ISO 23991:2022
(Main)Irrigation applications of ductile iron pipelines — Product design and installation
Irrigation applications of ductile iron pipelines — Product design and installation
This document specifies the design factor, technical requirements, test methods, installation technologies and operation advices applicable to ductile iron pipes, fittings and accessories used in piped irrigation applications. NOTE In this document, all pressures are relative pressures expressed in bars. This document also specifies materials, dimensions and tolerances, mechanical properties and standard coatings of pipes, fittings and accessories. It also gives performance requirements for all components including joints. Joint design and gasket shapes are outside the scope of this document. This document applies to pipes, fittings and accessories cast by any type of foundry process or manufactured by fabrication of cast components.
Canalisations en fonte ductile pour l'irrigation — Conception des produits et installation
Le présent document spécifie les critères de conception, les exigences techniques, les méthodes d’essai, les technologies d’installation et les recommandations d'usage applicables aux tuyaux, raccords et accessoires en fonte ductile utilisés dans le domaine des réseaux d'irrigation par canalisations sous pression. NOTE Dans le présent document, toutes les pressions sont des pressions relatives exprimées en bars. Le présent document spécifie aussi les matériaux, les dimensions et les tolérances, les propriétés mécaniques ainsi que les revêtements intérieurs et extérieurs standards des tuyaux, raccords et accessoires. Il indique également des exigences de performance pour tous les composants, y compris les assemblages. La conception des assemblages et la forme des garnitures de joints sont hors du domaine d’application du présent document. Le présent document s’applique aux tuyaux, raccords et accessoires moulés par tout procédé de fonderie ou fabriqués à partir de composants moulés.
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 23991
First edition
2022-04
Irrigation applications of ductile
iron pipelines — Product design and
installation
Canalisations en fonte ductile pour l'irrigation — Conception des
produits et installation
Reference number
© ISO 2022
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and abbreviated terms . 1
3.1 Terms and definitions . 1
3.2 Abbreviated terms . 2
4 Piped network for irrigation applications . 3
5 Technical requirements of DI pipeline components for irrigation applications .3
5.1 General . 3
5.2 Material characteristics . 3
5.3 Pressure class and dimensions . 4
5.3.1 Preferred pressure classes . 4
5.3.2 Allowable pressures . 4
5.3.3 Diameter of socket and spigot pipes . 5
5.3.4 Length of Socket and spigot pipes. 6
5.3.5 Dimensions of flanged pipes and fittings . 7
5.4 Coating and lining for pipes . 7
5.4.1 General . 7
5.4.2 External coatings . 7
5.4.3 Internal linings. 7
5.5 Coatings and linings for fittings and accessories . 8
5.6 Abrasion resistance of lining . 8
5.7 Marking . 8
5.8 Joints and leak tightness requirements . 8
5.8.1 Flexible joints . 8
5.8.2 Restrained joints . 8
6 Valves, irrigation hydrant, water meter . 9
7 Designing factors of DI pipeline components for irrigation applications .9
7.1 General . 9
7.2 Pipe layout . 9
7.3 PIN classification . 9
7.4 Hydraulic design . 10
7.4.1 Water demand. 10
7.4.2 Diameter selection and head loss calculation . 11
7.4.3 Flow velocity .13
7.5 Mechanical design .13
7.5.1 Pressure resistance . 13
7.5.2 Deflection resistance .13
7.6 Protection against soil corrosiveness . 14
7.6.1 General . 14
7.6.2 Metallic zinc-based coatings . 14
7.6.3 Alternative coatings . 14
7.7 Protection against water aggressiveness . 14
7.7.1 General . 14
7.7.2 Cement lining . 14
8 Laying DI pipeline components for irrigation applications .15
8.1 laying calculations . 15
8.2 laying operations . 15
8.2.1 General .15
8.2.2 Layout . 15
8.2.3 Handling . 15
8.2.4 Laying in trench . 15
iii
8.2.5 Laying above ground . 17
8.2.6 Laying in slope . 17
8.2.7 Laying in an open canal . 18
8.2.8 Trenchless laying. 19
8.3 Pipeline assembling . 19
8.3.1 General . 19
8.3.2 Advantages of flexible push-on joint in inconsistent or unstable ground .20
9 Operation and total cost of ownership of a PIN .21
9.1 Operation and maintenance . 21
9.2 Life cycle cost analysis . 21
9.3 Key parameters for life cycle cost . 21
9.4 Circular economy . 22
Annex A (informative) Advantages of piped irrigation networks .23
Annex B (informative) Piped irrigation network planning .24
Annex C (informative) Efficiency factor .27
Annex D (informative) Push-in joints of DI pipes .28
Bibliography .30
iv
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
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expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
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complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
v
INTERNATIONAL STANDARD ISO 23991:2022(E)
Irrigation applications of ductile iron pipelines — Product
design and installation
1 Scope
This document specifies the design factor, technical requirements, test methods, installation
technologies and operation advices applicable to ductile iron pipes, fittings and accessories used in
piped irrigation applications.
1)
NOTE In this document, all pressures are relative pressures expressed in bars .
This document also specifies materials, dimensions and tolerances, mechanical properties and standard
coatings of pipes, fittings and accessories. It also gives performance requirements for all components
including joints.
Joint design and gasket shapes are outside the scope of this document.
This document applies to pipes, fittings and accessories cast by any type of foundry process or
manufactured by fabrication of cast components.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 2531:2009, Ductile iron pipes, fittings, accessories and their joints for water applications
ISO 4633, Rubber seals — Joint rings for water supply, drainage and sewerage pipelines — Specification for
materials
ISO 10802, Ductile iron pipelines — Hydrostatic testing after installation
ISO 10803, Design method for ductile iron pipes
ISO 10804, Restrained joint systems for ductile iron pipelines — Design rules and type testing
ISO 21051, Construction and installation of ductile iron pipeline system
ISO 21052, Restrained joint systems for ductile iron pipelines — Calculation rules for lengths to be restrained
3 Terms, definitions and abbreviated terms
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
5 2
1) 1 bar = 0,1 MPa = 10 Pa; 1 MPa = 1 N/mm .
3.1.1
piped irrigation network
PIN
network of installation consisting of pipes, fittings, valves, pumps (if necessary) and other devices
properly designed and installed to supply water from the source of the water to the irrigable area
3.1.2
nominal size
DN
alphanumeric designation of size for components of a pipework system, which is used for reference
purposes
Note 1 to entry: It comprises the letters DN followed by a dimensionless whole number, which is indirectly related
to the physical size, in millimetres, of the bore or outside diameter of the end connections.
[SOURCE: ISO 2531:2009, 3.20, modified — Note 2 to entry has been removed.]
3.1.3
allowable operating pressure
PFA
maximum internal pressure, excluding surge, which a component can safely withstand in permanent
service
[SOURCE: ISO 2531:2009, 3.2]
3.1.4
allowable site test pressure
PEA
maximum hydrostatic pressure that a newly installed component can withstand for a relatively short
duration, when either fixed above ground level or laid and backfilled underground, in order to measure
the integrity and tightness of the pipeline
Note 1 to entry: This test pressure is different from the system test pressure, which is related to the design
pressure of the pipeline.
[SOURCE: ISO 2531:2009, 3.3]
3.1.5
maximum allowable operating pressure
PMA
maximum internal pressure, including surge, which a component can safely withstand in service
[SOURCE: ISO 2531:2009, 3.17]
3.1.6
nominal pressure
PN
numerical designation, which is a convenient rounded number, used for reference purposes
Note 1 to entry: All components of the same nominal size, DN (3.1.2), designated by the same PN number have
compatible mating dimensions.
[SOURCE: ISO 2531:2009, 3.19, modified — Note 2 to entry has been removed.]
3.2 Abbreviated terms
CDN canal distribution network
PVC poly (vinyl chloride)
PE polyethylene
4 Piped network for irrigation applications
A pipe irrigation network (PIN) consists of water mains, water branch, field irrigation lines, hydrant or
outlets and other devices (see Figure 1).
An analogy between the CDN and PIN is depicted in Figure 1. Main advantages and limitations of PIN
are listed in Annex A.
For DI pipes, the DN range for PIN is DN 40 to DN 2 600 as per ISO 2531.
Key
1 branch line
2 main line
3 distribution line
4 control valves
5 minor line
6 field irrigation lines
Figure 1 — Pipe irrigation network (PIN)
Details of piped irrigation network planning are given in Annex B.
5 Technical requirements of DI pipeline components for irrigation applications
5.1 General
The ductile iron pipeline components system consists of standardized components equipped with fully
compatible socket or flange joints which facilitate the design networks of any size and complexity.
The technical requirements of DI pipeline components shall be in accordance with ISO 2531.
Note DI pipes with joints compatible with plastic piping systems (PVC or PE) and referring to ISO 16631 are
outside the scope of this document.
5.2 Material characteristics
Material characteristics of pipes, fittings and accessories shall comply with ISO 2531:2009, 4.3.
5.3 Pressure class and dimensions
5.3.1 Preferred pressure classes
Components with flexible joints are classified by the allowable operating pressure (PFA) in bar, prefixed
by the letter C. Components with flanged joints are classified by the PN number of the flange. The
allowable pressures within a pipeline system shall be limited to the lowest pressure classification of all
components within the system.
Preferred pressure classes of irrigation pipes with flexible joints are C25, C30, and C40. Other classes
are allowed by agreement between the manufacturer and the customer.
Pressure classes for components with flanged joints are PN10, PN16, PN25 and PN40.
5.3.2 Allowable pressures
Allowable pressures of components are as given in Tables 1 and 2.
Table 1 — Allowable pressures of components with flexible joints for preferred classes
Allowable operating Maximum allowable
Allowable site test pressure
pressure operating pressure
Pressure class
PEA
PFA PMA
C
bar
bar bar
25 25 30 35
30 30 36 41
40 40 48 53
Table 2 — Allowable pressures of components with flanged joints
Allowable operating Maximum allowable
Allowable site test pressure
pressure operating pressure
Pressure class
PEA
PFA PMA
PN
bar
bar bar
10 10 12 17
16 16 20 25
25 25 30 35
40 40 48 53
Allowable pressures of pipes with flexible joints are given in Table 3.
Table 3 — Allowable pressures of pipes with flexible joints for preferred classes
Allowable operating Maximum allowable Allowable site test
pressure operating pressure pressure
Pressure class
DN
PFA PMA PEA
C
bar bar bar
40 to 300 40 40 48 53
350 to 600 30 30 36 41
700 to 2 600 25 25 30 35
Allowable pressures for fittings as specified in ISO 2531:2009, Tables 15 to 33 are as follows.
— Socketed fittings, except tees, are given in Table 4.
— Socketed tees may be less than those given in Table 4 and shall be given in the manufacturer’s
handbook.
— All flanged fittings and fittings with one flange, such as double-socketed tees with flanged branch,
flanged spigots and flanged sockets, are limited by the flange PN and are given in Table 2.
Table 4 — Allowable pressures for socketed fittings
Allowable operating Maximum allowable
Allowable site test pressure
pressure operating pressure
DN PEA
PFA PMA
bar
bar bar
40 to 200 64 77 82
250 to 350 50 60 65
400 to 600 40 48 53
700 to 1 400 30 36 41
1 500 to 2 600 25 30 35
Appropriate limitations shall be taken into account, which can prevent the full range of these pressures
being used in an installed pipeline. For example, operation at the PFA values can be limited by the lower
pressure capability of other pipeline components, e.g. flanged pipework, certain types of tees and
specific designs of flexible joints. When other limitations exist due to the joint type or to any specific
design arrangement, they shall be given in the manufacturer’s handbook.
5.3.3 Diameter of socket and spigot pipes
The dimensions of preferred pressure classes of socket and spigot pipes are as given in Figure 2 and
Table 5.
When, by agreement between the manufacturer and the purchaser, pipes and fittings with different
lengths, thicknesses and/or coatings, and other types of fittings than those given below are supplied
in accordance with this document, they shall comply with all the other requirements of this document.
Figure 2 — Socket and spigot pipe
Table 5 — Preferred pressure classes of Irrigation pipes with flexible joints
Spigot external diameter Nominal iron wall thickness
a
DN D Pressure class e
e nom
mm mm
40 56 C40 4,4
50 66 C40 4,4
60 77 C40 4,4
65 82 C40 4,4
80 98 C40 4,4
100 118 C40 4,4
125 144 C40 4,5
150 170 C40 4,5
200 222 C40 4,7
250 274 C40 5,5
300 326 C40 6,2
b
350 378 C30 6,3
b
400 429 C30 6,5
450 480 C30 6,9
500 532 C30 7,5
600 635 C30 8,7
b
700 738 C25 8,8
800 842 C25 9,6
900 945 C25 10,6
1 000 1 048 C25 11,6
1 100 1 152 C25 12,6
1 200 1 255 C25 13,6
1 400 1 462 C25 15,7
1 500 1 565 C25 16,7
1 600 1 668 C25 17,7
1 800 1 875 C25 19,7
2 000 2 082 C25 21,8
2 200 2 288 C25 23,8
2 400 2 495 C25 25,8
2 600 2 702 C25 27,9
a
A tolerance of +1 mm applies (see ISO 2531).
b
Thickness is greater than calculated for “smoothing” between C40 and C30 and also between C30 and C25.
5.3.4 Length of Socket and spigot pipes
Socket and spigot pipes shall be supplied to the lengths given in Figure 2 and Table 6.
Table 6 — Standardized lengths of socket and spigot pipes
Standardized lengths
DN L
u
m
40 and 50 3
60 to 600 4 or 5 or 5,5 or 6 or 9
700 and 800 4 or 5,5 or 6 or 7 or 9
900 to 2 600 4 or 5 or 5,5 or 6 or 7 or 8,15 or 9
NOTE: Not all the standardized lengths are available in all countries.
5.3.5 Dimensions of flanged pipes and fittings
Dimensions of flanged pipes and fittings are defined in ISO 2531.
5.4 Coating and lining for pipes
5.4.1 General
Pipes shall normally be delivered internally and externally coated.
5.4.2 External coatings
Ductile iron pipeline systems can be installed in a wide range of external soil environments. These
environments can be characterized by their corrosiveness. Relevant factors to be considered for soil
corrosiveness are given in ISO 2531:2009, A.1.
Coatings specified by relevant International Standards are available:
a) metallic zinc with finishing layer in accordance with ISO 8179-1;
b) zinc rich paint with finishing layer in accordance with ISO 8179-2;
c) polyethylene sleeving in accordance with ISO 8180.
For other types of pipe external coatings, including their repair method, refer to the appropriate ISO
standards or national standards or agreed specifications.
5.4.3 Internal linings
Ductile iron pipeline systems can be used to convey a wide range of water for irrigation, raw waters and
potable waters. These internal environments can be characterized by their aggressiveness. Relevant
factors to be considered for water aggressiveness are given in ISO 2531:2009, B.1.
Linings specified by relevant International Standards are available:
a) Portland cement mortar in accordance with ISO 4179;
b) blast furnace slag cement mortar in accordance with ISO 4179;
c) cement mortar with seal coat in accordance with ISO 16132.
For other types of pipe internal coatings, including their repair method, refer to the appropriate ISO
standards or national standards or agreed specification.
5.5 Coatings and linings for fittings and accessories
Fittings and accessories shall normally be delivered internally and externally coated. Coatings and
linings for fittings and accessories are defined in IS0 2531.
5.6 Abrasion resistance of lining
Abrasive resistance of the lining shall be taken into consideration when there is sediment in water
transported.
Where there are no national rules available or no local experience, the following approaches can be
considered:
— abrasive resistance test according to ISO 7186:2011, 7.7: a practical method to evaluate the direct
effect of raw water on the lining (fluid test and criteria of performance to be calibrated to waters in
irrigation);
— Miller’s approach (for critical case): a theoretical approach that takes into account the relative
abrasiveness of the fluid (Miller index) and the material coefficient of the lining (if these are known).
5.7 Marking
All pipes and fittings shall be durably and legibly marked and shall bear at least the following indications:
a) a reference to this document, i.e. ISO 23991:2022;
b) the manufacturer’s name or mark;
c) identification of the year of manufacture;
d) identification as ductile iron;
e) the DN;
f) the PN rating of flanges, if applicable;
g) the C pressure class of socket and spigot pipe.
Items b) to f) shall be cast-on or cold stamped.
Items a) and g) can be applied by any method, e.g. painted on the castings.
5.8 Joints and leak tightness requirements
5.8.1 Flexible joints
All flexible joints for ductile iron pipes and components shall be designed in accordance with ISO 2531.
Their spigots external diameters, D , and their tolerances shall conform to ISO 2531:2009, 4.2.2.1.
e
Rubber gasket materials shall conform to ISO 4633 for water applications.
5.8.2 Restrained joints
Restrained joints for ductile iron pipelines shall be designed in accordance with ISO 10804.
Their spigot external diameters, D , and their tolerances shall conform to ISO 2531:2009, 4.2.2.1.
e
The allowable pressure of restrained joints of pipes and fittings may be less than the classes of pipes
given in 5.3 (Tables 1 and 2) and shall be as per the manufacturer’s handbook.
6 Valves, irrigation hydrant, water meter
Irrigation hydrant is valve apparatus intended to ensure the delivery of water to a user network, from
a distribution network usually buried underground. The irrigation hydrant consists of the body of the
hydrant and one or more distribution outlet.
It features at least a shut-off function and a metering function. It may also integrate the flow rate
limitation and pressure regulation functions.
When selecting an irrigation hydrant, the downstream flow rate and pressure are the main
considerations besides the DN and PN (flange) of connections to irrigation network and user network.
In addition, factors may be considered include, but are not limited to, solid content in water, filtering
device and its maintenance before metering and nozzle, antifreeze drain for cold condition, air release
device for air accumulation under the gate of hydrant.
7 Designing factors of DI pipeline components for irrigation applications
7.1 General
This Clause deals with the main designing parameters for PIN. It is presupposed that designing for
irrigation network complies with the requirements of the local authorities when they exist.
7.2 Pipe layout
Once the source, water availability, proposed command area, location of outlets and discharge cut-off
schedule have been finalized, the next step is the fixation of layout of conveyance network (i.e. pipes
layout) and optimization of diameters within the available head loss.
7.3 PIN classification
There are different classifications of PIN, based on different aspects.
— Based on driving force
a) Gravity piped irrigation network: The piped irrigation network in which the driving force is
completely provided by falling topographical levels, is called gravity piped irrigation network.
b) Pumped piped irrigation network: The piped irrigation network in which the gravitational
force is supplemented by external energy such as pumps is called pumped piped irrigation
network.
— Based on distribution network
a) Tree piped irrigation network: In the tree piped irrigation network, each outlet gets its supply
from one and only one route.
b) Loop piped irrigation network: In the loop piped irrigation network, each outlet gets its supply
from more than one route.
— Based on operating pressure
a) Low pressure piped irrigation network: In this type of piped irrigation network, the operating
pressures are between 1 bar to 4 bar.
b) Medium pressure piped irrigation network: In this type of piped irrigation network, the
operating pressures are between 4 bar to 10 bar.
c) High pressure piped irrigation network: In this type of piped irrigation network, the operating
pressures are a minim 10 bar.
— Based on pressure control
a) Open piped irrigation network: In this type of piped irrigation network, the pressure is
controlled by pressure regulating tanks/stand pipes open to atmosphere.
b) Closed piped irrigation network: In this type of piped irrigation network, the pressure is
controlled by pressure regulating valves.
c) Semi-closed piped irrigation network: In a closed piped irrigation network, if the pressure is
controlled by regulating tanks in a part of the system and by pressure regulating valves in
another part, then it is called a semi-closed piped irrigation network.
Where large heads are not required, the underground pipe line system is used, which is essentially a
low-pressure system, also known as an open or semi-closed system. This system is open to atmosphere
with the operating pressure seldom exceeding 5 bar to 6 bar. The available level differences of falling
topography provide the operating head for the system under gravity for the low-pressure flows.
Where large heads are required, underground pipe line system is used, which is essentially a high-
pressure system, also known as a closed system. This system is not open to atmosphere with the
operating pressure exceeding 10 bar for drip and 20 bar for sprinklers. Usually gravity head is not
sufficient to create such a high pressure; therefore, pumps are used for this kind of system.
7.4 Hydraulic design
7.4.1 Water demand
The water demand for irrigation depends upon the type of crop cultivated, soil types, topographical
condition, drainage and local weather conditions. The actual water demand and irrigation regulation
shall be determined in consultation with regional agricultural authorization. The water demand
calculation is outside the scope of this document. As the result of such a calculation, the designed flow
rate of a pipeline outlet is the maximum flow rate required at each irrigation outlet and is obtained as
follows:
m
QQ=
a i
∑
i
where
Q is the accumulated flow rates required at pipeline outlets (irrigation devices), in m /h;
a
Q is the design flow rate of an irrigation device connected to the pipeline, in m /h;
i
m is the maximum number of irrigation devices used at the same time.
The irrigation efficiencies are the ratios between each stages of water conveyances and application.
— For open canal water conveyance, water efficiency is about 0,5 to 0,7 (losses are from evaporation
and seepage, efficiency due to local conditions).
— For closed PIN water conveyance, water efficiency of ductile iron pipelines is about 0,95.
— For field application, water efficiency is about 90 % for drip and 75 % for sprinkler.
Annex C gives information on irrigation efficiencies.
The designed flow rate of a pipeline Q:
Q
a
Q=
E
t
where
Q is the designed flow rate of an irrigation pipeline system;
Q is the accumulated flow rates required at pipeline outlets (irrigation devices), in m /h;
a
E is the total irrigation system efficiency.
t
7.4.2 Diameter selection and head loss calculation
The flow in an open channel or in a closed conduit having a free surface is referred to as free surface
flow or open channel flow [see Figure 3 a)]. Free surface is usually subjected to atmospheric pressure.
A conduit flowing full has no free surface; then the flow is called pipe flow or pressurized flow [see
Figure 3 b)].
a) Free surface flow
b) Pressure flow
Key
1 flow
Figure 3 — Flow in pipe
Various formulae are available for calculating the head loss in pipes. The following formulae have been
popularly used. However, national standards of design method of irrigation networks shall be respected
when they exist.
NOTE 1 Values of roughness coefficients can be different in different countries. The values recommended
hereunder are for references. Local experimental results or other considerations warrant the adoption of any
other value for the coefficient.
NOTE 2 The nominal values of the internal diameters of centrifugally cast ductile iron pipes, expressed in
millimetres, are approximately equal to the numbers indicating their nominal sizes, DN.
— Colebrook-White formula for pressure conduits:
1 k 25, 1
=−2log +
10
37, d
f Rfe
where
f is Darcy‘s friction coefficient, dimensionless;
k is the roughness projection, in mm;
d is the diameter of the pipe, in mm;
Re is the Reynolds number, which is equal to the velocity multiplied by the diameter divided by the
viscosity.
For general design purposes, with cement lined ductile iron pipe and clear water, the value for all sizes
is recommended as k= 0,1 mm in order to take into account all the different head losses caused by
singular points (tee fittings, elbows, valves, etc.) and slightly less (0,06 mm to 0,08 mm) for large mains
with a small number of fittings per kilometre.
Higher k value can be considered in case of raw water with specific phenomena due to quality of the
water (sand deposit, organic growth, etc.).
— Hazen William formula for pressure conduits:
06,,30 54
VC= 0,849 RJ
h
where
V is the velocity, in m/s;
C is Hazen William coefficient;
R is the hydraulic radius in m (R = D/4 for a pressure conduit);
h h
D is the diameter of the pipe, in m;
J is the head loss per metre of conduit.
For general design purposes, with cement lined ductile iron pipe, C, Hazen William coefficient is
recommended as C = 140.
— Manning’s formula for free flow conduits:
2 1
3 2
V = RS
h
n
where
V is the velocity, in m/s;
n is Manning’s coefficient of roughness;
R is the hydraulic radius, in m;
h
S is the slope of the hydraulic grade-line.
For general design purposes, with cement lined ductile iron pipe, the value for all sizes is recommended
as n = 0,013.
— Darcy-Weisbach’s formula:
H fV
S ==
L 2gD
where
S is the slope of the hydraulic grade-line;
H is the head loss due to friction over length L, in m;
L is the length, in m;
f is Darcy’s friction coefficient, dimensionless;
V is the velocity, in m/s;
g is the acceleration due to gravity, in m/s ;
D is the diameter of the pipe, in m.
For general design purposes, with cement lined ductile iron pipe, the value for all sizes is recommended
as f = 0,01 to 0,02.
7.4.3 Flow velocity
7.4.3.1 Maximum velocity
The higher the velocity, the greater the risk of damage through surges and water hammer. This risk
particularly applies to pipes subject to uncontrolled starting and stopping. Using larger pipe results
in a smaller water velocity for a given flow rate, but smaller pipe is often preferred for cost reasons.
It is suggested to carry out water hammer analysis under such situations where higher velocities are
provided. For general design purposes, the maximum velocity may be limited to 3,0 m/s.
7.4.3.2 Minimum velocity
Low velocities may cause sedimentation in pipes. Designers shall specify pipe diameters and flow rates
that allow for a minimum operational water velocity, and also irrigation systems that utilize emitters
with small apertures such as drip and micro sprinklers. This ensures that any sediment or solids are
flushed through the lines. For general design purposes, the minimum velocity should be 0,7 m/s to avoid
sedimentation risk. However, in some cases it is not possible to attain. In that cases proper scouring
arrangement should be provided in pipeline to take care the flushing.
7.4.3.3 Economical velocity
Selection of pipe is done taking into account the techno-economic optimum between cost of pipe and
cost of pumping. Specific calculations shall be performed to reach the economical velocity for each case.
7.5 Mechanical design
7.5.1 Pressure resistance
DI pipelines are designed to withstand pressures generally much greater than the values usually
encountered on the networks.
Tensile properties of pipes, fittings and accessories are given in ISO 2531:2009, Table 8. The minimum
wall thickness of pipes is calculated with a safety factor of 3 with respect to the allowable operating
pressure, as detailed in ISO 2531:2009, Annex E.
7.5.2 Deflection resistance
The diametral stiffness and allowable diametral deflection of irrigation DI pipe in preferred class are
given in ISO 2531:2009, Annex D.
7.6 Protection against soil corrosiveness
7.6.1 General
Ductile iron pipeline systems may pass through in a wide range of external environments. Evaluation of
the corrosivity of the soil into which the proposed pipeline is to be installed is necessary to determine
the appropriate protection that would be recommended.
7.6.2 Metallic zinc-based coatings
Metallic zinc-based coatings are suitable for the majority of the soil. Field of use in relation to the
characteristics of soils are given in ISO 8179-1:2017, Annex B.
Metallic zinc-based coatings consist of a layer of metallic zinc or zinc alloy, covered by a finishing layer
of synthetic resin compatible with zinc. Both layers are works applied, adhering perfectly to the surface
of the cast iron. The metallic zinc-based coating is malleable and deformable, and absorbs impacts in
transit or on site without breaking. A zinc-based coating restores the continuity of the protective layer
at points that have suffered limited damage, by galvanic effect between the exposed cast iron and the
zinc near the damaged area (impacts in transit, scraping during backfilling).
The pipe sockets, spigots and flanges are factory coated, so that after the joints are assembled there is
no need to touch up the coating on site.
7.6.3 Alternative coatings
Alternative protections are suitable for highly corrosive soils or specific environments.
a) In highly corrosive soil: extruded polyethylene coating, polyurethane coating, cement mortar
coating, adhesive tapes.
b) In rocky soil: fibre reinforced cement mortar coating.
c) To prevent the freezing of water: thermal isolation according to ISO 9349.
d) To prevent influence of stray current in soil: electrical isolation of thick organic coating (extruded
polyethylene coating, polyurethane coating).
7.7 Protection against water aggressiveness
7.7.1 General
Water for irrigation can be raw water, recycled water or potable water.
Ductile iron pipeline systems, including pipes, fittings, accessories and joints, consist of various
materials. When used for conveying water intended for irrigation, the materials in contact with the
water shall meet the relevant requirements of the national standards, taking into account regulations
in the country of use with respect to effect on water quality.
7.7.2 Cement lining
Cement linings according to ISO 4179 are suitable for the majorities of waters
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 23991
Première édition
2022-04
Canalisations en fonte ductile pour
l'irrigation — Conception des produits
et installation
Irrigation applications of ductile iron pipelines — Product design and
installation
Numéro de référence
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
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Tél.: +41 22 749 01 11
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Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes, définitions et abréviations . 1
3.1 Termes et définitions . 1
3.2 Abréviations. 3
4 Réseau de canalisations pour l’irrigation . 3
5 Exigences techniques des composants de canalisations en fonte ductile pour
l’irrigation . 4
5.1 Généralités . 4
5.2 Caractéristiques des matériaux . 4
5.3 Classe de pression et dimensions . 4
5.3.1 Classes de pression préférentielles . 4
5.3.2 Pressions admissibles . 4
5.3.3 Diamètre des tuyaux à emboîture et à bout uni . 6
5.3.4 Longueur des tuyaux à emboîture et à bout uni . 7
5.3.5 Dimensions des tuyaux et raccords à brides . 7
5.4 Revêtement extérieur et revêtement intérieur des tuyaux . 7
5.4.1 Généralités . 7
5.4.2 Revêtements extérieurs . 7
5.4.3 Revêtements intérieurs . 8
5.5 Revêtements extérieurs et intérieurs des raccords et accessoires . 8
5.6 Résistance à l’abrasion du revêtement intérieur . . 8
5.7 Marquage . 8
5.8 Exigences d’étanchéité des assemblages . 9
5.8.1 Assemblages flexibles . 9
5.8.2 Assemblages verrouillés . 9
6 Vannes, borne d’irrigation, compteur d’eau . 9
7 Facteurs de conception des composants de canalisations en fonte ductile pour
l’irrigation .10
7.1 Généralités . 10
7.2 Implantation des canalisations . 10
7.3 Classification du PIN . . . 10
7.4 Conception hydraulique . 11
7.4.1 Demande en eau . 11
7.4.2 Sélection du diamètre et calcul de la perte de charge . 11
7.4.3 Vitesse d’écoulement . . 14
7.5 Conception mécanique . 14
7.5.1 Résistance à la pression . 14
7.5.2 Résistance à l’ovalisation . 14
7.6 Protection contre la corrosivité du sol . 14
7.6.1 Généralités . 14
7.6.2 Revêtements à base de zinc métallique . 15
7.6.3 Revêtements alternatifs . . 15
7.7 Protection contre l’agressivité de l’eau . 15
7.7.1 Généralités .15
7.7.2 Revêtement intérieur en ciment . 15
8 Installation des composants de canalisations en fonte ductile pour l’irrigation .16
8.1 Calculs relatifs à la pose . 16
8.2 Opérations durant la pose . 16
8.2.1 Généralités . 16
8.2.2 Implantation . 16
iii
8.2.3 Manutention . 16
8.2.4 Pose en tranchée . 16
8.2.5 Pose en aérien . 18
8.2.6 Pose en pente . 19
8.2.7 Pose dans un canal ouvert . 19
8.2.8 Pose sans tranchée . 21
8.3 Assemblage des canalisations . 21
8.3.1 Généralités . 21
8.3.2 Avantages des assemblages automatiques flexibles dans un terrain
inconsistant ou instable . 21
9 Exploitation et coût total de possession d’un PIN .22
9.1 Exploitation et maintenance .22
9.2 Évaluation du coût du cycle de vie . 22
9.3 Paramètres clés pour le coût du cycle de vie . 23
9.4 Économie circulaire . 23
Annexe A (informative) Avantages des réseaux d’irrigation par canalisations .24
Annexe B (informative) Planification d’un réseau d’irrigation par canalisations .25
Annexe C (informative) Efficience d’irrigation .28
Annexe D (informative) Assemblages automatiques des tuyaux en fonte ductile .29
Bibliographie .31
iv
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 5, Tuyauteries en métaux ferreux et
raccords métalliques, sous-comité SC 2, Tuyaux en fonte, raccords et leurs joints.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l'adresse www.iso.org/members.html.
v
NORME INTERNATIONALE ISO 23991:2022(F)
Canalisations en fonte ductile pour l'irrigation —
Conception des produits et installation
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les critères de conception, les exigences techniques, les méthodes d’essai,
les technologies d’installation et les recommandations d'usage applicables aux tuyaux, raccords et
accessoires en fonte ductile utilisés dans le domaine des réseaux d'irrigation par canalisations sous
pression.
1)
NOTE Dans le présent document, toutes les pressions sont des pressions relatives exprimées en bars .
Le présent document spécifie aussi les matériaux, les dimensions et les tolérances, les propriétés
mécaniques ainsi que les revêtements intérieurs et extérieurs standards des tuyaux, raccords et
accessoires. Il indique également des exigences de performance pour tous les composants, y compris les
assemblages.
La conception des assemblages et la forme des garnitures de joints sont hors du domaine d’application
du présent document.
Le présent document s’applique aux tuyaux, raccords et accessoires moulés par tout procédé de fonderie
ou fabriqués à partir de composants moulés.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 2531:2009, Tuyaux, raccords et accessoires en fonte ductile et leurs assemblages pour l'eau
ISO 4633, Joints étanches en caoutchouc — Garnitures de joints de canalisations d'adduction et d'évacuation
d'eau (égouts inclus) — Spécification des matériaux
ISO 10802, Canalisations en fonte ductile — Essais hydrostatiques après pose
ISO 10803, Méthode de calcul des tuyaux en fonte ductile
ISO 10804, Assemblages verrouillés pour canalisations en fonte ductile — Règles de conception et essais de
type
ISO 21051, Construction et installation d'un système de canalisations en fonte ductile
ISO 21052, Systèmes d'assemblages verrouillés pour canalisations en fonte ductile — Règles de calcul pour
les longueurs à verrouiller
3 Termes, définitions et abréviations
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
5 2
1) 1 bar = 0,1 MPa = 10 Pa ; 1 MPa = 1 N/mm .
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1.1
réseau d’irrigation par canalisations sous pression
PIN
réseau d’irrigation constitué de tuyaux, raccords, vannes, pompes (si nécessaire) et autres dispositifs
adéquatement conçus et mis en œuvre pour alimenter en eau une zone irrigable
3.1.2
diamètre nominal
DN
désignation alphanumérique de dimension pour les composants d’un réseau de tuyauteries, utilisée à
des fins de référence
Note 1 à l'article: Elle comprend les lettres DN suivies par un nombre entier sans dimension qui est indirectement
relié aux dimensions réelles, en millimètres, de l’alésage ou du diamètre extérieur des raccordements d’extrémité.
[SOURCE: ISO 2531:2009, 3.20, modifiée — La Note 2 à l’article a été supprimée.]
3.1.3
pression de fonctionnement admissible
PFA
pression interne maximale, non compris le coup de bélier, qu’un composant peut supporter de façon
sûre en service continu
[SOURCE: ISO 2531:2009, 3.2]
3.1.4
pression d’épreuve admissible
PEA
pression hydrostatique maximale à laquelle un composant nouvellement mis en œuvre est capable de
résister pendant un laps de temps relativement court, afin de s’assurer de l’intégrité et de l'étanchéité
de la conduite aussi bien posée au-dessus du sol qu’enterrée et remblayée
Note 1 à l'article: Cette pression d’épreuve est différente de la pression d'épreuve sur réseau qui est liée à la
pression de calcul de la canalisation.
[SOURCE: ISO 2531:2009, 3.3]
3.1.5
pression maximale admissible
PMA
pression interne maximale, y compris le coup de bélier, qu'un composant peut supporter de façon sûre
en service
[SOURCE: ISO 2531:2009, 3.17]
3.1.6
pression nominale
PN
désignation numérique, qui est un nombre arrondi, utilisée à des fins de référence
Note 1 à l'article: Tous les équipements de même diamètre nominal, DN (3.1.2), désignés par le même numéro de
PN ont des dimensions de raccordement compatibles.
[SOURCE: ISO 2531:2009, 3.19, modifiée — La Note 2 à l’article a été supprimée.]
3.2 Abréviations
CDN réseau d’irrigation par canaux à ciel ouvert
PVC polychlorure de vinyle
PE polyéthylène
4 Réseau de canalisations pour l’irrigation
Un réseau d’irrigation par canalisations (PIN) comprend les conduites d’eau principales, les
embranchements, les conduites d’irrigation des parcelles, les prises d’eau ou prises de sortie et autres
dispositifs (voir Figure 1).
Une analogie entre le réseau d’irrigation par canaux à ciel ouvert (CDN) et le PIN est illustrée de
façon schématique à la Figure 1. Les principaux avantages et inconvénients du PIN sont répertoriés à
l’Annexe A.
Pour les tuyaux en fonte ductile, la gamme de DN pour un PIN s'étend du DN 40 au DN 2 600, telle que
définie dans l’ISO 2531.
Légende
1 embranchement
2 conduite principale
3 conduite de distribution
4 vannes de régulation
5 conduite mineure
6 conduites d’irrigation des parcelles
Figure 1 — Réseau d’irrigation par canalisations (PIN)
Des informations sur la planification du réseau d’irrigation par canalisations sont indiquées à l’Annexe B.
5 Exigences techniques des composants de canalisations en fonte ductile pour
l’irrigation
5.1 Généralités
Le système de canalisations en fonte ductile comprend des composants normalisés équipés
d’assemblages à emboîtures ou à brides entièrement compatibles qui facilitent la conception de réseaux
de toute taille et de toute complexité.
Les exigences techniques des composants de canalisations en fonte ductile doivent être conformes
à l’ISO 2531.
NOTE Les tuyaux en fonte ductile équipés d’assemblages compatibles avec les systèmes de canalisations
plastiques (PVC ou PE) et faisant référence à l’ISO 16631 ne font pas partie du domaine d’application du présent
document.
5.2 Caractéristiques des matériaux
Les caractéristiques des matériaux des tuyaux, raccords et accessoires doivent être conformes
à l’ISO 2531:2009, 4.3.
5.3 Classe de pression et dimensions
5.3.1 Classes de pression préférentielles
Les composants à assemblages flexibles sont classés en fonction de la pression de fonctionnement
admissible (PFA) exprimée en bars, précédée de la lettre C. Les composants à assemblages à brides
sont classés en fonction de la valeur PN de la bride. Les pressions admissibles dans un système de
canalisations doivent se limiter à la classe de pression la plus basse de tous les composants du système.
Pour l'irrigation, les classes de pression préférentielles des tuyaux à assemblages flexibles sont C25,
C30 et C40. D’autres classes sont admises après accord entre le fabricant et le client.
Les classes de pression pour les composants à assemblages à brides sont PN10, PN16, PN25 et PN40.
5.3.2 Pressions admissibles
Les pressions admissibles des composants sont telles que données dans les Tableaux 1 et 2.
Tableau 1 — Pressions admissibles des composants à assemblages flexibles pour les classes
préférentielles
Pression de
Pression maximale Pression d’épreuve
fonctionnement
admissible admissible
Classe de pression
admissible
PMA PEA
C
PFA
bar bar
bar
25 25 30 35
30 30 36 41
40 40 48 53
Tableau 2 — Pressions admissibles des composants à assemblages à brides
Pression de
Pression maximale Pression d’épreuve
fonctionnement
admissible admissible
Classe de pression
admissible
PMA PEA
PN
PFA
bar bar
bar
10 10 12 17
16 16 20 25
25 25 30 35
40 40 48 53
Les pressions admissibles des tuyaux à assemblages flexibles sont indiquées dans le Tableau 3.
Tableau 3 — Pressions admissibles des tuyaux à assemblages flexibles pour les classes
préférentielles
Pression de Pression Pression
fonctionnement maximale d’épreuve
Classe de
admissible admissible admissible
pression
DN
PFA PMA PEA
C
bar bar bar
40 à 300 40 40 48 53
350 à 600 30 30 36 41
700 à 2 600 25 25 30 35
Les pressions admissibles pour les raccords tels que spécifiés dans l’ISO 2531:2009, Tableaux 15 à 33,
sont les suivantes:
— Pour les raccords à emboîture, sauf les tés, elles sont indiquées dans le Tableau 4.
— Pour les tés à emboîtures, elles peuvent être inférieures à celles données dans le Tableau 4 et doivent
être indiquées dans le catalogue du fabricant.
— Pour tous les raccords à brides et les raccords ayant une bride, tels que tés à tubulure à brides,
brides-unis et brides-emboîtements, elles sont limitées par la PN de la bride et sont indiquées dans
le Tableau 2.
Tableau 4 — Pressions admissibles pour raccords à emboîture
Pression de
Pression maximale Pression d’épreuve
fonctionnement
admissible admissible
admissible
DN
PMA PEA
PFA
bar bar
bar
40 à 200 64 77 82
250 à 350 50 60 65
400 à 600 40 48 53
700 à 1 400 30 36 41
1 500 à 2 600 25 30 35
Les éventuelles limitations susceptibles d’empêcher l’utilisation de toute la plage de ces pressions dans
une canalisation installée doivent être prises en compte. Par exemple, le fonctionnement aux valeurs de
PFA peut être limité par la faible pression des autres composants de la canalisation, comme les pièces
à brides, certains types de tés et des conceptions spécifiques des assemblages flexibles. Si d'autres
limitations existent en raison du type d'assemblage ou d'une conception spécifique, elles doivent être
précisées dans le catalogue du fabricant.
5.3.3 Diamètre des tuyaux à emboîture et à bout uni
Les dimensions des classes de pression préférentielles des tuyaux à emboîture et à bout uni sont telles
qu’indiquées à la Figure 2 et dans le Tableau 5.
Si, par accord entre le fabricant et le client, des tuyaux et des raccords ayant des longueurs, des
épaisseurs et/ou des revêtements différents et des types de raccords différents de ceux indiqués ci-
dessous sont fournis conformément au présent document, alors ces tuyaux et raccords doivent être
conformes à toutes les autres exigences du présent document.
Figure 2 — Tuyau à emboîture et à bout uni
Tableau 5 — Classes de pression préférentielles des tuyaux d’irrigation à assemblages flexibles
Diamètre extérieur Épaisseur nominale de la
du bout uni paroi en fonte
DN Classe de pression
a
D e
e nom
mm mm
40 56 C40 4,4
50 66 C40 4,4
60 77 C40 4,4
65 82 C40 4,4
80 98 C40 4,4
100 118 C40 4,4
125 144 C40 4,5
150 170 C40 4,5
200 222 C40 4,7
250 274 C40 5,5
300 326 C40 6,2
b
350 378 C30 6,3
b
400 429 C30 6,5
450 480 C30 6,9
500 532 C30 7,5
600 635 C30 8,7
b
700 738 C25 8,8
800 842 C25 9,6
900 945 C25 10,6
a
Une tolérance de +1 mm s’applique (voir l’ISO 2531).
b
L’épaisseur est supérieure à celle calculée pour le «lissage» entre C40 et C30 ainsi qu’entre C30 et C25.
Tableau 5 (suite)
Diamètre extérieur Épaisseur nominale de la
du bout uni paroi en fonte
DN Classe de pression
a
D e
e nom
mm mm
1 000 1 048 C25 11,6
1 100 1 152 C25 12,6
1 200 1 255 C25 13,6
1 400 1 462 C25 15,7
1 500 1 565 C25 16,7
1 600 1 668 C25 17,7
1 800 1 875 C25 19,7
2 000 2 082 C25 21,8
2 200 2 288 C25 23,8
2 400 2 495 C25 25,8
2 600 2 702 C25 27,9
a
Une tolérance de +1 mm s’applique (voir l’ISO 2531).
b
L’épaisseur est supérieure à celle calculée pour le «lissage» entre C40 et C30 ainsi qu’entre C30 et C25.
5.3.4 Longueur des tuyaux à emboîture et à bout uni
Les tuyaux à emboîture et à bout uni fournis doivent avoir les longueurs indiquées à la Figure 2 et dans
le Tableau 6.
Tableau 6 — Longueurs normalisées des tuyaux à emboîture et à bout uni
Longueurs normalisées
DN L
u
m
40 et 50 3
60 à 600 4 ou 5 ou 5,5 ou 6 ou 9
700 et 800 4 ou 5,5 ou 6 ou 7 ou 9
900 à 2 600 4 ou 5 ou 5,5 ou 6 ou 8,15 ou 9
NOTE Les longueurs normalisées ne sont pas toutes disponibles dans tous les pays.
5.3.5 Dimensions des tuyaux et raccords à brides
Les dimensions des tuyaux et raccords à brides sont définies dans l’ISO 2531.
5.4 Revêtement extérieur et revêtement intérieur des tuyaux
5.4.1 Généralités
Les tuyaux doivent être normalement livrés avec un revêtement intérieur et un revêtement extérieur.
5.4.2 Revêtements extérieurs
Les systèmes de canalisations en fonte ductile peuvent être installés dans des sols très variés. Ces sols
peuvent être caractérisés en fonction de leur corrosivité. Les facteurs pertinents à prendre en compte
pour évaluer la corrosivité du sol sont indiqués dans l’ISO 2531:2009, A.1.
Les revêtements spécifiés par les Normes internationales en vigueur sont disponibles:
a) zinc métallique avec une couche de finition, conformément à l’ISO 8179-1;
b) peinture riche en zinc avec une couche de finition, conformément à l’ISO 8179-2;
c) manchage polyéthylène, conformément à l’ISO 8180.
Pour les autres types de revêtements extérieurs de tuyaux, y compris leur méthode de réparation, se
référer aux normes ISO appropriées ou aux normes nationales ou aux spécifications convenues entre le
fabricant et le client.
5.4.3 Revêtements intérieurs
Les systèmes de canalisations en fonte ductile peuvent servir au transport de l’eau d’irrigation, de
l’eau brute et de l’eau potable de différente qualité. Ces eaux peuvent être caractérisées en fonction de
leur agressivité. Les facteurs pertinents à prendre en compte pour l’agressivité de l’eau sont indiqués
dans l’ISO 2531:2009, B.1.
Les revêtements spécifiés par les Normes internationales en vigueur sont disponibles:
a) mortier de ciment Portland, conformément à l’ISO 4179;
b) mortier de ciment de haut-fourneau, conformément à l’ISO 4179;
c) mortier de ciment avec seal-coat, conformément à l’ISO 16132.
Pour les autres types de revêtements intérieurs de tuyaux, y compris leur méthode de réparation, se
référer aux normes ISO appropriées ou aux normes nationales ou aux spécifications convenues entre le
fabricant et le client.
5.5 Revêtements extérieurs et intérieurs des raccords et accessoires
Les raccords et accessoires doivent être normalement livrés avec un revêtement intérieur et un
revêtement extérieur. Les revêtements extérieurs et intérieurs des raccords et accessoires sont définis
dans l’ISO 2531.
5.6 Résistance à l’abrasion du revêtement intérieur
La résistance à l’abrasion du revêtement intérieur doit être prise en compte lorsque des sédiments sont
présents dans l’eau transportée.
En l’absence de réglementations nationales ou d’expérience locale, les approches suivantes peuvent être
envisagées:
— essai de résistance à l’abrasion conformément à l’ISO 7186:2011, 7.7: méthode pratique pour évaluer
l’effet direct de l’eau brute sur le revêtement intérieur (fluide d'essai et critère de performance à
étalonner pour les eaux d’irrigation);
— approche de Miller (pour les cas critiques): approche théorique prenant en compte l’abrasivité
relative du liquide (indice de Miller) et le coefficient du matériau du revêtement intérieur (s’ils sont
connus).
5.7 Marquage
Tous les tuyaux et raccords doivent être marqués de façon lisible et durable et porter au moins les
indications suivantes:
a) une référence au présent document, c’est-à-dire ISO 23991:2022;
b) le nom ou la marque du fabricant;
c) l’identification de l’année de fabrication;
d) l’identification que la fonte est ductile;
e) le DN;
f) la valeur PN des brides, le cas échéant;
g) la classe de pression C du tuyau à emboîture et à bout uni.
Les éléments b) à f) doivent venir de fonderie ou être estampés à froid.
Les éléments a) et g) peuvent être appliqués par n’importe quelle méthode, par exemple peints sur les
pièces.
5.8 Exigences d’étanchéité des assemblages
5.8.1 Assemblages flexibles
Tous les assemblages flexibles pour tuyaux et composants en fonte ductile doivent être conçus
conformément à l’ISO 2531.
Les diamètres extérieurs de leurs bouts unis, D , et les tolérances correspondantes doivent être
e
conformes à l’ISO 2531:2009, 4.2.2.1. Les matériaux de la garniture de joint en caoutchouc doivent être
conformes à l’ISO 4633 pour les applications associées à l’eau.
5.8.2 Assemblages verrouillés
Les assemblages verrouillés pour les canalisations en fonte ductile doivent être conçus conformément
à l’ISO 10804.
Les diamètres extérieurs de leurs bouts unis, D , et les tolérances correspondantes doivent être
e
conformes à l’ISO 2531:2009, 4.2.2.1.
La pression admissible des assemblages verrouillés de tuyaux et raccords peut être inférieure aux
classes de tuyaux indiquées en 5.3 (Tableaux 1 et 2) et doit alors être clairement indiquée dans le
catalogue du fabricant.
6 Vannes, borne d’irrigation, compteur d’eau
La borne d’irrigation est un appareil destiné à approvisionner en eau un réseau d'irrigation de parcelle,
depuis un réseau de distribution généralement enterré. La borne d’irrigation est constituée de son
corps et d’une ou plusieurs sorties de distribution.
Elle est au minimum équipée d’une fonction «arrêt» et d’une fonction «mesurage». Elle peut également
intégrer les fonctions «limitation du débit» et «régulation du débit».
Lors de la sélection d’une borne d’irrigation, le débit et la pression en aval sont les principaux facteurs à
prendre en compte, outre le DN et le PN (bride), pour les connexions au réseau d’irrigation et au réseau
des utilisateurs.
D’autres facteurs peuvent également être pris en compte, tels que la teneur en solides dans l’eau, le
dispositif de filtration et son entretien avant mesurage, l’injecteur, la protection antigel par temps froid,
le dispositif de purge d’air en cas d’accumulation d’air à l'entrée de la borne.
7 Facteurs de conception des composants de canalisations en fonte ductile pour
l’irrigation
7.1 Généralités
Cet article traite des principaux paramètres de conception d’un PIN. Il est préalablement entendu que
la conception du réseau d’irrigation est conforme aux réglementations des autorités locales, lorsqu'elles
existent.
7.2 Implantation des canalisations
Une fois la source choisie et la disponibilité de l’eau connue, la zone d'irrigation définie, les emplacements
des prises de sortie et des briseurs de charge établis, l’étape suivante consiste à schématiser le réseau
d’adduction (c’est-à-dire, le plan d’implantation des tuyaux) et à optimiser les diamètres en tenant
compte des pertes de charge.
7.3 Classification du PIN
La classification du PIN repose sur différents aspects.
— Selon la force motrice
a) PIN par gravité: Réseau d'irrigation sous pression dans lequel la force motrice provient
uniquement des dénivelés topographiques; il est nommé PIN par gravité.
b) PIN par pompage: Réseau d'irrigation sous pression dans lequel la force gravitationnelle est
complétée par une force de pompage externe; il est nommé PIN par pompage.
— Selon le réseau de distribution
a) PIN arborescent: Dans le PIN arborescent, chaque sortie est alimentée par une seule
canalisation.
b) PIN maillé: Dans le PIN maillé, chaque sortie est alimentée par plus d'une canalisation.
— Selon la pression de service:
a) PIN basse pression: Dans ce type de réseau, les pressions de service sont comprises entre 1 bar
et 4 bar.
b) PIN moyenne pression: Dans ce type de réseau, les pressions de service sont comprises
entre 4 bar et 10 bar.
c) PIN haute pression: Dans ce type de réseau, les pressions de service sont d’au moins 10 bar.
— Selon le mode de contrôle de la pression
a) PIN ouvert: Dans ce type de réseau, la pression est régulée par des réservoirs/colonnes ouverts
à l’air libre.
b) PIN fermé: Dans ce type de réseau, la pression est contrôlée par des vannes de régulation.
c) PIN semi-fermé: Dans ce type de réseau, la pression est régulée par les réservoirs de régulation
dans une partie du système et par les vannes de régulation dans une autre partie.
Cas où d’importantes forces motrices ne sont pas nécessaires: le système de canalisations enterré est
principalement un système basse pression, du type PIN ouvert ou PIN semi-fermé. Ce système est ouvert
à l'atmosphère et la pression de service dépasse rarement 5 bar à 6 bar. Les dénivelés topographiques
existants fournissent la force motrice suffisante pour alimenter le système en débits basse pression.
Cas où d’importantes forces motrices sont nécessaires: le système de canalisations enterré est
principalement un système haute pression, du type PIN fermé. Ce système n’est pas ouvert à
l'atmosphère et la pression de service dépasse 10 bar pour les dispositifs goutte-à-goutte et 20 bar pour
les asperseurs. Généralement, la charge gravitaire n’est pas suffisante pour atteindre une telle pression
et des pompes sont utilisées en conséquence.
7.4 Conception hydraulique
7.4.1 Demande en eau
Dans le domaine de l’irrigation, la demande en eau dépend du type de plante cultivée, de la nature du sol,
des conditions topographiques, des conditions de drainage et des conditions météorologiques locales.
La demande en eau réelle et les règles d’irrigation doivent être déterminées en concertation avec les
autorités agricoles régionales. Le calcul de la demande en eau ne fait pas partie du domaine d’application
du présent document. Le débit de conception à prendre en compte en sortie d'une canalisation est le
débit maximal requis à chaque sortie; il est obtenu comme suit:
m
QQ=
a i
∑
i
où
Q est les débits cumulés requis en sortie de canalisation (dispositifs d’irrigation), en m /h;
a
Q est le débit de conception d’un dispositif d’irrigation raccordé à la canalisation, en m /h;
i
m est le nombre maximal de dispositifs d’irrigation utilisés simultanément.
Les efficiences d’irrigation sont les rapports entre chaque étape d’adduction d’eau et de distribution
d’eau.
— Pour une adduction d’eau par CDN ouvert, l’efficience est d’environ 0,5 à 0,7 (pertes issues de
l’évaporation et de l’infiltration, efficience résultant des conditions locales).
— Pour une adduction d’eau en PIN fermé, l’efficience est d’environ 0,95.
— Pour l'irrigation sur les parcelles, l’efficience est d’environ 90 % pour le dispositif goutte-à-goutte et
75 % pour l’asperseur.
L’Annexe C donne des informations sur les efficiences d’irrigation.
Le débit de conception, Q, d’une canalisation est obtenu comme suit:
Q
a
Q=
E
t
où
Q est le débit calculé d’un système de canalisations d’irrigation;
Q est les débits cumulés requis en sortie de canalisation (dispositifs d’irrigation), en m /h;
a
E est l’efficience globale du système de canalisation.
t
7.4.2 Sélection du diamètre et calcul de la perte de charge
L’écoulement en canal ouvert ou dans une conduite fermée à surface libre est appelé écoulement en
surface libre ou écoulement en canal découvert [voir Figure 3 a)]. La surface libre est généralement
soumise à la pression atmosphérique.
L’écoulement en conduite pleine et sans surface libre est appelé écoulement en charge ou écoulement
sous pression [voir Figure 3 b)].
a) Écoulement à surface libre
b) Écoulement sous pression
Légende
1 écoulement
Figure 3 — Écoulement dans le tuyau
Plusieurs formules permettent de calculer la perte de charge dans une canalisation. Les formules
suivantes sont couramment utilisées. Toutefois, les Normes nationales relatives à la méthode de
conception des réseaux d’irrigation doivent être respectées, lorsqu'elles existent.
NOTE 1 Les valeurs des coefficients de rugosité peuvent varier selon les pays. Les valeurs recommandées ci-
après sont fournies à titre de référence. Des résultats expérimentaux locaux ou d’autres éléments permettent
l’adoption de toute autre valeur du coefficient.
NOTE 2 Les valeurs des diamètres intérieurs des tuyaux en fonte ductile centrifugés, exprimées en
millimètres, sont approximativement égales aux valeurs des diamètres nominaux, DN.
— Formule de Colebrook-White pour les conduites sous pression:
1 k 25, 1
=−2log +
10
37, d
f Rfe
où
f est le coefficient de frottement de Darcy, sans dimension;
k est le coefficient de rugosité, en mm;
d est le diamètre du tuyau, en µm;
Re est le nombre de Reynolds, qui est égal à la vitesse multipliée par le diamètre divisé par la
viscosité.
À des fins de conception générale, pour des tuyaux en fonte ductile revêtus intérieurement de ciment
et transportant de l’eau claire, la valeur k = 0,1 mm est recommandée quelles que soient les tailles des
canalisations. Cette valeur tient compte des différentes pertes de charge résultant des points singuliers
(raccords à tés, coudes, vannes, etc.). Elle est légèrement inférieure (0,06 mm à 0,08 mm) pour les
grandes conduites maîtresses qui comportent un faible nombre de raccords au kilomètre.
Une valeur k plus élevée peut être envisagée dans le cas d'une eau brute occasionnant des phénomènes
spécifiques dus à la qualité de l’eau (dépôt de sable, croissance organique, etc.).
— Formule de Hazen-Williams pour les conduites sous pression:
06,,30 54
VC= 0,849 RJ
h
où
V est la vitesse, en m/s;
C est le coefficient de Hazen-Williams;
R est le rayon hydraulique, en m (R = D/4 pour une conduite sous pression);
h h
D est le diamètre du tuyau, en m;
J est la perte de charge par mètre de conduite.
À des fins de conception générale, avec des tuyaux en fonte ductile revêtus intérieurement de ciment, le
coefficient de Hazen-Williams recommandé est C = 140.
— Formule de Manning pour les conduites à écoulement libre:
2 1
3 2
V = RS
h
n
où
V est le vitesse, en m/s;
n est le coefficient de rugosité de Manning;
R est le rayon hydraulique, en m;
h
S est la pente de la ligne de charge hydraulique.
À des fins de conception générale, avec des tuyaux en fonte ductile revêtus intérieurement de ciment, la
valeur n = 0,013 est recommandée, quelles que soient les tailles des canalisations.
— Formule de Darcy-Weisbach:
H fV
S ==
L 2gD
où
S est la pente de la ligne de charge hydraulique;
H est la perte de charge due au frottement sur la longueur L, en m;
L est la longueur, en m;
f est le coefficient de frottement de Darcy, sans dimension;
V est la vitesse, en m/s;
g est l'accélération due à la pesanteur, en m/s ;
D est le diamètre du tuyau, en m.
À des fins de conception générale, avec des tuyaux en fonte ductile revêtus intérieurement de ciment, la
valeur f = 0,01 à 0,02 est recommandée, quelles que soient les tailles de canalisation.
7.4.3 Vitesse d’écoulement
7.4.3.1 Vitesse maximale
Plus la vitesse est élevée, plus le risque d’endommagement dû aux surpressions et au coup de bélier est
important. Ce risque affecte particulièrement les tuyaux soumis à des démarrages et arrêts incontrô
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
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