La cavitation peut se produire dans les conduites hydrauliques des parcs aquatiques et des piscines. Il s’agit d’un phénomène étroitement lié à la pression de vapeur. Pour le décrire, nous allons donc commencer par définir la pression de vapeur.
-La pression de vapeur : correspond à la pression à laquelle les phases liquide et vapeur de l’eau sont en équilibre à une température donnée, et est une caractéristique qui permet d’évaluer sa volatilité.
Figure 1 : Diagramme de phase de l’eau.
La figure 1 représente les phases des états de l’eau, où :
p : pression (en atmosphères).
T : température (en degrés Celsius).
A : eau (phase liquide).
V : vapeur d’eau (phase gazeuse).
H : glace (phase solide).
Comme nous l’avons dit, la pression de vapeur dépend de la température et sa variation se produit selon la courbe rouge du diagramme de la figure 1.
-Cavitation : c’est un phénomène par lequel la pression de vapeur est atteinte dans une masse d’eau, non pas par une augmentation de la température, mais par une diminution de sa pression.
Par exemple, dans une conduite sous pression, telle que la conduite de pleine section d’un parc aquatique ou d’une piscine, une diminution considérable de la pression peut se produire pour diverses raisons. Cette chute de pression peut être si soudaine que l’eau atteint une pression de vapeur. Dans cette situation, l’eau liquide se transforme en vapeur d’eau, ce qui entraîne une augmentation du volume. Et l’augmentation du volume entraîne une augmentation de la pression, de sorte que la masse d’eau atteint à nouveau une pression supérieure à la pression de vapeur et retourne donc à l’état liquide. Cela produira à nouveau une diminution du volume et, par conséquent, une diminution de la pression, jusqu’à ce que la pression de vapeur soit à nouveau atteinte, ce qui fera que le phénomène se répétera.
Figure 2 : Diagramme de la fluctuation de la pression de l’eau.
La figure 2 illustre graphiquement la fluctuation de la pression de l’eau par rapport au point de pression de la vapeur, où :
p : pression de l’eau.
pv : pression de vapeur.
t : temps.
(+) : zones correspondant à des situations où la pression de l’eau est supérieure à la pression de la vapeur, de sorte qu’il se produit une condensation de la vapeur et une baisse de la pression de l’eau.
(-) : zones correspondant à des situations dans lesquelles la pression de l’eau est inférieure à la pression de vapeur, générant de la vapeur d’eau sous forme de bulles, avec l’augmentation correspondante du volume, qui produit l’augmentation conséquente de la pression.
Comme on peut le constater, la cavitation est un phénomène cyclique. Lors de hausses et de baisses successives de la pression, la formation de bulles de vapeur d’eau se produit périodiquement. Il s’agit d’un phénomène indésirable, avec un effet pernicieux sur les conduites hydrauliques. Au fil du temps, en raison de la cavitation, ces tuyaux sont piqués et corrodés.
La figure 3 montre l’effet corrosif dévastateur de la cavitation sur la roue d’une pompe centrifuge.
Figure 3 : Effets corrosifs de la cavitation.
La cavitation est un phénomène qu’il faut éviter lors de la conception d’un parc aquatique ou d’une piscine et du calcul de ses installations hydrauliques. À cette fin, ils doivent veiller à ce qu’aucune pression de service si basse qu’elle se rapproche de la pression de vapeur ne soit atteinte. Dans les prochains articles, nous examinerons les situations et les zones les plus sensibles à la cavitation dans l’installation hydraulique d’une piscine ou d’un parc aquatique.
Par Luis Llor, ingénieur hydraulique senior dans le département d’architecture d’Amusement Logic.
