La perte de friction dans un tuyau est une mesure ou un calcul de perte de débit ou de pression due à l’interaction du fluide avec les parois du tuyau. Ces pertes doivent être déterminées pour les systèmes de tuyauterie, car les pompes doivent être spécifiées avec une puissance suffisante pour surmonter les pertes et fournir des débits adéquats. La perte par friction varie en fonction des matériaux de la conduite, de la longueur et du débit ou de la vitesse du liquide.
Les systèmes de tuyauterie se composent de sections droites ou incurvées de tuyaux, de raccords, de vannes et d’autres raccords. À mesure qu’un système augmente en longueur et en complexité, les fluides qui le traversent interagissent avec les parois du tuyau et divers raccords, créant une traînée. Des quantités excessives de traînée entraîneront éventuellement une perte de débit au niveau du client ou de la destination si elles ne sont pas compensées par une puissance de pompage supplémentaire.
Les matériaux utilisés dans les tuyaux varient considérablement, de la fonte au plastique, et chaque type a une rugosité particulière sur les parois intérieures. Les fabricants de tuyaux publient des tableaux qui montrent la perte de charge attendue par longueur de tuyau pour différents matériaux et diamètres de tuyau, le diamètre mesurant la distance à travers la zone intérieure du tuyau. Un facteur de rugosité mesuré ou estimé est utilisé lors du calcul de la perte de charge, avec un tuyau en fer non fini ayant un facteur de rugosité plus élevé que le tuyau en plastique lisse.
Les tableaux de perte par friction montrent des valeurs de pieds de hauteur d’eau par 100 pieds de tuyau (la valeur est la même en mètres) car la capacité de la pompe et les exigences de puissance sont normalement dimensionnées en pieds d’eau. Cette valeur estime combien de pieds verticaux une pompe peut pousser de l’eau avec une taille de moteur donnée, ce qui permet aux concepteurs de relier directement la puissance de la pompe à un système de tuyauterie. L’effet de la perte de charge augmente avec la longueur du système et le nombre de raccords et de sections courbes, et ne peut être réduit qu’en utilisant un tuyau plus lisse, mais ne peut pas être éliminé.
Les pertes augmentent également à mesure que la vitesse, ou la vitesse, du fluide augmente dans le tuyau. L’augmentation de la pression du système est une meilleure solution que l’augmentation des débits, c’est pourquoi les systèmes d’eau municipaux utilisent des châteaux d’eau surélevés. Le maintien d’un approvisionnement en eau dans un réservoir surélevé fournit non seulement de l’eau supplémentaire pour les périodes de forte demande, mais maintient également une pression plus constante pour surmonter les pertes du système.
La perte de friction est importante dans tous les systèmes de tuyauterie commerciaux, car une traînée plus élevée équivaut à des coûts de pompage plus élevés. Dans certaines applications, une capacité de pompage adéquate est essentielle, comme la lutte contre les incendies. Un camion-pompe à incendie doit fournir de grandes quantités d’eau à travers de longues sections de tuyau, souvent jusqu’aux étages supérieurs d’un bâtiment. À mesure que la demande d’eau augmente, le camion pompe doit fournir une pression adéquate aux buses pour maintenir la capacité de lutte contre l’incendie. Les buses de tuyau sont conçues comme de longs tubes minces car cela convertit la pression du tuyau en un débit élevé au niveau de la buse sans avoir besoin de vitesses élevées dans le tuyau.
L’air est également un fluide, et des pertes par friction se produisent dans les systèmes de chauffage et de climatisation lorsque l’air circule dans les conduits qui relient les différentes pièces. Les concepteurs de systèmes utilisent des calculs de perte de charge pour déterminer la puissance de ventilateur requise pour un débit d’air adéquat dans les bâtiments. Un dimensionnement inadéquat des ventilateurs et des conduits peut entraîner une mauvaise circulation de l’air dans certaines zones d’une maison ou d’un bâtiment, ou un chauffage ou un refroidissement inadéquat aux étages supérieurs d’un immeuble à plusieurs étages.