Réduction des coups de bélier et des surpressions d’eau dans les systèmes de protection incendie

L’anti-bélier ou coup de bélier est une onde de pression dans un système de tuyauterie provoquée lorsqu’un fluide en mouvement est contraint de s’arrêter ou de changer soudainement de vitesse ou de direction. Les surpressions dans les systèmes d’adduction d’eau potable pour la protection incendie peuvent être causées par différents facteurs, tels qu’une vanne qui se ferme ou s’ouvre trop rapidement ou une pompe qui démarre ou s’arrête brusquement. Ce changement de mouvement peut entraîner une augmentation de pression importante et potentiellement dommageable.

La plupart des systèmes de protection incendie sont conçus pour fonctionner à une pression de service maximale de 12 bar (175 psi). Les ondes de pression dues à un coup de bélier ou à une anti-bélier peuvent facilement dépasser 50 bar (740 psi), créant ainsi une menace réelle de dommages aux canalisations et à l’instrumentation.

Les images ci-dessous montrent deux exemples de dommages catastrophiques causés aux canalisations et accessoires par un anti-bélier dans les systèmes de protection incendie.

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Un corps de vanne fissuré par un anti-bélier, Tuyauterie endommagée par un coup de bélier.

5 façons de prévenir l’anti-bélier dans les systèmes de protection incendie

Il existe plusieurs méthodes différentes qui peuvent être utilisées pour réduire ou prévenir les anti-béliers. Les cinq solutions suivantes présentent quelques approches privilégiées pour traiter les problèmes d’anti-bélier ou de coups de bélier.

1. Vanne de contrôle de pompe anti-bélier

Un moyen efficace de prévenir l’anti-bélier ou le coup de bélier résultant du démarrage des pompes à arbre vertical est d’utiliser une vanne de décharge réglable normalement ouverte, telle que la BERMAD modèle FP-730-48-BL afin de prévenir l’onde de surpression au démarrage de la pompe à la source.

Comme il s’agit d’une vanne normalement ouverte, elle évacuera efficacement tout air et tout risque d’anti-bélier lors du démarrage de la pompe. Dès que la pression de la pompe, inférieure au maximum défini, atteint l’entrée de la vanne, celle-ci se fermera et continuera de fonctionner comme vanne de décharge.

2. Vanne de contrôle et de retenue de pompe incendie anti-bélier

Lorsque le démarrage de la pompe crée momentanément un niveau d’anti-bélier intolérable, une vanne de contrôle de pompe incendie adaptée à la plupart des configurations de pompe constitue une solution polyvalente et efficace.

Lorsque la pompe incendie est inactive, cette vanne sera maintenue fermée grâce à la pression de la pompe jockey du système. Lorsque la pompe démarre, la surpression initiale sera évitée par la vanne fermée qui continuera à s’ouvrir, libérant l’eau dans le système de manière contrôlée afin de prévenir toute surpression ou coup de bélier.

Un bon exemple d’une telle vanne est la BERMAD 42T-20 homologuée UL. Lorsque cela est nécessaire, cette vanne peut être utilisée en double ou triple fonction comme vanne de contrôle de pression et clapet anti-retour, tout en prévenant simultanément les coups de bélier ou les dommages dus à la surpression lors du démarrage de la pompe.

3. Contrôle de la vitesse de fermeture ou d’ouverture de la vanne

Le coup de bélier peut être causé par une réaction trop rapide des vannes de protection incendie. La plupart des systèmes de protection incendie tiennent compte de la nature agressive du débit d’eau de protection incendie, conçus pour acheminer le fluide extincteur vers les dispositifs d’application dans les plus brefs délais. Malgré cela, il est parfois nécessaire de contrôler la réaction des vannes lorsque le niveau de pression de surpression est intolérable et que la tuyauterie et les instruments doivent être protégés.

Certaines vannes peuvent être équipées d’un dispositif de vitesse de réaction pour contrôler la vitesse d’ouverture et/ou de fermeture afin d’éviter un effet de coup de bélier dommageable. Ainsi, il est possible de contrôler la fermeture et/ou l’ouverture de la vanne selon les besoins, et d’atténuer l’effet de coup de bélier à un niveau supportable.

4. Pression de la pompe jockey

Pour diverses raisons, la pompe jockey ou la pression de maintenance peuvent souvent être réglées sensiblement plus bas que la pression de fonctionnement du système. Ainsi, lorsqu’une pompe démarre dans un système de protection incendie sous pression, elle doit augmenter la pression maintenue dans le système par la pompe jockey jusqu’à la pression de fonctionnement du système. Cela crée toujours une forme d’anti-bélier, parfois le niveau d’anti-bélier peut être dommageable.

En réduisant la différence entre la pression de démarrage de la pompe jockey et la pression de fonctionnement de la pompe incendie, nous pouvons ramener l’anti-bélier à un niveau gérable. Par exemple, lorsque la pression de fonctionnement est de 12 bar et que la pression de maintenance du système ou la pression de la pompe jockey est de 6 bar, la pompe principale devra rapidement augmenter la pression d’au moins 6 bar, ce qui entraînera une surpression initiale lors du démarrage de la pompe principale. Régler la pression de maintenance plus près de la pression de fonctionnement réduira efficacement l’anti-bélier. Plus la différence de pression est faible, plus l’anti-bélier sera réduit.

5. Réservoirs à vessie anti-bélier

Une réponse efficace aux coups de bélier ou aux surpressions existantes est un réservoir à vessie anti-bélier qui peut être installé sur la canalisation. Le réservoir en acier contient une vessie flexible qui est fixée au raccordement du réservoir avec la conduite principale du système d’adduction d’eau. La forme de la vessie est similaire à celle du réservoir, ce qui lui permet de s’étendre jusqu’à la capacité maximale du réservoir. De l’air comprimé est confiné entre la vessie et l’enveloppe externe du réservoir à une pression compatible avec les exigences du système. Les pressions interne et externe de la vessie sont toujours égales, permettant ainsi les flux entrants et sortants d’eau selon les besoins.

À l’arrivée d’une onde de pression dans le réservoir à vessie, celui-ci déplacera la vessie et augmentera ainsi le volume de la tuyauterie du système dans laquelle l’anti-bélier est transmis. Le débit vers la zone élargie absorbe et atténue ainsi l’onde de choc.