Coups de bélier

Qu’est-ce qu’un coup de bélier?

Joints d'expansion détruits par les coups de bélier dans un réseau vapeur.

Joints d'expansion détruits par les coup de bélier

Un coup de bélier, c’est une augmentation subite de pression qui engendre une onde de choc dans les tuyauteries ou dans les échangeurs de chaleur. Cette surpression dépasse souvent les conditions normales de fonctionnement et peut provoquer une déformation mécanique et même une rupture de matériel. Ce coup se propage dans l’eau à la vitesse du son. Le coup de bélier se reconnaît par les claquements brusques qu’il provoque.

Il existe deux types de coups de bélier :

  • coups de bélier hydrauliques
  • coups de bélier thermiques

Dans ce dernier cas, l’intensité des coups de bélier dépend de l’étendue de la surface de contact entre la vapeur et l’eau, des vitesses respectives de l’eau et de la vapeur et de leur différence de températures.

Coups de bélier hydrauliques

Lors de l’arrêt subit d’un circuit (suite, par exemple, à la fermeture rapide d’une vanne), la force engendrée par la masse et la vitesse (énergie cinétique) de la colonne de liquide cause un coup de pression du côté amont de la vanne. Comme les liquides sont incompressibles, ils ne peuvent amortir ce coup de pression et celui-ci se propage dans toutes les directions. Du côté aval de la vanne, le mouvement d’écoulement ne cesse pas immédiatement et il provoque la formation d’un vide partiel adjacent à la vanne. Ce vide aspire à son tour le liquide vers l’arrière. Celui-ci rebondit contre la vanne, créant une autre onde de choc. Cette onde de choc se reproduit à plusieurs reprises avant de s’amortir.

Coups de bélier thermiques

Le coup de bélier thermique se produit lorsqu’une bulle de vapeur chaude rencontre du condensat froid. La bulle de vapeur se condense très rapidement, causant un vide dans lequel le condensat fait une irruption brutale et s’entrechoque. Nous disons alors que la bulle de vapeur implose. Les bulles de vapeur peuvent être entraînées par la surface du condensat chaud vers un condensat froid. Les bulles de vapeur peuvent résulter d’une détente (baisse de pression) du condensat et être entraînées vers un condensat plus froid, pour ensuite imploser.

Conséquences des coups de bélier

Il est important de ne pas sous-estimer les effets des coups de bélier. Ils peuvent avoir les conséquences suivantes :

  • Affaissement des éléments internes des purgeurs (tous types de purgeurs)
  • Purgeurs fendus
  • Jauges de pression surchargées
  • Mécanismes internes déformés
  • Bris de valves
  • Dommages aux tubes des échangeurs
  • Bris des soudures de tuyauterie ou des tuyaux eux-mêmes
  • Rupture des raccords de tuyauterie
  • Bris des supports/attaches de tuyauterie

Dans les cas extrêmes, en plus d’endommager les équipements, les coups de béliers peuvent être dangereux pour le personnel de l’usine.

Les bruits de coups de bélier sont des signaux d’alarme indiquant que quelque chose ne va pas dans le réseau vapeur et que celui-ci doit être corrigé. En supprimant les coups de bélier, vous bénéficiez d’un environnement de travail plus sécuritaire et vous réduisez les coûts de maintenance et les arrêts de production.

Causes des coups de bélier

Schéma -formation d'un coup de bélier dans une conduite de condensat

Coup de bélier dans une conduite

  • Mauvaise conception d’une installation (accumulation de condensat indésirable aux points bas, contre-pente, etc.)
  • Manœuvre brusque de la robinetterie
  • Utilisation d’appareils non-conformes
  • Défauts de fonctionnement des appareils de réglage ou de purge (purge insuffisante)
  • Vitesse d’écoulement de la vapeur supérieure à celle de l’eau : il en résulte un entraînement de gouttes d’eau qui rencontrent ensuite des obstacles et produisent des coups de bélier hydrauliques. Même de très faibles masse d’eau, lorsqu’elles sont lancées à haute vélocité, engendrent des forces considérables. C’est ce qui se produit sur les pales des turbines, par exemple.

Éviter les coup de bélier

Pour éliminer les coup de bélier, il faut comprendre et éliminer leur cause. L’équipe Lalonde Systhermique possède une expérience de longue date dans le diagnostic et l’élimination des coups de bélier dans les réseaux existants.

Dans un RFVC® Lalonde Systhermique, tous les équipements sont choisis parmi ce qui se fait de plus performant dans l’industrie. Nous avons testé ces équipements en laboratoire! Les conduites, les purgeurs et les autres pièces d’équipements sont sélectionnés et dimensionnés en fonction des particularités spécifiques à chaque réseau vapeur. C’est pourquoi les RFVC® Lalonde Systhermique ne sont pas sujets aux coups de bélier.