Coup de bélier dans l’installation hydraulique : comment le diagnostiquer correctement.
Commençons par la définition la plus simple : le coup de bélier est un phénomène momentané qui se produit dans une conduite lorsque la vitesse d’un fluide change rapidement, générant une onde de pression qui se propage le long de la canalisation.
D’un point de vue plus technique, on pourrait approfondir l’analyse physique de ces pics de pression et la manière dont ils peuvent être estimés en fonction de la densité du fluide, de sa variation de pression et de vitesse, ainsi que de la vitesse de propagation de l’onde. Deux aspects sont toutefois plus importants d’un point de vue pratique. Le premier est de bien comprendre que ce phénomène, qui se manifeste surtout aux points de discontinuité de la conduite, est destiné avec le temps à compromettre la sécurité et la durée de vie des installations. Le second est que, comme toujours, le traitement nécessite d’abord un diagnostic et qu’il est donc nécessaire de reconnaître correctement le coup de bélier afin de mettre en œuvre les bonnes stratégies pour l’éviter.
Les signaux du coup de bélier : une question d’oreille.
Comment reconnaître le coup de bélier ? Il faut garder à l’esprit que le coup de bélier ne se manifeste pas toujours par des effets immédiatement visibles, mais dans la plupart des cas il laisse certains signaux caractéristiques qui permettent à un installateur ou à un technicien de maintenance d’en reconnaître la présence.
De plus, puisqu’il s’agit d’un phénomène transitoire lié à une variation soudaine de la vitesse du fluide, ses manifestations sont souvent brèves mais intenses.
On parle de coup de bélier car le signal le plus typique est un bruit sec provenant des tuyauteries, une sorte de choc ou de coup métallique. Le bruit du coup de bélier n’est rien d’autre que l’effet acoustique des ondes de pression générées par la décélération brusque du fluide et la déformation conséquente de la colonne d’eau à l’intérieur de la conduite. La compression temporaire du fluide se traduit par des variations rapides de pression qui provoquent à leur tour des micro-mouvements dans les parois du tuyau et dans les composants de l’installation. Tout cela se manifeste à l’extérieur par un choc, un coup métallique, une succession de coups ou des vibrations des tuyauteries.
Après le bruit… les dommages matériels.
Les signaux acoustiques ne doivent jamais être ignorés car le coup de bélier peut générer avec le temps des sollicitations mécaniques cycliques qui accélèrent l’usure des tuyauteries et des dispositifs installés dans l’installation.
Si le bruit est le premier symptôme qui doit nous alerter, lorsque d’autres signes apparaissent cela signifie que le problème est déjà critique. Les vibrations répétées peuvent en effet provoquer le desserrage des raccords et la détérioration des joints, avec une augmentation du risque de fuites et de défaillances. De plus, les composants mécaniques de l’installation peuvent également subir des sollicitations dangereuses et être gravement endommagés.
Comment diagnostiquer correctement le coup de bélier.
Pour bien identifier le problème, l’observation du bruit peut ne pas être suffisante et devrait être complétée par des vérifications instrumentales. Un diagnostic correct devrait toujours combiner l’observation des symptômes, l’analyse des conditions de fonctionnement et la surveillance de la pression dans le circuit. Si des oscillations de pression significatives sont enregistrées sur les instruments de mesure, on peut affirmer avec certitude que l’on est en présence du phénomène.
Dans les installations plus complexes, notamment dans le domaine industriel ou dans les réseaux de distribution, on utilise des capteurs de vibration ou des enregistreurs de pression. Cependant, dans la plupart des cas, le manomètre est déjà très utile. Bien qu’il ne permette pas toujours de détecter les pics les plus rapides, il est capable de mettre en évidence des oscillations anormales de pression lors de certaines phases de fonctionnement, comme le démarrage ou l’arrêt des pompes.
Dispositifs anti coup de bélier : les solutions les plus répandues.
Une fois établi que l’installation présente ces pics de surpression nuisibles, plusieurs solutions peuvent être adoptées.
Les clapets anti-retour sont parmi les plus courants. Comme ils permettent au fluide de passer dans une seule direction, en cas d’inversion les clapets se ferment et protègent les pompes et les autres composants mécaniques sensibles de l’installation. Un emplacement typique est en aval de la pompe, sur la conduite de refoulement. Une autre solution est représentée par les pressostats, qui maintiennent la pression du circuit dans des valeurs contrôlées, et par les vases d’expansion. Ces derniers sont de véritables réservoirs anti coup de bélier qui fonctionnent comme des « poumons ». Il s’agit de récipients métalliques divisés en deux chambres : l’une reliée au circuit hydraulique et remplie par le fluide de l’installation, l’autre contenant de l’air ou du gaz sous pression. Les deux chambres sont séparées par une membrane élastique. Lorsqu’une augmentation soudaine de la pression se produit dans le circuit, le fluide entre dans le réservoir et comprime la chambre d’air, qui agit comme un amortisseur hydraulique. L’air, étant compressible, permet d’absorber une partie de l’énergie de l’onde de pression, limitant les effets du coup de bélier sur le réseau.
FAQ - Le coup de bélier
Qu’est-ce que le coup de bélier dans une installation hydraulique ?
Le coup de bélier est un phénomène transitoire qui se produit lorsque la vitesse du fluide change brusquement à l’intérieur d’une canalisation. Cette variation génère une onde de pression qui se propage le long de la conduite et peut provoquer des bruits, des vibrations et des sollicitations sur les composants de l’installation.
Comment reconnaître le coup de bélier dans les tuyauteries ?
Le signal le plus typique est un bruit sec ou un choc provenant des tuyaux, souvent accompagné de vibrations de la conduite. Le phénomène se produit généralement lors de la fermeture d’une vanne ou de l’arrêt d’une pompe.
Comment peut-on diagnostiquer le coup de bélier ?
Le diagnostic repose sur l’observation des symptômes et sur la surveillance de la pression dans le circuit. Des instruments tels que les manomètres, les enregistreurs de pression ou les capteurs de vibration permettent de détecter des oscillations anormales de la pression.
Le coup de bélier peut-il endommager l’installation hydraulique ?
Oui. Avec le temps, les pics de pression générés par le coup de bélier peuvent provoquer l’usure des tuyauteries, le desserrage des raccords, la détérioration des joints et des dommages aux pompes et aux vannes.
Comment éviter le coup de bélier ?
Pour réduire le risque de coup de bélier, différents dispositifs peuvent être installés. Water Fitters propose une large gamme de clapets anti-retour, de pressostats et de vases d’expansion capables d’assurer une fiabilité et une sécurité maximales.
