Tuyau

Les tuyauteries d'une chaudière.

Un tuyau est une canalisation de section circulaire destinée à l'écoulement d'un fluide, liquide, ou gaz ou d'un produit pulvérulent, au transport de l'énergie de pression (air comprimé, vapeur, huile hydromécanique, …), à l'échange de l'énergie au travers de la paroi (échangeur thermique, radiateur). Il peut être rigide ou souple (flexible). La paroi du tuyau sépare l'intérieur de l'extérieur et permet ces fonctions.

Étymologie

Il y a plusieurs origines théorisés pour le terme tuyau:

• 1. du mot francique thūta 'trompette, tuyau'
• 2. d’un nom composé gotique thut-haurn 'corne-trompette, cor à sonner'.

Histoire

Tube, autrefois, taillé dans du bois pour véhiculer l’eau

Il est difficile de définir exactement l’origine du tube. Il n’est pas exclu qu’à une époque préhistorique on utilisa des troncs d’arbres creux pour véhiculer l’eau, bien qu’il ne soient pas classés en tant que tube, l’usage en a perduré jusqu’en 1788 pour amener la saumure de Salins-les-Bains jusqu’à la Saline royale d'Arc-et-Senans via un saumoduc (double canalisation en sapin de 21 km).

Dans l’Égypte antique on utilisait des tubes de cuivre pour transporter l’eau potable : un exemplaire, retiré du temple du roi Sa-Hu-Re ad Abusir et remontant à 2750 av.J.-C. environ, est conservé au Musée national de Berlin. Le tube a été obtenu en agrafant une fine feuille de cuivre, afin d’obtenir un diamètre de 75 mm; l’implantation (environ 100 m de longueur) était constituée d’une série de ces tubes.

À l’époque romaine, les tuyaux de plomb (en latin fistulae) étaient couramment utilisés pour amener l’eau dans les cités et à l’intérieur même des maisons. Les Romains utilisaient également des tubes en terre cuite emboîtés les uns dans les autres et scellés au mortier, pour certaines conduites d’eau chaude ou de vapeur.

Fin XVIII^e siècle dans un habitat, on distingue « tuyau de cheminée » - Conduit par où s'échappe la fumée - et tuyau de descente, tuyau qui porte les eaux d'un chéneau ou d'une cuvette jusque sur le pavé (la rue), ou qui permet d'évacuer les excréments du « siège de commodités » jusqu'à la fosse d'aisance. Dans ce dernier cas il prend aussi le nom de « Poterie » ou chausse d'aisance. Celle-ci est constituée de boisseaux de poterie, vase de terre cuite sans fond de huit à neuf pouces de diamètre et un pied de long qui s'emboitent les uns sur les autres. La chausse d'aisance communique avec un « tuyau de ventouse » ou « ventouse » , c'est à dire un tuyau de petit diamètre de poterie ou de plomb élevé jusque hors du comble « pour diminuer la mauvaise odeur que la fosse répand dans les cabinets en la faisant évaporer par le canal et la remplaçant par un air frais». On dit qu'un tuyau de descente d'une chausse d'aisance est « engorgé » lorsque bouché par quelque sédiment ou quelques ordures.
Le « tuyau de cheminée » est lui construit en plâtre pigeonné ou en briques; on fait des tranchées ou arrachements dans le mur pour liaisonner cette maçonnerie: Il y a diverses sortes de constructions à savoir: Tuyau adossé ou apparent - Lorsqu'il saille sur le nu du mur; Tuyau dans œuvre ou dans l'épaisseur - Lorsqu'il est élevé eu même temps que le mur et pratiqué dans son épaisseur, celui-ci est ordinairement fait en briques; Tuyau en hotte - Celui qui est évasé par le bas au-dessus du manteau; Tuyau dévoyé - Lorsqu'il ne monte pas aplomb afin de le faire passer à côté d'un autre; Tuyau passant - Celui qui vient d'un étage inférieur, et qui passe à côté d'un manteau.

Début XIX^e siècle, le gaz d'éclairage, invention récente due à Philippe Lebon et William Murdoch, est acheminé depuis les gazomètres jusqu'aux particuliers dans des conduites en plomb ou en fer étiré. En 1812, à Londres, Frédéric-Albert Winsor fonde la Gas Light and Coke Company qui se lance dans la production de gaz de houille à destination de l'éclairage. Lors de l'Exposition universelle de 1862, l'éclairage au gaz, des rues et des maisons, est divisé entre treize compagnies, dont les usines sont disséminées sur divers points de la capitale. La quantité de gaz manufacturé annuellement est de 8 millions de pieds cubes. La longueur des principaux conduits est de 2 200 milles (3 540 km); celle des conduits pour le service dans les maisons est de 8 200 milles (13 196 km). Les rues sont éclairées par 37.728 réverbères, placées à une distance moyenne de 68 mètres 58 centimètres l'un de l'autre. A Paris, à la même époque (1860), les usines sont au nombre de sept, lesquelles, avec des forces de production différentes, concourent toutes à l'éclairage de Paris. Il suffira, pour donner une idée de l'importance de la production du gaz de l'éclairage à Paris, de dire qu'à la fin de 1869 la consommation de cette seule année dépassait cent vingt-six millions de mètres cubes. Sur ce chiffre, l'éclairage de la voie publique seulement figurait pour plus de 16 millions de mètres cubes, alimentant plus de 31000 becs de gaz, d'une consommation moyenne de 110 litres à l'heure environ. La longueur totale du réseau de la canalisation du sous-sol du nouveau Paris, dépasse 1000 kilomètres.

Technologie

On distingue les tuyaux réalisés par moulage et les tubes, réalisés par roulage d'une tôle puis soudage ou encore étirés à chaud ou à froid. Dans certains cas, on peut aussi parler de conduit. Autres procédés de réalisation : forage (le bois d'une sarbacane), enroulement autour d'un noyau (canon de fusil au 17 et 18^e siècles, tubes composites en fibres de carbone ou de verre), fonderie (canon en bronze, adduction d'eau en fonte de fer), coulage (béton), étirage (cuivre, acier), roulage et soudure de tôle d'acier à paroi mince, extrusion (matières plastiques, terre cuite, macaronis), couture (textile, on parle alors de manche).

Physique

Comportement mécanique

La théorie des poutres montre qu'en flexion, le tuyau a un rendement inférieur à celui d'un conduit équivalent de section rectangulaire. Voir aussi Résistance des matériaux, mécanique des milieux continus. En revanche, en torsion, la matière d'un tuyau est soumise à un cisaillement pratiquement uniforme et son rendement est proche de 100%.

Lorsqu'un tuyau est mis sous pression, la contrainte perpendiculaire à l'axe est très supérieure à la contrainte parallèle à l'axe. Cela explique pourquoi un tube sous pression cède en général dans le sens de la longueur.

Mécanique des fluides dans un tuyau

Daniel Bernoulli (1700–1782) établit la théorie des écoulements dans son ouvrage principal, Hydrodynamica, paru à Strasbourg en 1738.

Voir aussi Onde stationnaire dans un tuyau.

Dans la marine

Dans la marine du début du XX^e siècle, les échappements de fumée des machines s'évacuaient par des conduits protégés par de hautes enveloppes cylindriques verticales, appelées "tuyaux". Les tuyaux ont par la suite été remplacées par des "cheminées" plus larges et plus courtes. Ainsi les torpilleurs français de 1 500 tonnes construits entre 1926 et 1931, classes Bourrasque et l'Adroit étaient communément appelés "les 3 tuyaux".

Autres significations

En langage populaire, un tuyau est une information confidentielle révélée à quelqu'un pour le succès d'une opération.

Voir aussi

• Plomberie
• Robinetterie
• Gaine
• Tube (forme)
• Tuyau d'incendie
• Tube
• Durit
• Hydraulicien
• Système hydraulique
• Hydromécanique
• Corrosion
• Arrosage