Détermination de pompe à eau

[invite6dffde4c]

Concernant la pompe, nous avions pensé à une autre solution alternative : une vis d'Archimède pour remonter l'eau mais je ne pense pas que le résultat soit bien mieux...

Pour l'alternateur, nous essaierons de faire les calculs avec le plus petit possible (je vois mal sortir aux évaluateurs d'utiliser une dynamo de lampe pour alimenter tout un hall).
Comme tu le dis, c'est foireux.

Je n'avais pas pensé à la vis d'Archimède. Mais effectivement c'est peut-être la meilleure solution pour ce problème. On peut aussi l'utiliser dans l'autre sens, pour transformer l'énergie de l'eau en mouvement de rotation. Bien sur c'est seulement théorique. Il n'est pas facile de faire une vis qui tourne avec peu de friction et peu de fuites.

En ce qui concerne la dynamo pour lampes de poche, c'est probablement le plus adapté à la puissance ridicule que vous avez.
Et les évaluateurs pourraient aussi évaluer vos encadreurs et vos tuteurs.
A par cela, ce que vous devez montrer ce n'est pas que le projet est faisable, puisqu'il ne l'est pas. Ce que vous devez montrer est que vous avez bien travaillé et examiné les possibilités. Pour conclure que ce n'est pas réaliste. Mais il faut bien laisser en clair que le projet vous a été proposé, et qu'il a été approuvé. Si ce n'est pas réalisable, ce n'est pas par manque d'efforts de votre part.
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[invite30cc6929]

Re bonjour,

y a t-il des moyens de dimensionnement de vis d'archimède? Pour que l'on démontre que cela sera aussi impossible à réaliser?
même théorique, les formules sont trop complexes...
Merci

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Les formules pour la vis d'Archimède sont compliquées parce que le volume d'eau contenu dans chaque "spire", a une forme tarabiscoté. Je ne crois pas que quelqu'un se soit amusé à essayer de trouver la formule. On construit encore des vis d'Archimède. Avez-vous cherché dans le web?
De toute façon, dans votre cas la vis d'Archimède a un inconvénient: il faut que le déversoir de la vis soit plus haut que le niveau de réservoir. Et pour la vis de sortie, il faut que l'entrée de la vis soit en dessous du niveau. Cela fait perdre une partie de l'énergie pour rien.
Au revoir.

[invite30cc6929]

Bonjour LPRF,

Bonjour.
De toute façon, dans votre cas la vis d'Archimède a un inconvénient: il faut que le déversoir de la vis soit plus haut que le niveau de réservoir. Et pour la vis de sortie, il faut que l'entrée de la vis soit en dessous du niveau. Cela fait perdre une partie de l'énergie pour rien.
Au revoir.

Je ne comprends pas la perte d'énergie. La vis d'Archimède a son extrémité inférieure dans le bac servant d'approvisionnement en eau, et l'extrémité supérieure dans l'autre bac qui servira à faire écouler l'eau sur un alternateur.

C'est ce procédé là que vous pensiez aussi?


De toute façon, comme vous le disiez, il n'est pas facile de faire une vis qui tourne avec peu de friction et peu de fuite.
Cependant, il aurait fallut démontrer l'inutilité de ce système dans notre cas par l'intermédiaire d'un petit calcul énergétique mais comment savoir ce que l'on pourrait remonter en eau en faisant par exemple 1 tour de porte. (1 tour de porte remonte l'eau sur 2 spires de la vis par exemple etc..?)


Merci et bonne journée

[invite6dffde4c]

Pour que l'eau du réservoir ne refoule pas dans la vis il faut que l'écoulement de celle-ci soit au dessus de la surface de l'eau. De l'autre côté il faut bien que l'entrée de la vis tri faut tourner l'alternateur soit sous la surface de l'eau du réservoir. Cela vous fait perdre une chute d'eau de l'ordre de la profondeur su réservoir.

Pour ce qui est du calcul, vous pouvez décider du volume d'eau et du pas de la vis. L'énergie pour soulever une masse m d'une hauteur h est mgh et vous avez trouvé (ou decidé) que vous disposiez de 30 J par personne et de trois fois ça par tour. Soit 90 J. Regardons à quelle hauteur on peut soulever 1 kg d'eau avec cette énergie. J'obtiens un peu plus de 9 m. Si un fait un tour de vis par tour de porte cela ferait un pas de vis de 9 m beaucoup plus ce qui est absurde. Donc, il faut trouver un pas de vis raisonnable avec un volume raisonnable qui fasse monter l'eau d'une hauteur raisonnable. Probablement il faudra que la vis fasse plusieurs tours par tour de porte. N'oubliez pas qu'une vis d'Archimède doit travailler inclinée (les grecs favorisaient un angle de 38°, ce qui n'est peut-être pas mauvais, mais pas obligatoire) et que la hauteur à laquelle on monte à chaque tour est inférieure au pas de vis. Le diamètre est de l'ordre de grandeur du pas de vis.
Donc vous pouvez choisir quelque chose de raisonnable pour votre vis, même si elle ne sera jamais construite.
Au revoir.

[invite30cc6929]

Merci de ta réponse !

Nous essayons d'avancer ça en cours cette semaine et nous vous tenons au courant !

Merci beaucoup

[invite85b45ef5]

il y a en pratique des solutions bien plus efficaces et moins coûteuse:
éolienne et un réservoir en charge suffisant pour amortir le manque de vent. peut être simplement un bélier hydraulique si le débit de la source et la chute sont suffisants.
mais le corps enseignant préfère souvent les solutions compliquées aux simples.

[inviteaa85155c]

Dans notre étude, nous avions envisagés une force de 30N pour l'Homme.
En positionnant sa main à un mètre de l'axe de rotation de la porte.
Cela nous ramène donc à un travail de 30J

Attention ce n'est pas le rayon qu'il faut prendre en compte, mais la distance sur laquelle la porte a été poussée (trajectoire curviligne de la main qui pousse avec une force constante).
Soit 2 pi R/4 pour un quart de tour

Ca donne à peu près le même résultat

Sinon on peut aussi remplir un bac énorme avec de l'eau de pluie, et récupérer l'énergie quand l'eau va vers les wc par exemple (double emploi !)

[invite37ad095b]

Attention ce n'est pas le rayon qu'il faut prendre en compte, mais la distance sur laquelle la porte a été poussée (trajectoire curviligne de la main qui pousse avec une force constante).
Soit 2 pi R/4 pour un quart de tour

Ca donne à peu près le même résultat

Sinon on peut aussi remplir un bac énorme avec de l'eau de pluie, et récupérer l'énergie quand l'eau va vers les wc par exemple (double emploi !)

Bonne remarque, tout les moyens sont bons pour remplir le réservoir à moindre coup, il fallait y penser!!!

[inviteaa85155c]

Bonne remarque, tout les moyens sont bons pour remplir le réservoir à moindre coup, il fallait y penser!!!

En Allemagne c'est courant (mais uniquement pour l'arrosage et les wc), mais la cuve est en général enterrée, et l'eau pompée pour être utilisée

Il faudrait savoir s'ils peuvent entreposer une cuve dans leur grenier par exemple, quel volume maximal, est-ce qu'il est possible de détourner les gouttières... ca risque de faire gros oeuvre

Sinon c'est dans quelle région : précipitations annuelles, surface du toit ?

Et avec 8W, on peut déjà alimenter une lampe économique

[invite30cc6929]

Bonjour à tous,

Attention ce n'est pas le rayon qu'il faut prendre en compte, mais la distance sur laquelle la porte a été poussée (trajectoire curviligne de la main qui pousse avec une force constante).
Soit 2 pi R/4 pour un quart de tour

Merci de cette remarque Big Benne, nous n'avions pas vu cela comme ça.

Sinon on peut aussi remplir un bac énorme avec de l'eau de pluie, et récupérer l'énergie quand l'eau va vers les wc par exemple (double emploi !)

Nous avions pensés à une solution comme celle-ci (l'idée du bac) mais les intempéries vers chez nous, nous on ralentis (problème de froid qui peuvent altérer les tuyauteries etc...)
Sinon, je ne vois pas comment récupérer l'énergie de l'eau quand elle circule vers les WC ?
Peut-il y avoir un moyen de récupération de cette énergie en faisant tourner la porte? C'est-à-dire peut-on faire circuler cette eau vers les WC au fur et à mesure que l'Homme pousse la porte et ainsi on utilise cette électricité pour alimenter le hall?

Merci à tous pour vos réponses

[inviteaa85155c]

Nous avions pensés à une solution comme celle-ci (l'idée du bac) mais les intempéries vers chez nous, nous on ralentis (problème de froid qui peuvent altérer les tuyauteries etc...)

Normalement si tu mets le bac dans ton grenier, ca devrait aller avec le gel, à moins que le bâtiment ne soit pas toujours chauffé ?

Sinon, je ne vois pas comment récupérer l'énergie de l'eau quand elle circule vers les WC ?

Pour récupérer le mximum d'énergie, il faut que la différence de hauteur entre ta turbine et la cuve soit la plus grande possible.
Donc si tu mets une petite turbine au niveau du wc du rez de chaussée, et que tu mets la cuve dans le grenier au quatrième étage (soit environ 12 m ?), que tu utilises 5L quand tu tires la chasse, tu récupères au maximum : m g z = 600 J par chasse
Mais il faut tempérer ca avec le rendement de la turbine, le fait que l'eau doit avoir un minimum d'énergie cinétique en arrivant dans la cuvette (mais on voit qu'il y en a déjà suffisamment avec un récipient classique seulement 50 cm au dessus du wc...)
Après il faut stocker l'énergie dans une batterie (là aussi on a une perte de rendement).

Tu pourrais aussi utiliser le surplus de pluie (si la cuve est pleine) pour charger directement une batterie

Sinon tu peux abandonner l'idée du wc (si tu ne veux pas utiliser de batterie), et simplement utiliser une petite turbine qui tourne quand le couloir doit etre allumé.

Mais je me demande si c'est pas plus profitable d'utiliser simplement l'eau pour les wc, parce que l'eau potable doit coûter assez cher en énergie à produire... ce serait autant d'énergie d'économisée

Peut-il y avoir un moyen de récupération de cette énergie en faisant tourner la porte? C'est-à-dire peut-on faire circuler cette eau vers les WC au fur et à mesure que l'Homme pousse la porte et ainsi on utilise cette électricité pour alimenter le hall?

Je vois pas trop ce que tu veux dire. Tu as deux sources d'énergie : musculaire, et potentielle (l'eau). Tu peux transformer l'énergie musculaire en potentielle, et chacune de ces deux sources en énergie électrique.

[invite30cc6929]

Je vois pas trop ce que tu veux dire. Tu as deux sources d'énergie : musculaire, et potentielle (l'eau). Tu peux transformer l'énergie musculaire en potentielle, et chacune de ces deux sources en énergie électrique.

En fait, ce qui serait intéressant pour le projet, ce serait d'éclairer le hall par une solution qui fait intervenir l'énergie humaine, donc transformer l'énergie humaine en électrique par l'intermédiaire du système avec l'eau? Soit, l'Homme pousse la porte, ceci fait circuler l'eau, et ainsi on a de l'énergie électrique (à partir de l'énergie potentielle de l'eau) a stockée dans des batteries pour alimenter le hall?

Un système comme celui-ci est possible?

Si oui, n'y aura t-il pas un problème de production d'énergie électrique comme avec la pompe ou la vis d'Archimède?

Merci beaucoup

[sitalgo]

B'jour,

Bon allez ! j'ai pitié.

Le système consiste à avoir deux ascenseurs reliés entre eux, quand l'un monte l'autre descend, le mouvement est utilisé pour faire tourner un générateur ou une pompe.
Il faut commencer par faire monter le public au moyen d'une rampe ou d'un escalier, puis il prend l'ascenseur haut et vide, on libère le mécanisme qui doit quand même assurer sécurité et vitesse raisonnable. Ce qui fait remonter l'autre ascenseur qui sera utilisé par les gens suivants. Il faut avoir une personne responsable de la manoeuvre.

Bien sûr, ça demande encore qques peaufinages.

[invite30cc6929]

B'jour,

Bon allez ! j'ai pitié.

Le système consiste à avoir deux ascenseurs reliés entre eux, quand l'un monte l'autre descend, le mouvement est utilisé pour faire tourner un générateur ou une pompe.
Il faut commencer par faire monter le public au moyen d'une rampe ou d'un escalier, puis il prend l'ascenseur haut et vide, on libère le mécanisme qui doit quand même assurer sécurité et vitesse raisonnable. Ce qui fait remonter l'autre ascenseur qui sera utilisé par les gens suivants. Il faut avoir une personne responsable de la manoeuvre.

Bien sûr, ça demande encore qques peaufinages.

Je ne suis pas sûr d'avoir saisi le rapport entre une porte pivotante et deux ascenseurs?

Merci quand même

[sitalgo]

Moi ce que je ne saisis pas c'est le rapport entre une porte pivotante et "produire de l'énergie électrique pour alimenter tout un couloir en lumière."
Sauf si le couloir fait 1m de long.

[invite30cc6929]

Moi ce que je ne saisis pas c'est le rapport entre une porte pivotante et "produire de l'énergie électrique pour alimenter tout un couloir en lumière."
Sauf si le couloir fait 1m de long.

90% d'erreur

[invite30cc6929]

Regardons à quelle hauteur on peut soulever 1 kg d'eau avec cette énergie. J'obtiens un peu plus de 9 m. Si un fait un tour de vis par tour de porte cela ferait un pas de vis de 9 m beaucoup plus ce qui est absurde. Donc, il faut trouver un pas de vis raisonnable avec un volume raisonnable qui fasse monter l'eau d'une hauteur raisonnable. Probablement il faudra que la vis fasse plusieurs tours par tour de porte.

@LPFR :

Comment détermines-tu le nombre de tours de vis pour un tour de porte, pour obtenir une vis de hauteur raisonnable?

Merci et bonne soirée

[inviteaa85155c]

mais pourquoi utiliser de l'eau ?
Le mieux serait de charger directement une batterie. Sinon ce serait peut-être plus malin de faire monter une grosse masse que de l'eau. Je ne pense pas qu'une vis d'Archimède soit adaptée à un régime en à-coups

[invite30cc6929]

Effectivement, mais le problème de monter une masse, c'est qu'il faudrait bloquer la masse qui est en suspension pendant que personne ne pousse la porte (à moins qu'on veuille qu'elle retombe aussitôt que personne ne passe par la porte?)

D'autre part, la rotation exercée par ce système n'aura certainement pas de meilleur rendement que si c'était un système roue + pignon, si?

Merci et bonne soirée

[inviteaa85155c]

Je pensais à un système comme sur les anciennes horloges à pendule, avec des masses. Il suffit de mettre un démultiplcateur ad hoc (avec des pignons ou des poulies, au choix), et une roue à crans pour empêcher la masse de retomber entre deux poussées.

L'intérêt de ce système serait de pouvoir libérer l'énergie potentielle au rythme que l'on veut, pour que l'alternateur fonctionne exactement dans sa plage de rendement maximum.

Sinon le plus simple reste l'alternateur et la batterie je pense (sans aucun stockage d'énergie mécanique)

[invite30cc6929]

Et le fait qu'il y est une masse augmenterait le rendement d'un tel système roue + poulie?

Car nous avions fait des calculs théoriques d'un tel système (roue tournant à la vitesse de la porte, plus 2 démultiplications mais on a à peine 10W en sortie) donc la masse permettrait-elle d'accroitre l'énergie de sortie?

Merci

[inviteaa85155c]

Non l'énergie maximale disponible (que tu as calculée) ne dépend que du travail fourni par les passants. Tu ne peux pas augmenter la quantité d'énergie en sortie en mettant une usine à gaz derrière, c'est le principe de conservation de l'énergie qui nous dit ça.
Ce qu'on peut faire c'est limiter au maximum les pertes par conversion d'une forme d'énergie en une autre.
Mais de toute façon le maxi que tu peux obtenir c'est ces 10W, hé oui les humains ne sont pas les meilleures sources d'énergie... sauf si on met des systèmes de ce type partout !

Je m'étais déjà demandé si ça valait le coup de récupérer l'énergie produite en pédalant sur des vélos d'appartement, mais au final c'est une quantité ridicule.

[sitalgo]

90% d'erreur

Réfléchis avant de conclure n'importe quoi. Avec un système qui demande un effort aux visiteurs, je n'ai pas besoin de calculette pour voir qu'il y a erreur d'échelle.

Et en calculant on voit que si on demande 50 joules par visiteur, pour 100w fournis au système pendant 10h d'ouverture, il faut 72000 visiteurs.
Il faut tabler non pas sur quelques newton et quelques décimètres mais 10 fois plus pour chaque, soit 100 fois plus au total.
Sinon on fait seulement 99% d'erreur.

C'est pourtant pas compliqué.

[invite6dffde4c]

@LPFR :
Comment détermines-tu le nombre de tours de vis pour un tour de porte, pour obtenir une vis de hauteur raisonnable?

Bonjour.
Je vous fais un exemple de calcul. Je pense toujours que c'est de la Gastonlagaffade, mais cela peut vous aider à donner une "impression de bien travaillé" à vos enseignants. Pour certains, les formules ça fait "sérieux", même quand c'est de la sottise.
On commence par faire un certain nombre de suppositions "raisonnables".
On prend une vis inclinée suivant les normes grecques: la base, la hauteur et la longueur dans les proportions de 4, 3 et 5.
Le pas de vis égal au diamètre.
Dans la suite j'appelle "spire" un tour de l'hélice, pour éviter de la confondre avec les tours que fait la vis en tournant.
Comme on ne connaît pas le volume d'eau par spire de la vis, on va dire que c'est une fraction "a" du volume d'une spire, c'est à dire le volume d'un cylindre de diamètre et hauteur "D". Je pense que "a" doit valoir environ 1/8, mais c'est du pur "pif".
La hauteur à laquelle vous montez l'eau est "h". Je ne connais pas sa valeur, elle dépend des possibilités du lieu. C'est peut-être un étage ou deux (3 ou 6 m) ou plus.
La longueur de la vis sera h*5/3 (faites le dessin). Et le nombre n de spires sera cette longueur divisée par D.

Le volume d'au de chaque spire est:

Pour avoir le poids il faut multiplier par la densité de l'eau et par . Le poids par spire est:

el le poids des n spires est:

Chaque fois que la vis fait un tour, chaque spire de la vis monte de h/n, et toutes les spires montent. Le travail par tour de vis sera:

On peut tenter quelques valeurs "raisonnables":
h = 3 m
a = 1/8
D= 0,2 m
On obtient un travail de 23 J par tour. Avec un diamètre de 0,25 m on obtient un travail de 45 J par tour.

Essayez d'autres valeurs "raisonnables".
Cela n'empêche qu'une vis d'Archimède de 5 m de long et 25 cm de diamètre, c'est un sacré morceau et que pour son prix on doit pouvoir éclairer votre couloir à l'EDF pendant très longtemps.

Au revoir.

[invite30cc6929]

Bonjour à tous,

@Big Benne :

merci pour l'info ! le problème va donc toujours dans le mur

Nous allons développer cela, merci

@LPFR :

Merci pour cette démonstration très enrichissante (personnellement et pour le travail).

Il y a malgré tout quelques points un peu sombres (évidemment)

Malgré un exemple de dessin (représentant une vis incliné de 38° par rapport à la normale du sol considéré plat), je n'obtiens pas 5/3 * h pour la hauteur ?

EDIT : Un second exemple (cette fois-ci en prenant l'angle par rapport au sol lui même) me donne une valeur approchée de h*5/3 erreur bête.

Comme on ne connaît pas le volume d'eau par spire de la vis, on va dire que c'est une fraction "a" du volume d'une spire, c'est à dire le volume d'un cylindre de diamètre et hauteur "D".

Je n'ai pas très bien compris le sens de la phrase.
Le volume d'eau par spire de la vis est une fraction a du volume d'eau d'une spire?

D représente le diamètre du "cylindre" ?


Pour conclure sur ton exemple, si j'ai bien suivi, à chaque fois que l'on fait un tour de porte, on fait 3,9 tours de de vis (pour ton premier exemple) et 2 tours (pour le second exemple) ?

(car 1 tour porte est effectué sous 90J d'énergie humaine)


Merci et bonne soirée

[invite6dffde4c]

Bonsoir.
J'inclus mes réponses dans votre message.

@LPFR :

Malgré un exemple de dessin (représentant une vis incliné de 38° par rapport à la normale du sol considéré plat), je n'obtiens pas 5/3 * h pour la hauteur ?
-Si vous dessinez un triangle rectangle avec 4 et 3 pour côtés et 5 pour hypoténuse, l'angle est atan(3/4)=36,9° (au lieu de 38 que j'avais dit). L'hypoténuse fait exactement h*5/3.


EDIT : Un second exemple (cette fois-ci en prenant l'angle par rapport au sol lui même) me donne une valeur approchée de h*5/3 erreur bête.




Je n'ai pas très bien compris le sens de la phrase.
Le volume d'eau par spire de la vis est une fraction a du volume d'eau d'une spire?
- Le volume d'eau par spire de la vis est une fraction a du volume (tout court, sans "d'eau")d'eau d'une spire. Dans la vis seul le "fond" de spires est plein d'eau. Regardez les dessins dans wikipedia:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Vis_d%27Archim%C3%A8de

D représente le diamètre du "cylindre" ?
-L'hélice est à l'intérieur d'un cylindre, dans lequel elle tourne.

Pour conclure sur ton exemple, si j'ai bien suivi, à chaque fois que l'on fait un tour de porte, on fait 3,9 tours de de vis (pour ton premier exemple) et 2 tours (pour le second exemple) ?

(car 1 tour porte est effectué sous 90J d'énergie humaine)
Oui, c'est cela.

Au revoir.

[invite30cc6929]

Donc D est le diamètre du cylindre, soit le diamètre de la vis?

Merci

[invite6dffde4c]

Donc D est le diamètre du cylindre, soit le diamètre de la vis?

Merci

Bonjour.
Je vous laisse réfléchir.
Au revoir.

[invite30cc6929]

Bonne journée