Pente pour l'Évacuation par Gravité
Pente: La Géométrie de l'Écoulement par Gravité
Contrairement aux tuyauteries d'alimentation (qui utilisent la pression de la pompe), les tuyauteries d'évacuation-drainage-ventilation (DWV) dépendent de la gravité. Le tuyau doit descendre de chaque appareil vers l'égout: et la pente doit être précisément contrôlée.
La pente est le rapport entre la chute verticale & la portée horizontale, exprimée en pouces de chute par pied de portée.
Pentes standard par taille de tuyau:
- Tuyaux de 3 pouces & moins: 1/4 pouce par pied (pente de 2,08 %, 1,19 degrés)
- Tuyaux de 4 pouces & plus: 1/8 pouce par pied (pente de 1,04 %, 0,60 degrés)
Pourquoi pas plus abrupt? Cela surprend la plupart des gens. Si le tuyau est trop abrupt, l'eau s'accélère & dépasse les déchets solides. Les solides sont laissés derrière, sèchent & obstruent le tuyau. Un tuyau correctement penti maintient une vitesse d'auto-nettoyage: assez rapide pour transporter les solides mais assez lent pour que l'eau & les solides se déplacent ensemble.
Pourquoi pas plus plat? Si la pente est trop faible, ni l'eau ni les solides n'ont assez de vitesse. Les solides se déposent & s'accumulent jusqu'à ce que le tuyau soit obstrué.
L'intervalle optimal est étroit: entre environ 1 & 4 pieds par seconde de vitesse d'écoulement.
Calcul de la Pente
Vous installez une conduite de drainage de 2 pouces d'un lavabo vers la colonne principale. La portée horizontale est de 14 pieds.
Angles & Chemins d'Écoulement
Raccords de Tuyau: La Géométrie Définit l'Écoulement
Chaque changement de direction nécessite un raccord, & chaque raccord est défini par sa géométrie.
Angles de raccord standard:
- Coude 90 degrés (quart de courbe): change la direction d'un angle droit
- Coude 45 degrés (huitième de courbe): change la direction de 45 degrés
- Courbe 22,5 degrés (seizième de courbe): un changement doux
- Wye (jonction Y): joint deux tuyaux à un angle de 45 degrés
- Tee (jonction T): joint deux tuyaux à un angle de 90 degrés
Raccords DWV vs raccords haute pression: c'est là que la géométrie est la plus importante:
- Les raccords DWV (évacuation-ventilation-drainage) utilisent des courbes à long rayon. Un 90 à long rayon a un rayon graduel: les solides & les eaux usées peuvent suivre la courbe sans s'accumuler au tournant. Le rayon intérieur est généralement 1,5 fois le diamètre du tuyau.
- Les raccords haute pression (lignes d'alimentation) peuvent utiliser des tournants à court rayon car l'eau est sous pression & sera poussée autour du coin de toute façon.
Dans le travail DWV, un coude standard 90 degrés est en fait interdit pour les changements horizontaux-à-horizontaux de direction dans l'évacuation. Vous devez utiliser soit un 90 à long rayon, soit deux coudes 45 degrés avec un court morceau de tuyau entre les deux.
Choisir le Bon Raccord
Vous devez connecter un drainage de cuisine horizontal à une colonne verticale (allant vers le bas). Puis au bas de la colonne, vous devez changer de vertical à horizontal pour courir vers la ligne d'égout principale.
Trigonométrie sur le Terrain
Déviations de Tuyau: Où la Trigonométrie Rencontre la Plomberie
Quand un tuyau doit se déplacer latéralement pour contourner un obstacle (une poutre, un autre tuyau, un conduit), le plombier crée une déviation en utilisant deux raccords du même angle.
La déviation est un détour en forme de Z: le tuyau s'incline d'un côté, court en diagonale (la portée), puis s'incline de nouveau dans la direction d'origine.
La géométrie est un triangle rectangle:
- Déviation = la distance perpendiculaire que le tuyau se déplace latéralement (le côté opposé à l'angle)
- Portée = la longueur diagonale du tuyau entre les deux raccords (l'hypoténuse)
- Écartement = la distance horizontale consommée par la déviation (le côté adjacent)
La relation: déviation = portée x sin(angle). Réarrangée: portée = déviation / sin(angle).
Pour les angles de raccord courants, les plombiers mémorisent les multiplicateurs:
- Raccords 45 degrés: portée = déviation x 1,414 (car 1/sin(45) = sqrt(2) = 1,414)
- Raccords 22,5 degrés: portée = déviation x 2,613 (car 1/sin(22,5) = 2,613)
- Raccords 60 degrés: portée = déviation x 1,155 (car 1/sin(60) = 1,155)
La déviation 45 degrés est de loin la plus commune. Chaque plombier a 1,414 gravé dans sa mémoire.
Calcul d'une Déviation
Vous exécutez une conduite de drainage 3 pouces horizontalement à 48 pouces au-dessus du sol. Une poutre en I en acier traverse perpendiculairement à votre trajet, & vous devez descendre le tuyau de 10 pouces pour le dégager en dessous, puis remonter à la hauteur d'origine.
Diamètre, Zone, & Équation de Manning
Dimensionnement des Tuyaux: Comment la Géométrie Détermine la Capacité
Les tuyaux d'alimentation sont dimensionnés par débit (gallons par minute) & pression. Mais les tuyaux de drainage sont dimensionnés par un système d'unités appelé Unités de Fixture d'Évacuation (DFU).
Chaque appareil de plomberie reçoit une valeur DFU basée sur la quantité qu'il peut décharger:
- Lavabo (lavabo de salle de bain): 1 DFU
- Baignoire: 2 DFU
- Douche: 2 DFU
- Évier de cuisine: 2 DFU
- Toilette (chasse d'eau): 3-4 DFU
- Machine à laver: 2 DFU
Les totaux DFU correspondent aux diamètres de tuyaux minimums via les tableaux de code. Plus de DFU = plus de débit potentiel = plus grand tuyau nécessaire.
La géométrie sous-jacente: l'équation de Manning calcule le débit dans les tuyaux partiellement remplis. Elle utilise le rayon hydraulique: une propriété purement géométrique définie comme la zone de section transversale de l'eau qui s'écoule divisée par le périmètre mouillé (la partie de la paroi du tuyau touchant l'eau).
Un tuyau à moitié plein a le meilleur rayon hydraulique pour son diamètre. C'est la condition de conception pour le drainage: les tuyaux DWV sont dimensionnés pour fonctionner environ à moitié pleins à débit maximal.
Rayon Hydraulique
Considérez un tuyau de drainage de diamètre 4 pouces s'écoulant exactement à moitié plein.