projet : des exigences réglementaires aux différents composants à employer, jusqu’à l’étude des coûts et des délais de construction.
Vous devez donc analyser en détail l’idée fournie par le client et la compléter de toutes les informations nécessaires au bon positionnement de chaque élément dans l’installation. La première étape est la réalisation du P&ID (Piping and Instrumentation Diagram), le schéma de procédé initial sur lequel repose tout le processus de conception.
Vous mènerez ensuite l’étude du tracé des tuyauteries, à l’aide d’un logiciel d’installations. Le logiciel 3D Piping d’ESAin garantit une modélisation tridimensionnelle rapide, exacte et précise. Les projeteurs disposeront alors d’une implantation physique en trois dimensions qui permettra d’identifier chaque élément et d’extraire les isométriques de fabrication contenant la nomenclature, la liste des soudures et les tableaux de débit nécessaires à la phase de préfabrication.
Principales commandes et fonctions d’un logiciel de tuyauterie 3D
Le logiciel de conception de tuyauteries en 3D doit donc offrir une série de fonctions permettant de créer les implantations d’installations. Il facilitera le travail des projeteurs et réduira au minimum le temps de modélisation tridimensionnelle. Les principales fonctions d’un logiciel de tuyauterie doivent en effet fournir des commandes dédiées à chaque aspect de la conception d’une installation industrielle, du schéma de procédé initial à la fabrication finale.
Découvrons ensemble les principales commandes qu’un logiciel de tuyauterie doit absolument posséder :
1 – La gestion des schémas de procédé
Comme annoncé, le P&ID est fondamental et préalable à la conception de l’implantation physique de l’installation.
Un logiciel d’ingénierie d’installations doit donc comporter des fonctions permettant de créer les schémas de procédé rapidement et fidèlement, en réduisant le risque d’erreur, et en particulier des commandes pour :
- tracer schématiquement les lignes de procédé avec leurs données associées : diamètre, classe, températures ;
- insérer rapidement équipements, robinetterie, composants de ligne, instruments et vannes de régulation ;
- produire automatiquement les listes de lignes, de robinetterie, d’équipements et d’instruments ;
- traiter rapidement et fidèlement toute modification : numéro de ligne, classe, diamètre nominal, etc.
2 – La gestion des catalogues de matériel et des classes de tuyauterie
Les composants employés lors de la création des lignes de tuyauterie sont largement normalisés et conformes, pour l’essentiel, à diverses normes internationales : un logiciel de conception de tuyauterie doit donc disposer de catalogues de matériel couvrant les principales références normatives (ASME, DIN, EN, UNI, etc.). Il doit aussi offrir la possibilité de définir des spécifications de ligne qui, à partir des conditions de procédé (fluide, pression et température), permettent d’établir à l’avance quels matériaux employer pour construire les différentes lignes ou classes de lignes.
Un logiciel de modélisation de tuyauterie doit donc proposer des commandes pour :
- gérer et, au besoin, personnaliser les catalogues de matériel ;
- définir une série de classes de tuyauterie en choisissant les composants à utiliser pour chacune ;
- définir une « branch table » (ou table de piquages) où, pour chaque diamètre de tube, sont répertoriés tous les composants de dérivation (tés, demi-manchons, etc.) utilisables pour réaliser les piquages de tous les autres tubes ;
- permettre de définir les paramètres technologiques qui contraignent la construction des lignes (procédés de soudage, longueur commerciale maximale des tubes, etc.).
3 – La gestion des équipements
Les équipements sont l’un des composants fondamentaux d’une installation industrielle. Ils constituent la raison même de la conception des lignes de tuyauterie : ils font circuler le fluide dans les tubes (les pompes, par exemple), ou chauffent ou refroidissent un fluide pour créer les conditions de procédé voulues (chaudières, refroidisseurs industriels).
Pour bien gérer les équipements et disposer d’une représentation 3D des machines et des points de raccordement des tuyauteries (les piquages), un logiciel de tuyauterie doit proposer des commandes dédiées pour :
- importer les équipements 3D depuis n’importe quel logiciel de conception mécanique ;
- modéliser rapidement un équipement dont le fabricant ne fournit pas de modèle 3D ;
- attribuer un repère d’identification (tag) à chaque équipement de l’installation ;
- définir la position et les caractéristiques de chaque piquage de chaque appareil (diamètre, type de raccordement, etc.) ;
- extraire un fichier Excel listant tous les équipements de l’installation et leurs caractéristiques.
4 – La modélisation des lignes de tuyauterie
L’objet d’un logiciel d’ingénierie d’installations est de concevoir rapidement et facilement une série de lignes de tuyauterie. Il est donc évident que les fonctions dédiées à cette activité pèsent très lourd dans l’évaluation d’un logiciel de tuyauterie.
Pour être vraiment efficace, un logiciel de conception d’installations doit proposer des commandes pour :
- modéliser facilement les lignes de tuyauterie ;
- offrir un jeu de fonctions permettant de contourner aisément les obstacles rencontrés sur le tracé ;
- modifier à tout moment le tracé et les caractéristiques des lignes ;
- insérer facilement robinetterie et composants de ligne à la position voulue ;
- offrir des méthodes de construction permettant de modéliser les lignes même dans des espaces réduits ;
- gérer facilement les tuyauteries en pente et les lignes calorifugées.
5 – L’insertion simplifiée de la robinetterie et des composants de ligne
Avec l’instrumentation, la robinetterie et les composants de ligne sont les dispositifs qui permettent de contrôler et de régler l’écoulement dans les tuyauteries. Leur bon positionnement dans l’installation est donc essentiel pour qu’ils remplissent correctement leur fonction, pour permettre un accès aisé à l’opérateur et pour faciliter le démontage lors des opérations de maintenance.
Pour bien gérer ces composants, un logiciel de conception d’installations doit proposer des commandes pour :
- poser un composant sur une tuyauterie déjà tracée ;
- vérifier que le composant inséré est compatible avec la classe de la ligne ;
- choisir l’orientation du volant ;
- insérer automatiquement les brides, les joints et la boulonnerie nécessaires au montage du composant ;
- modifier facilement la position et l’orientation d’un objet déjà inséré, pour mieux l’intégrer dans l’espace disponible.
6 – La détection des interférences
Lors de la conception d’une installation industrielle, on se retrouve souvent à travailler dans des zones très encombrées, avec un grand nombre d’objets concentrés dans des espaces très restreints. Dans ce contexte, disposer de fonctions capables de détecter les collisions entre objets (les interférences) devient vital pour prévenir les problèmes susceptibles de survenir au montage.
Pour bien traiter tous les problèmes d’interférence entre les différentes tuyauteries, un logiciel de tuyauterie doit proposer des commandes pour :
- détecter automatiquement quand un composant entre en collision avec un autre ;
- vérifier que l’espace est suffisant pour les lignes revêtues d’un calorifuge ;
- signaler quand l’espace restant autour du composant ne suffit plus à garantir la manœuvre ou le démontage.
7 – Le contrôle de cohérence entre le schéma de procédé et la maquette 3D
Plusieurs révisions sont généralement menées au cours de la vie d’un projet. La plupart naissent de besoins liés au procédé et sont donc reportées dans le P&ID. Il peut cependant arriver que le projet ait entre-temps atteint un stade plus avancé et que le bureau mécanique ait déjà commencé à modéliser les lignes de tuyauterie.
À ce stade, disposer d’une série d’outils permettant d’analyser et de mettre en évidence les écarts entre le schéma et la maquette 3Ddevient une nécessité absolue.
Pour résoudre les décalages entre le schéma P&ID et la maquette 3D de tuyauterie, un logiciel de conception d’installations doit proposer des commandes pour :
- indiquer quels objets du schéma n’ont pas encore été raccordés en 3D ;
- mettre en évidence les objets modifiés dans le P&ID ;
- détecter automatiquement quels objets ont été supprimés dans l’un des deux environnements tout en subsistant dans l’autre.
8 – La production des nomenclatures
La gestion des matériaux joue un rôle fondamental dans la conception d’installations. Le coût de construction d’une installation tient en effet moins à l’ingénierie qu’au prix des matériaux et de la main-d’œuvre associée. Il est donc essentiel de pouvoir quantifier correctement les matériaux, afin de maîtriser les coûts.
Pour gérer efficacement les matériaux, un logiciel de conception d’installations doit proposer des commandes pour :
- créer une nomenclature générale de tuyauterie ;
- vérifier facilement comment ces matériaux ont été employés dans chaque ligne ;
- comparer les quantités actuelles à celles des révisions précédentes.
9 – La création des plans 2D
Une fois la maquette tridimensionnelle réalisée (la tuyauterie), il faut créer une série de plans 2D. Ils montreront le tracé des différentes tuyauteries et leur position dans l’installation (plan d’implantation générale).
Pour réaliser facilement ces plans 2D, un logiciel de conception d’installations doit proposer des commandes pour :
- créer une série de vues orthogonales de l’installation ;
- créer une vue en coupant l’installation et en retirant les parties que l’on ne souhaite pas afficher ;
- ajouter des cotes linéaires et des cotes d’altitude ;
- insérer des étiquettes de texte indiquant les repères des composants et les numéros de ligne.
10 – La production des isométriques de fabrication et des tableaux pour l’atelier
Pour construire une installation, il faut fournir aux ateliers une série de plans de construction montrant clairement les tuyauteries à préfabriquer, avec leurs cotes et leurs nomenclatures. Ces plans (les isométriques de fabrication) sont une représentation filaire simple de la ligne, accompagnée de toutes les informations technologiques nécessaires à la préfabrication.
Pour gérer facilement la phase de préfabrication, un logiciel de tuyauterie industrielle doit proposer des commandes pour :
- créer automatiquement un isométrique de fabrication à partir de la maquette 3D ;
- coter automatiquement l’ensemble du plan pour indiquer les dimensions des différentes pièces ;
- créer une nomenclature et son repérage à bulles sur le plan ;
- produire un tableau des soudures et leur numérotation sur le plan ;
- créer une liste de débit indiquant la longueur de chaque tronçon de tube ;
- personnaliser le style graphique du plan pour respecter le standard du client (le cartouche, par exemple).
Vous souhaitez découvrir les principales commandes d’un logiciel de tuyauterie ? Contactez-nous !
Francesco Pais a initialement publié ce texte le 5 janvier
