Pourquoi utiliser des ventouses dans les réseaux d’eau potable et d’assainissement
Les conduites d’eau potable ou d’assainissement peuvent contenir du gaz, de l’air dissout dans l’eau ou sous forme de poche vapeur en fonction de la température et de la pression. Afin de garantir le bon fonctionnement d’un réseau, son rendement, il est nécessaire d’évacuer ces volumes d’air ou de tout autre gaz. La ventouse est un organe autonome de réseau qui sans apport d’énergie contribue à faire échapper ces poches de gaz ou admettre de l’air dans une canalisation en fonction du besoin.
Tous les réseaux AEP et EU sont composés de canalisations qui transportent les fluides depuis les sites de pompage ou de production jusqu’à leur point de stockage ou de traitement. Tout au long de ce parcours, des poches de gaz se forment et restent prisonnières dans les canalisations. Ces poches sont difficiles à localiser et elles diminuent les performances de l’ensemble du réseau en réduisant la section efficace de la canalisation en certains points. Aussi cette présence peut également entraîner des coups de bélier, une baisse de débit, des ruptures de conduites, des nuisances sonores à travers les tuyaux ou encore de la cavitation et donc de la corrosion. L'air provoque également des perturbations à son passage dans les vannes, compteurs et dans tout organe de sectionnement. Afin de garantir un fonctionnement sûr, efficace et durable il est donc essentiel d'éliminer les gaz présents sur l’ensemble des réseaux.
Pourquoi du gaz est présent dans les canalisations ?
Les principales sources sont :
- Remplissage partiel de la conduite avec présence de poches d’air à ses extrémités et ses points hauts
- Air dissout naturellement dans l’eau qui est libéré lorsque la pression diminue et ou la température augmente.
- Air introduit dans les réseaux à partir des ouvertures (joints, fuites ou matériel de robinetterie) ou du vortex d’aspiration des pompes
- Décomposition de la matière organique dans les réseaux d’eaux usées
Pourquoi du vide se forme dans les canalisations ?
À l’inverse, du vide peut se créer et apparaitre en raison de l’absence d’un dispositif permettant l’admission d’air. Ce phénomène se produit notamment lors de l’arrêt brutal des pompes. Par son inertie, le fluide va continuer à avancer dans la conduite causant des conditions de dépression entre la pompe et le « train » de fluide. Cette dépression peut provoquer :
- Intrusion de contaminants : boue, impuretés… fissures des tuyaux, détérioration du matériel de robinetterie, aspiration des joints, raccords ou autres accessoires.
- Réduction de la durée de vie de la conduite en raison des fluctuations de pressions et dépressions. Cette contrainte régulière affaiblira et aboutira à l’endommagement de la canalisation, principalement sur les réseaux vieillissants.
- Dans les cas extrêmes, casse totale du tuyau.
Pour que des contaminants pénètrent dans les réseaux d’eau potable, trois éléments doivent se produire simultanément :
- La présence d'une source d’eau polluée (par exemple, une nappe phréatique contaminée)
- Un accès dans le réseau, provoqué par exemple par un joint usé ou une fuite
- Une dépression dans le réseau
La solution permettant d’éviter cette contamination est de supprimer l’un des trois facteurs : la dépression. La ventouse est un organe de réseau économique et efficace pour lutter et éviter ce phénomène. Leur installation combinée à un bon entretien du réseau, permet de limiter fortement la dépression et prévient donc l’introduction de polluants extérieurs même sur des réseaux vieillissants.
Mais attention, les ventouses doivent être parfaitement adaptées aux conditions hydrauliques du réseau sur lequel elles sont installées. Les ventouses nécessitent également un minimum de surveillance et d'entretien.
Les ventouses sont souvent associées à l’évacuation de gaz. Mais comme expliqué ci-dessus, les ventouses 3 fonctions permettent également l’entrée d’air dans la canalisation.
Fonctionnalités des ventouses
Les ventouses sont des dispositifs hydromécaniques conçus avec un flotteur permettant la libération automatique des gaz emprisonnés pendant le remplissage et le fonctionnement du réseau.
Elles assurent également l'apport d'air lors de la vidange du réseau afin d’éviter une mise en dépression du réseau. Ceci est important car la dépression provoque un vide qui peut entraîner l'écrasement du tuyau ou la pollution du réseau.
Par conséquent, les ventouses offrent une protection contre les variations brutales de pression, qui sont les principales causes d'éclatement, d’écrasement et de rupture des canalisations.
L’utilisation des ventouses offre de nombreux avantages :
- Réduction de la consommation d'énergie et des coûts d'exploitation
- Pertes de charge limitées
- Réduction du temps de remplissage des conduites
- Réduction de l’impact des coups de bélier
- Réduction des imprécisions de mesure (débit, pression…)
- Réduction de la corrosion
- Réduction du risque de contamination
- Réduction du risque d'éclatement et d'écrasement des tuyaux
- Réduction des coûts de remplacement
- Réduction de l'amortissement grâce à une durée de vie supérieure du réseau
- Utilisation de pompes plus petites en raison d’une perte de charge maîtrisée
Trois principaux types de ventouses
Il existe trois types de ventouses installés sur les réseaux : simple fonction, double fonction et triple fonction.Les ventouses simple fonction, également appelées ventouses automatiques ou purgeurs, libèrent en continu de petits volumes de gaz d'une conduite sous pression. L’air s’accumule au point haut de la ventouse et forme une poche qui fait descendre la ligne de flottaison du flotteur jusqu’à l’ouverture complète de la ventouse qui va libérer un volume d’air. Une fois l’air libéré, le flotteur remonte avec l’eau du réseau jusqu’à fermer la ventouse.
Elles sont également appelées ventouses de dégazage.
Les ventouses double fonction évacuent de grands volumes d'air des conduites et sont principalement utilisées lors du remplissage. Elles permettent également de laisser entrer l'air pendant la vidange ou lors de chutes brutales de pression. Elles sont également appelées ventouses cinétiques, ventouses à grand orifice, ventouses casse vide.
Les ventouses triple fonction remplissent les fonctions des deux types de ventouses précédentes. Elles déchargent ou admettent de larges volumes d’air lors des opérations de remplissage ou de vidange d’un réseau. Elles évacuent continuellement des bulles et poches d’air lorsque la conduite est sous pression.
Durant le remplissage l’air est évacué de la conduite vers l’extérieur par le grand orifice. Inversement lors de la vidange, le flotteur descend ce qui permet l’introduction automatique de grands volumes d’air dans la canalisation. En fonctionnement normal les poches d’air sont expulsées par le petit orifice uniquement.
Ces ventouses triple fonction sont également appelées ventouses double orifice ou à deux chambres.
Ventouses pour eau potable
Performances optimales, entretien minimal et longévité sont les caractéristiques de notre large gamme de ventouses. Elles sont disponibles en matériaux composite, alliant résistance, légèreté et une efficacité optimale.
Purgeurs automatiques – ventouses simple fonction
Les purgeurs automatiques AVK fonctionnement grâce à un flotteur et un joint déroulant très sensible à l’accumulation d’air dans la ventouse. Ils permettent une évacuation efficace de l'air dans une conduite sous pression. Le purgeur est léger et compact et possède un orifice 12 mm² permettant l'évacuation de l'air à des débits élevés. Tous les composants sont fabriqués dans des matériaux résistants à la corrosion. Nos purgeurs sont disponibles avec un corps en polyamide armé (série 701/10) ou en fonte ductile (série 701/20).Ventouses double fonction
Les ventouses double fonction AVK (701/30) présentent une conception dynamique permettant une décharge ou une admission d'air à grand débit tout en empêchant une fermeture prématurée due au flux d’air. La conception spéciale du siège d’étanchéité composée de bronze et de caoutchouc EPDM assure une longévité accrue et ne nécessite aucun entretien.Ventouses triple fonction
Les ventouses triple fonction AVK combinent les fonctions des deux types de ventouses précédentes : purgeur automatique et grand orifice pour grands débits.
Ci-dessous la gamme de ventouses AVK triple fonction pour eau potable :
- Série 701/40 : ventouse en polyamide armé avec joint déroulant
- Série 701/46 : ventouse dynamique normalement fermée en l’absence de pression
- Série 701/50 : ventouse triple fonction à passage réduit.
- Série 701/53 : ventouse triple fonction à passage intégral.
- Ventouse souterraine composée d’une ventouse 701/40 et d’un coffre en PVC et polypropylène (701/84)
- Ventouse triple fonction en fonte ductile revêtue époxy (851/41 with ABS float) and (851/45 with SS316 float)
La ventouse souterraine AVK série 701/84 est conçue pour réduire les coûts de pose en permettant de s’affranchir d’un regard, et en économisant de l’espace. Elle résiste au gel et convient aux passages de véhicules, endroit où la pose d’un regard pourrait fragiliser le sol en surface.
Ventouses pour l’assainissement
Les ventouses triple fonction AVK pour des eaux chargées sont conçues pour le même fonctionnement que pour de l’eau potable. Elles combinent un grand orifice qui permet d’évacuer ou d’admettre de l’air à grand débit lors des opérations de remplissage ou de vidange, et d’un petit orifice qui permet le dégazage en continu. La particularité innovante est caractérisée par une distance importante entre le fluide et le système d’étanchéité. Cette conception assure un fonctionnent fiable et durable, même lorsque la ventouse est utilisée avec des eaux particulièrement chargées ou en milieu agressif. Le fluide n’est jamais en contact avec le système d’étanchéité petit et grand débit de la ventouse.
AVK propose une large gamme de ventouses assainissement et de nombreuses options dont :
- Clapet entrée ou sortie d’air
- Dispositif antibélier
- Capotage antigel
- Différents matériaux et configurations disponibles pour s’adapter aux spécificités du fluide
L’utilisation d’une ventouse souterraine est une solution compétitive en comparaison à la construction d’un regard. Elle permet un accès pratique, rapide et sécurisé pour effectuer des opérations de maintenance depuis le sol, même lorsque le réseau est sous pression.
Caractéristiques des ventouses AVK spécifiques à l’assainissement
- Forme conique du corps pour maximiser le volume d’air entre le flotteur et le système d’étanchéité proportionnellement à la taille de la ventouse
- La forme conique du corps prévient également l’accumulation de dépôts au fond de la ventouse et par conséquent évite que la mobilité du flotteur soit perturbée.
- Légèreté du corps en acier ou en polyamide renforcé
- Grand orifice permettant l’évacuation de quantités importantes d’air sous pression
- Le ressort sur la tige du flotteur empêche l’ouverture intempestive de la ventouse en réponse à des remous généralement présents sur un réseau assainissement
- Vidange et rinçage possible à partir d'une arrivée d’eau externe
- Un tuyau d’évacuation peut être monté sur le raccord taraudé située sur la ventouse
Dimensionnement et positionnement des ventouses
Les ventouses sont dimensionnées pour chaque installation en fonction du débit, de leur emplacement et des performances souhaitées. C’est pourquoi le DN de la ventouse ne correspond pas au DN de la canalisation sur laquelle elle sera installée. La dimension et le positionnement des ventouses seront déterminés grâce à une étude spécifique.
La fonction principale d'une ventouse est d’évacuer les poches de gaz d'une conduite. Elle ne fonctionnera efficacement que si elle est correctement installée. L'emplacement adéquat de la ventouse permettra d’améliorer considérablement les performances du réseau. C’est pourquoi, elles doivent être installées à l’endroit où les poches d’air peuvent s’accumuler. Le plus souvent, aux points les plus hauts du réseau et celles-ci doivent toujours être installées verticalement.
Avant l'installation d'une ventouse, il faut tenir compte du risque de gel éventuel, de la pollution et des inondations. Il est important de la protéger de ces éléments. La ventouse doit être accessible pour permettre l'entretien et l'inspection.
Emplacements recommandés pour l’installation
(Source : 3. American Water Works Association, AWWA M11 "Steel Pipe: A Guide for Design & Installation"; 3rd ed., 1989, pp. 98 to 99.)
- Points hauts: ventouses triple fonction
- Sections planes : ventouses simples ou triple fonction tous les 380 à 760 mètres
- Longues descentes : ventouses triple fonction tous les 380 à 760 mètres
- Longues montées : ventouses double ou triple fonction tous les 380 à 760 mètres
- Courtes montées : ventouses double ou triple fonction
- Courtes descentes : ventouses triple fonction
Sur de très longues sections planes, il faudra alterner ventouses simples et triple fonction. A noter que des ventouses triple fonction peuvent généralement être utilisées en remplacement des simples ou double fonction.
