Pompe rotative axiale

 
Coupe transversale d'une pompe à eau domestique.

Le principe est proche de celui de l'hélice de bateau. Le déplacement du fluide est parallèle à l'axe de rotation.

Elle trouve son application pour de grands débits sur de faibles dénivelés (faible différence de pression, plusieurs milliers de m³/h) dans le domaine de l'eau (captage de l'eau potable), de l'industrie nucléaire (système de refroidissement des centrales nucléaires) ou accélérateurs gravitaires.

Un exemple industriel fut inventé en 1939 par l'ingénieur français René Moineau.

Rotative centrifuge

Article détaillé : pompe centrifuge.

Il s'agit d'une application concrète de la force centrifuge. Le principe utilisé est celui de la roue à aubes courbe. La roue est placée dans une enceinte (le corps de pompe) possédant deux ou plusieurs orifices, le premier dans l'axe de rotation (aspiration), le second perpendiculaire à l'axe de rotation (refoulement). Le liquide pris entre deux aubes se trouve contraint de tourner avec celle-ci, la force centrifuge repousse alors la masse du liquide vers l'extérieur de la roue où la seule sortie possible sera l'orifice de refoulement. L'énergie fluide est donc celle provenant de la force centrifuge.

Pour une même pompe, le débit varie :

  • proportionnellement à la vitesse de rotation ;
  • avec la différence de pression entre l'entrée et la sortie : plus celle-ci est élevée, plus le débit est faible ;
  • en fonction des caractéristiques du fluide, telle que la viscosité, la température, la densité.

Cette variation de débit est donnée par la courbe de fonctionnement de la pompe, indiquée par le fournisseur de celle-ci. La courbe indique le débit de la pompe centrifuge, qui est fonction de la hauteur totale qu’elle engendre pour une vitesse de rotation donnée. Cette courbe est d’allure parabolique.

Composants d'une pompe centrifuge

Roue

La roue (turbine, impulseur) qui constitue l’élément mobile de la pompe communique au liquide une partie de l’énergie cinétique transmise par l’arbre par l’intermédiaire de ses aubes (ailettes).

Il existe trois formes principales de roues :

  • roue fermée ;
  • roue semi-ouverte ;
  • roue ouverte.

La hauteur engendrée par la roue est fonction du carré de la vitesse périphérique. En conséquence, pour une hauteur donnée à réaliser, plus la vitesse de rotation sera grande plus le diamètre sera faible et inversement. Plus le débit est important, plus la section d’entrée et la largeur de sortie sont grandes.

Corps de pompe ou diffuseur

Le corps de pompe, qui constitue l’élément fixe de la pompe, est destiné à recueillir le liquide qui sort de la roue, et à le diriger, soit vers l’orifice de refoulement, soit vers l’entrée de la roue suivante, selon que la pompe est mono ou multicellulaire. De plus, il transforme en pression une partie de la vitesse. La forme principale du corps dépend du type de pompe (mono ou multicellulaire).

Corps d'aspiration

Il constitue avec le corps de pompe l’élément fixe destiné à diriger le liquide vers l’entrée de la roue, de telle sorte que la vitesse soit uniforme en tous points.

Poussée axiale

Les forces qui résultent de l’action des pressions sur les flasques avant et arrière de section différente d’une roue donnent naissance à une poussée axiale généralement dirigée vers l’aspiration. Cette poussée axiale est la plus faible au point de meilleur rendement, mais augmente pour les débits minimal et maximal de la pompe.

Poussée radiale

Cette poussée, perpendiculaire à l’axe, résulte d’une mauvaise répartition de la pression autour de la roue dans les pompes à volute. La poussée radiale conserve une direction fixe, change de sens autour du débit nominal, en s’annulant pour ce dernier. Elle entraîne un fléchissement de l’arbre et le soumet à une flexion rotative.

Étanchéité

Deux systèmes principaux sont utilisés pour assurer l’étanchéité du passage de l’arbre entre l’intérieur de la pompe et l’extérieur, généralement soumis à la pression atmosphérique.

Ce sont :

  • les garnitures à tresses ;
  • les garnitures mécaniques.

Certaines pompes de type étanche ne nécessitent pas de système d’étanchéité.

Ce sont :

  • les pompes à rotor noyé ;
  • les pompes à entraînement magnétique.

Dans l'éventualité où le débit d'entrée est inférieur au débit de sortie, il se crée un phénomène dit de cavitation : la dépression créée fait repasser sous forme gazeuse le gaz dissout dans le liquide pompé. Se forme alors un « train de bulles » derrière les ailettes qui diminue le rendement de la pompe et qui, en implosant, atteint des températures et des pressions très élevées ; celles-ci, combinées à l'onde de choc qui en résulte, entraînent une dégradation très rapide de la pompe, voire sa destruction.

Ce phénomène est identifiable par un bruit caractéristique, comme si l'on « pompait du sable ».

Réduire le débit de sortie ou augmenter celui d'entrée permet d'atténuer ou éliminer ce phénomène.

Pompe à piston

 
Pompe à vin à piston

La pompe à piston est composée de plusieurs parties telles que la crépine, la soupape d’aspiration, le piston, la tringle, le tuyau de refoulement ou la superstructure[5].

Ce type de pompe utilise un piston coulissant de manière étanche dans un cylindre pour repousser un fluide, admis précédemment dans le cylindre par l'intermédiaire d'un clapet, d'une soupape ou d'une lumière, grâce à l'aspiration provoquée par le recul du piston.

Les performances sont élevées :

  • pression de plusieurs milliers de bar, notamment pour le découpage jet d'eau ;
  • débit jusqu'à 500 L/min ;
  • rendement > 0,951.

Il existe différents montages mécaniques, dont :

Pompe à pistons axiaux

Article détaillé : Pompe à pistons axiaux.

Les pistons sont situés parallèlement à l'axe de transmission. Ils fonctionnent grâce à :

  • une glace sur laquelle glissent les patins situés en pied de pistons ;
  • un barillet dans lequel sont logés les pistons.

Certaines pompes peuvent fonctionner avec des solutions aqueuses, voire à l'eau pure.

Pompe à pistons radiaux

Article détaillé : Pompe à pistons radiaux.

Dans la pompe à pistons radiaux , les pistons se déplacent vers l’extérieur et vers l’intérieur en formant un angle de 90 degrés par rapport à l’axe de l’arbre. Lorsque le poussoir roule vers le bas de la came (logement ovale), le piston se déplace vers l’extérieur. La pression atmosphérique ou une pompe de charge pousse l’huile à travers l’orifice d’entrée de valve et remplit l’espace laissé par le mouvement du piston. Lorsque le poussoir roule vers le haut de la came (logement ovale), le piston se déplace vers l’intérieur. L’huile est poussée hors du cylindre et à travers l’orifice de sortie (refoulement)[6].

Pompe à vilebrequin

Dans le cas de l'utilisation d'un fluide non lubrifiant comme de l'eau, avec de gros débits et / ou de fortes pressions, un vilebrequin entraîne un ensemble de pistons en ligne. Ces pompes particulièrement chères sont rarement utilisées.

Pompe à palettes

Article détaillé : Pompe à palettes.

Ce type de pompe est surtout utilisé pour diminuer ou augmenter la pression des gaz : pompe à vide, compresseur d'air, climatiseur, réfrigérateur, etc.

Il est aussi très utilisé dans les circuits hydrauliques. Elles sont à débits fixes ou variables.

Les pompes à palettes sont peu bruyantes.

Pompe à bélier

Article détaillé : Bélier hydraulique.

Système inventé par les frères Montgolfier qui permet de transformer l'énergie cinétique de l'eau en onde de pression par le phénomène du coup de bélier : fermeture rapide d'un clapet. Cette pompe assez rustique a le désavantage principal de laisser passer en contrebas une grande quantité d'eau dont seule une petite partie remonte vers le point d'utilisation. Elle présente l'avantage de ne nécessiter aucun apport d'énergie extérieur en dehors de la chute d'eau qui fait naître le phénomène.

Pompe péristaltique

Article détaillé : Pompe péristaltique.

Une pompe péristaltique (appelée aussi parfois pompe à galets) utilise un tube flexible dans lequel le liquide ou le gaz est entraîné par un système de cames ou de galets pressant le tube à l'intérieur de la pompe.

Pompe à vide

Article détaillé : Pompe à vide.

Une pompe à vide est un outil permettant de faire le vide, c'est-à-dire d'extraire l'air ou tout autre gaz contenu dans une enceinte close, afin d'en diminuer la pression.

Pompe à engrenages

Article détaillé : Pompe à engrenages.

Pompe Valdès

Article détaillé : Pompe Valdès.

Pompe par Airlift

Article détaillé : Airlift.

Ce type de pompe est parfois appelé également « pompe par injection d'air », « pompe à émulsion » ou encore « émulseur »[7]. C'est un système de pompage simple d'un liquide par injection d'air comprimé dans une canalisation.

Pompe pneumatique à membrane

 
Fonctionnement d'une pompe pneumatique à membrane
Article détaillé : Pompe pneumatique à membrane.

La pompe pneumatique à membrane est entrainée par de l’air comprimé. Les deux membranes reliées par un arbre sont poussées et tirées alternativement par un distributeur alimenté par la pression d’air et qui en assure aussi l’échappement.

  • Phase 1 : l'aspiration. Une membrane crée le phénomène d’aspiration lors de son déplacement vers le corps de la pompe.
  • Phase 2 : le refoulement. L’autre membrane transmet simultanément la pression d’air au liquide dans le corps en le poussant vers l’orifice de refoulement.

Pompe volumétrique

Article détaillé : pompe volumétrique.

Les pompes volumétriques sont des pompes à débit constant sur leur plage de fonctionnement ; elles sont de deux types principaux : Pompe à lobes, et pompe à rotor excentré (ou pompe à vis excentrée, pompe à cavité progressive ou PCP pour Progressing Cavity Pump ou encore « pompe moineau ».

Tuyauterie

Article détaillé : Tuyau rigide.
  • Tuyau rigide : en fonte, tôle, acier, acier galvanisé, cuivre, plomb, nickel, ciment ou en PVC, il est employé dans tous les domaines de la construction et du BTP.

 

Article détaillé : tuyau souple.
  • Tuyau souple : métallique flexible, caoutchouc ou synthétique (PER), employé pour ces qualités de flexibilité, pour sa longévité et pour sa facilité de mise en œuvre.
  • Tuyau capillaire, de très petite dimension, il est utilisé spécifiquement dans les installations frigorifiques pour obtenir des variations de pression
  • Tuyauteries en acier pour hautes températures à base d’acier avec alliage de molybdène et de chrome pour résister à des températures avoisinant les 550° dans les installations de vapeur des centrales thermiques ou la récupération des fumées chaudes au sortir d’un haut-fourneau.

Assemblage de tuyaux

 
Matériels de fixation et de soudure
  • par vissage après filetage (de type filetage gaz) et utilisation d’un manchon femelle, de la filasse et de la pâte à joint ou un ruban de rilsan (rep.6).
  • par soudure :
    • soudure à l’étain ou soudage par capillarité, c’est la plus simple et la plus facile à réaliser sur matière cuivre et laiton, demande peu d’outillage : soit un fer à souder électrique pour les toutes petites soudures ou une lampe à gaz (rep.2) et un gros fer à souder en cuivre (rep.3) pour quelques soudures moyennes. Pour les installations de plus grande taille, il est conseillé d'utiliser un chalumeau au gaz butane ou propane (rep.1) que l’on branche sur une bouteille avec un détendeur. Pour le métal d’apport, on utilise des baguettes d’étain (rep.4) ou des rouleaux de fil d’étain pré-enrobé avec du décapant. Les tubes à souder peuvent être maintenus en position par une équerre (rep.5) pendant le soudure.
    • brasage ou soudo-brasage avec baguette de cuivre ou de laiton (Brox) sur métaux et alliages courants (fontes, aciers, cuivre, laiton, bonze et acier galvanisé). Ce type de soudure requiert un poste à soudure oxygène-acétylène, des baguettes de laiton et un décapant, certaines baguettes possèdent une âme décapante.
    • soudure à la baguette acier, pour tuyauterie acier
  • par emboîtement, emboîture ou manchons unis par un joint silicone (possibilité de démontage facile) ou colle spéciale PVC (rep.8).
  • par raccord (robinetterie), la panoplie est très vaste et offre toutes les possibilités de montage : raccords acier noir ou acier galvanisé à visser (rep.2), laiton à souder (rep.4), collet battu plat (rep.5), collet battu conique, bicône (rep.3), par emboîtement automatique (technique récente demandant très peu d’outils et d’expérience) , bride soudée pour grosses canalisations, etc.

Joints d’étanchéité

Articles détaillés : Joint plat, Joint permanent et mastic (matériau).

Il existe une multitude de joints de toutes dimensions pour chaque application (eau, gaz, air, vapeur, carburant). Pour les raccords vissés, on emploie la filasse et une pâte à joint ou un ruban de téflon.

Fixation

La fixation des divers éléments de robinetterie et principalement la tuyauterie se fait à l’aide de supports ou colliers fixés dans la paroi. Ces colliers sont simples ou doubles en acier traité anti-corrosion ou des colliers isophoniques munis d’un isolant caoutchouc pour permettre la dilatation du tuyau et éviter les bruits de claquement. Il existe aussi un collier à clip qui permet un gain de place. Dans l'industrie, la liaison de la robinetterie à la tuyauterie est fonction de la pression, du diamètre et des conditions d'utilisation. Ainsi on rencontre des jonctions par brides avec boulonnerie ou soudées (bout à bout ou emmanché).

Outillage

 
Outillage de plomberie.
1: cintreuse
2: matrice à collets battus
3: coupe tube

Dans ce domaine d’activité, l’outillage est très restreint et peu onéreux, hormis les installations faites avec des tubes en acier noir ou galvanisé qui demande du matériel de filetage spécial ; les autres techniques sont relativement simples :

Puits artésiens de Paris

 
 

La réalisation de puits artésiens à Paris a été rendue possible par la présence de la nappe aquifère de l'Albien et les progrès des techniques de forage à partir des années 1830. La volonté de produire une eau saine à bon marché1 fit apparaître des puits artésiens tout au long du xixe siècle et au début du xxe siècle.

La seconde moitié du xxe siècle vit l'expansion d'une nouvelle génération de puits artésiens, à des fins de chauffage géothermique.

 

 
Schéma d'un puits artésien (b) : la nappe aquifère (d) est retenue entre deux couches imperméables (u).
 
 

Géologie et qualité des eaux

Pour atteindre la nappe aquifère, à environ 600 m de profondeur, il faut traverser toutes les couches de l'éocène et du crétacé supérieur, jusqu'aux argiles imperméables du Gault qui retiennent l'eau renfermée dans la couche sableuse de l'Albien1. Les eaux des différents puits artésiens de Paris sont très similaires entre elles dans leur composition : moins calcaires et moins magnésiennes que les eaux de distribution habituelles, elles sont en revanche un peu plus ferrugineuses1.

L'eau des puits artésiens de Passy et de la Butte-aux-Cailles est mise à la disposition du public : chacun peut venir y remplir librement ses récipients. Ses qualités gustatives et chimiques sont conformes à ce que l'on attend d'une eau de source ; jaillissant à 28 °C, elle doit cependant être réfrigérée avant consommation

 
 
 

 

 

Les Babyloniens1 ou les Perses : les premières villes fortifiées ont développé des systèmes d'aqueduc qui permettaient de subir des sièges prolongés par l'utilisation de rivières souterraines.

Les villes des Sumériens (comme Haran) présentaient parfois des systèmes d'égouts et d'alimentation en eau individuels. Les Incas, les Chinois et plusieurs peuples asiatiques ont développé les plateaux de culture étagés le long des pentes des régions montagneuses avec l'installation de systèmes d'irrigation sophistiqués qui sont les précurseurs des aqueducs.

Les Égyptiens ont développé des systèmes d'irrigation (des fossés) alimentés par des pompes manuelles constituées d'une perche avec contrepoids à laquelle était fixé une peau attachée comme récipient pour élever l'eau jusqu'au début du fossé d'irrigation des cultures. Les Égyptiens auraient aussi développé l'utilisation de tubes de cuivre pour la distribution de l'eau dans certains temples ; Un tube de cuivre datant d'environ 2 750 av J.-C. est présenté au musée de Berlin, et il en existe un exemple provenant d'un temple proche de la pyramide de Sahourê à Abousir2.

Les Grecs : déjà Archimède inventa une des premières pompes à vis qui porte encore son nom de nos jours (vis d'Archimède). Cette pompe alimentait les fossés pour l'irrigation agricole.

Les Romains construisirent des systèmes d'égouts souterrains (comme le Cloaca Maxima) sous les voies carrossables et des aqueducs qui allaient chercher l'eau potable nécessaire à la vie à des sources élevées, et à de très grandes distances des villes desservies.
Outre ces aqueducs, les ingénieurs romains ont créé des systèmes complexes de distribution d'eau par gravité, qui se terminaient à l'intérieur des villes par l'alimentation des fontaines et des bains publics "les thermes" qui ont permis une nette évolution dans la propreté sanitaire des personnes. L'évolution des techniques de distribution de l'eau au moyen de tuyaux de plomb soudés a probablement compté pour une part dans la déchéance de la civilisation romaine3, en raison de la maladie générée par le plomb (voir saturnisme).
Les historiens disposent de peu de documents décrivant précisément le système de plomberie ou évoquant les dates de son installation. Mais les couches de sédiments déposés en aval des sorties d'égouts, sédiments qui ont saisonnièrement et annuellement enregistré les variations de teneur en différents métaux. Des chercheurs ont récemment étudié 177 échantillons prélevés dans la colonne des sédiments portuaires d'une ancienne zone portuaire romaine (Ostie, le premier port de la ville antique de Rome) en aval d'un exutoire d'égout romain. Par datation au radiocarbone ils ont pu dater chaque couche sédimentée. Ces analyses ont mis en évidence une forte augmentation de la concentration de plomb en aval de l'exutoire portuaire de ces anciens égouts.
Cette étude (publié en 2017) apporte trois informations historiques nouvelles et d'importance :

  1. c'est au cours du seccond siècle avant J.C. (c'est à dire 300 ans après la construction du grand aqueduc) que les canalisations de plomb de cette ville ont été installées. Durant trois siècles les romains ont bu de l'eau de fontaine sans plomb, puis durant un siècle (de guerre et de décadence selon les historiens) nombre d'entre eux ont bu de l'eau acheminée par des tubulures de plomb soudé4. Une première découverte est que ces tuyaux ont irrigué la ville en eau (polluée) considérablement plus tôt que ne le pensaient jusqu'alors les historiens (environ 150 ans plus tôt) au vu des preuves archéologiques disponibles concernant les tuyaux de plomb installés dans l'empire romain4. Les analyses isotopiques montrent qu'il ne s'agit pas de plomb d'origine "naturelle"4 ;
  2. Une seconde information nouvelle est que un siècle après l'installation de ce réseau de distribution en plomb, le taux de plomb a nettement diminué dans le sédiment du port, traduisant une panne ou un abandon partiel du système d'alimentation et/ou d'évacuation des eaux4. Ce calendrier rétrospectif est cohérent avec les dates connues des guerres civiles romaines à cette époque, qui ont sans doute contribué à faire négliger l'entretien des canalisations4 ;
  3. Le troisième apport de cette étude est qu'elle apporte des éléments de preuve que non seulement les romains se sont probablement empoisonnés avec leur "eau du robinet" et de fontaine (qui contenait environ 100 fois plus de plomb environ que l'eau de source3) et via leurs récipients d'étain contenant du plomb5, mais - au vu des teneurs en plomb trouvés dans les sédiments de cette époque - il est permis de penser que le poissons, les poulpes, les mollusques, les oursins et les crustacés pêchés dans le port et à son aval aient aussi pu être contaminés par le plomb4 ; au détriment des écosystèmes marins locaux (et des oiseaux marins et de rivages) d'une part, et aussi au détriment de la santé des consommateurs de ces produits de la mer, qui étaient à l'époque des mets très appréciés de l'aristocratie et de la population romaine. D'autres grandes villes romaines ont probablement des problèmes similaires dont Naples6.

Dans les siècles qui suivent longtemps les réseaux de distribution d'eau sont du ressort du fontainier qui collabore activement avec les plombiers ouvriers spécialisés dans le travail du plomb mais aussi les pompiers, les spécialistes des pompes. Les installations sont alors essentiellement publiques (fontaines, etc.). Ce n'est qu'à partir du début xixe siècle qu'elles se répandent progressivement à l'intérieur des appartements. L'invention du premier WC (Water Closet), qui devient ensuite le « cabinet d'aisance avec réservoir de chasse » est à lui seul un grand pas vers la modernité, en introduisant les groupes sanitaires dans les immeubles.

Objectifs

Les objectifs de la plomberie visent à permettre une meilleure hygiène et faciliter la vie en société en permettant de rencontrer les besoins fondamentaux biologiques de l'être humain. On sait déjà que respirer, boire et évacuer les déchets est fondamental et essentiel . La grande concentration d'humains sur de petits territoires oblige à de telles mesures sanitaires.

Améliorer la salubrité des résidences, des villes par les techniques de la plomberie, la construction des services d'égouts et d'aqueducs. On peut comparer les services rendus par la plomberie à ceux qui l'ont été par l'invention de la collecte des vidanges par monsieur Poubelle. La santé des citadins a pu s'améliorer et permettre la croissance des villes dans des conditions d'hygiène en dépit de l'augmentation de la population sur un espace restreint de territoire.

 

Le drainage des appareils de plomberie

Pour obtenir une bonne efficacité du renvoi d'un appareil, des évents sont nécessaires pour permettre le passage de l'air. Quand nous mettons de l'huile dans le moteur d'un véhicule à partir d'une canette métallique, on perce le dessus du contenant à deux endroits opposés sur le couvercle. Le but est de permettre un écoulement régulier par l'introduction d'air dans la boite. La même procédure s'applique pour la tuyauterie afin de faciliter la vidange des appareils sans que le siphonse désamorce à la fin du cycle.

Principes en Amérique

L'installation de la plomberie est régie en Amérique du Nord par des codes d'installation strictes de type directifs et/ou de performance.

Les codes directifs obligent l'installateur à faire ceci ou cela. Le code de performance décrit le rendement minimum que l'installation doit rencontrer. Les nouveaux codes en préparation sont des codes de performance.

Pour obtenir le droit de travailler dans sa spécialité, l'artisan obtient sa carte de compétence après avoir suivi un cours plus ou moins long dépendant de la spécialité embrassée. Des stages de formation viennent compléter les études : en 2009 l'entrepreneur doit posséder sa carte de compétence pour le gaz naturel, pour la vapeur, les gicleurs, la soudure de pipeline, en fonction de sa spécialité.

Pour travailler dans le domaine institutionnel, commercial ou industriel le plombier doit savoir lire les plans, connaître les mesures de sécurité, avoir une expérience des matériaux, leur manipulation, leur installation, de leur résistance, connaitre les supports et ancrages appropriés, etc.

Distribution d'eau (courbe de Hunter)

Le Dr Roy B. Hunter du National Bureau of Standards, actuellement NIST, a développé des tables7 pour déterminer les charges de la demande pour les appareils de plomberie. Ces courbes basées sur la probabilité simultanée d'utilisation des appareils, a permis d'élaborer un graphique de la demande pour éviter le sous ou sur-dimensionnement de la tuyauterie. Ce graphique simple à utiliser est reconnu comme fiable par la communauté des concepteurs et ingénieurs. La courbe de Hunter a été construite à partir de l'appareil unitaire qui s'appuie sur le débit d'eau du plus petit appareil de plomberie (le robinet d'un lavabo vaut un appareil unitaire).

Il s'agit d'un outil auquel le concepteur doit ajouter son jugement, parce que cette courbe ne peut être utilisée pour un réseau municipal ou un gros édifice à logements (un édifice multi-logements). Les théâtres, arénas, lieux de rassemblement publics font partie des exceptions qui sortent de la courbe ; par exemple : quand il y a une partie d'un sport national à la télé, entre les périodes de jeu tout le monde va uriner en même temps, ce qui fausse cette courbe de demande.

Matériaux

Articles détaillés : RobinetterieTuyau rigide et Tuyau souple.

La tuyauterie peut être en acier en acier inoxydable, en argile, en bambou en cuivre, en laiton, en verre, en thermoplastique pour l'aqueduc (PVC : polychlorure de vinyle, PE : polyéthylène, PP : polypropylène), en ciment, en ciment amianté pour l'aqueduc ou ciment armé pour le pluvial, en fonte grise centrifugée pour le sanitaire ou en fonte ductile pour l'aqueduc, en aluminium doublé de thermoplastique pour le pluvial, en glaise vitrifiée ou autres matériaux approuvés pour une utilisation spécifique.

La tuyauterie pluviale peut être en béton armé que l'on retrouve surtout dans le domaine du génie civil, domaine qui débute à un mètre à l'extérieur du bâtiment; tandis qu'à l'intérieur de l'édifice, la tuyauterie relève du génie en mécanique du bâtiment et se termine à un mètre à l'extérieur de celui-ci.

Les raccordements peuvent être faits : par joints mécaniques ou par compression pour les tuyaux de fonte, certains tuyaux de plastique et de glaise vitrifiée[Quoi ?], par étoupe/plomb pour les tuyaux de fonte avec cloche, par joints taraudés ou joints filetés ou soudage pour les tuyaux d'acier, par brasage pour les tuyaux de cuivre, par du ciment pour les tuyaux de ciment, par fusion pour les tuyaux de plastique, par joints toriques pour les tuyaux PER ou IPEX, etc.

Le choix de la robinetterie est important selon le produit qui est acheminé dans la tuyauterie en fonction de l'application. Quand l'utilisation de pompes s'impose, on doit porter une attention particulière au choix de cet élément ; à cause de la cavitation qui peut se produire dans certaines applications et/ou circonstances. Ainsi pour contrôler des gaz un robinet à pointeau ou un robinet à boisseau sera utilisé plutôt qu'un robinet vanne. (Un robinet à boulet "Bille" peut avantageusement remplacer le robinet à vanne pour les petits diamètres. Les robinets à soupape ou à jupe se prêtent mieux au contrôle du débit. Le robinet à vanne sert à arrêter le passage du fluide non à en contrôler le débit. Une vanne papillon offrira un service semblable à la vanne pour les grands diamètres 64 mm et plus), la vanne papillon peut servir au contrôle du débit avec une certaine efficacité.

Les raccordements cuivre/acier devront être évités. L'usage d'un raccord de bronze ou d'un joint diélectrique permet d'éviter la corrosion galvanique.

La tuyauterie rigide doit être supportée à intervalles. La tuyauterie flexible doit être supportée sur toute sa longueur. Il est important de noter que pour les édifices en hauteur et les édifices où il y a rassemblement de nombreuses personnes, des ancrages para-sismiques doivent être ajoutés comme dans les hôpitaux, arénas, lieux publics, etc.

Étant donné la grande diversité des matériaux, la disponibilité de ceux-ci, le travail du choix final implique aussi la responsabilité de l'entrepreneur installateur sous la responsabilité de l'ingénieur. Le représentant de la compagnie qui vend et/ou fabrique les nouveaux matériaux sur le marché, fait connaître ceux-ci à l'ingénieur et au contracteur. L'expérience vient des mauvais essais relatifs au non-respect des garanties ou de la non performance des données publiées au départ. Quelquefois, c'est une mauvaise application d'un bon produit qui cause problème.

Dans les grands projets, c'est l'ingénieur en génie mécanique appliqué au bâtiment qui spécifie les matériaux à utiliser, prépare les plans et devis, surveille l'exécution des travaux, et/ou assume la responsabilité de l'installation et/ou partage celle-ci en autant que toutes les règles de l'art aient été respectées par l'entrepreneur en plomberie.

Application géographique[modifier | modifier le code]

Le travail du plombier s'arrête à un mètre du mur extérieur du bâtiment. À partir de là jusqu'à l'égout public ou à la fosse septique, c'est l'égout de bâtiment. Les travaux pour l'égout de bâtiment sont plutôt exécutés par l'entrepreneur général tout comme le terrassement, le pavage, etc.

Le terme plomberie couvre plusieurs corps de métiers. Tous visent à la mise en pratique de principes scientifiques (ingénierie) comme la thermodynamique, la gravitation, la viscosité des fluides, pour le confort et la salubrité. (les sciences biologiques et médicales sont intimement reliées à la notion de confort. - Le confort est reliée au fait que le corps humain est homéotherme ; c’est-à-dire que la température intérieure du corps doit être constante. - Le confort c'est dissiper notre surplus de chaleur à la même vitesse qu'on la fabrique.)

Les principes scientifiques sont appliqués en réfrigération (voir Sadi Carnot) (avec un gaz, de l'eau), en chauffage avec un caloporteur (l'eau, le glycol, la vapeur), en protection incendie (par des systèmes de gicleurs automatiques), les systèmes d'extinction incendie au CO2, les systèmes de vacuum, le transport d'huile ou du gaz naturel, air comprimé, gaz médicaux, industrie chimique et pétrochimique, industrie alimentaire, etc.

La plomberie couvre aussi de nos jours le transport de l'eau pour divers usages dont plus usuellement les applications domestiques et résidentielles.

On sait que pour le traitement des eaux usées il est toujours plus facile de purifier l'eau le plus près possible de sa source polluante.

Parmi les applications nouvelles et les matériaux plus facilement utilisables, il y a le PER (PEX en anglais)

Égout de bâtiment :

  • Combiné : canalise les eaux pluviales, sanitaires ou industrielles
  • Sanitaire : canalise exclusivement les eaux sanitaires
  • Pluvial : canalise exclusivement les eaux pluviales

Applications nouvelles

La plomberie est devenue beaucoup plus accessible aux bricoleurs dans la mesure où il n'est plus nécessaire d'avoir tout l'outillage et le savoir-faire, particulièrement pour le brasage. On trouve actuellement des composants en plastique qui s'assemblent par simple collage (CPVC chlorure de polyvinyle) ou des raccords à visser permettant le raccordement des différents accessoires (robinets, etc.) ou à une ancienne installation en cuivre. Il existe même des tuyaux souples comme le PER(Polyéthylène Réticulé haute densité) pour l'intérieur et le PE (Polyéthylène basse densité) pour l'extérieur (arrosages, fontaines, mares...).

Il reste cependant au bricoleur à savoir schématiser son installation. Dans cette lignée, il y a aussi le Duratec Système Airline qui est dédié à l'air comprimé et aux gaz. Ce tuyau d'aluminium est chemisé de plastique et est doublé à l'intérieur par du plastique. Les raccords sont dotés de joints toriques.

Notez aussi que le PER est appelé PEX dans le monde anglo saxon.

Ce système est réputé pour son application en matière de distribution de l'eau dans une résidence unifamiliale, duplex, maison préfabriquée ou roulotte, du plus elle considérée comme très économique. Un outil spécial doit être utilisé pour réaliser de bons raccordements et de bons joints. Cependant, pour les immeubles d'habitation collective de 6 logement et plus ainsi que pour les édifices publics, on recommande l'utilisation du cuivre à cause des propriétés bactériostatiques de ce métal.

Cependant pour une application à logements multiples on devrait augmenter la tuyauterie d'un diamètre à cause des joints et raccords qui ont un diamètre plus petit que la tuyauterie. Cette restriction crée une turbulence dans l'écoulement du fluide, d'où une perte de pression qui oblige à l'augmentation de diamètre de la tuyauterie. Par contre ce type de tuyau flexible permet de sauver sur les raccords et joints tel que coudes 90 ou 45 et permet ainsi d'effectuer les changements de direction par de grands rayons, ce qui facilite l'écoulement linéaire sans turbulence.

Évacuation des eaux[modifier | modifier le code]

Pollution[modifier | modifier le code]

Pour combattre la pollution des lacs et rivières par les eaux usées, des précautions s'imposent. Le traitement le plus économique et le plus efficace doit être fait à la source.

Économie de l'eau

Pour éviter la pollution, l'économie des eaux potables est requise. Il est aussi possible de réutiliser les eaux pluviales, en les stockant, et de les utiliser pour l'arrosage des pelouses, pour l'évacuation des cuvettes des appareils sanitaires.

Types d'eaux « souillées »

Les eaux usées (eaux grises) sont évacuées des éviers, des lavabos, des douches, des baignoires et des lessiveuses. Elles sont qualifiées d'eaux grises et peuvent servir à l'arrosage de terrains, pelouses et jardins. Il y a un potentiel d'économie d'énergie en récupérant la chaleur des eaux grises pour l'appliquer au préchauffage de l'eau chaude domestique. Une étude économique au cas par cas doit être faite selon les régions pour justifier ce type de projet.

Les eaux vannes (eaux noires) proviennent des cabinets d'aisance (WC) et urinoirs. Elles doivent être évacuées par les services d'égouts publics ou, quand les services publics sont inexistants, elles doivent passer par des fosses septiques et des champs filtrants avant d'être renvoyées dans la nature.

Les eaux usées techniques (eaux récupérées) proviennent des bâtiments de type industriel rejetant des produits toxiques dans leurs laboratoires. Ces eaux doivent être retraitées au sein de la structure industrielle avant d'être rejetées dans le réseau d'eaux usées. Après un traitement adéquat, elles peuvent cependant être réutilisées pour alimenter les urinoirs et toilettes, ou retournées dans la chaîne de l'industrie. (L'eau des tours d'eau des systèmes de réfrigération en sont un bon exemple).

Les eaux pluviales et les eaux de surface sont en principe évacuées de préférence via des fossés et/ou des égouts pluviaux. Il n'est généralement pas nécessaire de traiter ces eaux dans les usines d'épuration quand on les renvoie dans la nature. Moyennant un traitement minimal, ces eaux peuvent être récupérées pour alimenter des douches, toilettes et urinoirs. Elles doivent être emmagasinées dans des réservoirs de plastique sombres à l'abri de la lumière pour empêcher la prolifération d'algues. La tuyauterie de distribution devra être aussi en plastique à cause de l'acidité : leur pH se situe entre 4 et 5, ce qui attaque le cuivre et l'acier.

Cependant dans les villes, les 15 premières minutes d'un orage génèrent des eaux noires à la suite du lavage des toitures et rues de la ville. Ces eaux devraient être traitées ; mais elles sont souvent dérivées dans nos rivières à cause des grands volumes de pluie qui dépassent la capacité maximale que les systèmes d'épuration peuvent traiter.

Dans le cas des bâtiments avec de nombreux utilisateurs, une petite usine d'épuration peut être requise quand les services d'égouts sont absents (voir usine d'épuration).

En principe, il est toujours préférable et plus facile d'effectuer le retrait des substances polluantes le plus près possible de la source. Par exemple, quand on utilise des produits radioactifs dans un hôpital, si ce produit est rejeté à l'égout sans être retiré, il va polluer les boues de l'usine d'épuration. Une fois contaminées, celles-ci deviennent inutilisables. Le même raisonnement s'applique aux médicaments, aux produits chimiques, aux pesticides et à certains produits domestiques non biodégradables, tel le phosphate.

Plomberie, eau potable et société

En 2010, grâce aux efforts du World Plumbing Council9, le 11 mars est devenu la journée mondiale de la plomberie10. Cette journée a pour but de faire mieux connaître l'importance de la plomberie dans la question de l'accès à l'eau potable.

 
Éléments extérieurs de pompes à chaleur à usage résidentiel.

Une pompe à chaleur (PAC), aussi appelée thermopompe, est un dispositif permettant de transférer de l'énergie thermique(calories) d'un milieu à basse température (source froide) vers un milieu à haute température (source chaude). Ce dispositif permet donc d'inverser le "sens naturel" du transfert spontané de l'énergie thermique.

Selon le sens du dispositif de pompage, une pompe à chaleur peut soit être considéré comme un système :

  • de chauffage si l'on souhaite augmenter la température de la source chaude,
  • de réfrigération si l'on souhaite abaisser la température de la source froide.

Lorsque le but du dispositif de pompage est, à la fois, de chauffer et de refroidir, le système est alors considéré comme une thermo-frigo-pompe.

Des pompes à chaleur se retrouvent ainsi dans de nombreuses installations telles que des réfrigérateurs, des climatiseurs et divers systèmes de chauffage.

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