Bouteille de gaz

On appelle généralement bouteille de gaz ou bonbonne de gaz ou bouteille sous pression, un récipient ou réservoir sous pression, métallique ou pour l'alléger, en matériau composite, de forme cylindrique, plus ou moins allongé, conçu pour contenir un gaz à une pression nettement différente de la pression ambiante.

Dispositif de stockage et de transport de bouteilles

Dioxygène médical en bouteille.

Histoire

En 1870, le gaz dit portatif comprimé, transporté dans la circulation à Paris et dans les communes suburbaines, est uniquement fourni par la distillation d'un schiste bitumineux appelé boghead et exploité en Écosse. Le gaz, est comprimé à 12 atmosphères dans des cylindres en tôle qui peuvent distribuer le gaz par l'intermédiaire de régulateurs spéciaux. On le verse par simple différence de pression dans des gazomètres à cloches établis chez les consommateurs. C'est un ancêtre des réservoirs sous pression et autres bouteilles de gaz.

Réglementation

Ces bouteilles sont utilisées pour le transport de gaz et sont soumises à la norme européenne EN 1089-3 qui fixe depuis 2006 la signalisation des bouteilles en fonction de leur contenu. Une couleur spécifique est attribuée à chaque gaz, couleur visible sur l'ogive des bouteilles, c'est-à-dire la partie supérieure de la bouteille de gaz. Les mélanges de gaz sont désignés par une couleur indiquant leur niveau de danger et non leur contenu. Les gaz respirables possèdent une signalisation particulière : une bande de couleur horizontale faisant le tour de la bouteille de gaz. Les gaz de pétrole (GPL) ne sont pas concernés par cette norme.

Les couleurs sont définies à partir du nuancier RAL.

Marquage des bouteilles de gaz selon la norme EN 1089-3

Gaz pur	Couleur	Code de couleur RAL
Acétylène		RAL 3009 marron
Argon		RAL 6001 vert foncé
Diazote		RAL 9005 noir
Dioxyde de carbone		RAL 7037 gris
Dioxygène		RAL 9010 blanc
Hélium		RAL 8008 brun
Dihydrogène		RAL 3000 rouge
Krypton		RAL 6018 vert
Méthane		RAL 3000 rouge
Néon		RAL 6018 vert
Protoxyde d'azote		RAL 5010 bleu
Xénon		RAL 6018 vert
Autre gaz pur		RAL 1018 jaune
Air		RAL 9010 blanc/RAL 9005 noir
Hélium/Dioxygène		RAL 9010 blanc/RAL 8008 brun
Dioxyde de carbone/Dioxygène		RAL 9010 blanc/RAL 7037 gris
Mélange de gaz inerte		RAL 6018 vert
Mélange de gaz oxydant		RAL 5012 bleu clair
Mélange de gaz combustible		RAL 3000 rouge
Mélange de gaz toxique		RAL 1018 jaune

Capacités

Comparaison entre une bouteille de catégorie S05 (à gauche) et une bouteille de catégorie S11 (à droite).

Les bouteilles ont des contenances bien définies. Elles sont exprimées en litres ou en m³, le tableau ci-dessous indique la correspondance entre contenance de la bouteille en litres d'eau, volume de la bouteille en m³ et sa référence pour les gaz classiques, excepté l'acétylène, qui, pour des raisons de sécurité, est stocké dans un solvant.

Référence	Capacité en eau (L)	Volume de gaz pour dioxygène, diazote, argon, etc. (m3)	Diamètre de la bouteille (mm)
S02	2,5	0,5	118
S05	5	1	140
S11	11	2,3	180
M20	20	4	210
M50	50	10 (voir exemple ci-dessous)	240

Exemple : calcul

La compression du gaz permet à la bouteille de contenir un volume important de gaz utilisable à la pression ambiante. Par exemple, considérons un gaz parfait tel que l'hélium dont les paramètres d'état sont liés par l'équation :

$PV=nRT$.

Entre la bouteille et sa sortie, s'il n'y a pas de perte, $n$ est constant ; si $T$ est constant, ($R$ étant une constante) on a :

$PV=constante$.

Appelons $P_{1}$ et $V_{1}$ les paramètres dans la bouteille et $P_{2}$ et $V_{2}$ les paramètres en sortie. L'équation des gaz parfait donne donc :

$P_{1}V_{1}=P_{2}V_{2}$.

Ainsi, si on cherche le volume $V_{2}$ de gaz disponible à la pression atmosphérique ($P_{2}=1\,\mathrm {bar}$, le gaz provenant d'une bouteille de contenance $V_{1}=50\,\mathrm {L}$ d'eau, avec $P_{1}=200\;\mathrm {bar}$), on obtient :

$V_{2}={\frac {P_{1}\,V_{1}}{P_{2}}}={\frac {200\cdot 50}{1}}=10\;000\;\mathrm {L}$.

La bouteille peut ainsi fournir 10 m³ d'hélium à la pression atmosphérique.

Bouteille de plongée

Les bouteilles de plongée sont un cas spécial de bouteille à gaz et possèdent leur propre réglementation. Les mélanges de gaz habituellement utilisés sont l'air, le trimix, l'héliox et le nitrox.

Gaz de pétrole liquéfiés

Bouteille de gaz butane.

Caravane Saabo et une bonbonne de gaz de pétrole liquéfié fixée à l'extérieur.

Cartouche de gaz à percer (C206 de Campingaz).

Des sociétés comme Totalgaz, Butagaz, Antargaz, Primagaz, Repsol, Vitogaz, fournissent des bonbonnes de gaz de 5 à 13 kg. Les gaz combustibles contenus sont les suivants :

• le propane (C₃H₈), fabriqué à partir du résidu gazeux de raffinage de l'essence ;
• le butane (C₄H₁₀), fabriqué à partir du résidu gazeux de raffinage du gazole et d'essence ;
• le gaz de pétrole liquéfié domestique (GPL) est constitué d'un mélange de 55 % de butane et 45 % de propane (ce mélange peut varier selon les régions). Il n'est pas stocké dans une bouteille mais dans un réservoir. Le remplissage s'effectue dans les stations-service distribuant du GPL.

Dans le cas des installations en poste simple, une seule bouteille de gaz (munie d’un détendeur) est reliée à l’appareil qui utilise son gaz par le biais d’un tuyau souple avec une date limite d’utilisation ou d’un tuyau souple inox onduleux qui ne souffre pas d’une date limite d’utilisation^{[source insuffisante]}.

Dans le cas des installations en poste multiple, les bouteilles de gaz sont raccordées par un flexible de raccordement à un coupleur/inverseur, qui sert de première détente et permet d’alimenter en continu en gaz l’installation. Le coupleur/inverseur est souvent situé à l’intérieur du local et les canalisations de gaz sont souvent en cuivre. Un limiteur de pression est installé sur le tuyau menant le gaz du coupleur/inverseur aux équipements utilisateurs du gaz. Un détendeur peut être installé soit juste après le coupleur/inverseur, soit juste avant les appareils d’utilisation du gaz. Des points d’entrée d’air en partie basse de la pièce et en partie haute sont obligatoires.

Les très petites bouteilles de gaz sont plus communément appelées cartouches de gaz. Produites par des compagnies comme Campingaz, Coleman Company ou Primus, elles sont plutôt destinées aux campeurs, au bricolage ou à des éclairages d'appoint.

Mais il ne faut pas oublier que le butane et le propane sont plus denses que l'air : par sécurité, les bouteilles de butane, propane et les réservoirs de GPL, de quelque taille qu'ils soient, ne doivent donc jamais être stockés dans des locaux en point bas, comme des sous-sols, ne permettant pas l'évacuation à l'air libre des fuites éventuelles.

Tandis que la température de vaporisation du propane est de −42 °C, pour le butane, elle est voisine de 0 °C, donc une bouteille de butane à −10 °C ne produit plus du tout de gaz (il faut en tenir compte et ne pas choisir un emplacement à l'extérieur pour les bouteilles en service dans les régions où les hivers sont froids).

Voir aussi

Articles connexes

• Cartouche de gaz
• Gaz combustible
• Réservoir sous pression
• Stockage de l'énergie
• Stockage du pétrole et du gaz

Lien externe

• Selectra, « Le gaz en bouteille », sur Selectra.info, 10 décembre 2015 (consulté le 17 décembre 2020)