Calculer la vitesse d'onde et la hausse de pression.
Le coup de bélier est la surpression qui se produit lorsqu'un fluide en mouvement est forcé de s'arrêter ou de changer brusquement de direction, comme lors de la fermeture rapide d'une vanne. Ce calculateur résout l'équation de Joukowsky pour la montée instantanée de pression à partir de la masse volumique du fluide, de la célérité d'onde et de la variation de vitesse, puis estime la marge par rapport à la pression nominale de la conduite et recommande des temps de fermeture cibles pour maintenir le coup de bélier sous la pression de conception.
Équation de Joukowsky : ΔP = ρ × a × ΔV où ρ est la masse volumique du fluide, a la célérité de l'onde de pression et ΔV la variation de vitesse moyenne. Célérité d'onde a = √(K / ρ) / √(1 + (K/E) × (D/t)) où K est le module de compressibilité du fluide, E le module de Young de la paroi de la conduite, D le diamètre et t l'épaisseur de paroi — une conduite plus souple (E plus faible) donne un a plus faible et donc un coup de bélier plus faible. Pour l'eau dans de l'acier rigide, a ≈ 1 300 m/s ; dans une conduite en PE flexible, a ≈ 250–400 m/s. Pour maintenir le coup de bélier dans la classe de pression, visez un temps de fermeture T > 2L/a (durée d'un aller-retour d'onde complet), ce qui étale la décélération sur la longueur de la conduite.
Un ingénieur de réseau estimant le coup de bélier après l'arrêt d'une pompe de 500 L/min sur une canalisation de 1,2 km calcule ΔV = 2,1 m/s, ΔP = 26 bar, dépassant la classe de la conduite — et ajoute un réservoir d'air anti-bélier pour amortir l'onde d'arrêt.
Un concepteur de procédé spécifiant une vanne d'eau de refroidissement de 200 mm choisit un actionneur électrique avec 5 s de fermeture au lieu du solénoïde initial de 0,5 s, faisant chuter le coup de bélier de 18 bar à 3 bar et évitant la mise à niveau de classe de conduite.
Un technicien du bâtiment enquêtant sur des coups dans les conduites lors de l'arrêt d'une machine à laver installe un anti-bélier en ligne dimensionné avec le calculateur pour le volume de gaz requis et la pression nominale de la ligne.
Toute fermeture plus rapide que T_c = 2L/a (longueur de ligne × 2 / célérité d'onde) produit le plein coup de bélier de Joukowsky. Une fermeture plus lente étale la décélération et réduit proportionnellement la pression de pointe.
Les longues canalisations stockent plus d'énergie cinétique. La surpression de Joukowsky elle-même ne dépend pas de la longueur de la ligne, mais la durée du pulse haute pression oui (= 2L/a), donc les dommages par fatigue et le bruit audible augmentent avec la longueur.
Oui — l'air piégé se comprime et rebondit, créant des phénomènes de séparation de colonne avec des surpressions bien supérieures aux prédictions de Joukowsky. Purgez toujours les points hauts et installez des casse-dépression sur les descentes longues.