Plomberie

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La plomberie est une spécialité en ingénierie, regroupant l'ensemble des techniques utilisées pour faire circuler des fluides (liquide ou gaz) à l'aide de tuyaux, tubes, vannes, robinets, soupapes, pompes et matériaux aux différents points d'usage d'une installation. Le mot a pour 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 précédents.

Ces techniques se sont améliorées 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.

Sommaire

1 Historique et objectif
2 Principes en Amérique
3 Distribution d'eau (courbe de Hunter)
4 Matériaux
5 Étendue de la plomberie
6 Applications nouvelles
7 Evacuation des eaux
8 Notes et références de l'article
- 8.1 Notes
9 Voir aussi
- 9.1 Sites de référence

[modifier] Historique et objectif

La Plomberie dans l'histoire.

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

Les villes des Sumériens (comme Haran) présentaient parfois des systèmes d'égouts et d'alimentation en eau individuelles.

Les Romains construisirent des systèmes d'égouts souterrains sous les voies carossables.

Les Égyptiens ont développé des systèmes 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 encore son nom de nos jours. Cette pompe alimentait les fossés pour l'irrigation agricole.

Les Romains : Les Romains sont allé chercher l'eau nécessaire à la vie des villes à des sources élevées et sur de très grandes distances. Ce sont les fameux aqueducs que les ingénieurs Romains ont construits. Ils ont créé des systèmes de distribution d'eau par gravité, qui se terminaient à l'intérieur 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:

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.
élément 2 Améliorer 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 s'améliorer 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]}

[modifier] 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...

[modifier] 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 est reconnu 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 peut être 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: quand il y a une partie d'un sport national à la télé, entre les périodes de jeu tout le monde va uriner en même temps ce qui fausse cette courbe de demande.

[modifier] Matériaux

La tuyauterie peut être en acier en acier inoxydable 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 approuvés pour une utilisation spécifique.

La tuyauterie pluviale peut être en béton armé que l'on retrouve surtout dans le domaine du génie civil, domaine qui débute à un mètre à l'extérieure du bâtiment; tandis qu'à l'intérieur de l'édifice, la tuyauterie relève du génie en mécanique du bâtiment et se termine à un mètre à l'extérieur de celui-ci.

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 ; de plus certains types de robinets à soupape ou à jupe se prètent mieux au contrôle du débit. Le robinet à vanne sert à arrêter le passage du fluide non à en contrôler le débit. Une vanne papillon offrira un service semblable 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.

Étant donné 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 fabrique 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 autant que toutes les règles de l'art aient été respectées par le plombier.

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

[modifier] 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 fabrique.

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 systèmes de gicleurs automatiques), les systèmes d'extinction incendie au CO₂, les systèmes 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 de nos jours le transport de l'eau pour divers usages dont plus usuellement les applications domestiques et résidentielles.

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

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

Égout de bâtiment:

Combiné: canalise les eaux pluviales, sanitaires ou industrielles
Sanitaire : canalise exclusivement les eaux sanitaires
Pluvial : canalise exclusivement les eaux pluviales

[modifier] Applications nouvelles

La plomberie est devenue beaucoup plus accessible aux bricoleurs dans la mesure où, il n'est plus nécessaire d'avoir tout l'outillage et le savoir-faire, particulièrement pour les brasures. On trouve actuellement des composants en plastique qui s'assemblent par simple collage (CPVC chlorure de polyvinile) ou des raccords à visser permettant 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 aussi le Duratec Système Airline qui est dédié à l'air comprimé et aux gaz. Ce tuyau d'aluminuim est chemisé de plastic et est doublé à l'intérieur par du plastique. Les raccords sont dotés de joints toriques. Notez aussi que le PER est appelé PEX dans le monde anglo saxon. "C'est une marque déposée exactement comme le système "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 très 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.

[modifier] Evacuation des eaux

[modifier] 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.

[modifier] Économie de l'eau

Pour éviter la pollution, l'économie des eaux potables est requise. Il est aussi possible 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.

[modifier] Types d'eaux 'souillées'

Eaux usée (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. Un 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 publiques ou quand les services publiques sont inexistants, elles doivent passer par des fosses septiques et des champs filtrants avant d'être renvoyées dans la nature.
Eau usée technique (eaux récupérées): proviennent des batiments de type industriel rejetant des produits toxique dans leurs laboratoires. Ces eaux doivent être retraitées au sein de la structure avant d'être rejeté dans le réseau d'eaux usée ; après un traitement adéquat elles peuvent cependant être réutilisées pour alimenter les urinoirs et toilettes.
Eaux pluviales et eaux de surface : Les eaux de surface sont en principe évacuées de préférence via des fossés et/ou des égouts pluviaux. Il n'est généralement pas nécessaire de traiter ces eaux dans les usines d'épuration quand on les renvoie dans la nature. Moyennement un traitement minimale, ces eaux peuvent être récupérées pour alimenter des douches, toilettes et urinoirs. Elles doivent être emmagasinées dans des réservoirs de plastic sombres à l'abris de la lumière pour empècher la prolifération d'algues. La tuyauterie de distribution devra être aussi en plastic 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, cependant elles sont souvent dérivées dans nos rivières à cause des capacités maximales que peuvent traiter les systèmes 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 quand les trois "R" s'appliquent (Réduire, 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 quand les services d'égouts sont absents. ( Voir usine d'épuration )

En principe il est toujours préférable et plus facile d'effectuer le retrait des subtances polluantes le plus près possible de la souce. Un bel exemple: Quand on utilise des produits radioactifs dans un hopital, 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 bio-dégradables tel les phosphates etc.