Verrouillage de l’air
Un sas est une restriction ou un arrêt complet de l’écoulement d’un liquide causé par la vapeur piégée dans un point haut d’un système de tuyauterie rempli de liquide. Le gaz, étant moins dense que le liquide, monte vers tous les points hauts. Ce phénomène est connu sous le nom de blocage de vapeur, ou blocage d’air.
La purge du système avec un débit ou des pressions élevées peut aider à éloigner le gaz du point le plus haut. On peut également installer un robinet (ou une vanne de purge automatique) pour laisser sortir le gaz.
Les problèmes de blocage d’air se produisent souvent lorsqu’on essaie de remettre en service un système après qu’il ait été délibérément (pour l’entretien) ou accidentellement vidé. Par exemple, un système de chauffage central utilisant une pompe de circulation pour pomper l’eau dans les radiateurs. Lors du remplissage d’un tel système, de l’air est piégé dans les radiateurs. Cet air doit être évacué à l’aide de vannes à vis intégrées aux radiateurs. En fonction de la disposition des tuyaux – s’il y a des « U » inversés dans le circuit – il sera nécessaire de ventiler le(s) point(s) le(s) plus haut(s). Si ce n’est pas le cas, le blocage de l’air peut provoquer une chute d’eau où la perte de charge hydraulique est égale à la hauteur du blocage de l’air ; si la ligne de niveau hydraulique descend en dessous de la sortie du tuyau, le débit dans cette partie du circuit s’arrête complètement. Notez que les pompes de circulation ne génèrent généralement pas assez de pression pour surmonter les sas.
Fig 1 montre un réservoir qui alimente un système de distribution par gravité – pour l’eau potable ou l’irrigation. Si le sol dans lequel le tuyau est posé présente des points hauts – tels que Hi1, 2 etc. et des points bas entre eux tels que Lo1, 2 etc., alors si le tuyau est rempli par le haut, et qu’il était vide, le tuyau se remplit OK jusqu’à Hi1. Si la vitesse d’écoulement de l’eau est inférieure à la vitesse d’ascension des bulles d’air, l’eau ruisselle jusqu’au point bas Lo2 et piège l’air restant entre Hi1 et Lo2. Au fur et à mesure que l’eau s’écoule vers le bas, la branche ascendante Lo2 vers Hi2 se remplit. Cela exerce une pression sur l’air piégé de H2 m d’eau (WG = jauge d’eau) ou de H1, la valeur la plus faible étant retenue. Si H2 est supérieur à H1, alors vous avez un sas complet, et le niveau d’eau dans la branche montante Lo2 à Hi2 s’arrête à H1 et aucune autre eau ne peut s’écouler. Si H1 est supérieur à H2, un peu d’eau peut s’écouler, mais la tête hydraulique H3 du tuyau ne sera pas atteinte et le débit sera donc beaucoup moins important que prévu. S’il y a d’autres ondulations, les effets de la contre-pression s’additionnent. Il est évident que les longues canalisations passant sur un terrain relativement plat, mais ondulé, sont vouées à avoir de nombreux points hauts et bas. Pour éviter le blocage de l’air ou du gaz, des évents automatiques sont installés pour laisser sortir l’air ou le gaz au-dessus d’une certaine pression. Ils peuvent également être conçus pour laisser entrer l’air sous vide. Il existe de nombreuses autres considérations de conception pour la conception des systèmes de canalisation d’eau, par exemple
Le phénomène de blocage de l’air peut être utilisé de plusieurs façons utiles. Le schéma ci-contre montre un piège en ‘S’. Celui-ci a pour propriétés a) que le liquide peut s’écouler du haut (1) vers le bas (4) sans entrave et b) que le gaz ne peut pas s’écouler à travers le piège à moins qu’il ait suffisamment de pression supplémentaire pour surmonter la hauteur de liquide du piège. Celle-ci est généralement d’environ 75 à 100 mm d’eau et empêche l’air nauséabond de revenir des systèmes d’évacuation des eaux via les raccordements aux toilettes, aux éviers, etc. Les siphons en « S » fonctionnent bien, sauf si l’eau de drainage contient du sable – qui s’accumule alors dans la partie en « U » du « S ».