Hydraulique Flashcards
Définition du débit
En présence d’un écoulement, on peut définir une grandeur appelée débit, qui quantifie le volume écoulé en fonction du temps
Q (m3/s) = V (m3) / t (s)
V (m3) = S (m2) * l (m)
Donc Q = S*l / t = S * v
(avec v : vitesse de l’eau)
Conservation du débit
Par conservation de la matière, le débit d’un liquide entrant dans une section de canalisation est égal au débit sortant :
Qentrant = Qsortant
Lorsque la section d’une conduite diminue, la conservation du débit impose que la vitesse du fluide dans cette conduite augmente
Notion de force
Une force est une action capable de déformer un corps, d’en modifier l’état et le mouvement.
Décrite par 4 caractéristiques :
- Sa direction
- Sa valeur
- Son sens
- Son point d’application
Notion de pression
Elle est assez instinctive puisque sa variation est perceptible par l’homme.
P (Pa) = F (N) / S (m2)
La Pascal est utilisé comme unité de pression :
1 Pa = 1N/m2
1 bar = 10^5 Pa = 100 000 Pa
Expérience (pression)
Pour une force donnée, la pression associée augmente lorsque la surface d’application de cette force diminue.
Pour une surface d’application donnée, la pression associée augmente lorsque la force appliquée augmente.
Pression = Force pressante / Surface pressée
Pression atmosphérique
Correspond à la pression de l’air en un point quelconque sur la terre.
Niveau de la mer : atmosphère terrestre est à la pression de 101 267 Pa, c’est-à-dire 1.0126 bar, soit 1 bar.
Phénomène lié à la pression
À l’air libre, la pression est non nulle car chaque molécule a un poids non nul qui s’exerce sur les molécules situées en dessous d’elle et ainsi de suite jusqu’au sol.
Donc au sol , il règne une pression de 1 bar dire atmosphérique.
Principe d’écoulement
Un fluide s’écoule d’une zone de pression plus élevée vers une zone de pression plus faible
Notion de perte de charges
Lors de tout écoulement, il existe des frottements. Ces frottements ont lieu, pour un écoulement d’eau dans un tuyau :
- entre les molécules d’eau et les parois du tuyaux
- entre les molécules d’eau elles-mêmes
(Plus un liquide est visqueux, plus les frottements lors de son écoulement sont importants)
Les pertes de charges répondent à 6 régles fondamentales
- Proportionnelles à la longueur de l’établissement
- Proportionnelles au carré du débit
- Diminuent lorsque le diamètre du tuyau augmente
- Indépendantes de la pression
- Fonction de la rugosité du tuyau
- Liées au relief du terrain
Réaction à la lance
Éjection de l’eau à la lance = création d’une force : le recul
Son intensité est proportionnelle à la surpression d’ajutage mais également à la section de l’ajutage
Plus on met de pression à l’ajutage, plus le recul est important.
Plus la section est importante, plus le recul l’est aussi.
Règle n°1 : les pertes de charges sont proportionnelles à la longueur de l’établissement
Jf (bar) = Jh (bar/hm) * L/100
Jh : perte charge hectométrique (c.à.d pour un tuyau de 100 m)
Jf : perte de charge par frottement
Règle n°2 : les pertes de charges sont proportionnelles au carré du débit
Pa - Pb = J1
Jf2 = Jf1 * (Q2 carré/Q1 carré)
On peut écrire aussi :
Jh2 = Jh1 * (Q2 carré/Q1 carré)
En résumé, plus le débit augmente, plus la perte de charge augmente.
Règle n°3
Les pertes de charges diminuent lorsque le diamètre du tuyau augmente et inversement
Règle n°4
Les pertes de charges sont indépendantes de la pression
Règle n°5
Les pertes de charges dépendent de la rugosité du tuyau.
(Elles sont dûes aux frottements entre les molécules d’eau elles-mêmes et entre les molécules et la paroi du tuyau)
Règle n°6 : les pertes de charges sont liées au relief du terrain
Jden. = h (m) / 10
(Si EP plus haut que le point d’attaque : gain de pression, la perte calculée est comptée négativement)
Pourquoi 1 bar tous les 10 mètres ?
P = p * g * h
p : masse volumique du liquide (1000 kg/m3 pour l’eau)
g : intensité de la pesanteur (environ 10N/kg)
La relation peut être simplifiée par :
P (bar) = h (m) / 10
Pente
P = h/d * 100
Dans les exercices, on doit souvent calculer la hauteur, alors on utilise :
h (m) = p * L (hm)
Formule de la pression de refoulement
P refoulement = P lance + pertes de charges
Calcule de la pression de refoulement
Étape 1 : les pertes de charges hectométriques
Se référer au tableau ou utiliser la règles des carrés en prenant pour donnée de référence celle qui correspond au débit le plus proche de celui recherché
J h2 = J h1 * (Q2 au carré / Q1 au carré)
Étape 2 : la perte de charges relative à l’établissement
Jf = Jh * L
Étape 3 : la perte de charges de dénivelée
Jden. = h / 10
Étape 4 : pression de refoulement
P refoulement (bar) = P lance (bar) + (Jh (bar/hm) * L(hm)) + h (m) /10
Notion de relais
Lorsque la pression de refoulement calculée est supérieure à 15 bar, il peut être nécessaire de mettre en place un système de relais entre engins-pompe pour contrebalancer les pertes de charges dues au terrain.
Amorçage d’une pompe
Constitute la première phase du fonctionnement de la pompe. En effet, il faut amener l’eau jusqu’au corps de la pompe pour que celle-ci puisse fonctionner
Quels sont les 3 types d’amorçage ?
- Alimentation sur citerne : eau de la citerne en hauteur de la pompe, l’amorçage se fait naturellement grâce à la dénivelée
- Alimentation sur réseau : différence de pression nécessaire à l’amorçage est assurée par la pression à laquelle la borne délivre l’eau entre 3 et 5 bar.
- Alimentation sur une nappe d’eau : une pompe additionnelle (amorceur), permet de faire le vide dans le corps de la pompe et ainsi, d’aspirer l’eau de la nappe.
