Pression résiduelle et calcul de HMT pompe

[Rarka]

Bonjour à tous,

Je dimensionne en ce moment une pompe d'un réseau d'alimentation d'eau.
Un terme que je n'arrive pas à expliquer est celui de "pression résiduelle" appelé aussi "pression utile".
Cela correspond à un besoin en pression en bout de ligne?

Prenons, pour l'exemple, un cas d'une tuyauterie simple (pas de notion de pression résiduelle):
Nous avons une longueur verticale de 30m vers le haut puis une vanne.
La HMT est de : 30m (hauteur géométrique) + 10m (perte de charge estimée de la conduite) pour un débit de 10m3/h.
Ce qui nous donne le réseau suivant : HMT = 40m pour un débit de 10m3/h.
Pour choisir la pompe qui convient, nous vérifions qu'à 10m3/h, la pompe fournie une pression de 40m.
Ainsi, l'eau sera acheminée avec un débit de 10m3/h.
Si l'on ferme la vanne à moitié, le HMT du réseau augmente donc la pompe nous générera un débit plus faible jusqu'à une fermeture complète de la vanne et donc un débit nulle.

• Ait-je bien résumé le fonctionnement?
• En ouvrant la vanne, la pression de l'eau qui sort est bien la pression atmosphérique? Avec une vitesse qui est fonction du diamètre et du débit de l'installation?

Prenons maintenant le cas d'une tuyauterie avec la notion de pression résiduelle (on imagine qu'il nous faut un besoin en pression en bout de ligne):
Nous avons une longueur verticale de 30m vers le haut puis une vanne.
La HMT est de : 30m (hauteur géométrique) + 10m (perte de charge estimée de la conduite) + 30m de pression résiduelle (notre besoin en pression en bout de ligne) pour un débit de 10m3/h.
Ce qui nous donne le réseau suivant : HMT = 70m pour un débit de 10m3/h.
Pour choisir la pompe qui convient, nous vérifions qu'à 10m3/h, la pompe fournie une pression de 70m.

• En ouvrant la vanne, la pression de l'eau qui sort est de 30m (pression restante) ?
• Est-ce possible d'avoir une pression différente de la pression atmosphérique en ouvrant la vanne?
• Pour moi, je comprend que si je met en place cette pompe sur ce réseau, le point de fonctionnement se situera toujours à 40m car le réseau est identique à l'exemple ci-dessus sauf que l'on a définit que l'on souhaitait 30m de pression au but. Donc la pompe fournira automatiquement un débit plus élevé que 10m3/h?

Merci d'avance pour votre aide, j'espère avoir été clair dans mes explications et mes questionnements...

Cordialement
Rarka
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[albi69]

Bonjour.
Je ne peux pas lire le document joint.
On considère la mise en place de deux manomètres, un en sortie de pompe et un autre juste avant la sortie de la vanne.
On considère aussi une tuyauterie verticale.

Pour le premier paragraphe, la courbe de la pompe centrifuge choisie donne 10m3/h à 40 mètres.
Le manomètre en sortie de pompe indiquera 40 mètres et le mano sur la vanne indiquera 0 mètres (pression atmosphérique). Le débit sera bien de 10 m3/h.
Avec la vanne ouverte, la vitesse de l'eau en sortie de vanne sera pratiquement nulle car il n'y a plus de pression à cet endroit.
Si on ferme un peu la vanne, le débit va diminuer et par conséquent la perte de charge dans la tuyauterie aussi. Le résultat sera que la pression au niveau de la vanne va augmenter. Vanne complètement fermée, le manomètre situé sur la vanne va indiquer une pression qui sera celle de la pompe à débit nul. (voir la courbe de la pompe)

Pour le deuxième paragraphe, la courbe de la pompe centrifuge choisie donne 10 m3 à 70 mètres.
Le manomètre en sortie de pompe indiquera 70 mètres et le mano sur la vanne indiquera 30 mètres. La pression de l'eau une fois sortie de la vanne sera bien la pression atmosphérique. Le débit sera bien de 10 m3/h.
La différence avec le premier paragraphe, ce sera la vitesse de la colonne d'eau qui sera poussée avec 30 bars, on aura donc un jet qui en théorie et pour simplifier peut monter 30 mètres au dessus de la tuyauterie.

[Rarka]

Bonjour,

Merci pour votre retour clair et précis!

Cependant, je me pose une question.
Dans le 2eme cas, la pompe fourni une pression de 70m à un débit de 10m3/h.
Notre réseau ayant un HMT de 30m, la pompe ne devrait-elle pas fonctionner sur sa courbe au débit fournissant 30m? C'est à dire à un débit plus élevé que 10m3/h?
A moins que ce soit un réglage sur la pompe que l'on effectue pour qu'elle délivre 10m3/h?

Cordialement,
Rarka

[albi69]

Bonjour
j'ai pas bien compris la question.
La pompe elle même n'est pas réglable. Sa courbe donne une pression en fonction du débit.
Il faut savoir quel est l'élément le plus important, débit ou pression pour déterminer la pompe.

Il faudrait un exemple d'application plus précis pour aller plus loin dans les explications.
Mais, SVP joindre un fichier en JPG.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Rarka]

Bonjour,

Considérons que notre réseau créé 30m de HMT à 10m3/h.
Nous mettons en place une pompe ayant une courbe de 70m a 10m3/h.
- Comment la pompe fait elle pour débiter 10m3/h?
- Ne devrait elle pas plutôt donner un débit correspondant au 30m de HMT sur sa courbe?

Merci
Cordialement,

[albi69]

Re
Je comprend votre problème,mais même avec de la bonne volonté, je n'arrive pas à répondre à vos questions.
Le problème avec les pompes centrifuges, c'est la relation existante entre la pression et le débit, ça complique les explications.
Ce serait plus simple avec un schéma.
Pour aller plus loin, il faut utiliser les courbes pression/débit des pompes.
Je reprend : Le réseau comprend une tuyauterie de hauteur 30 mètres, une perte de charge de 10 mètres et le besoin d'une pompe de 10m3/h à 40 mètres.
Je choisis la pompe suivante : 45 mètres débit 0, 40 mètres débit 10m3/h, 30 mètres débit 55 m3/h.
Le diamètre du tuyau sera proche de 25mm, la vitesse de sortie sera de 5,7 m/sec et la pression de sortie sera la pression atmosphérique. Il sera donc possible de remplir la piscine sur le toit avec 10 m3/h
Si on veut boucher la sortie avec le doigt, il faudra vaincre l'effort fourni par la pression de la pompe 4,5 Bars, 22,5 Dan. A ce moment, la courbe donne un débit nul.
Si sur cette sortie située 30 mètres plus haut on raccorde une autre tuyauterie de diamètre 200 mm, on disposera d'un débit de 10 m3/h sans pression ou un débit de 5ou6 m3/h 3 mètres plus haut et débit nul 4,5 mètres plus haut.

[Rarka]

Re,

Je comprend vos explications, elles sont claires.

Cependant, je n'arrive pas à comprendre la problématique du "besoin en pression" en bout de ligne.
Dans TOUS LES CAS (vous me direz si je me trompe), une pompe va fonctionner sur un débit correspondant au HMT réel du réseau alors qu'avec le terme de "besoin en pression" on considère que notre réseau a un HMT différent (plus élevé) qu'en réalité ??

Ci-joint un schéma d'un réseau exemple avec une courbe de pompe et de réseau ainsi qu'une question.
Je met aussi le schéma ci-dessous :



Je ne sais pas si mes questions sont cohérente...
Je m'y prend peut être mal dans ma réflexion...

Merci d'avance!
Rarka

[albi69]

Re
Continuons.
""Cependant, je n'arrive pas à comprendre la problématique du "besoin en pression" en bout de ligne.""
Veuillez définir "bout de ligne"?

Je crois que le réseau a seulement un HMT réel. Pourquoi les courbes rouges partent-t-elles de zéro?
Si le réseau est à 40 mètres, la courbe rouge est une droite horizontale à 40.

Je suppose que ce schéma représente l'alimentation du réseau qui se trouve à la sortie de la vanne.
Je ne sais pas comment cela se passe dans le réseau.
Veuillez définir "réseau"

[Rarka]

Re,

Merci de continuer!


"Veuillez définir "bout de ligne"?"
J'ai un besoin de pression à la fin de mon réseau. Mon client me demande 1 bar (10m) de pression à la fin de la tuyauterie (comme pour les robinets par exemple ou l'on parle d'un besoin en pression de 1.5bar pour fonctionner).

"Pourquoi les courbes rouges partent-t-elles de zéro?
Si le réseau est à 40 mètres, la courbe rouge est une droite horizontale à 40."
Effectivement je me suis trompé en dessinant les courbes. Elle ne partent pas de 0 mais partent de 30m (différence de niveau de 30m).
Cependant, les courbes rouges ne peuvent pas être horizontales. Les 10m de pertes de charges sont fonction du débit donc nous avons forcément une courbe exponentielle de 30m jusqu'à l'infini en passant par 40m à 10m3/h.
Si l'on augmente le débit, les pertes de charges dans la tuyauterie augmente.
(voir image ci-jointe).

Je suppose que ce schéma représente l'alimentation du réseau qui se trouve à la sortie de la vanne.
Je ne sais pas comment cela se passe dans le réseau.
Veuillez définir "réseau"
Mon réseau (comme le montre le schéma) est constitué d'une pompe (on la considère immergée pour s'affranchir de la hauteur d'aspiration), d'un tuyau Ø25mm et d'une vanne.
Lorsque l'on ouvre la vanne, l'eau s'écoule dans l'air.

[albi69]

Re
En fait, c'est pas vraiment un réseau. Il s'agit de l'alimentation du réseau que nous ne connaissons pas.
Votre client vous demande un dispositif (votre expression, c'est "ligne" qui me convient parfaitement) pour alimenter son réseau avec 10m3/h et une pression de 1 Bar (10 mètres), vrai ?
Ce dispositif comporte une pompe, une tuyauterie et une vanne en fin de tuyauterie. De plus, cette vanne se trouve à 30 mètres de hauteur.
Pour des raisons quelconques (économiques ou demande de votre client), vous avez décidé la mise en place d'un tuyau de 25 mm de diamètre qui vous pénalisera de 1 Bar de pertes de charge.

Vous devez donc déterminer une pompe capable de fournir un débit de 10m3/h à une hauteur de 30m + 10m + 10 mètres, soit 50 mètres.
En fait , vous ne trouverez jamais une pompe avec ces caractéristiques exactes. Mais nous avons de la chance aujourd'hui, nous avons trouvé.
Il ne faut surtout pas oublier que notre pompe peut monter à une pression bien supérieure quand le débit est nul. C'est à dire quand la vanne de sortie de pompe est fermée.
La notre peut monter à 8 Bars.

Concernant les courbes, il faut raisonner avec un régime établi, ce qui se passe avant est trop complexe.
La pression de 30 m ou 3 Bars en sortie de pompe se mesurera seulement en statique, quand la pompe ne tourne pas, on l'oublie sur la courbe.
C'est la pression de 4 Bars en sortie de pompe qui est importante. Ce sera la pression basse du réseau de votre client, son mano indiquera 0 Bar.
Une autre courbe sera tracée à une pression de 5 Bar, le mano du client indiquant 1 Bar.
La pression maxi du réseau ne peut pas monter à l'infini, elle est donnée par la pompe qui ne peut fournir plus de 8 Bars.
Vous, vous ajoutez la perte de charge pour obtenir votre courbe du réseau. C'est pas bon.
La perte de charge augmente avec l'augmentation du débit, OK, mais, cest une perte. Il faut l'ajouter à la pression en sortie de pompe pour conserver la pression en sortie de ligne.
Ou bien si on conserve la pression en sortie de pompe, la pression en sortie de ligne sera plus faible.
Votre client doit vous fournir la valeur de pression maxi dont il a besoin ex 5 Bars.
La valeur de pression maxi admissible dans son installation ex 10 Bars.
La valeur de pression mini dont il a besoin ex 4 Bars.
Le débit sera garanti uniquement avec une pression du réseau de 5 Bars. En dessous il sera plus grand et au-dessus plus faible.

Courage ça avance.
La courbe de la pompe sur le message d'aujourd'hui 11h56 me plait bien pour les explications.


Si vous essayez ce dispositif dans votre atelier, le réseau de votre client ne sera pas raccordé.
On conserve un manomètre sur la pompe et un autre sur vanne en sortie.
Après la mise en route de la pompe, en régime stabilisé, vanne de sortie ouverte, la pompe débitera un peu plus car la pression sera inférieure mais avec une perte de charge plus grande.
Le manomètre en sortie de pompe indiquera plus de 4 Bars, je ne peux pas calculer. Et le manomètre sur la vanne indiquera toujours 0 Bar.
On ferme progressivement la vanne de sortie, la pression monte au niveau du mano de la vanne.
Une fois atteinte la pression de 1 Bar, il faut contrôler si le débit de sortie est de 10m3/h. Si oui, votre client devrait être satisfait.

[Rarka]

Bonsoir,

Je pense avoir (enfin) tout compris!

Pour vous répondre, mon client me demande effectivement un dispositif (ligne) qui soit capable d'alimenter son "réseau" Ã* un débit de 10m3/h et une pression de 1bar.

Concernant la pression, j'ai bien compris qu'Ã* débit nul, la pression était supérieure et qu'il faut que le réseau soit capable de résister Ã* cette pression (statique).

Simplement une interrogation, concernant la définition de la courbe du réseau, vous dites que ce n'est pas bon d'ajouter les pertes de charge de la ligne pour la définir. Pourquoi?
La courbe de réseau ne correspond t-elle pas Ã* la hauteur géométrique + pertes de charge + un eventuel besoin en pression supplémentaire?

Enfin, pour résumer, pour le choix d'une pompe centrifuge (on considère toujours qu'il n'y a pas de hauteur d'aspiration), il faut, Ã* un débit donné, qu'elle soit capable de fournir une hauteur correspondante Ã* la hauteur géométrique de refoulement + les pertes de charge + (éventuellement) un besoin en pression en bout de ligne? C'est bien ça?

Donc, si c'est uniquement pour du relevage (soit aucune pression nécessaire en bout de ligne) il faut que la pompe soit capable de fournir une hauteur égale (uniquement) Ã* la hauteur de refoulement + pertes de charge?

Un grand merci pour votre aide !

Cordialement,
Rarka.

[Rarka]

Desole pour les caracteres "bizarre", mon message precedent est écrit depuis un telephone Mobile et ne doit pas prendre en charge les accents...

[albi69]

Bonjour
En premier, les courbes débit/pression des pompes sont réalisées pour une pompe située à la surface du réservoir. La hauteur d'aspiration doit être déduite des caractéristiques. Si la pompe est en charge, il faut ajouter la hauteur de charge. ""Ã* un débit donné, qu'elle soit capable de fournir une hauteur correspondante Ã* la hauteur géométrique de refoulement + les pertes de charge + (éventuellement) un besoin en pression en bout de ligne? C'est bien ça?"" C'est bien ça
Pour du relevage OK. Mais ne pas oublier les divers rendements et usure des pompes.

Définition de la courbe du réseau :
En fait, le mot courbe me gène. Il vaut mieux dire que le réseau se trouve entre deux paliers, pression mini et pression maxi.
Ce n'est pas la pompe qui définit le réseau. C'est votre client.
C'est la pompe qui alimente le réseau, vous définissez la pompe en fonction du débit, des pertes de charge et de la pression exigée dans le réseau.
Pour définir la pompe, il vaut mieux dire que les caractéristiques de la pompe correspondent à la pression réseau + pertes de charge + hauteur géométrique + rendements + fiabilité des calculs. Sans oublier la puissance du moteur.

Votre schéma est très simplifié. Même si vous le savez déjà, je précise qu'il manque un clapet en sortie de pompe, une vanne en sortie de pompe (souvent utile pour éviter la cavitation source de bruit et détérioration des pompes), un manomètre, un gicleur ou une vanne pour refroidir la pompe en cas de débit nul et un limiteur de pression en bout de ligne si le réseau client ne résiste pas à la pression maxi pompe.

[Rarka]

Bonjour,

Effectivement c'est un schéma très simplifié (pour l'exemple) et il manque du matériel pour une application réelle.

Merci pour votre aide et vos explications, je peux maintenant appréhender les systèmes de manière plus sereine.

Cordialement,
Rarka