Coup de bélier en système hydraulique: qu'est-ce que c'est et comment l'éviter ?
Le phénomène de « coup de bélier » est l’une des principales causes de défaillance dans les systèmes hydrauliques, notamment dans les circuits de distribution d’eau. Ce choc brutal, généralement causé par une variation soudaine de pression, peut entraîner des conséquences graves sur vos installations sanitaires et tuyauteries.
Mais qu’est-ce qu’un coup de bélier exactement et comment peut-on l’éviter ? Découvrez-le dans ce texte rédigé avec la collaboration de nos experts en pompes industrielles et stations de pompage.
Définition du coup de bélier
Le coup de bélier est un phénomène de surpression qui survient lorsqu’il y a une variation soudaine de la vitesse d’un fluide dans un réseau de canalisation.
Il se produit généralement lorsqu’on ferme brusquement une vanne ou un robinet, ou encore lorsqu’une pompe s’arrête. À ce moment, le fluide en mouvement génère une onde de choc qui se propage dans les tuyaux, créant une surpression.
Les conséquences du coup de bélier peuvent être sérieuses, allant de simples bruits à des dégâts importants sur la tuyauterie, en passant par des vibrations indésirables.
Les causes possibles d’un coup de bélier
La cause la plus courante du coup de bélier dans un système hydraulique est la fermeture soudaine d’une vanne dans le circuit. En effet, même après la fermeture, l’eau continue de circuler à grande vitesse dans les canalisations. Le changement brutal de la vitesse de l’eau génère une pression élevée, créant une onde de choc dans les tuyaux.
Cependant, il existe d’autres causes possibles de coups de bélier :
- L’arrêt soudain d’une pompe: Lorsque la pompe qui maintient le flux d’eau s’arrête brusquement, la pression change rapidement, entraînant une onde de choc similaire à celle causée par la fermeture d’une vanne.
- La différence de température: Dans certains cas, un coup de bélier peut être provoqué par une différence de température entre l’eau chaude et les canalisations froides, générant un condensat et des changements dans la pression.
- La défaillance d’une pompe ou d’un équipement : Une pompe défectueuse ou un autre équipement mal réglé peut entraîner une perturbation dans le débit de l’eau, créant un coup de bélier.
Attention aux facteurs aggravants
Les différentes causes ci-dessus peuvent également être exacerbées par des facteurs tels que les dépôts de calcaire, la corrosion des tuyaux, ou même la présence de micro-organismes dans le système.
Les conséquences possibles d’un coup de bélier
Les coups de bélier peuvent avoir des effets dévastateurs sur les installations industrielles ou multirésidentielles, surtout en cas de survenue fréquente ou lorsqu’ils ont une puissance élevée.
En voici quelques exemples :
- Ruptures de conduites : Sous l’effet de l’onde de choc, des canalisations peuvent céder, entraînant des ruptures qui perturbent la continuité du système et nécessitent des réparations.
- Fuites : Le choc hydraulique peut désolidariser des raccords et des joints, provoquant des fuites qui peuvent compromettre l’intégrité des installations et entraîner des pertes de ressources ou des dommages matériels.
- Endommagement des vases d’expansion : Les variations brusques de pression peuvent altérer la membrane des vases d’expansion, éléments essentiels à la gestion stable de la pression dans les circuits, mettant ainsi en péril la sécurité et la performance de l’ensemble du système.
- Détérioration des équipements : Les variations de pression répétées ou excessives peuvent causer des dommages internes à des équipements critiques, tels que des pompes électriques, des surpresseurs, des compresseurs, ou des machines de production, augmentant le risque de défaillance prématurée et d’interruption des opérations.
Des conséquences qui engendrent des coûts
Les conséquences ci-dessus peuvent se traduire par des coûts de maintenance accrus, des arrêts de production imprévus, voire des pannes d’équipements coûteux à remplacer, d’où l’importance d’identifier et de prévenir les coups de bélier dès les premières anomalies.
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Comment prévenir les coups de bélier ?
Il existe plusieurs mesures permettant de limiter les risques associés au coup de bélier et éviter des dommages à vos installations.
En voici quelques-unes :
Le régulateur de pression
L’installation d’un régulateur de pression permet de maintenir la pression de l’eau constante, réduisant ainsi les risques de surpression dans le réseau. Le régulateur protège les canalisations et équipements sanitaires des effets du coup de bélier tout en assurant une pression optimale à la sortie des tuyaux.
Les robinets à vitesse de fermeture lente
Les robinets à fermeture lente sont équipés de mécanismes qui ralentissent leur fermeture, permettant ainsi de réduire graduellement la vitesse d’écoulement de l’eau. Cela limite la génération d’une onde de choc et prévient le coup de bélier. Ces robinets peuvent également être bénéfiques pour économiser de l’eau.
Les amortisseurs (anti-bélier)
Une autre solution pour protéger les réseaux contre les coups de bélier consiste à installer des amortisseurs, également appelées anti-béliers. Ces dispositifs consistent en des bouteilles anti-pulsatoires capables d’absorber et de dissiper l’onde de choc générée.
Il existe principalement deux types d’amortisseurs :
- Anti-bélier à ressort : Ce modèle contient un piston qui, en se déplaçant sous l’effet de la pression, absorbe l’onde de choc et réduit l’impact sur le circuit.
- Anti-bélier à membrane : Ce système, plus efficace et résistant, utilise une membrane pour séparer l’air et l’eau, ce qui permet d’atténuer la pression de manière plus contrôlée et d’empêcher la transmission brutale de l’onde de choc.
L’installation de ces amortisseurs permet de réduire considérablement les risques de dommages aux équipements et aux canalisations, offrant ainsi une solution efficace pour prolonger la durée de vie de vos installations et éviter des interruptions coûteuses de production.
Les clapets anti-retours
Les clapets anti-retours sont des vannes qui permettent de contrôler le sens de circulation du fluide dans la tuyauterie. Lorsqu’une pression inverse est détectée, elles se ferment pour éviter un retour du fluide et ainsi prévenir le coup de bélier. Ces clapets sont installés aux points critiques tels que le compteur d’eau, les évacuations et les chauffe-eaux.
Le système de purge d’air
La présence d’air dans les canalisations peut également augmenter le risque de coup de bélier. L’installation de purgeurs d’air dans les tuyauteries permet de libérer l’air emprisonné et d’éviter les vibrations et chocs associés à ces phénomènes.
L’essai coup de bélier : pour évaluer et prévenir les risques
En matière de prévention des coups de bélier, l’essai coup de bélier constitue un outil essentiel pour comprendre et maîtriser ce phénomène. Ce test permet de simuler et d’analyser les effets des variations soudaines de pression dans les systèmes hydrauliques, offrant une base solide pour identifier les solutions les plus adaptées.
Objectifs principaux de l’essai coup de bélier
- Évaluer la pression maximale atteinte : Le test mesure les niveaux de pression générés par l’onde de choc, permettant d’identifier les points critiques du système.
- Identifier les vulnérabilités : L’essai aide à repérer les composants ou sections de tuyauterie les plus exposés au risque de rupture ou de dégradation.
- Tester les dispositifs de protection : Les performances des amortisseurs anti-béliers, vannes de régulation ou autres équipements sont évaluées pour valider leur efficacité face aux chocs hydrauliques.
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En résumé, le coup de bélier, bien qu’étant un phénomène naturel dans les systèmes hydrauliques, peut avoir des conséquences graves si des mesures préventives ne sont pas prises.
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