Plomberie

La plomberie est une spécialité en ingénierie, comprenant la totalité des techniques utilisées pour faire circuler des fluides avec tuyaux, tubes, vannes, robinets, soupapes, pompes et matériaux aux divers points d'usage d'une installation.



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La plomberie est une spécialité en ingénierie, comprenant la totalité des techniques utilisées pour faire circuler des fluides (liquide ou gaz) avec tuyaux, tubes, vannes, robinets, soupapes, pompes et matériaux aux divers points d'usage d'une installation. Le mot a comme origine le terme latin pour plomb (plumbum) et provient de l'utilisation de ce métal malléable pour réaliser les installations de plomberie au cours des siècles qui ont précédé.

Ces techniques se sont perfectionnées au fil du temps suite à l'évolution des connaissances scientifiques et de leur mise en application. Les premières applications systématiques de la plomberie ont été la mise en service de la gravité et des premières pompes, en agriculture, pour l'irrigation au moyen de pentes et de fossés.

Historique et objectif

La Plomberie dans l'histoire.

Les Babyloniens ou les Perses : les premières villes fortifiées ont développé des dispositifs d'aqueduc qui permettaient de subir des sièges prolongés.

Les villes des Sumériens (comme Haran) présentaient quelquefois des dispositifs d'égouts et d'alimentation en eau individuelles. 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 dispositifs d'irrigation particulièrement élaborés qui sont les précurseurs des aqueducs.

Les Romains construisirent des dispositifs d'égouts souterrains sous les voies carossables et des aqueducs qui allaient chercher l'eau potable à de particulièrement longues distances des villes alimentées.

Les Égyptiens ont développé des dispositifs 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 Grecs : déjà Archimède inventa une des premières pompes à vis qui porte toujours son nom aujourd'hui. Cette pompe alimentait les fossés pour l'irrigation agricole.

Les Romains : Les Romains sont allé chercher l'eau indispensable à la vie des villes à des sources élevées et sur de particulièrement longues distances. Ce sont les fameux aqueducs que les ingénieurs Romains ont fabriqués. Ils ont créé des dispositifs de distribution d'eau par gravité, qui se terminaient au sein des villes par l'alimentation des fontaines et des bains publiques "les thermes" qui ont permis permis une nette évolution dans la propreté sanitaire des personnes. Il semble que l'évolution des techniques de distribution de l'eau au moyen de tuyaux de plomb aurait été pour une part dans la déchéance de ce peuple à cause de la maladie générée par le plomb (voir saturnisme).

Les Anglais : C'est avec l'invention du premier WC (Water Closet) puis vint le "cabinet d'aisance avec réservoir de chasse" que la plomberie a réalisé un autre bond vers la modernité en introduisant les groupes sanitaires dans les immeubles.

Les Objectif de la Plomberie :

  1. élément 1 Rencontrer les besoins fondamentaux biologiques de l'être humain telque respirer, boire et évacuer les déchets; en résumé l'hygiène corporel de l'individu en société.
  2. élément 2 Perfectionner 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 se perfectionner et permettre la croissance des villes et faire croître les conditions d'hygiène en dépis de l'augmentation de la population sur un espace restrain de territoire.

[réf. nécessaire]

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. La tendance semble aller vers le code de performance pour ce qui est des nouveaux codes en préparation.

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 2007 l'entrepreneur doit posséder sa carte de compétence pour le gaz naturel, pour la vapeur, les gicleurs, la soudure de pipeline c'est selon le besoin.

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, de leur installation et de leur résistance etc...

Distribution d'eau (courbe de Hunter)

Le regretté Dr Roy B. Hunter du Bureau (The National Bureau of Standards) aux États Unis d'Amérique a développé des tables[1] pour déterminer les charges de la demandes 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 s'est vu consacré 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 qui vaut un appareil unitaire.

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

Matériaux

Icône de détail Articles détaillés : Robinetterie, Tuyau 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, polyéthylène, 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 acceptés pour une utilisation spécifique.

La tuyauterie pluviale peut être en béton armé qu'on retrouve en particulier dans le domaine du génie civil, domaine qui commence à un mètre à l'extérieure du bâtiment; tandis qu'au sein de l'édifice, la tuyauterie relève du génie en mécanique du bâtiment et se termine à un mètre hors de ce dernier.

Les raccordements peuvent être faits : par joints mécaniques ou par compression pour les tuyaux de fonte, certains tuyaux de plastic et de glaise vitrifiée, 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 plastic, 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 et la fonction qu'on en veut obtenir. 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 dans les petits diamètres ; qui plus est certains types de robinets à soupape ou à jupe se prêtent mieux au contrôle du débit. Le robinet à vanne permet de arrêter le passage du fluide non à en contrôler le débit. Une vanne papillon offrira un service comparable à la vanne pour les grand diamètres 64mm et plus). -- Les raccordements cuivre/acier devront être évité au moyen d'un raccord de bronze ou d'un joint diélectrique pour éviter la corrosion galvanique.

Compte tenu de 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 produit 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. Quelques fois c'est une mauvaise application d'un bon produit.

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 tout autant que l'ensemble des règles de l'art aient été respectées par le plombier.

Voir dans le Wiktionnaire pour les définitions des types de robinets et autres mots.

Étendue de la plomberie

Il est généralement reconnu que 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 bâtiment². 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 (ingénérie) comme la thermodynamique (voir Sadi Carnot), 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 produit.

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 dispositifs de gicleurs automatiques), les dispositifs d'extinction incendie au CO2, les dispositifs 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 aujourd'hui le transport de l'eau pour divers usages dont plus habituellement les applications domestiques et résidentielles.

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

Parmi les applications nouvelles et les matériaux plus aisément utilisables il y a le PEX. ²

Égout de bâtiment :

Applications nouvelles

La plomberie est devenue bien plus accessible aux bricoleurs étant donné qu'il n'est plus indispensable d'avoir tout l'outillage et le savoir-faire, en particulier pour les brasures. On trouve aujourd'hui des composants en plastique qui s'assemblent par simple collage (CPVC chlorure de polyvinile) ou des raccords à visser donnant la possibilité 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 également le Duratec Dispositif Airline qui est dédié à l'air comprimé ainsi qu'aux gaz. Ce tuyau d'aluminuim est chemisé de plastique et est doublé à l'intérieur par du plastique. Les raccords sont pourvus de joints toriques. Notez aussi que le PER est nommé PEX dans le monde anglo saxon. "C'est une marque déposée précisément comme le dispositif "sovent" est une marque déposée (trade mark) ".

Selon nos connaissances actuelles, ceci est une excellente application pour la distribution de l'eau dans une résidence unifamiliale, duplex, maison préfabriquée ou roulotte. C'est une application particulièrement économique. Un outil spécial doit être utilisé pour réaliser de bons raccordements et de bons joints.

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 sert à 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 favorise l'écoulement linéaire sans turbulence. Le tuyau "Radian Pex" en polyéthylène réticulé avec barrière contre la diffusion d'oxygène, est en 2009 le meilleur dispositif pour le chauffage hydronique radiant avec sa gamme d'approbation CSA ASTM NSF ES UPC.

Pollution

Pour combattre la pollution de nos lacs et rivières par nos eaux usées, des précautions s'imposent. Le principe de base en matière de traitement de la pollution. 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 envisageable 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 i. e. WC.

Types d'eaux'souillées'

  • Eaux usées (eaux grises)  : sont évacuées des éviers, lavabos, douches, baignoires, 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 projet.
  • Eaux vannes (eaux noires)  : proviennent des cabinets d'aisance (WC) et urinoirs. Elles doivent être évacuées par les services d'égouts publics ou lorsque les services publics sont inexistants, elles doivent passer par des fosses sceptiques et des champs filtrants avant d'être renvoyées dans la nature.
  • 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 avant d'être rejetées dans le réseau d'eaux usées. Après un traitement correct elles peuvent cependant être réutilisées pour alimenter les urinoirs et toilettes.
  • Eaux pluviales et eaux de surface : Les eaux de surface sont habituellement évacuées de prédilection via des fossés et/ou des égouts pluviaux. Il n'est généralement pas indispensable de traiter ces eaux dans les usines d'épuration lorsque 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.

Cependant, les 15 premières minutes d'un orage génèrent des eaux noires suite au lavage qu'elles ont fait aux toitures et rues de la ville. Ces eaux devraient être traitées, mais elles sont fréquemment dérivées dans nos rivières à cause des capacités maximales que peuvent traiter les dispositifs d'épuration.

Note :

  • 1- Pour l'avenir les eaux de stationnement, les eaux grises et les eaux des toits verts.
  • 2- Des crédits LEED sont accordés lorsque les trois "R" s'appliquent (Diminuer, Récupérer, Recycler).
  • 3- Il est prévu qu'en 2013, 36 états Américains vont manquer d'eau à la mi-temps du Super Ball. EN PROGRESSION.

Dans le cas des bâtiments avec de nombreux utilisateurs, une petite usine d'épuration peut être requise lorsque 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 envisageable de la source. Un bel exemple : lorsque 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, produits chimiques, pesticides et certains produits domestiques non biodégradables tel les phosphates etc.

Notes
  1. Rapport BMS 65 : Method of Estimating Loads in Plumbing Systems a été publié par le National Bureau of Standards

Voir aussi

Sociétés à buts non lucratifs d'ingénérie en mécanique du bâtiment :

  • ASPE et ASHRÆ et CSA et BNQ

Ces société ont pour but : La protection du public et le perfectionnement des techniques.

ASPE et ASHRÆ sont des sociétés de référence mondiales en ingénérie.

CSA est une sociétés para-gouvernementale canadienne de normalisation.

BNQ est une sociétés para-gouvernementale canadienne de normalisation (au Québec).

Sites de référence

Voir aussi la mécanique des fluides

Recherche sur Amazone (livres) :



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