Pourquoi les plastiques plutôt que les métaux ?

De nombreux facteurs doivent être pris en compte par les concepteurs lorsqu’ils choisissent le matériau approprié pour une application spécifique. Parmi ces facteurs, citons : le type de fluide, la température, la pression, le débit, l’environnement, les codes locaux, le coût du projet, le calendrier du projet et le coût total de l’installation. Dans cet article, nous nous concentrerons sur deux systèmes de tuyauterie thermoplastique : (1) PP-RCT et (2) PE100 spécialement formulé, qui offrent tous deux de nombreux avantages par rapport aux systèmes métalliques traditionnels tels que le cuivre, l’acier, l’acier inoxydable et l’aluminium. Si un système de tuyauterie thermoplastique répond aux critères de l’application, pourquoi vouloir utiliser un matériau plus lourd, qui se corrode et qui augmente le coût total de la construction ? Nous espérons que cet article apportera une réponse à cette question. Tout d’abord, voyons comment certains matériaux ont été utilisés, dans le passé et à l’heure actuelle.

Permettez-moi de vous présenter un bref historique des matériaux utilisés pour les canalisations. Les données historiques montrent que les Égyptiens de l’Antiquité utilisaient du cuivre martelé pour les canalisations et que les Romains utilisaient des tuyaux en plomb pour la distribution de l’eau chaude et de l’eau froide. Les premiers colons nord-américains utilisaient des troncs d’arbre creusés, jusqu’à ce que l’acier – qui est toujours le matériau de tuyauterie le plus courant – et les tubes de cuivre soient produits. Au fur et à mesure de l’évolution des besoins en matière de canalisations, d’autres matériaux présentant des caractéristiques, des avantages et des bénéfices divers ont été envisagés. Ces caractéristiques comprenaient la résistance à la corrosion, la purification de l’eau, la facilité d’installation et les préoccupations environnementales liées à la fabrication. Certains de ces matériaux alternatifs étaient des thermoplastiques. Bien qu’il existe de nombreuses applications pour les tuyaux et tubes thermoplastiques, la section suivante se concentre sur quelques matériaux utilisés pour les tuyauteries d’alimentation des bâtiments. Ces applications comprennent l’eau chaude et froide, l’eau de condensation, l’air comprimé, le vide, etc. Ces deux matériaux de tuyauterie thermoplastique offrent des avantages significatifs à long terme par rapport aux systèmes de tuyauterie métalliques traditionnels.

Le cuivre et l’acier ont dominé pour presque tous les types de tuyauterie ; cependant, le polypropylène copolymère aléatoire à structure cristalline pour les services à plus haute température(Asahitec™ PP-RCT) et le polyéthylène conçu pour l’air comprimé(Air-Pro® PE spécialement formulé) sont de plus en plus courants et largement acceptés. Alors, pourquoi cette hésitation et ces malentendus à propos des matières plastiques ? Il y a deux raisons principales : premièrement, les écologistes abhorrent les plastiques car certains mettent de nombreuses années à se dégrader, ce qui donne une mauvaise réputation aux plastiques ; deuxièmement, les produits métalliques existent depuis toujours et tout le monde les connaît.

Commençons par la première raison. Les écologistes ont raison d’affirmer que les plastiques ne sont pas biodégradables, mais ne font-ils pas référence aux plastiques consommables à usage unique tels que les bouteilles d’eau, les anneaux de six packs, les pailles, les ustensiles ou les contenants d’aliments et de boissons ? Dans le cas des systèmes de tuyauterie, ne souhaitez-vous pas un produit qui ne se dégrade pas et ne s’abîme pas avec le temps ? Ou qui ne soit pas nuisible à l’environnement lors de l’extraction ou de la fabrication ? Deuxième raison : les produits métalliques existent depuis longtemps avant les plastiques, mais sont-ils nécessairement le bon produit pour l’application ? Pourquoi les entreprises du secteur de l’énergie remplacent-elles les conduites de gaz en acier rouillé par des conduites en thermoplastique ? Pourquoi certains fabricants de produits métalliques minimisent-ils constamment les avantages des plastiques ? Le temps nous le dira, mais en attendant, examinons quelques applications pour lesquelles les thermoplastiques sont de plus en plus acceptés par les propriétaires, les architectes, les ingénieurs et les entrepreneurs.

Je pense que nous savons ce qu’est l’air comprimé, puisque nous avons tous, à un moment ou à un autre, dû gonfler les pneus de notre véhicule lorsqu’ils manquaient de pression. Le talon d’Achille de tout système d’air comprimé est l’humidité, qui provoque la corrosion du système de tuyaux métalliques et, en fin de compte, des défaillances. Des sécheurs d’air sont incorporés dans le système de tuyauterie, mais l’humidité résiduelle est toujours présente. L’humidité va-t-elle provoquer une corrosion interne ou, dans le cas d’un système directement enterré, une corrosion externe d’un système thermoplastique comme Air-Pro® ? Absolument pas.

Qu’est-ce que le chauffage et le refroidissement hydroniques ? Les systèmes hydroniques font circuler de l’eau liquide dans des tuyaux pour assurer le chauffage et le refroidissement des zones du bâtiment. Les systèmes hydroniques se composent d’une source d’énergie (une chaudière, un chauffe-eau ou un refroidisseur), ainsi que des pompes et des conduites associées qui relient la source aux unités terminales de transfert de chaleur appropriées situées dans les espaces. Les métaux sont généralement utilisés pour ces applications, mais le PP-RCT présente de nombreux avantages par rapport à l’acier, comme nous le verrons ci-dessous.

Premier point : la corrosion. C’est peut-être le facteur le plus important qui explique pourquoi les systèmes de canalisations thermoplastiques sont préférés aux systèmes métalliques. Selon le rapport 2012 Buried No Longer (BNL) de l’Association américaine des travaux d’eau (AWWA), les tuyaux thermoplastiques sont plus résistants à la corrosion que les tuyaux métalliques. American Water Works Association (AWWA)plus de 1 000 milliards de dollars devront être dépensés au cours des 25 prochaines années pour réparer ou remplacer le réseau de distribution d’eau vieillissant du pays. Un traitement chimique est souvent mis en œuvre pour retarder la corrosion des conduites en acier ; cependant, ce traitement peut souvent avoir des effets néfastes sur le système de conduites lui-même. Au fur et à mesure que la corrosion interne se poursuit, les pertes de charge augmentent et les débits diminuent. diminuent. Avec le temps, vous ressentirez moins de pression au point d’utilisation. Le système Hazen-Williams (L’équation H&W est une relation empirique qui relie le débit d’eau dans une conduite aux propriétés physiques de la conduite et à la perte de charge causée par le frottement. Elle est utilisée dans la conception des systèmes de canalisations d’eau. Plus l’indice H&W est élevé, moins il y a de frottement et meilleures sont les caractéristiques de l’écoulement, et plus il est bas, plus il y a de frottement et moins les caractéristiques de l’écoulement sont bonnes. La figure 1 compare les indices H&W de l’acier, du cuivre et du polypropylène. Une chose à retenir : les facteurs relatifs à l’acier et au cuivre sont basés sur un matériau neuf et diminueront au fil du temps à mesure que la corrosion interne se développera ; par contre, le polypropylène ne se corrodera pas et ne s’entartrera pas, de sorte que l’indice H&W restera toujours le même. Par exemple : si l’acier neuf (voir figure 1) a un facteur H&W compris entre 90 et 110, quel est le facteur H&W d’un tuyau en acier (voir figure 2) ? 60 ? 20 ? Qui sait ? C’est l’une des raisons pour lesquelles les systèmes de canalisations métalliques sont souvent surdimensionnés, afin de compenser la corrosion interne. Beaucoup de ces systèmes de distribution d’eau se tournent vers les thermoplastiques, car ils ne seront pas attaqués par la corrosion interne ou externe.