Chapitre 7 – Pression et force pressante | 1ère Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Mécanique des fluides | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 7 mai 2026, format manuel scolaire
💡 Notions centrales : leçon §I (P = F/S) et §II (unités). 1 bar = 10⁵ Pa = 1 000 mbar. La pression d'un fluide sur une paroi crée une force F = P × S perpendiculaire à la paroi.
Sophie, plombière-chauffagiste chez « ProInstall » à Lille, vient d'installer un nouveau circuit de chauffage central chez M. Vasseur (12 radiateurs). Avant la mise en service définitive, elle réalise un test d'étanchéité réglementaire : elle remplit le circuit d'eau, met sous pression à 3 bar avec une pompe d'épreuve, et observe la pression pendant 30 minutes. Toute baisse de pression supérieure à 0,2 bar signale une fuite.
| Unité | Symbole | Conversion en Pa | Usage |
|---|---|---|---|
| Pascal | Pa | 1 Pa = 1 N/m² | Unité SI |
| Bar | bar | 1 bar = 10⁵ Pa = 100 000 Pa | Plomberie, chauffage |
| Millibar | mbar | 1 mbar = 100 Pa | Météo, instruments fins |
| Hectopascal | hPa | 1 hPa = 100 Pa = 1 mbar | Météo |
Convertir la pression de test 3 bar en pascals (Pa) et en millibars (mbar).
1 bar = 10⁵ Pa, donc 3 bar = 3 × 10⁵ Pa = 300 000 Pa.
1 bar = 1 000 mbar, donc 3 bar = 3 000 mbar.
Calculer la force pressante Fvanne exercée par l'eau sous pression sur la membrane d'une seule vanne (S = 3,14 × 10⁻⁴ m²) à l'aide de la relation \(F = P \times S\).
F = P × S = (3 × 10⁵) × (3,14 × 10⁻⁴) = 3 × 3,14 × 10⁵⁻⁴ = 9,42 × 10¹
Fvanne ≈ 94 N (≈ 9,4 kg de force)
Chaque vanne du circuit doit supporter cette force pressante sans se déformer ni fuir. C'est pourquoi les vannes plomberie sont fabriquées en laiton ou inox épais.
Calculer la force totale exercée sur l'ensemble des 24 vannes / raccords filetés du circuit. Convertir en kg équivalent.
Ftotale = 24 × 94 = 2 256 N, soit ≈ 226 kg de force répartis sur l'ensemble.
C'est l'équivalent du poids d'un homme adulte sur chaque raccord en additionnant — d'où l'importance d'un serrage bien calibré (cf Activité 3 du Ch06).
Sophie remarque que la pression chute de 3,00 bar à 2,75 bar en 30 minutes. La norme tolère 0,2 bar de chute (soit 200 mbar). La pression actuelle est-elle conforme ? Que doit-elle faire ?
Chute observée : 3,00 − 2,75 = 0,25 bar = 250 mbar.
Norme : ≤ 200 mbar. La chute observée est au-dessus de la limite → le circuit n'est pas étanche, il y a une fuite.
Sophie doit :
Estimer le volume d'eau perdu par la fuite, sachant qu'une chute de 1 bar dans un circuit fermé d'eau correspond à environ 0,5 % de variation de volume (l'eau étant peu compressible mais le circuit légèrement élastique).
Chute : 0,25 bar → variation volume ≈ 0,25 × 0,5 % = 0,125 % de 120 L = 0,15 L = 150 mL.
Soit environ un demi-verre d'eau perdu en 30 min, ou ≈ 0,3 L/h. C'est une fuite lente mais réelle, qui passerait inaperçue à l'œil mais qui finirait par causer des dégâts.
Sur 1 an : 0,3 × 8 760 ≈ 2 600 L de fuite, soit l'équivalent de 17 baignoires d'eau gaspillée.
Sophie répare le raccord défectueux et refait le test : la pression reste cette fois à 2,95 bar après 30 minutes. Calculer la chute et conclure sur la conformité.
Chute : 3,00 − 2,95 = 0,05 bar = 50 mbar.
Norme ≤ 200 mbar. 50 < 200 → conforme. Le circuit est étanche, Sophie peut signer le procès-verbal de mise en service.
(La petite chute de 50 mbar peut s'expliquer par : refroidissement léger de l'eau pendant le test → contraction → légère baisse de pression. Pas d'inquiétude.)
Pourquoi la pression de test (3 bar) est-elle volontairement plus élevée que la pression de service (1,5 bar) ? Discuter avec un raisonnement physique.
Le test à 2 × Pservice permet :
Cette méthode du « test sous pression doublée » est universelle dans les métiers de la plomberie, du gaz et du chauffage.
Rédiger en 5 lignes le procès-verbal de test d'étanchéité que Sophie remet à M. Vasseur :
ProInstall — PV de test d'étanchéité · M. Vasseur (Lille) — 7 mai 2026
• Conditions du test : circuit chauffage 12 radiateurs, volume 120 L, pressurisation à 3 bar (2 × Pservice) pendant 30 min via pompe d'épreuve calibrée.
• Premier test : chute de 250 mbar (norme < 200 mbar) — NON CONFORME. Fuite identifiée sur raccord radiateur n° 4.
• Action corrective : reserrage du raccord à 25 N·m + remplacement joint torique (réf K2-20).
• Second test : chute de 50 mbar — CONFORME. Circuit déclaré étanche.
• Conclusion : mise en service autorisée. Pression de service à 1,5 bar à régler par le client. Garantie installation : 2 ans pose, 5 ans pièces.
Une chaudière à condensation a une vanne de sécurité tarée à 3 bar (s'ouvre au-dessus). Calculer la force que devrait vaincre le ressort de cette vanne pour rester fermée, sachant que la membrane fait 4 cm² (= 4 × 10⁻⁴ m²).
F = P × S = (3 × 10⁵) × (4 × 10⁻⁴) = 12 × 10¹ = 120 N
Le ressort interne de la vanne doit pouvoir maintenir une force de 120 N (≈ 12 kg) avant de s'ouvrir. Au-delà, l'eau s'évacue par sécurité (vidange).
Cette vanne est obligatoire sur tout circuit fermé : elle évite l'explosion en cas de surpression accidentelle (chaudière en panne, vase d'expansion saturé).
📚 Cette activité s'appuie sur §I (Pression et force pressante) et §II (Unités) de la leçon Ch07.