Elle est issue d’une formule mathématique simple mais qui peut devenir complexe. La rugosité relative est une notion dont le champ d’application touche des objets autour de nous, notre environnement. Par définition, elle désigne le rapport de la hauteur des aspérités ou défauts micro-géométriques d’une paroi sur le diamètre d’une gaine, d’un tube, d’une canalisation et même d’un lit de rivière à une autre échelle.
Pour estimer les pertes de charges linéiques qui font que le liquide s’écoule dans un tube plein, la rugosité intrinsèque à la canalisation n’est pas le facteur déterminant. Il s’agit plutôt de la rugosité relative. On établit le rapport de la rugosité au diamètre du tube. Ce calcul permet de faire des comparaisons entre plusieurs tubes qui n’ont pas le même diamètre ni la même rugosité. Un cube fait avec un matériau peu rugueux a une rugosité faible. Il faut donc bien choisir la matière d’un tuyau ou d’une canalisation si on veut que l’écoulement soit optimal.
Le diamètre du tube varie et on admet donc l’utilisation de l’unité adaptée pour définir la rugosité. Pour l’étude d’une perte de charge dans une conduite, la profondeur moyenne de rugosité sera définie en millimètres. On calcule ici la moyenne des hauteurs des défauts de surface. Ces derniers peuvent avoir l’air d’aspérités disparates, de strie, de fente, d’arrachement, de sillon, de piqûre… La mesure de la rugosité peut être appliquée sur d’autres phénomènes que l’état de surface. Par exemple, le rapport du diamètre de grains de sable et l’épaisseur de la couche d’écoulement. L’intérêt est d’évaluer le phénomène de résistance de frottement qui ralentit l’écoulement.
La mesure de la rugosité est une nécessité car les conduits s’usent avec le temps. Cette usure peut être accélérée si le fluide transporté est particulièrement agressif. C’est le cas quand le flux contient des matières oxydantes, de l’acide ou d’éléments abrasifs. Les conditions externes liées à l’environnement et aux climats peuvent aussi détériorer les conduits. La rugosité relative est donc un paramètre à prendre en compte pour les conditions techniques d’exploitation mais aussi le coût économique des infrastructures. Elle peut augmenter la dépense en énergie d’exploitation.
L’évolution de la rugosité permet de faire une estimation de la durée de vie d’un conduit. Elle est prise en compte dans le calcul de l’amortissement. Il n’y a pas de réparation à faire mais peut-être des discussions sur le prix à l’achat. La canalisation représente de gros investissements en infrastructures qu’elle soit utilisée pour amener, faire transiter ou rejeter un flux.