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Cours : Gestion & Optimisation des Réseaux • OUASLI Abderrahman Directeur de Su

Cours : Gestion & Optimisation des Réseaux • OUASLI Abderrahman Directeur de Suivi de la Gestion des Systèmes Hydrauliques au Bureau de Planification et des Equilibres Hydrauliques – Cabinet du Ministère de l’Agriculture, des Ressources Hydrauliques et de la Pêche • Conseiller hydrologue auprès de l’Organisation Mondiale de la Météorologie OMM, • Correspondant National du programme AQUASTAT_FAO en Tunisie • Email :ouasliab@gmail.com Cours : Gestion & Optimisation des Réseaux Première Partie : Optimisation des Réseaux GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS Hydraulique générale et en charge Alimentation en eau potable (Généralités, estimation des besoins, le stockage, le matériel, dimensionnement du réseau, calcul de réseau,) Les pompes GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS les Formules/équations de base - Bernouille : Le théorème de Bernoulli exprime que l’énergie mécanique totale par unité de poids se conserve. Il y a transformation d’énergie potentielle en énergie cinétique et réciproquement. H= z + P/Ƿg + V2/2g Interprétation énergétique de l’équation de Bernouilli : z : énergie potentielle de position p/Ƿg: énergie potentielle de pression V2/2g : énergie cinétique H : énergie mécanique totale par unité de poids du liquide. C’est la charge hydraulique. ha GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS les Formules/équations de base - Équation de Hazen-Williams : L'équation de Hazen-Williams est une relation empirique utilisée en hydraulique pour calculer les pertes de charge dans une conduite hydraulique.. Elle est définie en unités SI par l'expression suivante : • Q est le débit volumique dans la conduite, exprimé en m3/s - C est le coefficient de rugosité de Hazen-Williams du matériau constituant la conduite, nombre sans dimension dont quelques valeurs sont données dans le tableau suivant : A est l'aire de la section de conduite, exprimée en m2 Rh est le rayon hydraulique de la conduite, exprimé en m J est le gradient d'énergie hydraulique, (avec h la charge exprimée en mètre colonne d'eau,) GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS les Formules/équations de base GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS les Formules/équations de base - C est le coefficient de rugosité de Hazen-Williams du matériau constituant la conduite, dont quelques valeurs sont données dans le tableau suivant : Coefficient de rugosité Valeur Acier 120 Béton, brique 100 Bois 120 Cuivre 150 Étain 130 Fonte 100 Matière plastique, PVC 150 Plomb 130 Verre 140 L'appareil permettant d'élever un fluide s'appelle une pompe. Les deux fonctions que doit assurer une pompe sont, de permettre l'élévation d'un fluide d'une part, et d'assurer un débit fixé par le contexte technique d'autre part. GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS Les pompes: Les trois éléments essentiels d'une pompe centrifuge sont : • la roue à aubes, partie tournante de la pompe ; • le distributeur, toujours axial (débouchant au centre de la roue à aubes) ; • le collecteur, toujours tangentiel et de section croissante, pour transformer l'énergie cinétique en énergie de pression. • Le réglage du débit se fait le plus souvent en jouant sur l'ouverture d'une vanne sur le circuit de refoulement, ou éventuellement par la vitesse de rotation de la pompe (fréquence du moteur électrique). GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS Les pompes: GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS Les pompes: • Les pompes centrifuges permettent d'obtenir des débits de refoulement élevés, mais des pressions modérées. Contrairement aux pompes volumétriques, elles nécessitent un amorçage, elles ne peuvent donc pas démarrer lorsque le circuit d'aspiration est rempli d'air, il faut prévoir un système d'amorçage lors de la mise en service d'une telle pompe. En outre, elles ont un rendement plus faible (60- 70%). • Par contre, les pompes centrifuges sont sujettes à ce que l'on appelle la cavitation. Ce phénomène survient lors de la vaporisation du liquide dans le corps de pompe, si sa pression devient localement inférieure à la pression de vapeur saturante. L'éclatement des bulles par la suite, provoque du bruit, l'érosion des matériaux et des vibrations, ce qui conduit à une chute des performances et à la détérioration de la pompe. GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS Les pompes centrifuges : - La courbe caractéristique d’une pompe est la courbe donnant la hauteur manométrique totale en fonction du débit, GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS les Courbes caractéristiques d’une pompe: • Une même pompe avec différents diamètres donne plusieurs courbes caractéristiques GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS les Courbes caractéristiques d’une pompe: • Puissance d’une pompe • La puissance utile/fourni (Pu/Phydro ) est la puissance minimale pour déplacer un fluide. • Pu/Phydro= Q X ρ g Hmt • Hmt est la hauteur manométrique totale (= Hauteur géométrique totale (Hg en m) + pertes de charge dans les tuyaux et les points singuliers). • Q est le débit en mètres cubes par seconde. • Ρ est la masse volumique du liquide pompé (celle de l'eau est de 1000 kg/m3). • La puissance nominale d'une pompe est égale à : Pabs = Phydro / ŋ – Notez toujours le rendement sous forme décimale (50 % → 0,5). GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS les caractéristiques d’une pompe: • Rendement d’une pompe: Le rendement d'une pompe ŋ est défini comme le rapport de la puissance fournie au fluide Phydro et de la puissance absorbée par la pompe Pabs ; ŋ = Phydro / Pabs • La puissance fournie au fluide étant la suivante : Phydro = Q X ρ g Hmt GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS les caractéristiques d’une pompe: GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS les caractéristiques d’une pompe: GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS les Courbes caractéristiques d’une pompe: • Hauteur manométrique (Hmt) GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS Les pompes • Evaluation • Un système de pompage est conçu pour élever de l'eau à 15°C sur une dénivelée de 250 m. Les deux réservoirs amont et aval sont à l'air libre. La longueur du réseau est égal à 3700 m, le diamètre de la canalisation est égal à 100 mm et le débit est égal à 15 l/s. Le tube est en fonte. La perte de charge linéique par viscosité-frottement est égale à 388 Pa/m. Le rendement global de la pompe est égal à 60%. • Quelle est la puissance électrique consommée par cette pompe pour assurer le relevage ? • Données complémentaires : • Masse volumique de l'eau à 15°C : 999,1 kg/m3 • Accélération due à la pesanteur, g : 9,81 m/s2 • 1 Pa = 10(-5) bar GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS les caractéristiques d’une pompe: GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS les Formules/équations de base Caractéristique d’une pompe, courbe de réseau, point de fonctionnement La courbe du réseau (caractéristique du circuit) représente l'énergie à fournir au fluide pour le faire circuler avec un débit . Elle tient donc compte de l'élévation éventuelle du fluide, et des pertes de charge dans le circuit de refoulement, L'intersection de la courbe du réseau et de la caractéristique de la pompe définit le point de fonctionnement et donc le débit nominal. GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS les Formules/équations de base GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS Point de fonctionnement d’une pompe: • en série pour augmenter la pression de sortie ; pour un débit donné, la pression (ou la hauteur manométrique totale) fournie par l'ensemble des deux pompes est la somme des pressions (ou des hauteurs manométriques) que fournirait chacune d'elle si elle était seule : Hmt pompes = Hmt (p1) + Hmt (p2) GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS Association des pompes • en parallèle pour augmenter le débit ; pour une pression (ou une hauteur manométrique totale) donnée, le débit fourni par l'ensemble des deux pompes est la somme des débits que fournirait chacune d'elle seule : Qv = Qv1 + Qv2, GÉNÉRALITÉS, CONCEPTS ET DÉFINITIONS Association des pompes Généralités, Concepts et définitions - Réseau d’alimentation en eau potable & Réseau Périmètres irrigués PI: Généralités, estimation des besoins, le stockage, équipements, dimensionnement du réseau, ,,,,,) a. Alimentation en eau potable AEP : Il s’agit d’un service assuré par un opérateur (Public/association ou privé) pour desservir une population (y compris les établissements) de l’eau en quantité suffisante et qualité conforme aux normes, cette desserte en eau potable est assurée moyennant la mise en place d’un système ou réseau d’eau potable, a. Système d’irrigation De même, un réseau de périmètre irrigué est destiné à desservir des parcelles agricoles par l’eau pour les cultures, suivant un mode d’irrigation prédéfinît en fonction des ressources disponibles : Irrigation à la demande ou à tour d’eau, • Schéma de principe d’un réseau d’AEP ou PI Généralités, Concepts et définitions - Réseau d’alimentation en eau potable & Réseau Périmètres irrigués PI: Généralités, estimation des besoins, le stockage, équipements, dimensionnement du réseau, ,,,,,) Captage Station de pompage Réservoir Conduite d’aspiration Conduite de refoulement Conduite d’adduction Réseau secondaire ou tertiaire S. Traitement Installations d’un système hydraulique (AEP & PI): - Captage : Sources naturelles, puits de surface, forage, barrages, ,,, recueillir l’eau naturelle, cette eau peut être d’origine superficielle ou bien Souterraine. Sources naturelles, puits de surface, forage, barrages, ,,, - Traitement des eaux : L’eau captée nécessite généralement un traitement pour la rendre potable à la consommation, (surtout les eaux de surface). Exemple de traitement : filtration (avec coagulation floculation), déferisation, dénitrification, dessalement, ,,, - Conduite d’amenée /de refoulement: C’est la conduite qui transporte l’eau entre le captage ou la uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-ppt-12-12-2020 1 .pdf