Qu'est-ce qu'un coup de bélier avec clapets anti-retour

Les coups de bélier sont un problème courant dans les systèmes fluidiques, en particulier ceux équipés de clapets anti-retour. Cet article explore les causes, les dangers et les techniques de prévention des coups de bélier, en se concentrant sur le rôle des clapets anti-retour pour atténuer ou aggraver le problème.

Qu'est-ce que le coup de bélier

Le coup de bélier, également appelé choc hydraulique, est une poussée de pression ou une onde provoquée par l'énergie cinétique d'un fluide en mouvement lorsqu'il est forcé de s'arrêter ou de changer brusquement de direction. Ce phénomène peut se produire dans les systèmes fluidiques, notamment les canalisations et les vannes, et peut entraîner des dommages importants s'il n'est pas contrôlé.

Quelles sont les causes des coups de bélier

• Changements soudains de vitesse des fluides: Se produit en raison d'une fermeture rapide de la vanne ou de l'arrêt de la pompe. Lorsqu'une vanne se ferme rapidement ou qu'une pompe s'arrête brusquement, l'élan du fluide est soudainement interrompu, provoquant la propagation d'une onde de pression dans le système.
• Vitesses de fluide élevées et longs tronçons de canalisations droites: À mesure que le fluide se déplace à grande vitesse dans des sections de conduites étendues et ininterrompues, le risque de coups de bélier importants augmente lorsque le débit est soudainement arrêté ou redirigé.
• Orientations verticales des tuyaux avec écoulement vers le haut: Dans ces cas, le poids du fluide et le brusque changement de direction peuvent amplifier le coup de bélier, entraînant des incidents de coups de bélier plus graves.
• Sélection et placement incorrects des vannes: Les vannes sous-dimensionnées, mal utilisées ou situées trop près des pompes ou d'autres sources de perturbation du débit peuvent augmenter la probabilité et la gravité des coups de bélier.
• Manque de dispositifs d’atténuation des coups de bélier: L'absence de dispositifs d'atténuation des coups de bélier, tels que des réservoirs anti-béliers, des chambres à air ou des pare-béliers, peut contribuer à l'apparition et à la gravité des coups de bélier. Ces dispositifs aident à absorber les coups de bélier et à minimiser les effets néfastes des chocs hydrauliques.

Comment les clapets anti-retour peuvent aggraver les coups de bélier

• Les clapets anti-retour à battant traditionnels peuvent aggraver les coups de bélier: Ces vannes dépendent du débit inversé et de la gravité pour se fermer, ce qui peut entraîner des claquements brusques et des coups de bélier. Le disque de la vanne parcourt une distance importante avant d'être scellé, ce qui permet à un plus grand volume de fluide d'inverser la direction et de créer un coup de bélier plus grave.
• D'autres modèles de clapets anti-retour sont également sujets au claquement: Le disque basculant, la double porte et les clapets d'arrêt peuvent contribuer aux coups de bélier. Ces vannes peuvent se fermer brusquement, provoquant des arrêts soudains de débit et des pics de pression.
• Les électrovannes à action rapide peuvent contribuer aux coups de bélier: Les vannes qui se ferment très rapidement peuvent entraîner des changements brusques de pression et des ondes de choc hydrauliques dans le système.
• Des clapets anti-retour sous-dimensionnés ou mal appliqués aggravent les coups de bélier: Lorsqu'un clapet anti-retour est trop petit pour le débit ou n'est pas adapté à l'application spécifique, il peut provoquer des chutes de pression excessives, entraînant des coups de bélier plus graves.

Prévenir les coups de bélier grâce à une sélection appropriée des clapets anti-retour

• Clapets anti-retour silencieux/sans claquement: Doté de mécanismes de fermeture assistés par ressort qui ferment la vanne avant que l'inversion du débit ne se produise. Ces vannes sont souvent dotées de disques de type champignon avec de courtes distances de déplacement, minimisant le volume de fluide susceptible d'inverser la direction et de provoquer des coups de bélier. Les clapets anti-retour anti-claquement sont efficaces dans toutes les orientations, ce qui en fait des solutions polyvalentes pour diverses applications.
• Clapets anti-retour de buse: Combinez les avantages d’une conception anti-claquement avec une faible perte de charge. Ces vannes ont un chemin d'écoulement simplifié et un disque à ressort qui se ferme rapidement et en douceur, réduisant ainsi le risque de coup de bélier tout en maintenant les performances efficaces du système.
• Dimensionnement approprié des vannes: Indispensable pour éviter les coups de bélier. Les vannes doivent être sélectionnées en fonction de facteurs tels que le débit, la taille des tuyaux et les propriétés du fluide pour garantir des performances optimales et minimiser le risque de coups de bélier.
• Emplacement des vannes: Placer les clapets anti-retour à l'écart des pompes et autres sources de perturbation du débit peut aider à réduire le risque de coup de bélier. En laissant une distance suffisante entre la vanne et les sources potentielles de changements brusques de débit, la gravité des coups de bélier peut être minimisée.

Les dangers d’ignorer les coups de bélier

• Bruit, vibration, et dommages par cavitation: Les coups de bélier peuvent provoquer des bruits et des vibrations importants dans les systèmes fluides, ce qui peut être à la fois perturbateur et révélateur de problèmes sous-jacents. Au fil du temps, les contraintes répétées dues aux coups de bélier peuvent entraîner des dommages par cavitation, une érosion des tuyaux, des vannes et d'autres composants.
• Tuyaux, supports et équipements rompus: Dans les cas graves, les coups de bélier peuvent provoquer la rupture ou la défaillance des tuyaux, des supports et des équipements. Les surpressions soudaines peuvent submerger l’intégrité structurelle du système, entraînant des fuites, des ruptures et des situations potentiellement dangereuses.
• Fuites au niveau des joints et des raccords: Les coups de bélier peuvent provoquer des fuites au niveau des joints et des raccords, car les contraintes répétées dues aux coups de bélier fragilisent les connexions au fil du temps. Ces fuites peuvent entraîner une perte de fluide, une efficacité réduite du système et des risques potentiels pour la sécurité.
• Composants du système endommagés: Les composants sensibles du système, tels que les jauges et les compteurs, peuvent être endommagés par les vibrations intenses et les pics de pression associés aux coups de bélier. Ces dommages peuvent entraîner des lectures inexactes, une diminution des performances et la nécessité de réparations ou de remplacements coûteux.
• Risques pour la sécurité et temps d'arrêt imprévus: Les coups de bélier peuvent créer des risques potentiels pour la sécurité, car la défaillance soudaine de tuyaux ou de composants peut entraîner des fuites de fluide, des dommages à l'équipement et même des blessures au personnel à proximité. De plus, les incidents de coups de bélier entraînent souvent des temps d'arrêt imprévus, car des réparations et des remplacements sont nécessaires pour réparer les dommages causés par les coups de bélier.

FAQ

Les clapets anti-retour peuvent-ils provoquer un coup de bélier ?

Oui, les clapets anti-retour peuvent provoquer ou contribuer à des coups de bélier s’ils ne sont pas sélectionnés ou installés correctement. Les clapets anti-retour à battant traditionnels et autres conceptions sujettes à une fermeture soudaine peuvent entraîner des arrêts brusques de débit et des coups de bélier.

Quel est le meilleur clapet anti-retour pour un coup de bélier ?

Le meilleur clapet anti-retour pour éviter les coups de bélier est un clapet anti-retour silencieux ou sans claquement avec un mécanisme de fermeture assisté par ressort. Ces vannes, telles que les clapets anti-retour à clapet ou à buse, se ferment rapidement et en douceur avant que l'inversion du débit ne se produise, réduisant ainsi le risque de changements brusques de pression et d'ondes de choc hydrauliques.

Quelle valve provoque un coup de bélier ?

Diverses vannes peuvent provoquer des coups de bélier si elles se ferment trop rapidement ou si elles ne sont pas adaptées à l'application spécifique. Les clapets anti-retour à battant traditionnels, les vannes à disque basculant, les vannes à double porte, les clapets d'arrêt et les électrovannes à action rapide font partie des types de vannes qui peuvent contribuer aux coups de bélier si elles ne sont pas sélectionnées ou installées correctement.

À quoi ressemble le coup de bélier ?

Les coups de bélier ressemblent souvent à un bruit de claquement, de cognement ou de martèlement dans les tuyaux et les vannes. L'intensité du son peut varier en fonction de la gravité de la surpression et des caractéristiques spécifiques du système fluidique. Dans certains cas, les coups de bélier peuvent également provoquer des vibrations qui peuvent être ressenties dans tout le réseau de canalisations.

Conclusion

Les coups de bélier constituent un problème sérieux dans les systèmes fluidiques, en particulier ceux équipés de clapets anti-retour. En comprenant les causes, les dangers et les techniques de prévention associés aux coups de bélier, les ingénieurs et les concepteurs de systèmes peuvent prendre des décisions éclairées pour atténuer ce problème. La sélection, le dimensionnement et le placement appropriés des clapets anti-retour sont essentiels pour minimiser le risque de coup de bélier et garantir la longévité et la fiabilité des systèmes fluidiques.