coup de bilier

1. Les Coups
de Belier
LES COUPS DE BÉLIER - SYSTÈMES HYDRAULIQUES 1

2. PLAN
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DEFINITION
CAUSES ET CONSEQUENCES
PRECAUTIONS & SOLUTIONS
PHYSIQUEMENT PARLANT

3. Introduction
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4. LES COUPS DE BÉLIER - SYSTÈMES HYDRAULIQUES 4

5. LES COUPS DE BÉLIER - SYSTÈMES HYDRAULIQUES 5

6. Que-ce que le coup de bélier?
Le coup de bélier est un phénomène de surpression qui apparaît au moment de la variation
brusque de la vitesse d'un liquide, par suite d’une fermeture/ouverture rapide d’une vanne, d'un
robinet ou du démarrage/arrêt d’une pompe.
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7. Cette surpression peut être importante, elle se traduit souvent par un bruit caractéristique, et
peut entraîner la rupture de la conduite dans les grosses installations, du fait de la quantité de
fluide en mouvement.
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8. Quelles sont les causes & les
conséquences des coups de Bélier?
Lorsqu'une tuyauterie est brutalement fermée, la masse de liquide avant la
fermeture est toujours en mouvement avec une certaine vitesse, générant une
pression élevée ainsi qu'une onde de choc. Dans une plomberie courante, cela
se manifeste par un bruit sourd, rappelant le son d'un coup de marteau. Les
coups de bélier peuvent provoquer la rupture d'une tuyauterie si la pression
atteinte devient trop élevée. Des poches d'air peuvent être ajoutées sur le
réseau de tuyauteries afin d'obtenir un effet amortisseur, protégeant le système.
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11. Comment éviter les coups de
Bélier?
Les coups de bélier peuvent être à l'origine d'accidents, mais le plus souvent,
cela se limite à une rupture de tuyauteries ou du matériel qui y est raccordé. Les
lignes transportant des fluides dangereux bénéficient d'une attention toute
particulière lors de la conception, de la construction et de l'exploitation.
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12. Réduire la pression de l'alimentation en eau, par l'installation d'un régulateur de pression.
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13. Réduire la vitesse du fluide dans la tuyauterie. Afin de réduire l'importance du coup de bélier,
certains guides de dimensionnement recommandent une vitesse égale ou inférieure à 1,5 m/s.
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14. Installer des robinets avec une vitesse de fermeture lente.
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15. L'installation d'une bouteille anti-coup de bélier, également appelée bouteille anti-pulsatoire
ou antibélier.
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17. Expression de la surpression liée
au coup de bélier :
À la fermeture d'une vanne préalablement traversée par un débit volumique Q, une surpression δP
apparaît au droit de la vanne, dont la valeur est donnée par la formule de Joukovski :
𝛿𝑃 = 𝑍ℎ. 𝑄
δP est la surpression, exprimée en Pa ;
Q est le débit volumique, exprimé en m3/s ;
Zh est l'impédance hydraulique, exprimée en kg/m4/s3 où :
𝑍ℎ =
𝜌. 𝐵𝑒𝑓𝑓
𝐴
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18. avec :
ρ la masse volumique du liquide, exprimée en kg/m3 ;
A la section de la conduite, en m2 ;
Beff le module de compressibilité effectif du liquide dans la conduite, exprimé en Pa.
Et :
1
𝐵𝑒𝑓𝑓
=
1
𝐵𝑙
+
1
𝐵𝑒𝑞
+
1
𝐵𝑔
𝐵𝑙 La compressibilité propre du liquid,
𝐵𝑒𝑞 =
𝑒.𝐸
𝐷
: l'élasticité des parois de la conduite, qui définit un module de compressibilité
équivalent,
𝐵𝑔 =
𝛾.𝑃
𝛼
: la compressibilité Bg du gaz non dissous dans le liquide,
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19. Par suite, on voit que l'on peut atténuer le coup de bélier en :
• Augmentant le diamètre de la conduite à débit constant, ce qui diminue l'inertie de la
colonne de liquide à arrêter ;
• Choisissant pour la conduite un matériau ayant un module d'Young plus faible ;
• Introduisant un dispositif qui augmente la souplesse d'ensemble du circuit hydraulique, par
exemple un accumulateur hydraulique ;
• Eventuellement, lorsque cela est possible, en augmentant le pourcentage d'air non dissous
dans le liquide.
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20. Conclusion
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