Les canalisations en polyéthylène (PE) sont utilisées en France et en Europe pour la réalisation des réseaux d'adduction de distribution et de transport d'au potable depuis plus de 20 ans. La toute dernière génération de polyéthylène désignée 100 permet la fabrication de canalisation de diamètre supérieur, du diamètre 200mn au diamètre 500 et plus. Le concept de la canalisation est présenté ainsi que les intérêts de PE100 pour les canalisations de grands diamètres.
Le polyéthylène fait partie du quotidien dans la distribution d’eau potable depuis près de 20 ans. Les tubes noirs à bandes bleues visibles aux abords des chantiers sont en effet fabriqués en polyéthylène. Ces tubes sont destinés à l'adduction et à la distribution d’eau potable pour des réseaux de 10 à 16 bars. Parallèlement, c’est le même type de PE (polyéthylène) qui est utilisé pour les tubes de distribution du gaz naturel, auquel cas les tubes sont noirs à bandes jaunes.
En France, ces tubes sont généralement présentés sur des tourets ou en couronne et en barre droite pour les diamètres au-delà du DN160 mm.
Les tubes polyéthylène pour la distribution d’eau potable ne datent pas d’aujourd'hui puisque les premières applications remontent aux années 50. Pour autant les caractéristiques des PE n’ont cessé d’être développées pour devenir des produits plus performants pour la distribution et le transport d’eau potable que certains matériaux traditionnels.
Comment obtient-on le polyéthylène ?
Le PE est obtenu par polymérisation d’éthylène dans des unités de production dont la capacité unitaire annuelle est d’environ 100 000 tonnes. Le polyéthylène a été découvert en 1933 et est devenu en 60 ans la première matière plastique en termes de volume. Les principales applications sont l’emballage (film), le moulage, le tube et l’isolation des câbles.
Aujourd’hui, les tubes PE pour la distribution d’eau potable sont utilisés dans tous les pays européens pour des diamètres de 20 à 500 mm. Ils ont avantageusement remplacé les matériaux traditionnels comme la fonte sur les diamètres les plus petits, dans tous les pays européens, alors que la pénétration des diamètres de tube PE de 200 à 400 mm et au-delà est surtout marquée dans les pays scandinaves et au Royaume-Uni.
Le groupe danois Borealis, premier producteur européen de polyéthylène avec une production de 1,5 millions de tonnes, a mis sur le marché une nouvelle génération de PE désignée PE100. Cette matière dispose d’une tenue à la pression encore supérieure à celle de la
génération actuelle de PE, d'où des réductions importantes d’épaisseur du tube et une compétitivité accrue par rapport aux matériaux traditionnels, en particulier pour les tubes grands diamètres.
PE100 pour tube diamètre 200 à diamètre 500
Le PE100 a été retenu pour un certain nombre de projets de canalisation Eau potable. Pour ne citer que deux projets importants en 1995, il faut retenir une canalisation de 5 000 mètres DN450 PN10 fournie par Alphacan et une canalisation de 4 500 mètres DN500 PN6 fournie par Uponor-Ryb.
Le projet diamètre 450 PN10 (pression maximale 10 bars)
Le projet DN450 PN10, dit des “Eaux de Melun”, a été mené à l'initiative de la Société des Eaux de Melun, filiale de la CGE, pour desservir en eau potable des clients éloignés et développer l’interconnexion des réseaux. La canalisation PE a été choisie pour répondre à des impératifs précis : la traversée de zones à forts courants vagabonds et le passage le long de l’enceinte du Château de Vaux (ces courants vagabonds sont créés par la présence de lignes à haute tension, qui engendrent des phénomènes de corrosion accélérés des anodes de protection des canalisations métalliques). Par ailleurs, l'espace entre le mur du château de Vaux et la route qui le longe était si réduit et le terrain si vallonné que la canalisation PE s’est imposée naturellement : les rayons de courbure du PE ont permis une pose aisée par une simplification de la fouille. La CGE, qui connaît bien les intérêts du tube PE puisqu’elle en fabrique au sein du groupe (Seperef) et en pose en adduction et distribution, a pu apprécier les intérêts du tube PE sur des diamètres aussi grands.
Le tube extrudé dans l’unité de Roncq d’Alphacan est certifié NF, ce qui en garantit les bonnes propriétés à long terme.
Le projet diamètre 500 PN6 (pression maximale 6 bars)
Ce projet concerne la réhabilitation d'une canalisation fonte DN500 dans le centre-ville de Caen. La société Sade – Division STS – a introduit dans la canalisation fonte existante un tube PE sur une longueur de 4 500 mètres. L’originalité du projet est que celui-ci a été effectué par swage-lining, technique sans tranchée que domine parfaitement la Sade. Cette canalisation PE, auto-structurante, a été installée en cinq mois en centre-ville sans créer de perturbation de trafic. Le swage-lining a l’avantage, sur un retubage classique en PE, d’insérer un tube PE qui vient épouser le diamètre intérieur de la canalisation à réhabiliter sans créer de vide annulaire. Par conséquent, la capacité hydraulique est seulement légèrement réduite, à hauteur de l'épaisseur du tube PE. Le tube PE est fabriqué à un diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur de la canalisation fonte ou béton à réhabiliter. La technique Swage est basée sur l’effet mémoire du PE : le diamètre du tube sera réduit dans une filière, ensuite le tube PE est introduit dans la canalisation à réhabiliter et la canalisation est treuillée sur la longueur souhaitée. La mémoire du PE va permettre au tube de retrouver son diamètre d’origine et ainsi venir fretter la canalisation à réhabiliter.
Uponor-Ryb a extrudé un tube en HE2494, version bleue PE100, à un diamètre spécifique pour répondre aux contraintes de ce chantier. La même opération a été renouvelée en novembre 1996 à Caen sur une longueur de 800 mètres.
Le swage-lining s’inscrit dans le peloton de tête des techniques de réhabilitation des réseaux d’eau potable à juste titre :
- - Technique sans tranchée, peu de nuisances sur la voie publique ;
- - Conservation de la capacité hydraulique de la canalisation existante ;
- - Canalisation PE auto-structurante ;
- - Dimensionnement de la canalisation selon les besoins : DN110 à DN800 et PN4 à PN16 ;
- - Conditions de pose adaptées en centre-ville.
Les raisons d’une canalisation polyéthylène
Les gaziers européens, Gaz de France en tête, ont très bien compris l'intérêt du réseau de distribution de gaz en PE. Le PE offre la possibilité de concevoir un réseau étanche, facile à installer, fiable, possédant d’excellentes propriétés pression à long terme, avec réduction du nombre de raccords, pose mécanisée, capacité à suivre les mouvements du terrain, résistance aux courants de fuite, coûts de pose réduits.
Les distributeurs d’eau ont suivi la voie tracée par les gaziers. Certaines propriétés spécifiques au transport de
Les qualités du polyéthylène pour le transport de l’eau ont pu être mises en valeur : insensibilité à la corrosion, faible coefficient de friction, faibles pertes de charge, réseau auto-butté, pas de dépôt de calcaire. Les propriétés organoleptiques du PE représentent également un avantage acquis sur les matériaux traditionnels : le PE100 a passé avec succès les essais des circulaires du Ministre de la Santé DGS-VS4-n°94/9 du 25 janvier 1994 et n°96-155 du 1ᵉʳ mars 1996. De plus, les tubes sont disponibles dans des diamètres allant du DN20 au DN1600 et des pressions de service de PN6 à PN16.
Les tubes polyéthylène se raccordent par soudure tout comme un tube acier. Deux techniques coexistent :
- – l’électrosoudage : pour raccorder les diamètres de tubes jusqu’au DN200, voire jusqu’au DN500. Les accessoires disponibles permettent de raccorder tout type de diamètres identiques ou différents (branchement, selles, réduction) ;
- – la soudure bout-à-bout : elle est utilisée pour des diamètres supérieurs à 200 mm.
Les réseaux PE se raccordent également aux réseaux traditionnels via des systèmes brides/collets et électrosoudables. Certains fabricants de tube PE ont à disposition des équipes chantier capables de réaliser toutes les opérations de pose. Des poseurs comme la Sade disposent également d’équipes formées et compétentes disponibles sur le territoire français et à l’étranger.
La Marque de Qualité NF114 réglemente la fabrication des polyéthylènes et des tubes PE. Le LNE est mandaté par l’AFNOR pour vérifier la qualité des tubes mis sur le marché. Cette marque s’applique aux tubes gaz et eau potable. Elle garantit la constance des fabrications. Plusieurs sociétés françaises fabriquent les tubes PE. On peut citer, par ordre alphabétique, les sociétés Alphacan (groupe Elf Atochem), Ryb (groupe Uponor), Sepecef (CGE) et Socomo. Les raccords et accessoires sont également disponibles pour assurer le bon raccordement des canalisations PE.
Coût de la technique polyéthylène
Il est évident qu’au-delà du coût unitaire du tube, il est nécessaire de considérer l’ensemble des prestations associées pour installer la canalisation et les coûts de fonctionnement qui s’y rattachent : entretien et maintenance du réseau, énergie nécessaire au transport de l’eau.
Gaz de France a estimé une économie globale en réseau PE par rapport au réseau traditionnel de 25 %, et ce pour le transport du gaz naturel en distribution (95 % de la distribution de gaz est aujourd’hui installée en PE). Il est couramment admis par les poseurs de canalisations que la technique PE est économique à la pose pour des diamètres jusqu’au 400 mm, encore faut-il que ces poseurs soient équipés du matériel ad hoc. Si les poseurs de canalisations polyéthylène sont pour beaucoup équipés pour des diamètres allant de 20 à 200 mm, trop rares sont ceux disposant de soudeuses bout-à-bout. Toutefois, ils sont de plus en plus nombreux à s’équiper et donc à pouvoir proposer la prestation de service, conquis par l’intérêt du concept PE et par la croissance du marché.
Les conditions de chantier sont souvent à la faveur du PE : un terrain vallonné ou pentu nécessitera une fouille onéreuse en canalisation traditionnelle ; un terrain instable multipliera les risques d’incident sur réseau ; un retubage classique sans tranchée pourra éviter des nuisances de la voie publique. Autant de raisons de poser une canalisation PE sans pouvoir estimer avec exactitude les économies représentées à chaque chantier.
Canalisations en PE100
La canalisation PE pour adduction d’eau potable est moins utilisée en France, en comparaison de pays voisins comme le Royaume-Uni ou l’Allemagne. La Suède pose actuellement 70 % du réseau d’Adduction et de Distribution Eau Potable en PE, suivie par le PVC.
La raison principale est son attachement aux matériaux traditionnels, fonte en tête. Cependant, le tube PE s’est déjà bien établi en France sur les diamètres de tubes jusqu’à 160 mm. Face à de nouvelles exigences telles que l'étanchéité totale et de nouvelles réglementations françaises et européennes (sur la potabilité des matériaux en contact avec l’eau par exemple), la canalisation PE est une excellente alternative.
L’étanchéité totale des réseaux, c’est-à-dire l’aptitude d’un réseau à ne pas entraîner de fuites sur le long terme, est sans nul doute la direction à prendre pour les réseaux de distribution d’eau potable. Pourrait-on imaginer un réseau téléphonique où seulement 70 % des appels arriveraient à leurs correspondants, ou un scénario similaire pour le gaz naturel ?
Cette situation est aujourd’hui tolérée pour l'eau car à peine 70 % de l'eau transportée est facturée au client final. Forts de l’expérience des gaziers, les distributeurs d’eau se sont intéressés au concept de la canalisation PE car ceux-ci ont pressenti depuis longtemps qu’il permettait de réduire considérablement les fuites.
Certaines villes (Paris et la région parisienne en tête, mais on peut citer Dunkerque, Lorient, Nantes) ont aujourd’hui donné priorité au réseau PE. Cette tendance s’accélérera avec la raréfaction de l’eau, l’augmentation de son coût et la prise de conscience de tous les acteurs et décideurs de la filière Eau.
Il faut rappeler que les fuites sont toujours plus fréquentes aux raccordements, et ce quel que soit le type de matériaux. Comme les tubes PE sont disponibles en longueurs allant jusqu’à 500 mètres, le nombre de raccordements est très limité. Pour 100 mètres de canalisation traditionnelle, vous aurez 16 raccordements, contre aucun pour le PE pour les tubes livrés en couronne et touret !
Les prises en charge PE sont également soudées sur la conduite principale ; aussi les branchements petits diamètres allant chez l’abonné sont dotés des caractéristiques identiques.
Conclusion
Sans pour autant espérer atteindre les parts de marché de la canalisation PE en distribution de gaz naturel en France (42 % du réseau actuel en PE, soit 126 000 km), la part de la canalisation PE en distribution d’eau potable se développera. Ce marché connaît une croissance annuelle de 10 % depuis 5 ans, ce malgré la conjoncture économique difficile. Le PE 100, dernière génération de PE, permettra aux acteurs de ce marché de dynamiser l’usage du produit dans la distribution et le transport de l'eau potable, notamment par la mise sur le marché de tubes DN200 à DN500.
