Robinets dans le bâtiment : types, principes de fonctionnement et sélection

Qu'est-ce qu'un robinet ?

Dans une installation qui utilise des fluides, un robinet en s’ouvrant et en se fermant peut avoir 3 fonctions sur le fluide véhiculé dans la tuyauterie :
•    Le sectionnement
•    La régulation
•    Le mélangeage 

Quels sont les types de robinets existants ?

D’une manière générale, les robinets ou vannes sont classés selon leur conception. Les types de base sont les suivants : robinet à opercule, robinet à soupape, robinet à tournant, robinet à papillon, robinet à membrane et robinet de non-retour.  

Robinet à opercule

Un robinet à opercule est un robinet dont l'obturateur se déplace linéairement et perpendiculairement au sens d'écoulement du fluide véhiculé.

Robinet à soupape

Un robinet à soupape est un robinet dont l'obturateur se déplace linéairement dans le sens de l'écoulement du fluide véhiculé.

Robinet à tournant

Un robinet à tournant est un robinet dont l'obturateur se déplace par rotation autour d'un axe perpendiculaire au sens d'écoulement du fluide véhiculé. 

Robinet à papillon

Un robinet à papillon est un robinet dont l'obturateur se déplace par rotation autour d'un axe perpendiculaire au sens d'écoulement du fluide véhiculé.

Robinet à membrane

Un robinet à membrane est un robinet dont l'obturateur flexible se déforme, il se déplace linéairement et perpendiculairement au sens d'écoulement du fluide véhiculé

Clapet de non-retour

Le clapet de non-retour est un robinet qui ne permet la circulation du fluide véhiculé que dans un seul sens.

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Un robinet qui retient les matières solides contenues dans le fluide.

On peut également différencier les robinets ou vannes selon leurs fonctions (p. ex. robinets de sectionnement, soupapes de sécurité, robinets de réglage, robinets mélangeurs et robinets diviseurs) et leurs domaines d’application dans les différentes industries (p. ex. robinets pour centrales électriques, robinetterie de chauffage, robinetterie destinée au gaz ou encore robinets pour l'agroalimentaire). De plus, une distinction s'opère en fonction du type d'actionnement : robinets manuels ou motorisés (électriques, pneumatiques ou hydrauliques) et robinets commandés par le fluide véhiculé (p. ex. limiteurs de débit-volume, régulateurs de pression différentielle, soupapes de sécurité, etc.).

Les paramètres essentiels

Pour assurer une exploitation réussie et sure des robinets, vous devez en connaître les paramètres essentiels. Voici une vue d'ensemble : 

Diamètre nominal

Dans le secteur du bâtiment, le diamètre nominal (abrégé DN) désigne le diamètre intérieur d'un tuyau. Il se compose des lettres « DN » suivies d'un chiffre qui se rapporte directement à la cote physique des raccordements (en mm), par exemple : DN32

Pression

La pression (abrégée p) désigne la force qui agit sur une unité de surface.

Pression nominale

La pression nominale (abrégée PN) est une grandeur de référence. Elle indique la pression de calcul en bar à température ambiante (20 °C). Elle se compose des lettres « PN » et de la pression maximale autorisée, par exemple : PN10

Débit-volume

Le débit-volume (abrégé Q) désigne la quantité de liquide ou de gaz qui s'écoule dans un tuyau pendant une unité de temps donnée.

Coefficient de résistance

Le coefficient de résistance (abrégé ζ, zêta) indique la résistance à l'écoulement des robinets ou d'autres raccords de tuyauterie montés sur la tuyauterie. Plus la valeur ζ est élevée, plus la perte de charge l'est également. Détail important : la valeur ζ vaut pour un robinet en ouverture pleine.

Raclage

Le raclage désigne le processus de nettoyage d'un tuyau à l'aide d'un composant spécifique (sphère racleuse) ou d'un autre dispositif de nettoyage.

Coefficient de débit

Les valeurs Kv et Kvs sont également appelées facteur d'écoulement ou coefficient de débit. Il est utilisé pour comparer, sélectionner et dimensionner les robinets. La valeur est exprimée en m³/h.
La valeur Kv correspond au débit d'eau dans un robinet aux conditions suivantes :

• Pression différentielle de 1 bar
• Température comprise entre 5 °C et 30 °C

Pour chaque degré d'ouverture (course et angle de l'actionneur), il y a une valeur Kv associée.

Si ces valeurs Kv sont mises en rapport avec la course, vous obtenez la courbe caractéristique du robinet. La valeur Kv est calculée comme suit. r [kg/dm³] représente le facteur d'étanchéité du fluide, Q [m³/h] le débit-volume et  [bar] la pression différentielle.

Kv = Q ∙ √ r/∆p 

→ pour l'eau avec densité =1 :

Kv = Q / √∆p 

Valeur Kvs → débit dans un robinet ouvert à 100%

→un robinet n'a qu'une seule valeur Kvs, mais plusieurs valeurs Kv ! 

Le robinet parfaitement adapté en 10 étapes à l'exemple d'un centre de données

La meilleure méthode pour trouver le robinet le plus approprié et efficace est d'adopter une démarche systématique. Passez en revue chaque exigence à laquelle votre robinet doit répondre. Vous pouvez ainsi éliminer automatiquement les robinets que vous ne pouvez pas utiliser pour votre projet. Pour illustrer clairement cela, voici un exemple : un circuit frigorifique qui alimente un échangeur de chaleur dans un centre de données. Pour cet exemple, le débit-volume est de 200 m3/h ; le diamètre nominal recommandé est donc DN150.

1.Quelle est la fonction recherchée ?

Nous avons besoin d'un robinet de sectionnement (ouverture/fermeture). D'autres fonctions possibles sont le mesurage, le laminage ou le réglage.
Robinets possibles :

Robinet à opercule / robinet à soupape / robinet à tournant / robinet à papillon / robinet à membrane

2. Quel est le fluide qui traverse notre robinet ?

Quelles sont les propriétés chimiques du fluide ? Le fluide est-il corrosif et/ou abrasif ? Le fluide est-il chargé de matières solides ou est-il explosif ? Il est important que le matériau du robinet choisi résiste au fluide. Dans notre exemple, le fluide est de l'eau de refroidissement circulant en boucle fermée.
Robinets possibles :

Robinet à opercule / robinet à soupape / robinet à tournant / robinet à papillon / robinet à membrane

3.Quelles sont les exigences en matière de température ?

La température du fluide et la température ambiante jouent un rôle important dans la sélection du robinet approprié. Les températures limites courantes sont, entre autres, -50 °C / -30 °C / -10 °C / +60 °C / +120 °C / +350 °C. De manière générale, lorsque ces valeurs sont atteintes, une adaptation individuelle de la version de matériau est nécessaire. Dans notre exemple, le fluide atteint +6 °C et la température ambiante est de +20 °C. Il s'agit d'un intérieur de bâtiment.
Robinets possibles :

Robinet à opercule / robinet à soupape / robinet à tournant / robinet à papillon / robinet à membrane

4. Quelles sont les exigences en matière de pression ?

Quelle pression le robinet doit-il étancher vers l'extérieur ? Et quelle pression ou pression différentielle notre robinet doit-il réduire entre l'entrée et la sortie ?
Dans notre exemple, la pression du circuit de l'installation est d'environ 8 bar. Pour le réseau de tuyauterie la classe de pression de PN16 est prévue.
Robinets possibles :

Robinet à opercule / robinet à soupape / robinet à tournant / robinet à papillon / robinet à membrane

5. Quelles normes, référentiels doivent être respectés et quelles seront les réceptions à accomplir ?

Dans notre exemple, ce sont les prescriptions de sécurité de la Directive européenne sur les équipements sous pression 2014/68/UE (DESP), Annexe I, pour les fluides des groupes 1 et 2 qui s'appliquent. De plus, le robinet doit être sans entretien.
Robinets possibles :

Robinet à opercule / robinet à soupape / robinet à tournant / robinet à papillon / robinet à membrane

6. Le coefficient de résistance ζ, zêta

Étant donné que notre installation doit être la plus efficace possible, nous recherchons un robinet avec un coefficient de résistance extrême (très faible). Cette étape nous permet déjà d'éliminer un type de robinet.
Robinets possibles :

Robinet à opercule / robinet à tournant / robinet à papillon / robinet à membrane

7. Quel est l'encombrement maximal du robinet ?
L'espace est particulièrement limité. Nous recherchons le robinet le plus compact possible. En cas de remplacement à l'identique, ce sera plutôt l’interchangeabilité qui l’emportera. Cette étape nous permet d'éliminer deux autres types de robinets.
Robinets possibles :

Robinet à tournant / robinet à papillon

8. Quel doit être le passage libre du robinet ?

Maintenant, il est question de raclage et de passage ou non de matières solides dans le robinet. Dans notre exemple ce n'est pas le cas.
Robinets possibles :

Robinet à tournant / robinet à papillon

9. Le robinet est-il soumis à des exigences hygiéniques ?

Cet aspect est crucial dans le cadre d'installations d'eau potable et dans l'industrie agroalimentaire. Notre exemple n'est pas concerné par ce point.
Robinets possibles :

Robinet à tournant / robinet à papillon

10. Le rapport entre prix et performances

Tout projet implique une planification du budget, et la sécurité est une priorité pour tout investisseur. Dans notre cas, nous cherchons des économies maximales. La disponibilité et l'interchangeabilité sont également des critères décisionnels importants. Un robinet à tournant sphérique de petit DN, 32 ou 50, est plus économique qu'un robinet à papillon. Cependant, notre exemple concerne un circuit frigorifique avec un débit de 200 m3/h en DN150, dans cette taille de DN le robinet à papillon est plus économique.
Robinets possibles :

Robinet à papillon

CONCLUSION :

Cette démarche systématique nous permet de connaître précisément le robinet dont notre projet a besoin : un robinet à papillon.

Vous recherchez le robinet parfaitement adapté ? KSB peut vous aider ! 

Chaque année, KSB construit près d'un million de robinets industriels. La robinetterie industrielle KSB est utilisée dans les centrales électriques, les bâtiments, les bateaux, les process industriels et les installations de gestion des eaux. Robinets à soupape, robinets à opercule, robinets à papillon, robinets à tournant sphérique, robinets à membrane et robinets de réglage, notre gamme de robinetterie industrielle est large et compte également des actionneurs et des positionneurs. Contactez-nous : nous serons ravis de vous aider !