pression hydrostatique

[lebeu38]

bonjour

J'ai 70 ans donc mes cours physique sont loins derriere moi.

voici une installation comprenant 3 cuves de 1000l, 2 sont au méme niveau et la 3 ième est plus basse de 5 cm que les 2 autre elle contient une pompe servant à arroser le jardin et possède en partie haute une evacuation vers le tout à l'égout. Jusque la pas de problème. Maintenant l'objet de ma question:

Sur les 2 cuves au meme niveau je vais mettre 2 autres cuves de 1000 l.

Je couple les 2 cuves du haut horizontalement et crée un trop plein en partie haute qui se deversera dans les citernes inférieures lorsque celle du haut seront pleines. Jusque la toujours pas de problème.

Maintenant au fur et à mesure que le niveau dans les citernes du bas va baisser, je souhaite sans l'aide d'une pompe transférer l'eau des citernes du haut ( lorsque le niveau est en dessous du trop plein) dans les cuves du bas.

Pour ce faire j'ai pense installer dans un tube pvc de 63mm une balle de 50mm, etant entendu que mon tube se termine en parie haute par un cone qui passe de 63 à 32 mm et en partie 2/3 basse par une grille qui,empeche la balle de boucher le tube inférieur. La partie inférieure de ce tube est reliée au couplage horizontal des 2 citernes du bas qui sont au meme niveau.

Mon raisonnement :
je pense que la pression hydrostatique devrai permettre à cette boule de se déplacer dans le tube de 63mm et boucher via de cone la descente de l'eau lorsque la pression hydrostatique dans les citernes du bas sera > Pièce jointe 471316pression dans les citerne du haut.

je vous joint en fichier joint un plan de l'installation tel que l'ai imagné, le plan est à l'echelle.

Ma question:
Ce raisonnement tient il la route?


En vous remerciant par avance



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[XK150]

Bonjour ,

Pour moi , le clapet , dans sa forme actuelle , n'a aucune action : vu la position haute de la cuve du haut ( ! ) , la cuve haute se vide totalement dans la cuve basse dans tous les cas de figures .
Tout revient à dessiner la tuyauterie verte directe , sans clapet .

Ce qui ne veut pas dire qu'il n'y a pas de solution à rechercher ... Car il s'agit de faire descendre de l'eau et non pas de la remonter . Donc , tout reste possible !
Système de type chasse d'eau , par exemple .

[Resartus]

Bonjour,
La poussée d'archimède seule sur la balle risque de ne pas suffire à lutter contre la différence de pression, Mais cela peut marcher, si la balle est en plus poussée vers le haut, par exemple avec un ressort qu'il faudra ajuster pour qu'il soit juste suffisant pour déboucher le trou quand la cuve du bas est suffisamment basse

Mais un tel bouchage sera sans doute peu étanche. S'il s'agit d'eau de pluie, il y a souvent des débris de feuille ou des moisssures qui se développent, et vont géner l'obturation

[Resartus]

Re,
A la réflexiont, le ressort est sans doute inutile : La poussée d'archimède sur une balle creuse serait largement suffisante pour supporter une différence de pression de plusieurs mètres
(et plus le cône sera évasé, mieux cela sera)

Reste l"épineux problème d'étanchéité...

[A voir en vidéo sur Futura]

[lebeu38]

bonjour

merci de ta réponse, il s 'agit de recuprer de l'eau de pluie et l'étancheité n'est pas le problème majeur je voulais m'assurer que les théorie de Monsieur Blaise Pascal pouvaient s'appliquer dans ce cas.


qu'en enses tu?

[lebeu38]

bonjour
voici la chronologie du système telle que je l'ai imaginée en partant de cuves vides

1) Il pleut, les cuves sont vides, la balle est en bas, l'eau s'écoule directement dans les cuves du bas, l'eau dans ces dernières monte.
2) Arrivé à un certain niveau l'eau dans les cuves du bas va entrainer la balle vers le haut jusqu'à boucher l'arrivée.
3) A cet instant la pression hydrostatique dans les cuves du haut est nulle l'eau va s'accumuler dans les cuves du haut jusqu'à ce que la pression d en haut devienne > à la pression en bas, à ce moment la balle va redescendre et l'eau s'ecoulera en bas, jusqu à l'equilibre et retour au 2.
4)lorsque les citernes seront pleines et à l'equilibre j'ai donc les 5 citernes pleines et avec des pressions equivalentes. lorsque j'utiliserais de l'eau le niveau dans les cuves du bas va baisser et la pression diminuer et la balle va descendre, l'eau s'écoulera dans les citernes du bas, puis retour au 2, puis au 3 , puis etc...

Ce raisonnement te semble t il logique et quelle correction apporterais tu?

merci de ta réponse

[Sethy]

J'imagine que le but du flotteur est de "baisser" la pression dans la cuve à droite ?

Si c'est ça, je ne pense pas que cela fonctionnera car tant que la pression au dessus du flotteur sera supérieure à celle en dessous, l'eau va passer.

Tu vas te retrouver avec la pression de toute la colonne d'eau dans la cuve de droite et la pompe doit être capable de contrer cette pression sinon l'eau va remonter par la canalisation jusqu'au niveau de l'eau dans les cuves du haut (vases communiquant).

[XK150]

Etape 2 : pensez vous que " dès que la balle bouche l'arrivée " , elle est capable pour autant de retenir 1 , 2 , 10 m de colonne d'eau qui sera au dessus ?

Pouvez vous mettre 3 cotes de hauteur approximatives par rapport à la base des cuves basses : les 2 niveaux haut des cuves et la position , là où vous voyez le clapet ?

[XK150]

Etape 2 : pensez vous que " dès que la balle bouche l'arrivée " , elle est capable pour autant de retenir 1 , 2 , 10 m de colonne d'eau qui sera au dessus ?

Evidemment non .

Une balle clapet - sans masse ! - de 10 cm de diamètre va générer une poussée d' Archimède de 5.23 N .
La pression au bas d'une colonne d'eau de 1 m de hauteur est de 10^4 Pa .
Pour tenir la colonne d'eau juste à l'équilibre , la section droite de passage du clapet ne doit pas dépasser 2.6 mm de diamètre .

J'ai peut être faux ...

[XK150]

Evidemment non .

Une balle clapet - sans masse ! - de 10 cm de diamètre va générer une poussée d' Archimède de 5.23 N .
La pression au bas d'une colonne d'eau de 1 m de hauteur est de 10^4 Pa .
Pour tenir la colonne d'eau juste à l'équilibre , la section droite de passage du clapet ne doit pas dépasser 2.6 mm de diamètre .

J'ai peut être faux ...

Oui , j'ai faux , c'est 2.6 cm de diamètre , à la dernière ligne .

[lebeu38]

Bonjour

Mes explications manquaient un peu de claretée.
Les 5 cuves font 1,1 m de haut chacune pour 1000l .

les 2 cuves du haut sont posées directement sur les cuves du bas et couplées ensemble via le tuyau de 32 mm vert, le niveu va donc monter en // principe des vases communiquants.

les 3 citernes du bas sont egalement couplées en //.

le but de ce montage etant de recuperer environ 4700 l d'eau au lieu de 2700 environ comme aujourd'hui.

le conduit vertical fait 32mm de diametre sauf sur les 20 cm qui contiennent la balle semi rigide.

si mes cours de physique ne sont pas trop évaporés la pression hydrostatique varie en fonction de la hauteur de colonne d'eau puisque les autres élémnents de l'équation sont invariables dans cette configuration, les citernes n'étant pas fermées etanches, raison pour laquelle je placerai la partie avec la balle le plus haut que je pourrai en dessous du niveau max d'eau dans les citenres du bas.

Donc maintenant si mon raisonnement est correct (et c'est l'objet de ma question) je devrai me retrouver avec un delta pression entre le haut et le bas voisin, les citernes du haut etant légèrement moins remplies.

l'ouverture et la fermeture de ce clapet devrait se faire naturellement en fonction de la baisse du niveau dans les citernes du bas.

lorsque l'eau s'ecoulera depuis les citernes hautes, le niveau dans es citerne basses augmentera ( après que j'aurai fini d'arroser) et la presssion hydrostatique devrai augmenter en meme temps que celle du haut devrait diminuer puisque dependante de la hauteur de la colonne d'eau.
pendant que je pomperai en bas l'eau s'écoulera du haut en bas plus vite que je pomperai donc le clapet s'ouvrira et se fermera en fonction du delta entre pompage et ecoulement


ma question :
ce raisonnement est il correct.

merci

[XK150]

Je pense avoir compris et je maintiens mon calcul .

Il existe bien une situation où l'eau cuve haute doit être retenue . Elle est retenue par un clapet actionné par la poussée d' Archimède , produite par le niveau cuve basse .
Le clapet doit retenir la force exercée au dessus du clapet , force résultant de la hauteur d'eau à retenir ( cuve haute ) .
Il y a 2 forces verticales de sens contraire au niveau du clapet : c'est seulement ce que j'ai calculé .

D'ailleurs , ce serait bien d'avoir un schéma simplifié : ce sont seulement 2 cuves , l'une au dessus de l'autre , dont on veut contrôler le débit de la cuve haute , en fonction du niveau de la cuve inférieure ?

[Resartus]

EDIT XC150 a déjà répondu
Bonjour,
En fait, il n'y a que la hauteur d'eau entre la balle et la surface libre de la cuve du haut qui est à prendre en compte car la force d'archimède sur la balle sera indépendante de la hauteur d'eau dans la cuve du bas, pourvu que la balle soit entièrement couverte d'eau, .
L'équilibre ne dépend donc que de cette force d'archimède (volume d'eau déplacé par la balle*(1-densité de la balle)*g), de la hauteur d'eau dans la cuve du dessus , et de la surface du tube bouchée par la balle

[XK150]

Il me semble que plus la balle est immergée , plus sa force de contact va augmenter car , à la poussée d'Archimède va s'ajouter
la pression hydrostatique dû au niveau d'eau au dessus de la balle dans la cuve inférieure .
Mais descendre le clapet augmente la hauteur d'eau à retenir , donc , ce n'est pas rentable .

A mon avis , en résumé , en pratique , sauf à faire un clapet vraiment volumineux ( et léger à la fois !!! ) , ça ne marchera pas .

@lebeu : on ne peut pas faire de raisonnement empirique en ne parlant que de pressions : le clapet est soumis à 2 FORCES antagonistes , il faut passer aux calculs de ces FORCES .

[Black Jack 2]

Bonjour,

Attention que Archimède n'est pas directement applicable ici.

Si j'ai bien compris, lorsque les citernes seront pleines (en supposant que cela fonctionne)

Comme le haut des cuves du bas est à pression atmosphérique, la composante vers le haut de la force sur la balle due à la pression hydrostatique est F1 = Rho(eau) * g * h * S1 (avec h la profondeur de la balle par rapport au niveau d'eau des cuves du bas)

Avec S1 = Pi*R² = Pi * (5/2)² = 19,6 cm² (balle de diamètre 50 mm)

Si (par exemple) le dispositif avec la balle est à h = 0,3 m plus bas que le niveau d'eau haut de la cuve du bas, on aurait F1 = 1000 * 9,81 * 0,3 * 19,6.10^-4 = 5,8 N

On peut alors calculer la hauteur H de la colonne d'eau permise au dessus de la balle pour que la balle reste poussée vers le haut.

La section S2 sur laquelle la pression sur le haut de la balle s'exerce est limitée par le tube de 32 mm, donc S2 = Pi * 1,6² = 8 cm²

On doit avoir Rho(eau) * g * H * S2 <= 5,8
1000 * 9,81 * H * 8.10^-4 <= 5,8

H <= 0,74 m

Si le dispositif avec la balle est (comme dans l'exemple ci-dessus) 30 cm en dessous du niveau haut de la cuve du bas ... on a droit seulement à 44 cm d'eau dans les cuves du haut ...
Sans avoir tenu compte du poids de la balle et du décalage qui existe probablement entre le fond des cuves supérieures et le haut des cuves du bas.
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Il faut évidemment recommencer ces calculs avec les vraies données (sur la profondeur où est le dispositif avec la balle, en tenant compte du poids de la balle et ...)

Il est probable que, sans un plus grand rapport S1/S2, on n'arrive à rien de pratique.
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Toutes sottises incluses.

[XK150]

C'est mon précédent calcul , ce sont les mêmes conclusions : j'espère que lebeu sera convaincu .

J'en reviens à un système chasse d'eau : une baisse du niveau cuve bas doit entraîner un volume libéré cuve haut , pas simple mécaniquement donc source de mauvais fonctionnement .

Reste que les vannes manuelles sont fiables tant que l'opérateur l'est aussi ...

[XK150]

Voici mon idée : un robinet à flotteur immergé dans la cuve basse et alimenté par la cuve haute , maintient un niveau presque constant dans la cuve basse .

C'est Archimède amélioré : le flotteur est aussi gros que l'on veut et le levier augmente la force à la fermeture du robinet .

https://www.gmi-robinetterie.com/fr/...strie-generale

[lebeu38]

Bonjour et merci de ton idée, je regarde comment je m'organise et je revient pour te donner le résultat des courses.

Mais soit sur que j'apprecie ton implication et la simplicité de ton idée.

cordialement