Obturation de canalisations d’eau par des ballons gonflables
Obturer le flux d’eau d’une canalisation sous pression est particulièrement complexe : pression statique, pression dynamique et effets dérivés (coup de bélier, résonances, etc.) s’aditionnent pour générer un environnement complexe qu’il faut maîtriser. Les risques d’une canalisation sous pression sont indépendants de ceux liés a la composition des fluides, mais la pression et la vitesse génèrent une énergie potentielle qui peut causer de gros problèmes. Le savoir faire du Grupo Torre permet d’agir en situations complexes avec des résultats très satisfaisants.
Notes techniques
L’obturation d’une canalisation en service demande une bonne connaissance des paramètres la concernant. D’un coté, la pression statique, relative à la pression d’impulsion du fluide (pompe, gravité, etc.) et de l’autre, la pression dynamique, relative à la vitesse de la veine liquide. Si première est relativement simple à identifier, la seconde peut présenter des difficultés. Une veine fluide est une masse en déplacement dont l’énergie cinétique dépend de la vitesse. L’énergie cinétique correspond au carré de la vitesse. En augmentant la vitesse, la pression dynamique augmente fortement. Il faut ajouter à cela les conséquences dérivées de la dite énergie, les pics de pression, coups de bélier, ondes de choc, phénomènes de résonance, etc. qui compliquent fortement l’opération. Contrairement aux conduits de gaz, dont la complication majeure est liée à l’inflammabilité du fluide, les conduits d’eau présentent une masse en circulation 1.300 fois supérieure. L’énergie, dépendant du rapport entre vitesse et masse, est un point complexe de ce type d’opération.
Un point de complexité supplémentaire est lié à l’incompressibilité de l’eau. Un fluide compressible comme le gaz amorti les possibles accroissements de pression, tandis que l’eau les transmet intégralement et sans déphasage.
Les flux des liquides ont des états différents, mais globalement nous parlons de flux laminaires et turbulents. Les premiers présentent un régime “ordonné” qui rend leurs réactions plus facilement prévisibles. Les seconds présentent un état désordonné, un comportement plus complexe et moins prévisible.
Les travaux d’obturation sont donc relativement peu complexes en systèmes statiques (canalisations en eau sans circulation). En revanche, en systèmes vivants (eau en circulation), les opérations sont plus complexes.
La pression dynamique générée par un flux, s’ajoute à la pression statique. Les valeurs élevés qui en résultent sont difficiles à gérer.
Une canalisation contenant de l’eau en circulation à une vitesse comprise entre 0 et 1,2m/s donne une courbe de variation de pression statique comme sur le tableau ci-dessous :
A titre d’exemple, une canalisation de 300 mm de diamètre, sous une pression de 4 bars et une vitesse de 0,8 m/s, donne 3,2 bar additionnels, ce qui provoque une pression d’effort total de 7,2 bar. Par rapport à la section de la canalisation, le système d’obturation supportera une force de plus de 5 Tm.
En cas d’augmentation accidentelle de pression, comme un coup de bélier, les études empiriques montrent un augmentation de 3 ou 4 fois cette force. Cela correspond à des pics de 15 ou 20 bars de pression et à une force à plus de 15 Tm …
L’obturation avec la technologie Torre®
Grupo Torre a développé un ensemble de technologies qui lui on permis de mener a bien des opérations d’obturation dans différentes conditions et pour divers fluides, en utilisant des systèmes à base de ballons gonflables de haute qualité. Des opérations ont été réalisées sur des réseaux d’eau allant jusqu’à 6 bars de pression et 1 m/s de vitesse.
Les caractéristiques plus importantes des technologies développées par Grupo Torre résident dans une analyse soigneuse des différentes situations rencontrées, un analyse poussée des données recueillies et une réalisation exhaustive de tests en circuit d’essai, construit a échelle 1, dans ses ateliers.
Aspects techniques
Les efforts auxquels sont soumis les éléments d’une opération d’obturation nécessitent un dimensionnement des composantes qui fait augmenter considérablement leur propre poids. Un design peu affiné peut générer des éléments difficiles à manipuler. Grupo Torre porte une grande attention au design des systèmes mécaniques afin de les rendre maniables par les techniciens.
Pour faire face aux points critiques de telles opération, nous avons développé différents types de ballons qui s’adaptent à diverses situations. Indépendamment de la résistance à la pression à supporter et celle du gonflage des ballons, nous avons pris en compte la section des matériaux pour obtenir des coefficients de frottement optimaux.
La structure des ballons est différente en fonction de leur application.
Cela dépend, entre autres, de la relation entre pression statique et dynamique. S’il s’agit de pression statique, les ballons résistent à plusieurs dizaines de bar. S’il s’agit de pression dynamique, un autre type de ballon nous permet d’atteindre des vitesses de l’ordre de 1 m/s. Les deux solutions sont combinables et permettent la réussite d’une opération.
Dans le cas ou la distribution ne doit pas être interrompue, nous utilisons les éléments de prise en charge Torre® pour réaliser un “by-pass” et garantir un débit approprié.
Procédure
L’opération d’obturation commence par des mesures strictes, durant plusieurs minutes, de la vitesse du flux en utilisant des systemes d’ultrasons qui évitent la prospection de la canalisation.
Un inspection avec camera vidéo endoscopique, qui s’introduit par la même prise en charge que celle utilisée pour mesurer la pression, peut être utilisé pour détecter de possibles incrustations sévères.
Ces informations vont permettre de définir les modalités de travail et les éléments à utiliser.
Un fois le “by-pass” installé, c’est au tour des prises spéciales pour introduir les ballons. A ce stade, Grupo Torre réalise toujours un double ballonnement de chaque coté de l’endroit où il faut réaliser les travaux d’insertion ou substitution. Même si avec un seul ballonnement les conditions de sécurité sont acceptables, nous n’acceptons pas le risque d’un défaut sur un ballon. Les possibles dégâts créés par un canalisation sous haute pression pourrait être fatal pour les techniciens au sein de la zone de travail. Grupo Torre réalise donc ces opérations avec double ballonnement de chaque coté.
Rapidité et simplicité d’usage
Le système de ballonnement Torre® a une particularité exclusive : le kit de lancement du ballon dans la canalisation, qui est assez encombrant, ne reste pas installé un fois le ballon placé et gonflé. Il est retiré en laissant la prise et le porteballon fermés avec les éléments de mesure de pression (de la canalisation et du gonflement de ballon) en fonctionnement pour contrôler le système. Cela permet, un fois les ballons installés, de dégager la tranchée pour mieux exécuter les travaux à réaliser sur la canalisation.
Le temps de l’opération d’obturation, démontage des ballons inclus, est inférieur de 30% à d’autres solutions. Cette solution permet de ne pas interrompre la fourniture d’un secteur et génère un perte d’eau bien moindre, n’ayant à vider qu’un court tronçon de canalisation (pas plus de 6 ou 7 mètres) et non tout le tronçon entre deux vannes de secteur.
Grupo Torre utilise les technologies qu’il a développé dans l’obturation du flux pour les réseaux d’eau qui constituent un avancée technologique importante par rapport à la sécurité et la rapidité, tout en réduisant le temps de travail et en éliminant les interruptions pour les utilisateurs.