Performances des Tuyauteries

Propriétés Acoustiques

Les bruits mécaniques accompagnant les cycles de chauffage et de refroidissement sur les réseaux de tuyauteries de chauffage en métaux sont presque complètement éliminés lorsqu'on utilise des tuyauteries en plastique. Les tuyauteries en plastique diminuent et amortissent la transmission à la fois des bruits mécaniques et des effets "coups de bélier".

Bruit Mécanique Pour la transmission du son à travers les solides, l'isolation acoustique et l'absorption acoustique du matériau constituent des critères importants, et dépendent de la densité et de l'élasticité du matériau. Les propriétés acoustiques des matières plastiques, lorsqu'on trace leur courbe sur un large intervalle de fréquences et de températures, sont généralement déterminées par les températures de transition vitreuse de la matière plastique particulière. Aux températures supérieures à la température de transition vitreuse Tg, la vitesse de transmission du son est considérablement réduite et l'absorption des sons augmente considérablement. La température Tg des homopolymères Polybutène-1 est -18°C. La température de service typique sur une installation de chauffage ou d'eau potable est bien supérieure à cette température Tg, et ainsi la transmission des sons est considérablement réduite. Avec des métaux comme le cuivre, il n'existe pas de transition vitreuse, et par conséquent la transmission du son reste élevée, même à des températures voisines du point de fusion du matériau.

Pour les matériaux en général, on observe que la vitesse de transmission du son est d'autant plus élevée que la densité est élevée. Les données présentées dans le tableau ci-dessous montrent clairement cette relation pour plusieurs matériaux couramment utilisés en plomberie.

Vitesse du Son dans les Matériaux
  Densité(g/cm3) Module d'Elasticité (MPa) Vitesse du Son(m/s)
Cuivre 7.2 110,000 3,900
PB-1 0.94 450 620
CPVC 1.56 3,500 2,350
PEX 0.95 600 800
Caoutchouc Tendre 0.90 90 320

Evidemment, la conception de l'installation détermine le fonctionnement silencieux d'un réseau de tuyauteries. Pour obtenir les meilleurs résultats possibles, on doit sélectionner avec soin les matériaux des tuyauteries et des raccords et on doit optimiser le plan du réseau de tuyauteries par rapport à la structure du bâtiment.

Coups de Bélier
Une colonne d'eau en déplacement dans une conduite emmagasine de l'énergie cinétique provenant de sa masse et de sa vitesse. Comme l'eau est un liquide pratiquement incompressible, cette énergie ne peut pas être absorbée lorsqu'on ferme brutalement une vanne. De ce fait, il se produit une variation instantanée et importante de pression, qu'on appelle couramment "Coup de Bélier".

Cinq facteurs déterminent la sévérité des coups de bélier :

  1. Vitesse
  2. Module d'élasticité du matériau des tuyauteries
  3. Diamètre intérieur des tuyauteries
  4. Epaisseur de paroi des tuyauteries
  5. Durée de fermeture de la vanne

Les pressions maximales provoquées par les coups de bélier peuvent être calculées à l'aide de l'équation suivante extraite du 'Handbook of Thermoplastic Piping System Design', Thomas Sixsmith et Reinhard Hanselka, Marcel Dekker Inc., pp 65-69.

Ps = V((3960 E t)/(E t + 3 x 105 DI))½

où:

Ps = surpression (psi)
V = vitesse de l'eau (ft/sec)
DI = diamètre intérieur de tuyauterie (pouces)
E = module d'élasticité du matériau de tuyauterie (psi)
t = épaisseur de paroi de la tuyauterie (pouces)

Grâce au faible module d'élasticité du Polybutène-1, associé à une épaisseur de paroi plus faible, les surpressions résultant des coups de bélier sont plus faibles pour un diamètre extérieur de tuyauterie donné et pour une pression nominale de service. Le tableau ci-dessous compare les surpressions maximales pour des tuyauteries DO 1½" de matières plastiques différentes, conçues pour la même pression de service.

  E E DI T V Ps Ps
  [psi] [MPa] [in] [in] [ft/s] [psi] [bar]
PB-1 65000 450 1.28 0.15 5.0 49.5 3.4
PEX 87000 600 1.14 0.22 5.0 72.4 5.0
PP 116000 800 1.05 0.26 5.0 93.0 6.4
CPVC 507000 3500 1.22 0.18 5.0 140.6 9.7

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