Coup de bélier dans les conduites métalliques 2010/03.15

CT Plomberie sanitaire et industrielle, installations de gazLa fermeture rapide d'un robinet d'eau génère parfois une onde de choc dans l'installation, qui peut, dans certains cas, s'accompagner d'un bruit de crécelle (selon le mode de fixation de la conduite concernée). Ce phénomène appelé 'coup de bélier' résulte des fortes variations de pression générées par une brusque décélération de l'eau en mouvement. Ces variations de pression sont d'autant plus importantes que la vitesse de l'eau (débit) est élevée et que la fermeture du robinet est rapide.
Figure 1
Fig. 1 Variations de pression dans une conduite en acier galvanisé d'une longueur de 3,5 m (diamètre nominale DN ½") à un débit de 14,7 l/min.
La figure 1 donne une idée des variations de pression susceptibles de se produire dans une conduite en acier galvanisé de 3,5 m de longueur (diamètre nominal DN ½") dans laquelle circule un débit de 14,7 l/min brusquement interrompu par la fermeture d'un robinet à tournant sphérique. On constate que la pression du réseau, initialement à 2 bars, s'élève soudain à 13,5 bars pour retomber ensuite à une valeur inférieure à la pression atmosphérique. Ce phénomène se répète un certain nombre de fois (avec une amplitude décroissante) durant un laps de temps total de 0,2 seconde.

De telles variations de pression sont à l'origine d'une importante gêne acoustique et peuvent, dans certains cas extrêmes, provoquer la rupture de la conduite. Les vibrations qui les accompagnent sont en outre susceptibles de détruire la couche d'oxydation qui protège la face intérieure de la tuyauterie, et donc d'accroître le risque de corrosion. Il est dès lors vivement recommandé de limiter autant que possible le risque de coup de bélier.

A la demande de son Comité technique 'Plomberie sanitaire et industrielle, installations de gaz', le CSTC a étudié l'efficacité de plusieurs mesures couramment utilisées pour la protection contre les coups de bélier, à savoir :
  1. l'installation d'un antibélier à l'extrémité de la conduite, à proximité du robinet
  2. l'installation d'un antibélier au début de la conduite
  3. l'installation de deux antibéliers à proximité du robinet
  4. l'insertion d'un tube souple (60 cm) à gaine d'acier filetée en amont du robinet
  5. la mise en place d'un tube en PEHD d'une longueur de 50 cm en amont du robinet
  6. l'installation d'un groupe de sécurité en amont du robinet
  7. le remplacement de la conduite en acier par un tube en PEHD sur un tronçon de 3 m.
Figure 2
Fig. 2 Mesures de protection antibélier sur une conduite d'eau d'un diamètre DN ½".

La figure 2 présente les résultats obtenus (pour des débits différents) avec quatre des mesures précitées, mises en œuvre sur une conduite d'eau d'un diamètre nominal DN ½".

Ce graphique démontre que l'installation d'un tube souple ou d'une section de conduite en PEHD en amont du robinet n'a aucune incidence, ou très peu, sur l'effet du coup de bélier. Les pressions enregistrées dans ces cas sont en effet quasiment identiques à celles atteintes en l'absence de ces dispositifs. L'installation d'un antibélier à proximité du robinet s'avère en revanche très efficace. Une performance très légèrement améliorée par la mise en place de deux antibéliers.

L'influence des autres mesures de protection sera explicitée dans la version intégrale du présent article, notamment :
  • l'installation d'un antibélier à distance éloignée du robinet (efficacité moindre)
  • la mise en place d'un groupe de sécurité en amont du robinet (diminue le choc)
  • le remplacement d'un long tronçon de conduite en acier par un tube en PEHD (effet très négatif).
L'étude menée par le CSTC fait apparaître que certaines solutions permettent effectivement de réduire le mécanisme du coup de bélier de façon satisfaisante, alors que d'autres ont très peu d'incidence sur le phénomène et peuvent même dans certains cas l'aggraver.


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K. De Cuyper, ir., coordinateur des Comités techniques, CSTC