Pourquoi les joints pour conduit étanches à l’air et au gaz sont-ils si importants ?
Cet article explique l’importance de sceller hermétiquement les tuyaux ou les conduits afin de stopper les écoulements d’air et de gaz potentiellement dangereux. Il explique également quelques-unes des méthodes pour tester l’étanchéité à l’air ou au gaz du joint.
La sécurité devrait être l’objectif principal de toute stratégie d’étanchéité efficace. Pour cette raison, une stratégie d’étanchéité nécessite que les conduits électriques et de communication soient fermés hermétiquement à chaque entrée de bâtiment pour limiter l’infiltration de gaz dangereux, tels que le monoxyde de carbone, le méthane et les hydrocarbures volatils. La fermeture hermétique est même parfois rendue obligatoire dans des zones où le méthane est présent dans le milieu souterrain.
Le monoxyde de carbone est un gaz combustible toxique qui est généré lors de la décomposition anaérobie de l’isolation des câbles, entre autres sources. Dans certains cas, de hautes concentrations ont forcé l’évacuation de bâtiments entiers. Le monoxyde de carbone mortel a une large plage d’inflammabilité et favorise les phénomènes de combustion.
Un bon protocole d’étanchéité des conduits améliore la qualité de l’air intérieur. Les joints pour conduit empêchent les allergènes et d’autres produits chimiques et polluants venus de l’extérieur de pénétrer dans les bâtiments. Ces irritants invisibles mais persistants peuvent rendre la vie pénible et, avec le temps, causer des problèmes de santé à long terme.
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Que dit la norme ?
La section 322.B.4 du Code national pour la sécurité électrique (NESC) déclare :
« La partie d’un conduit installée à travers un mur extérieur de bâtiment, un sol ou un toit doit disposer de joints internes et externes au point d’entrée du bâtiment, afin de limiter la probabilité d’infiltration de gaz dans le bâtiment. L’utilisation de joints peut être complétée par des dispositifs d’évacuation des gaz afin de minimiser l’accumulation de pressions de gaz positives dans le conduit. »
Alors que de nombreuses normes électriques décrivent l’étanchéité des conduits ou des canalisations contre l’humidité, le NESC est spécifique à l’étanchéité des gaz pour des raisons de sécurité. L’idée est d’empêcher l’air et le gaz de passer de l’extérieur à l’intérieur d’un bâtiment, et d’une pièce à l’autre.
Quelle pression de gaz doit pouvoir contenir un joint ?
Les gaz sont constitués de petites molécules en mouvement constant. Ces molécules bougent sans cesse et se heurtent les unes aux autres. Sous une pression croissante, de plus en plus de molécules bougent dans un même espace. Ces molécules exercent une force répulsive et se poussent les unes contre les autres. Le gaz se dilate constamment pour remplir un volume. Si cela est possible, le gaz se dilatera jusqu’à s’écouler dans un conduit jusqu’à l’intérieur d’un immeuble. Ainsi, même une légère pression différentielle peut avoir beaucoup de force. L’air n’est qu’un mélange de gaz, mais c’est l’exemple le plus pratique de ce phénomène. Un dôme gonflé est un bon exemple de cette force. La pression de l’air intérieur ne doit être que légèrement supérieure à la pression extérieure, soit un différentiel de 0,00025 bar (0,0036 psi), pour maintenir le dôme en place.
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La différence de pression entre l’atmosphère en dehors et à l’intérieur du bâtiment est minime. Pour être efficace, le joint du bâtiment ne doit pas avoir à maintenir une pression
différentielle élevée. Pour être étanche au gaz, le joint a seulement besoin de contenir le gaz (l’air) entièrement, sans points de fuite.
Comment savoir quand un joint est étanche à l’air et au gaz
L’essai de pression pneumatique est similaire à l’essai hydrostatique et constitue un bon moyen de vérifier la robustesse de l’étanchéité au gaz. L’essai hydrostatique est effectué pour tester les niveaux élevés de pression hydrostatique qui peuvent se produire dans les systèmes souterrains. La mise en place de l’essai pneumatique est la même, excepté que l’on élimine l’eau. La pression de l’air (ou d’un autre gaz) s’exerce directement contre le joint.
Dans ce système, un joint de conduit est posé et la pression du gaz est ajoutée et mesurée à l’aide d’une jauge de contrôle. Les fuites de gaz peuvent être détectées par une perte de pression du côté pressurisé du joint, ou en détectant le débit de gaz à l’aide d’un manomètre à l’autre extrémité du joint. Il est possible de détecter le débit de gaz avec un ballon ou la présence de bulles de gaz avec le système immergé sous l’eau.
Des joints de conduits bien conçus peuvent maintenir un niveau de pression considérable. Ci-dessous se trouvent différents résultats d’essais.
Joint en polymère à cellules fermées
Des joints de conduits bien conçus peuvent maintenir un niveau de pression considérable. Ci-dessous se trouvent différents résultats d’essais.
Joint mécanique
Les résultats des essais montrent que ces joints sont solides et maintiennent un haut niveau de pression. La pression des pneus d’une voiture est généralement entre 32 et 35 psi et ces joints spéciaux de conduit peuvent maintenir une force similaire. C’est bien plus que ce qui est généralement nécessaire pour créer un joint de conduit étanche à l’air conformément aux normes.
Débit de l’air comparé à la pression de l’air
Parfois, l’objectif est de minimiser le passage des gaz mais d’en permettre une certaine évacuation. Dans ce cas, il est préférable de comprendre le débit de gaz à travers le joint.
La pression de l’air est la mesure de la force appliquée à une surface. Dans les essais de joints pneumatiques, le joint est soumis à une pression de gaz mesurée en force par surface : psi (livres par pouce carré) ou bar (106 dynes par centimètre carré). S’il est nécessaire de ventiler le joint, la mesure du débit de gaz devient intéressante. Le débit est la mesure du volume de gaz dans le temps. Le débit est mesuré en scfm (pieds cubes standard par minute) ou en m³/min (mètres cubes par minute).
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Restriction et mesure du débit de l’air
Si le joint nécessite une fonction d’évacuation des gaz, il est possible de mesurer les changements dans le débit d’air. Un appareil d’essai a été développé en utilisant une source d’air comprimé à pression réglable menant à un joint de conduit à une extrémité. Un débitmètre est connecté à l’autre côté du conduit pour mesurer le débit standard.
La pression de l’air entrant peut varier de 5 à 30 psi (0,3 à 2 bar) par incréments de 5 psi (0,34 bar), et le débit d’air résultant est enregistré.
Dans cet essai, une section vide d’un conduit de 2 pouces (50 mm) a été utilisée pour enregistrer un débit de base. Tous les essais ont été réalisés dans des conduits de même taille, soit 2 pouces (50 mm). Un joint étanche à l’air a été installé avec un tube de ¼ pouce (6,4 mm) pour limiter le débit de l’air tout en permettant une certaine ventilation.
En outre, des mousses à cellules ouvertes ont été testées. La structure cellulaire de ce polymère permet le passage de certaines quantités de gaz et d’eau sous pression. Ces types de mousses sont parfois utilisés pour limiter ou filtrer les particules d’eau ou d’air. Deux profondeurs différentes de joints en mousse à cellules ouvertes ont été installées dans le conduit. Les données sont visibles dans le Graphique 1.
Graphique 1 : Débit de l’air comparé à la pression d’air pour différents joints de restriction
Sous une pression plus importante, le débit est plus important. Il est possible de restreindre davantage le débit en réduisant le diamètre du tube à l’intérieur du joint fermé. Il est également possible d’utiliser des technologies spéciales de polymère à cellules ouvertes pour limiter le débit de l’air. Dans ce cas, le débit peut être limité à la fois par la conception du matériau et par la profondeur du joint.
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La science de l’étanchéité
Il existe des solutions pour isoler les gaz et résister aux pressions élevées. Il est également possible de concevoir des éléments d’écoulement dans le joint. Déterminez vos exigences. Quelles sont les problématiques de sécurité ? Quels types de gaz sont présents ? À quelle pression doit-on résister ? Une fois que vous avez décidé de mettre en place un joint, assurez-vous d’utiliser la solution d’étanchéité adéquate. Prenez en compte la conception et passez les résultats des essais en revue.