hydraulique

UNIVERSITE ABDEL MALEK ESSAÂDI Faculté des Sciences et Techniques à Tanger Département de Génie Mécanique

Cour d’: Hydraulique, Module P 232 MST Maintenance

Préparé par : Z. EL FELSOUFI, Enseignant chercheur au département de Génie Mécanique

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 1 /42

1- Titre du module

: Mécanique II

2- Intitulé du cour

: Hydraulique

3- Objectif : ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

Connaître les lois générales de l’hydrostatique et de l’hydrodynamique, Connaître les différentes composantes d’un circuit hydraulique, Lire un schéma hydraulique, Concevoir un circuit hydraulique, Dimensionner une composante hydraulique, Calculer un circuit hydraulique, Etude de cas pratique : Irrigation, Eau potable, circuits Industriels, traitement des eaux usées, Incendie, …

4- Contenu : ¾ Introduction : ¾ Partie I : Hydraulique de débit - Généralité et définitions sur les machines hydrauliques - Mode d’action et choix d’une pompe centrifuge - Calcul d’un réseau hydraulique - Etablissement d’un projet de pompage - Etude cas : eau potable, adduction, traitement des eau usées, incendie, irrigation ¾ Partie II : Hydraulique industrielle : - Notions fondamentales d’hydrostatique et d’hydrodynamique - Constitution des circuits hydrauliques, groupe générateur de puissance - Le fluide hydraulique (huile) - Les pompes volumétriques - La filtration, les limiteurs de pression - Les distributeurs - Les clapets anti-retour - Vérin VDE, VSE, VR, VT et VP - Moteurs hydrauliques, régulateurs de débit - Les accumulateurs, les tuyauteries et raccords - La maintenance de circuit hydraulique - Conception et calcul d’un circuit hydraulique 5- Travaux pratiques associés : - Etude des performances des pompes centrifuges, - Pompe en parallèle et en série, - Similitude des pompes centrifuge, - Mesure de débit, - Mesure des pertes de charge

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 2 /42

Introduction Générale L’Hydraulique a pour mot d’origine Hudor. Hudor=Eau. Cela veut dire que les hommes d’auparavant ont très bien compris que l’eau peut très bien être une source d’énergie. Actuellement l’eau est remplacée par les fluides d’une manière générale. Toutefois la manière avec laquelle on traite cette énergie à un petit peu évoluée et a été élargie.

Pourquoi l’hydraulique ? ? ? L’hydraulique a pour objectif : ¾

Transporter un fluide

¾

Convertir une énergie en utilisant un fluide,

¾

Stoker une énergie en utilisant un fluide,

¾

Transmettre ou Transporter une énergie en utilisant un fluide

Ces objectifs peuvent être répartis en deux fonctions principales. La première fonction qui va faire l’objet de la première partie de ce cour ( hydraulique de débit ) a pour but principale de transporter un fluide, convertir ou stoker une énergie hydraulique. Ce domaine est caractériser par : -

Fluide : généralement l’eau ou parfois des fluides plus visqueux ( produits pétroliers, alcools, … )

-

Débit :

-

-

•

unité utilisée : m3/h

•

grand débit

•

plage de débit : dizaine de m3/h et plus

Pression : •

unité utilisée : mce par fois le bar

•

moyenne ou faible pression

•

plage de pression : dizaine de mce

Moyen utilisés : Pompe centrifuge ( axe horizontal, axe vertical, verticalisée, immergée, submersible, vide-cave, vide-fût, …), ventilateurs, turbines, vannes, crépines, clapets anti-retour, ballons hydrophore, conduites, pressostats/, … -

Domaines :

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 3 /42

•

Adduction,

•

Irrigation,

•

Eau potable,

•

Incendie

•

Barrage : turbinage, pompage, …

La deuxième fonction qui va faire l’objet de la deuxième partie de ce cour ( hydraulique Industrielle ) a pour but principale de transporter une énergie hydraulique. Ce domaine est caractériser par : -

Fluide : les huiles industrielles

-

Débit :

-

-

•

unité utilisée : l/min

•

faible débit

•

plage de débit : dizaines de l/min

Pression : •

unité utilisée : bar

•

Grande pression

•

plage de pression : centaine de bars

Moyen utilisés : Pompe volumétrique ( à vis, a palettes, à pistons axiaux et radiaux, …), vérins, moteur hydraulique, multiplicateurs de pression, régulateurs de débit, filtres, tubes, limiteurs de pression, limiteurs de débit, …

-

Domaine : •

Travaux public : nivelage, terrassement, ….

•

Manutention : chariot élévateur, ….

•

Machine outil ; tours, faiseuses, presses a forger ou a estamper, …

•

Machine industrielle

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 4 /42

Généralités 1 : Définitions : Ecoulement permanent : Ecoulement dont toutes les caractéristiques et les propriétés sont indépendantes du temps. Ces caractéristiques sont variables dans l’espace, mais en un point donné elles sont fixes. Un observateur qui regarde l’écoulement à des instants différents voit donc toujours le même spectacle. La notion de temps est en générale associée à une échelle de durée. En effet un écoulement pourra être déclaré permanent pour une échelle de temps et non permanent pour une autre échelle de temps, soit plus grande ou plus petite. Par exemple, à l’échelle de la journée, l’écoulement de l’Oued Oum Arrabî peut être qualifié le plus souvent de permanent. Mais à l’échelle du mois ou de l’année, il est non permanent. Il en est de même à l’échelle de la seconde, l’écoulement est en effet le siège de fluctuations à courtes périodes. Ecoulement uniforme : Ecoulement dans toute les caractéristiques et les propriétés sont indépendantes en tout points de l’espace. Ces caractéristiques peuvent variées au cour du temps. Un observateur qui balaye rapidement l’écoulement du regard voit partout le même spectacle. Comme précédemment la notion de l’espace est relative. Un écoulement pourra être déclaré uniforme dans une zone donnée mais non uniforme à une échelle d’espace plus grande ou plus petite. Par exemple, un écoulement en canal prismatique est uniforme si l’on considère une partie de longueur modérée; au-delà apparaissent des variations de la géométrie qui détruisent l’uniformité. A l’inverse si l’on examine ‘à la loupe’ une zone très réduite de l’espace on observe en générale un écoulement très chaotique. Amont, Aval : Au sens propre, l’amont désigne la partie d’une rivière qui est du côté de la montagne. A l’opposé l’aval désigne la partie de la rivière situé du côté de la vallée. Le fluide s’écoule de l’amont à l’aval. Par analogie en hydraulique, on utilisera fréquemment ces termes pour situer un point de l’écoulement par rapport à un autre en faisant référence au sens de l’écoulement. Fluide réel, fluide parfait : Les fluides se présentent comme un ensemble de particules douées d’une certaine mobilité les unes par rapport aux autres. Cette mobilités n’est pas parfaite et quand deux particules voisines se déplacent a ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 5 /42

des vitesse différentes, il existe un effort d’entraînement de la plus lente par la plus rapide et inversement de ralentissement de la plus rapide par la plus lente. Ces forces qui ne se manifestent que dans un fluide en mouvement portent le nom de forces de viscosités. La viscosité dépend de nombreux paramètres dont les principaux sont la nature du fluide et sa température. Comme toujours en physique, on est conduit à simplifier et à négliger les facteurs les moins significatifs des phénomènes. Un fluide en mouvement est soumis à un certain nombre de forces et d’accélération. On appel fluide parfait un fluide dans des conditions telles que les forces de viscosités sont négligeables devant les autres forces appliquées au fluide. Le fluide réel est placé dans des conditions où les forces de viscosité ne peuvent pas être négligeable. Bien que la nature du fluide ait un rôle très important, les autres paramètres qui conditionnent l’écoulement interviennent pour classer l’écoulement dans la catégorie des fluides parfaits ou celles des fluides réels. Par exemple l’eau, considéré souvent comme un fluide parfait doit être classé comme un fluide visqueux pour certaines conditions d’écoulements. Quelque soit sa nature, un fluide au repos est un fluide parfait, puisque l’absence de mouvement implique qu’il y a pas de contrainte de viscosités. Circuit hydraulique : C’est une installation composée de machines et de composantes hydrauliques. Il a pour but la conversion de l’énergie et/ou le transport du fluide. Il est composé de trois parties. Centrale hydraulique, système d’aiguillage et l’actionneur ( partie active ). Centrale hydraulique : Son but est la conversion de l’énergie mécanique en énergie hydraulique. Elle est composée de filtres ou crépine, pompe et d’un réservoir d’aspiration. Système d’aiguillage : C’est la deuxième partie du circuit hydraulique. Il a pour objet le cheminement et l’aiguillage en fonction du sens d’utilisation du fluide transporté. Elle est principalement composée de conduites et de composantes hydrauliques ( aiguillage, régulation, … ). Composante hydraulique : Système mécanique ( ou électromécanique ) travaillant dans un milieu fluide sans conversion de son énergie. Toutefois, l’énergie peut diminuer en passant par une composante hydraulique du faite de son rendement ( ≈ 95 % ) généralement négligé. Exemple : vanne, clapet, crépine, distributeur, vérin, … Actionneur hydraulique : ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 6 /42

Système mécanique travaillant dans un milieu fluide ayant pour but le développement d’une force mécanique à partir de l’énergie hydraulique ( vérin, … ) ou l’utilisation de cette énergie hydraulique pour le fonctionnement de la composante ( asperseur, … ). L’énergie peut diminuer en passant dans un actionneur hydraulique du faite de son rendement ( ≈ 90 % ) généralement négligé. Exemple : vérin, moteur hydraulique, asperseur, lance RIA, vanne, clapet, crépine, … Hydrostatique : Caractéristiques d’un fluide au repos, Pascal, p = ρgz + Cst ,

p : pression en un point de cote z

(1)

Comme il est d’usage courant, quand on exprime la pression relative dans un fluide à surface libre ( la surface du fluide prise comme origine des côtes est la surface atmosphérique. Cette équation montre bien que les surfaces d’isobare sont des plans horizontaux. Hydrodynamique : Caractéristiques d’un fluide en mouvement,

V2 p + = Cst , 2g ρg

Bernoulli,

z+

Euler,

r ur ur F = ρ Q V 2 − V1 ,

(

)

Conservation de mouvement,

p : pression en un point de cote z

(2-1)

r ur F : somme des forces, Q : débit V : vitesse

(2-2)

r ur r ur S2 V 2 = S1V1 ,

(2-3)

Machine hydraulique : C’est une machine qui réalise un transfert d’énergie dans un milieu fluide. Il y a deux types de machines hydrauliques : -

machine motrice : récupère l’énergie du fluide ( turbine hydraulique, turbine à gaz, les éoliennes, …)

-

machine réceptrice : donne l’énergie au fluide ( pompe, compresseur, ventilateurs, … ) De point de vu fonctionnel ces machines se divise en :

-

machine volumétriques : ils opèrent par variation de volume ( pompe à piston , … )

-

turbomachines : c’est l’effet dynamique qui entraîne le déplacement du fluide ( rotation d’un élément solide appelé rotor )

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 7 /42

Machine motrice Ds

Entrée(e) pe Ve Te

Sortie (s) ps Vs Ts

De

flux de fluide si De = Ds alors Ve=Vs

Calcul d’énergie : * Fluide incompressible : Eau, les huiles, l’air ( à faible vitesse ), produits pétrolières, …

1 . p0 = p + ρV² : pression d’arrêt ou pression totale 2 . ∆p0 = p0s − p0e , dans ce cas : ∆p0 ≥ 0 ⇒ p0s ≥ p0e * Fluide compressible : l’air ( à grande vitesse ), gaz de combustion, vapeur d’eau, …

1 . h 0 = h + ρV² : enthalpie d’arrêt ou enthalpie totale 2 . ∆h 0 = h 0s − h 0e , dans ce cas : ∆p0 ≥ 0 ⇒ p0s ≥ p0e En générale, si la pression total p0 augmente, alors que V reste constante, l’augmentation de l’énergie communiqué au fluide se traduit une augmentation de la pression. Domaines d’utilisation :

- Station de pompage, - centrale électrique : turbines hydraulique, turbines à vapeur, - propulsion navale et terrestre - Aérage, …. ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 8 /42

Différents types de pompes : a- Machines volumétrique : procèdent par variation de volume * machine à piston :

Refoulement

Aspiration Liquide

Piston

. haute pression : 100 à 400 bar . faible débit •

machine rotatives : à engrenage, à palette à vis à piston, …

•

Pompe à une seule vis :

•

Pompe à deux vis : moteur et entraînée

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 9 /42

•

Pompe à engrenage : moteur et entraînée, interne et externe

•

Pompe à palette : régulation de débit, 4, 8, 12 palettes, …

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 10 /42

b- Turbopompes ou machines centrifuges : effet centrifuge

Une pompe centrifuge se compose de : - distributeur : sorte de tubulure profilé qui comme son nom l’indique, sert à conduire l’eau à une vitesse et une direction convenable dans l’axe de la pompe ou ce qu’on appel « Ouie ou Ouillard » de la roue. Le distributeur est généralement constitué par un cône convergent qui permet de réaliser une meilleure disposition des filets liquides ( lignes de courant ) en améliorant le parallélisme et l’égalité des vitesses. Il est précédé à l’amont par la canalisation d’aspiration - d’une roue, turbine, rotor ou mobile. Elle constituée d’un noyau menu d’aubes tournants à l’intérieur de deux coquilles formant le corps de la pompe, les aubes peuvent être fixé, sur un ou deux côtés, à des disques. Ainsi, on distingue les rotors ouverts, rotors demi-ouverts et les rotors fermés . Rotor ouvert : Eaux chargées ( boue, béton, eau d’oued trop chargés, …) . Rotor demi-ouvert : Eaux un petit peu chargées (eaux pluie, … ) . Rotor fermé : Eaux claire ( eau potable, … ) - d’un diffuseur : la théorie des pompe centrifuges montre qu’entre l’entrée et la sortie de la roue, l’énergie mécanique total du fluide augmente. Cette augmentation provient : •

d’une part, d’un accroissement de l’énergie de pression ( énergie potentiel )

•

d’autre part, d’un acroissement de l’énergie cinétique Cette dernière se transforme en énergie de pression par un ralentissement progressive qui est

obtenu dans une pièce placée à l’extérieur de la roue et qui suivent le cas peut être un diffuseur lisse, d’un diffuseur à ailettes ou d’une volute. Dans tout les cas cette pièce se termine par un cône divergent qui contribue encore à ralentir la vitesse du fluide et à récupérer sous forme de pression l’énergie cinétique correspondant. En définitive, dans le type de pompe le plus courant, l’eau entre par le centre de la roue et sort par la périphérie, décrivant une trajectoire centrifuge d’où le nom donné à ces machines. En faite ce nom est mal choisi, puisqu’ils existe des pompes de même type dont le fonctionnement obéit au même loi et dont les quelles la trajectoire générale des filets liquides est parallèles à l’axe de la machine. D’où le nom des turbopompes correspondant aux plus part des machines.

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 11 /42

h

Centrifuge

hélico - centrifuge

axiale

c- Caractéristiques des différents types de roue :

Turbine

Turbine ouverte

Turbine semi - ouverte

Fluides trop chargés

fluides moyennement chargés

Centrifuge

hélico - centrifuge

H élevés et Q faible H : Hauteur énergique, H =

H et Q modérés p0

ρg

Turbine fermée fluides claires

axiale H faible et Q élevés

(m), Q : débit délivré par la pompe

d- Groupement des pompes : - montage en série : Si on désire augmenter H, on fait un groupement de plusieurs rotor (pompes multicellulaires) ou plusieurs pompe en série. H eq = H1 + H 2 et Qeq = Q1 = Q 2 . Pour une seule

pompe : H ≈ 100 m

Pompe multicellulaire

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 12 /42

- montage en parallèle :Si on désire augmenter Q, on fait un groupement de plusieurs pompes en

parallèle. Qeq = Q1 + Q2

et Heq = H1 = H 2

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 13 /42

Partie I : Hydraulique de débit I-1 : Introduction Jusqu'à la révolution industrielle, le bois et la force animale fournissaient l'essentiel de l'énergie utilisée par l'homme. Mais, utilisée depuis longtemps pour entraîner des machines, l'énergie hydraulique fournissait la plus grande partie de l'énergie mécanique. Aujourd'hui, l'énergie hydraulique représente 6 à 7 % de l'énergie consommée mondialement, mais près de 20 % de l'électricité. L'énergie hydraulique est une énergie peu concentrée : pour produire 1 kWh électrique dans une usine ayant un rendement de 85 %, il faut faire chuter 10 tonnes d'eau d'une hauteur de 40 m. Il en résulte que, pour produire des quantités importantes d'électricité, il faut soit disposer de gros débits ( se comptant en milliers de m3 par seconde), soit disposer d'une grande hauteur de chute ( se comptant en centaines de mètres), soit les deux. Il faut en outre que l'eau soit disponible en quantités suffisantes, ce qui dépend du bassin versant et de la pluviométrie. Lorsque ces conditions sont réunies, on parle de la grande hydraulique : la majeure partie du débit des grands fleuves est turbinée dans des chutes d'environ 10 m de hauteur, sans retenue), alors que sur les rivières moins importantes on a construit des barrages qui retiennent l'eau et permettent de produire de l'électricité quand on en a le plus besoin. Au Maroc les hauteur de chute peuvent atteindre parfois des dizaines de mètre, les débits sont variables en fonction de l’importance du barrage ( qcq m3 par seconde). Dans de nombreux cas, cependant, ces conditions ne sont pas réunies, et on ne dispose que de petites quantités d'eau, parfois mais pas toujours associées à de grandes hauteurs de chute. On parle alors de "petite hydraulique"; la puissance de ces unités va de quelques kW à quelques MW. On en recense plus de 1500 en France par exemple qui, à elles toutes, représentent environ 10 % de l'énergie hydraulique. Il faut noter aussi que de nombreux ouvrages hydrauliques ne servent qu'à la production d'électricité : beaucoup constituent des réserves d'eau exploitées pour l'irrigation, d'autres ont pour objet principal la maîtrise des crues. De très nombreux barrages ne sont pas équipés de turbines. Les caractéristiques, les avantages et les inconvénients, l'économie même, de la "grande" et de la "petite" hydraulique, ont assez peu de choses en commun.

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 14 /42

I-1-1. Les différents types d'ouvrages hydrauliques I-1-1.1 Les bassins versants et le stockage naturel de l'eau

L'énergie hydraulique est une énergie d'origine solaire. L'eau évaporée par la chaleur solaire, pour la plus grande partie sur les grandes étendues d'eau (océans, mers, grands lacs) mais également sur les terres, par évapotranspiration, se condense sous forme de précipitations, et ceci de préférence sur les montagnes. Grâce à ce mécanisme, l'eau gagne une énergie potentielle directement proportionnelle à l'altitude de son point de chute. Une partie de cette eau s'infiltre dans le sol, alimente des nappes phréatiques et réapparaît plus ou moins bas. Une autre partie est stockée sous forme de neige ou de glace, et est susceptible d'être déstockée au moment de la fonte des neiges. Le reste s'écoule vers les rivières. Le bassin versant d’une rivière désigne l'ensemble des zones dont l'eau de pluie s'écoule vers la rivière. Plus il est grand, et plus il reçoit de précipitation, stockée ou pas sous forme de glace, plus le "potentiel hydraulique" de la rivière sera important. I-1-1.2 Les différents types d'aménagements hydrauliques

Chaque site possède ses propres caractéristiques, hydrologiques, géologiques, topographiques, et sera aménagé en fonction de ses caractéristiques et des objectifs poursuivis : fourniture quasi permanente d'électricité, fourniture en période de pointe uniquement, stockage temporaire, etc. Bien que chaque aménagement hydraulique soit très spécifique du site choisi, les différents aménagements peuvent être classés en quelques grandes familles. a- les aménagements avec retenue

De nombreuses rivières ont un débit très variable au cours de l'année, notamment du fait de la variation saisonnière des précipitations et du stockage naturel de la neige en hiver, et ceci d'autant plus que leur bassin versant est limité. C'est le cas de la plupart des rivières en altitude. Lorsque l'on veut exploiter leur potentiel hydraulique, on est amené à construire des barrages qui vont eux-mêmes stocker l'eau lorsqu'elles arrive en abondance, et permettre de la restituer et de la turbiner lorsqu'on en a besoin. Ces barrages ont des hauteurs variables entre quelques dizaines de mètres et largement plus de 100 mètres en fonction de la topographie des lieux et des quantités d'eau à stocker. Ces quantités sont elles-mêmes très variables, de quelques centaines de millions à quelques milliards de m3 voire beaucoup plus (barrage Nasser sur le Nil en Egypte ou Kariba sur le Zambèze). b- les aménagements "au fil de l'eau"

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 15 /42

Lorsque le débit d'une rivière ne varie pas trop au cours de l'année, on choisit généralement de l'équiper "au fil de l'eau", sans créer de retenue. C'est le cas de la plupart des fleuves une fois qu'ils sont arrivés en plaine, avec un débit important mais une faible pente. L'eau que l'on veut turbiner est en général dérivée dans un canal latéral, sur une distance suffisante pour obtenir une hauteur de chute suffisante (de l'ordre de 10 m.). En turbinant environ 1000 m3/s sur une hauteur de 10 à 15 m, nous aurons une capacité de 80 à 120 MW ; la pente générale du fleuve permet d'installer une usine de ce type tous les 30 km environ. c- les stations de transfert d'énergie par pompage (STEP)

L'électricité ne peut pas être stockée, aussi cherche-t-on les moyens de stocker de l'énergie sous diverses formes. Une des plus efficaces est de la stocker sous forme d'énergie potentielle de l'eau. En heures creuses, alors que l'on dispose d'une production d'électricité excédentaire, on pompe de l'eau entre un bassin bas et un bassin haut; en période de pointe, cette eau est turbinée pour fournir de l'électricité. Les hauteurs de chute sont en général très élevées (800 à 1000 m), les capacités des réservoirs (généralement artificiels) étant adaptées aux objectifs poursuivis ( plus que 1000 MW ). d- Les différents types de turbines

La turbine va permettre de transformer l’eau qui s’échappe de la conduite en énergie de rotation. La forme et les caractéristiques des turbines dépendent des catégories d’installations hydroélectriques dans lesquelles elles sont employées : 9 La turbine Pelton, généralement réservée aux usines de haute chute (de 300 à 1800 mètres), a été mis

au point par Pelton au XIXe siècle. Cette turbine est constituée d’une roue, sur la périphérie de laquelle sont fixés des séries de cuillères doubles métalliques appelées augets. L’eau sort de la conduite forcée à grande vitesse et vient percuter avec force les augets de la roue par l’intermédiaire des injecteurs. La puissance maximale unitaire atteinte est de 400 MW. 9 La turbine Francis est utilisée pour les moyennes chutes (entre 30 et 750 mètres). Elle ressemble à un

cylindre évasé, divisé sur sa longueur par une série de cloisons longitudinales incurvées. Le pourtour élargi de la turbine est cerclé par une couronne percée d’une vingtaine d’ouvertures par lesquelles pénètre l’eau sous pression venant de la conduite forcée. Cette eau glisse sur les pales de la turbine et se dirige vers son cœur, d’où elle est évacuée. Lorsque l’eau s’écoule par les canaux de la turbine, elle abandonne sa pression aux pales de la turbine. C’est cette différence de pression qui est à l’origine de rotation de la turbine. La puissance maximale atteinte est de 800 MW par unité.. 9 La turbine Kaplan sert dans les usines de basse chute (10 à 80 m) . L’eau est canalisée par des puits

ou des conduites en acier ou en béton de cinq à dix mètres de diamètres vers une chambre dont le ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 16 /42

tracé en colimaçon permet à l’eau d’arriver sur la turbine avec la meilleure efficacité. Les turbines Kaplan ont une forme d’hélices de navire. Leurs pales sont généralement orientables et permettent, par simple variation de leur inclinaison, d’ajuster la vitesse de rotation des turbines aux conditions de niveau. La puissance maximale atteinte est de 200 MW. Une variante des turbines Kaplan est celle des ‘groupes bulbes', pour les très basses chutes (5 à 20 m) dont la technique a été développée en France pour l’usine marémotrice de la Rance. L’alternateur est accolé à la turbine. Grâce à un système de protection étanche, ces groupes peuvent être complètement immergés dans l’eau. La puissance maximale atteinte est de 60 MW. 9 Pour les STEP, on emploie soit des groupes ternaires (dont la ligne d’arbre comporte la turbine,

l’alternateur et la pompe) soit des groupes avec pompes-turbines réversibles capables d’assurer turbinage et pompage (de type Francis).

I-1-2. La grande hydraulique I-1-2.1 Situation en 2000 La puissance installée et l'énergie produite par les installations hydrauliques dans le monde sont présentées dans le tableau 1. Ces chiffres incluent également la "petite hydraulique", mais la part de celui-ci ne dépasse pas quelques %. Figurent également dans le tableau les puissances des installations en cours de construction. La production hydraulique représente plus de 50 % de l'électricité générée dans 61 pays, plus de 80 % dans 31 pays et près de 100 % dans 13 pays. En Europe, l'hydraulique fournit environ 13 % de l'électricité, et en France près de 15%. Les grands pays qui ont une stratégie hydroélectrique forte sont notamment la Chine, l'Inde, le Brésil, l'Iran et la Turquie. Tableau 1 Amérique Nord et Centrale Puissance installée (GW) 157 Electricité produite (TWh) 700 Puissance en cours de 1,2 construction (GW)

Amérique Sud

108 512 14,8

Europe (ouest & est)

171 567 2,2

Afrique

20 75 2,3

Asie

225 750 84

Océanie

11 42 -

Les grands pays qui ont une stratégie hydroélectrique forte sont notamment la Chine, l'Inde, le Brésil, l'Iran et la Turquie. I-1-2.2 Avantages et inconvénients

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 17 /42

Comme la plupart des activités humaines et industrielles, l'exploitation de l'énergie hydraulique présente des avantages et des inconvénients, tant pour l'environnement, que pour la santé et pour les aspects sociaux. a- pour l'environnement

Les grands aménagements hydrauliques modifient par définition les écosystèmes. Beaucoup de rivières françaises ont été aménagées, souvent dès le Moyen âge par des digues et des moulins, ou par des ouvrages d'art destinés à favoriser la navigation. Peut-on parler d'atteinte à l'environnement ? Probablement pas quand les précautions nécessaires sont prises, par exemple en sauvegardant les zones de frayage, en permettant aux poissons de remonter la rivière jusqu'à eux, et en laissant une quantité suffisante d'eau emprunter le cours normal de la rivière. Il est également essentiel que l'eau qui est turbinée poursuive sa route vers son exutoire normal : les modifications de l'environnement proviennent plutôt de prélèvements importants effectués pour d'autres usages que la production d'électricité, notamment l'irrigation; l'exemple le plus connu est celui des fleuves qui débouchent dans la mer d'Aral et y arrivent pratiquement exsangues, ce qui a eu pour effet de provoquer un assèchement de cette mer intérieure. Ceci est d'autant plus absurde que le mauvais drainage des terres agricoles a conduit à gâcher l'eau d'irrigation sans bénéfice agricole. Un des principaux avantages de l'énergie hydraulique, énergie renouvelable, est que, dans la plupart des cas, elle ne rejette pas de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Si les 20 % d'électricité d'origine hydraulique étaient produits dans des centrales à charbon, les rejets de CO² dans l'atmosphère seraient majorés de 500 à 600 mégatonnes de carbone contenu (600 MtC), alors qu'ils sont déjà beaucoup trop élevés. Dans certains cas, cet avantage risque d'être compensé, au moins de façon transitoire, par des rejets de méthane, gaz à effet de serre plus ‘efficace’ que le CO², mais à durée de vie plus courte. Lorsque la retenue de l'aménagement hydraulique couvre une importante zone à forte végétation, la décomposition des matières végétales produit du méthane rejeté dans l'atmosphère et, consomme l'oxygène contenu dans l'eau qui peut devenir impropre à la vie aquatique. Ce genre de situation est susceptible de se rencontrer dans les zones tropicales avec des retenues de faible profondeur et nécessite des mesures particulières de protection de l'environnement. Ces problèmes ont en général un caractère transitoire b- pour la santé

L'énergie hydraulique a été dans de nombreux pays, et notamment en Europe, le premier moyen de produire des quantités importantes d'électricité. C'est dire que l'énergie hydraulique a très fortement contribué au redressement économique des pays et, par là même, à l'amélioration de la santé.

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 18 /42

Dans les pays à climat tempéré, on ne connaît pas d'effet nocif pour la santé de l'énergie hydraulique. Dans les pays tropicaux, certains aménagements hydrauliques mal conçus conduisent à la diffusion de maladies hydriques, et notamment du paludisme et de la bilharziose (ou schistosomiase). Les problèmes rencontrés sont cependant au moins autant imputables aux réseaux d'irrigation qu'aux retenues des barrages et les traitements préventifs et curatifs existent même s’ils ne sont pas souvent mis à la disposition des populations concernées. c- sociaux

Un des principaux griefs fait à l'énergie hydraulique est qu'il nécessite souvent des déplacements de population. De tout temps, en effet, les rivières et les fleuves ont été des lieux privilégiés d'habitat. Dans les zones de montagne, il s'agit le plus souvent de hameaux ou de terres à usages agropastoraux. Bien que traumatisant pour les quelques familles affectées, le changement peut être accompagné et il est possible de proposer à ces familles un cadre de vie peu différent que celui qu'elles connaissaient avant, confort en plus ou de les accompagner dans un changement qu’elles peuvent souhaiter ou accepter. En plaine, les conséquences peuvent être beaucoup plus importantes, et l'impact social plus difficile à maîtriser. La mise en eau du barrage des Trois-Gorges, en Chine, s'accompagne du déplacement de près de 2 millions de personnes. Il s'agît là d'un bouleversement. Mais d'un autre côté, ce barrage permet de maîtriser les crues dévastatrices du Fleuve Jaune, qui bon an mal an, font des milliers de victimes, sans parler des dégâts matériels. Les autorités chinoises ont jugé que le bilan était globalement positif; mais une des difficultés évidentes est que ceux qui subissent les inconvénients de ce projet ne sont pas les mêmes que ceux qui en bénéficient comme cela arrive souvent pour les grands projets d’infrastructures (aéroports, TGV..).

I-1-3. La petite hydraulique Le terme de ‘petite hydraulique’ désigne communément des installations de capacité inférieure ou égale à 10 MW (petites centrales hydroélectriques; PCH). Ce seuil, lié à des considérations administratives ou juridiques, diffère selon les pays: au Brésil ou en Chine, ces limites peuvent atteindre 50 MW. La petite hydraulique appartient à la famille des énergies renouvelables. La commission européenne, dans sa directive du 27 septembre 2001 traitant de l’électricité produite à partir de sources d’énergie renouvelables, entend ainsi par source d’énergie renouvelable l’énergie hydraulique sans distinction de puissance.

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 19 /42

En France, les catégories d’installation qui peuvent bénéficier de l’obligation d’achat en application des directives européennes, concernent néanmoins les installations d’une puissance installée inférieure ou égale à 12 MW. I-1-3.1 Situation en 2000

Au niveau européen, les puissances installées en 1998 sont données dans le tableau 3 suivant : Pays Italie France Espagne Allemagne Suède Autriche Finlande Portugal Royaume-Uni Belgique Irlande Grèce Pays-Bas Luxembourg Danemark Total UE

Puissance installée en MW 2200 2000 1548 1380 970 820 305 245 165 60 55 44 40 35 11 9878

I-1-3.2 Avantages et inconvénients a- Les avantages et inconvénients pour l’environnement

Les petites centrales hydrauliques ne rejettent aucun déchet dans l’eau, n’affectent pas la qualité de l’eau (centrales ‘fil de l’eau’) et n’émettent aucun gaz à effet de serre. Le CIDFER (Centre d’Information sur l’Energie et l’Environnement) estime qu’une centrale de 1 MW produisant 5 GWh évite chaque année l’émission d’environ 5000 tonnes de CO2 (1300 tonnes de C contenu) par rapport à une centrale à combustion classique (sans parler des émissions d’oxydes de soufre et d’azote). Leur développement participe donc à la lutte contre l’effet de serre et va dans le sens d’un développement durable. Au niveau local, les impacts visuels et les nuisances sonores constituent des aspects à surveiller. Les équipements actuels permettent de limiter ces nuisances. La perturbation des cours d’eau et de la vie aquatique constitue un autre impact qui impose des mesures adaptées : maintien d’un débit permettant la vie, la circulation et la reproduction des espèces; dispositifs de franchissement le cas échéant pour les poissons migrateurs ; respect des pratiques et des usages sur le cours d’eau. ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 20 /42

b- Les avantages sociaux

La petite hydroélectricité maintient ou créée une activité économique dans les zones rurales. Elle constitue une source de revenus pour les communes, une fois les installations amorties. L’industrie européenne de la petite hydraulique représente environ 10000 emplois pour un chiffre d’affaires de l’ordre de 400 millions d’euros (EurObserv’ER). En ce qui concerne le poids économique des exploitants, le CIDFER le situe en France à environ 300 millions d’euros et 2500 emplois.

I-1-4 Perspectives de développement Les perspectives de développement de la petite hydraulique en Europe sont étroitement liées au contexte réglementaire constitué par la directive européenne 2001/77/CE du 27 septembre 2001 qui constitue le texte de référence en matière d’énergie renouvelable. La directive comprend notamment les points suivants : 9 La directive fixe un objectif global de 22 % pour la part d’électricité renouvelable consommée dans

l’Union en 2010. En France par exemple, cet objectif est de 21% ( tableau 4), alors que la part d’électricité renouvelable atteint 15% en 1999 ; 9 Un régime de soutien pour le développement des sources d’énergie renouvelables sera appliqué dans

chacun des états membres, pour compenser le fait que les énergies « classiques » n’internalisent pas les coûts externes liés aux effets sur la santé et l’environnement. 9 Un mécanisme de garantie d’origine de l’électricité produite à partir de sources d’énergies

renouvelables sera appliqué au plus tard le 27 octobre 2003. La garantie d’origine ne garantit pas forcement l’accès au régime de soutien ; 9 Les états membres prennent les mesures nécessaires pour faire en sorte que les opérateurs de systèmes

de transport et de distribution présents sur le territoire garantissent le transport et la distribution de l’électricité produite à partir de sources d’énergie renouvelables.

I-1-4. Conclusions L'énergie hydraulique a joué dans le passé un rôle essentiel dans le développement industriel de nombreux pays. L'essentiel de ce potentiel hydraulique correspond à la grande hydraulique, bien adaptée à une production d'électricité de masse, mais nécessitant des investissements élevés. Ce potentiel se trouve en grande majorité dans des pays pauvres ou émergents, et ne pourra être réalisé que moyennant l'aide financière des grandes institutions internationales (Banque Mondiale, Agences de crédit à l’exportation…). Or celle-ci est de plus en plus difficile à obtenir du fait d'interrogations sur les effets ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 21 /42

relatifs à l'environnement et sur les populations déplacées et de la difficulté de trouver un accord entre la volonté de développement durable des pays émergents et la manière dont les pays riches projettent leurs préoccupations environnementales et sociales dans ces mêmes pays. La petite hydraulique est, quantitativement, beaucoup moins importante. Mais elle permet une production décentralisée et bien adaptée aux besoins de développement des économies rurales, notamment dans les pays pauvres ne disposant pas de réseaux de transport d'électricité. Energie renouvelable, l'énergie hydraulique ne rejette pas de gaz à effet de serre. Aujourd'hui, avec une production annuelle de 2600 TWh, elle permet d'éviter de rejeter sous forme de CO² environ 0,5 Gt de Carbone, dont 90 % grâce à la grande hydraulique. Il est surprenant que cet atout de la grande hydraulique ne soit reconnu ni par les grandes institutions internationales, ni par le protocole de Kyoto sur les effets climatiques.

I-2 : Similitude des machines hydrauliques I-2-1 Similitude des turbopompes : Similitude entre machines géométriquement semblables. On définit le rapport de similitude : λ =

L′ L

b’

Ds’ b Ds De’

α

β γ

De’

Les deux rotors sont semblables ssi :

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 22 /42

b′ Ds ′ De ′ = = =λ b Ds De

: pour les dimensions

α = α′, β = β′ et γ = γ ′

: pour les angles

a- But : -

Transporter les résultats d’essais entre la modélisation d’essai ( labo. ) et le modèle réel

-

Changement des conditions et paramètres d’utilisation •

variation des conditions de fonctionnement ( viscosité, vitesse rotation, … )

•

variation des caractéristiques géométrique : diamètres, largeur, …

Unités :

M

L

T

: 3 unités Temps (s) Longueur ( m) Masse ( Kg )

Refoulement

Aspiration

R : Rayon du rotor ( L) ω : Vitesse de rotation ( T-1) P : puissance fournie sous l’arbre de la machine ( M L2T-3) P : puissance fournie sous l’arbre de la machine ( M L2T-3) H : Hauteur énergique créer par la machine, e=g H (L2T-2) Q : Débit massique ou volumique (L3T-1) Fluide : * ρ masse volumique (ML-3) * µ viscosité ( M L-1 T-1)

L’énergie par unité de masse du fluide : e = fct (Q, ω, R, ρ, µ ). De la même manière :

P = fct (Q, ω, R, ρ, µ ). b- Caractéristique de l’énergie

e = ∑ ξi Qai ωbi R ciρdi µfi i

au niveau des dimensions : ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 23 /42

e ∝ Qa i ωbi R ci ρdi µ fi

(

L2 T −2 ∝ L3T −1

) (T ) a

−1

b

(L)

c

( M L ) ( ML −3

d

−1 −1

T

)

f

⎧M : 0 = d + f ⎪ ⎨L : 2 = 3a + c − 3d − f ⎪T : − 2 = −a − b − f ⎩ C’est un système de 3 équations à 5 inconnues. Pour le résoudre, on fixera deux inconnus, par exemple a et d, et on écrit :

e ∝ Q a ω (2− a + d ) R (2−3a + 2 d ) ρ d µ − d ⎛ Q ⎞ e∝ω R ⎜ 3 ⎟ ⎝ ωR ⎠ 2

Alors :

2

⎛ ω R2 ρ ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ µ ⎠

2

d

⎛ Q ω R2 ρ ⎞ e fct = , ⎜ ⎟ 3 ω 2 R2 µ ⎠ ⎝ ωR

U (m / s) Comme : ω R = U , vitesse tangentielle

Donc

R

ω

⎛ Q ρUR ⎞ e = fct ⎜ , 2 2 U µ ⎟⎠ ⎝ UR

On pose :

δ=

Q UR 2

: coefficient de débit

ψ=

e U2

: coefficient d’énergie

Re =

ρUR µ

: nombre de Rynold

e = fct (Q, ω , R, e,υ ) ⇔ ψ = fct (δ , Re )

Alors

c- Caractéristique de la puissance P = fct (Q, ω, R, ρ, µ ).

De la même manière, l’analyse adimensionnelle nous donnera : ⎛ Q ρω R 2 ⎞ = fct , ⎜ ⎟ 3 ρω 3 R 5 µ ⎠ ⎝ ωR Ρ

On pose :

τ=

Ρ

ρω 3 R 5

: coefficient de puissance

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 24 /42

e = fct (Q, ω , R, e,υ ) ⇔ τ = fct (δ , Re )

Alors

d- Caractéristique du rendement

De la même manière, l’analyse adimensionnelle nous donnera :

η = fct (δ , Re ) ψ

τ

η

Cœfficients qui nous servent pour avoir une référence de : Énergie (

Q ) UR 2

Puissance (

Ρ

ρω R 3

5

)

Rendement (

e R ω2 2

)

Machine 1 P, Q, e, ω, R, ρ, υ

machine 2 P’, Q’, e’, ω’, R’, ρ’, υ’ Les fonctions ψ, δ, τ s’appelle les coefficients de RATEAU ⇓ Ces paramètres restent constants pour un fonctionnement en similitudes

e- Conclusion : ⎧ ⎪δ = Q ⎪ ω R3 ⎪⎪ gH , restent constants pour un fonctionnement en SIMILITUDE ⎨ψ = 2 (ω R ) ⎪ ⎪ ⎪τ = P3 5 µω R ⎪⎩ f- Cas particulier : Similitude d’une même machine ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 25 /42

Une pompe est semblable à lui-même de rapport de similitude λ=1 ⇓ ⎧Q ∝ ω ⎪ R = C , ⎨H ∝ ω 2 ⎪P ∝ ω3 ⎩ st

à

Pour un même fluide nous aurons : ⎧ Q Q′ ⎪ N D3 = N ′ C 3 ⎪ ⎪ H H′ ⎨ 2 2 = 2 2 N ′ D′ ⎪N D ⎪ P P′ ⎪ 3 5 = 3 5 N ′ D′ ⎪⎩ N D

g- Application : Essai d’une pompe centrifuge à l’air et à l’eau. Neau=1200 tr/min, Nair=3800 tr/min

HMTe=60m

HMTa= ?

Qe= 150 l/h

Qa= ?

Pe=100 kW

Pa= ?

Conclure ?

I-3. : Phénomène de cavitation Dépression interne provoquée par la diminution de pression au-dessous de la pression des vapeurs saturées. La cohésion interne du fluide est alors rompue, il y a formation de cavités, de bulles de vapeur contenant de l'air et de l'huile évaporée. Lorsque la pression retrouve sa valeur, les cavités se referment subitement en produisant, en ces endroits, une augmentation énorme de la pression et de la température. Le mélange correct du carbone de l'huile et de l'oxygène de l'air favorise une combustion interne explosive. Les parties métalliques les plus proches du phénomène seront soumises à des chocs entraînant une détérioration prématurée. De plus, la lubrification de ces cavités n'est plus assurée. Au démontage, on constate cette détérioration sous la forme de piqûres, en forme de cratère, dans le matériau. Les particules métalliques détachées ont été entraînées dans le circuit. La cavitation se produit généralement dans : - les pompes lorsque les conditions d'aspiration correcte ne sont pas remplies. ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 26 /42

- les autres appareils du circuit ( vérins, soupapes ) lorsque la vitesse de l'huile augmente à un tel point qu'elle crée la dépression décrite précédemment. La cavitation se remarque de façon sonore : - sur une pompe lorsque celle-ci est bruyante. - sur un vérin lorsque, suite à un déplacement rapide, on entend un son sifflant. Lorsqu'une pompe devient bruyante, il faut intervenir rapidement pour éviter une détérioration prématurée. Les causes sont: -

vitesse de rotation élevée.

-

- mauvaise aspiration de l'huile.

-

- aspiration de l'air provoquant une émulsion de l'huile.

-

- viscosité du fluide ( huile ) trop élevée.

Nota : La cavitation par émulsion est le résultat d'une entrée d'air dans le circuit ( raccord défectueux,.. ).

On observe alors une formation de mousse sur le niveau d'huile et le bruit de la pompe augmentant progressivement. Cette émulsion est très longue à se dissiper dans le réservoir et on sera amené à remplacer le fluide.

I-4 : Définitions I-4-1 : Débit : exprimé en m3/h ou en l/s

C’est la quantité d’eau recueillie au refoulement de la pompe pendant l’unité de temps. En effet il y a le débit d’aspiration et le débit de refoulement de la pompe. I-4-2 : Vitesse du liquide dans une tuyauterie : m /s

C’est la vitesse linéaire moyenne du liquide à l’intérieur de la conduite a travers une section. Elle est exprimée en m/s I-4-3 : Hauteur géométrique d’aspiration : Hga

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 27 /42

C’est la distance verticale séparent le niveau d’eau dans la capacité d’aspiration et l’axe de la pompe centrifuge. Dans le cas d’une pompe a axe vertical, cette distance est a mesurée par rapport au plan moyen d’entrée de la première roue. Hga < 0

si la pompe est au dessus du niveau d’eau

Hga > 0

si la pompe est au dessous du niveau d’eau

I-4-4 : Hauteur géométrique de refoulement : Hgr

C’est la distance verticale séparent le niveau d’eau dans la bâche de refoulement et l’axe de la pompe centrifuge. Dans le cas d’une pompe a axe vertical, cette distance est a mesurée par rapport au plan moyen d’entrée de la première roue. I-4-5 : Hauteur géométrique totale : Hgt

C’est la distance verticale séparent le niveau d’eau dans la capacité d’aspiration et le niveau d’eau dans la bâche de refoulement. Hgt=Hga + Hgr I-4-6 : Pertes de charges :

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 28 /42

Les pertes de charges peuvent être classées en deux catégories principales; d’une part celle qui sont dues à un accident (singularité) sur la trajectoire et d’autres part celle qui sont dues à des frottements internes ou sur les parois tout au de l’écoulement dans une conduite. Les premiers sont appelés ‘pertes de charges singulière’. Ils apparaissent par exemple lors d’un changement de section ou d’un changement de direction dans une conduite, au passage d’une vanne, etc … elles produisent des tourbillons qui dissipent localement l’énergie par frottement internes. Les secondes sont appelées ‘perte de charge linéaire ou régulières’ et représentent la perte d’énergie causée par le frottement entre le fluide et la paroi interne d’un tube. La perte de charge ∆HAB entre deux points A et B est exprimé en m (mce) pour des raisons de

clarté. Cette perte de charge est créer seulement par la vitesse du fluide ( si V= 0 , ∆HAB =0). On écrira donc : ∆HAB = f (V)

∆H AB = f ( •

V² ) 2g

. ou encore pour des considération dimensionnel les :

.

Perte de charge singulière :

Si l’écoulement au tour de la perte de charge peut être caractérisé par une seule vitesse V ( vitesse V² en amont ou en aval de la perte de charge ) on pourra écrire : ∆H AB = k 2g

. k est un coefficient sans

dimension. Il caractérise la singularité et s’appelle le coefficient de perte de charge. Exemple de coefficient de perte de charge :

Coude à 90° de rayon de courbure moyen R dans un tuyau de diamètre D R/D k

1 0.2 à 0.5

2 0.15 à 0.4

4 0.1 à 0.25

10 0.1 à 0.2

Contraction brusque ( passage d’une section S1 à une section S2 ) : S2 / S1 k

•

0.01 0.45 à 0.5

0.1 0.4 à 0.45

0.25 0.35 à 0.4

0.5 0.25 à 0.3

0.8 0.1 à 0.15

1 0

Perte de charge linéaire :

Dans le cas d’une conduite, il est légitime d’exprimer la perte de charge comme étant proportionnelle à la longueur L de la conduite. Or le produit L

V² 2g

n’est plus homogène à une longueur.

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 29 /42

L V² C’est la raison pour laquelle on écrira : ∆H AB = λ D 2g

. Le coefficient λ est sans dimension et dépend

de la nature de la conduite, viscosité, régime d’écoulement, …

I-4-7 : Longueur développée a l’aspiration : Lda ( m ) C’est la longueur totale développée mesurée à partir de la crépine d’aspiration jusqu'à l’orifice d’aspiration de la pompe.

I-4-8 : Longueur développée au refoulement : Ldr ( m )

C’est la longueur totale développée mesurée à partir de l’orifice de refoulement de la pompe jusqu'à le point (s) de refoulement.

I-4-9 : Hauteur manométrique d’aspiration : HMa

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 30 /42

Les hauteurs définis ci-dessus ne correspondent pas aux hauteurs ( ou charges ) réelles aux quelles la pompe doit faire face. Il faut ajouter aux hauteurs géométriques d’aspiration et de refoulement, la valeur des résistances que le liquide trouve au cour de son déplacement et qu’elle faut compenser, c'est-àdire les perte de charge : Ve2 2g En général Ve=0 m/s. Cette hauteur manométrique, c’est ce que mesure un manomètre placé juste

HMa = Hga + ∆Ha +

avant l’orifice d’aspiration.

I-4-10 : NPSH : m Net Positive Section Head ( NPSH), c’est la hauteur de charge Net absolu. Il caractérise les conditions d’aspiration de la pompe et de l’installation. Autrefois il était courant d’indiquer le pouvoir d’aspiration de la pompe et de le comparer directement avec la hauteur d’aspiration qu’elle fallait assurer dans l’installation. Ce système avait l’inconvénient de passer sous silence des facteurs tels que la pression barométrique, la nature et la température du fluide et de ce faite conduisait facilement a des erreurs grossières. C’est en tenant compte de toute les variables entrant en jeu dans le phénomène d’aspiration ( cavitation ) qu’on est amené a cette notion de NPSH. Il y a : •

NPSH requis

•

NPSH disponible : caractérise les condition d’aspiration de l’installation

: caractérise le pouvoir d’aspiration de la pompe

D’une manière plus simple, le NPSH disponible est la charge nécessaire, donc la quantité d’énergie présente, a l’entrée de la roue au dessus de la quelle la pompe ne va pas bien fonctionner et donnera naissance a ce qu’on appel : la cavitation. La condition de non cavitation est : CNC : NPSHrequis < NPSHdisponible

Dans la pratique, on prendra une marge de sécurité de 0.5 m et donc la CNC devient : NPSHrequis < NPSHdisponible – 0.5 m

Estimation du NPSH : NPSH = - Hga +

P0 + Pb − Pv − ∆H a ρg

P0 : pression effective régnant a la surface libre du bassin d’aspiration ou du réservoir ferme d’aspiration Pb : pression atmosphérique mesurée par rapport au vide absolu Pv : pression de la vapeur saturante mesurée par rapport au vide absolu ( Tab thermique ) ρ : masse volumique ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 31 /42

g : pesanteur Pour une aspiration à l’air libre, altitude =0, température ambiante, eau clair :

NPSH = 10 - Hga − ∆H a Le NPSH vari celons l’altitude et la température comme suit :

Si l’altitude est de : La capacité d’aspiration calculée pour une altitude de 0 est à diminuer de

500m 0.6m

1000m 1500m 2000m 2500m 3000m 3500m 1.2m

1.7m

2.2m

2.7m

3.2m

3.6m

Ha Si un constructeur donne pour une pompe à la T° de :

10°

Cette pompe n’aura aux températures de

20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 100°

Une capacité pratique d’aspiration de

9m

Qu’une capacité pratique d’aspiration de

8.8 8.6 8.3 7.8 7.0 5.9 4.3 1.9 -1.3

ute 8m

7m

6m

5m

4m

3m

2m

ur ma

7.8 7.6 7.3 6.8 6.1 4.9 3.3 0.9 -2.3

6.8 6.6 6.3 5.8 5.1 3.9 2.3 -0.1 -3.3

5.8 5.6 5.3 4.8 4.1 2.9 1.3 -1.1 -4.3

4.8 4.6 4.3 3.8 3.1 1.9 0.3 -2.1 -5.3

3.8 3.6 3.3 2.8 2.1 0.9 -0.7 -3.1 -6.3

2.8 2.6 2.3 1.8 1.1 -0.1 -1.7 -4.1 -7.3

1.8 1.6 1.3 0.8 0.1 -1.1 -2.7 -5.1 -8.3

no mé tri qu e de ref

oulement : HMr HMr = Hgr + ∆Hr + Ps ( Ps ou +

Vs2 ). Ps :pression de sortie 2g

Cette hauteur manométrique, c’est ce que mesure un manomètre placer juste après l’orifice de refoulement. Cas général : Vs=0 m/s et Ps = 0 bar Cas particulières :

* incendie

: Ps = 2.5 – 4.5 bars

* Irrigation par aspersion

: Ps = 1.5 bars

* Irrigation par goût a goût : Ps = 1 bar * Eau potable

: Ps = 2- 3 bars

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 32 /42

* Lavage

: Ps > 1 bars

I-4-11 : Hauteur manométrique total : HMT C’est la somme de la Hauteur manométrique à l’aspiration et au refoulement : HMT = HMa + HMr

I-4-12 : calcul de puissance Qr

Pu

Pa

Pac

Pn

Pc

Qa

Puissance hydraulique Utile d’un groupe électropompe : Pu La puissance utile correspond au travail a effectué pendant l’unité de temps pour élevée un volume de liquide a la hauteur manométrique total : Pu ( KW ) =

HMT (m) Q (m3 / h) 367

Puissance mécanique absorbée par une pompe : Pa C’est la puissance mécanique transmise au niveau de l’arbre de la pompe. Pa =

Pu

ηp

ηp : rendement de la pompe. Les pertes au nivaux de la pompe sont de deux types : hydraulique et volumétrique. La première caractérise les frottements hydrauliques à l’intérieur de la pompe et est matérialisée par le rendement hydraulique ηh. La deuxième caractérise les pertes volumétriques à l’intérieur de la pompe et est matérialisée par le rendement volumétrique ηv. η p = η h .ηv ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 33 /42

Q ηv = a , Qa : débit aspiré et Qr : débit refoulé Qr

Puissance mécanique au niveau de l’accouplement Pac Elle caractérise les frottements mécanique dans l’accouplement généralement semi élastique : Pac =

Pa

ηa

ηa : rendement de l’accouplement

Puissance électrique consommée d’un groupe électropompe : Pc Elle caractérise les pertes électriques au niveau du moteur : Pc =

Pac

ηe

ηe : rendement électrique du moteur

Puissance nominale d’un groupe électropompe : Pn C’est la puissance fournie par le moteur et donnant un rendement du moteur électrique ηe maximal. Pn = Pac majorée de α puis standardisée

o = 20 % pour une puissance Pac < 5 kW o = 10 % pour une puissance 5 kW < Pac =< 15 kW o = 5 % pour une puissance Pac > = 15 kW Les puissances standards : 0.5, 1, 1.5, 3, 5, 7, 9, 11, 15, 21, 30, 45, 75, 100, 150 kW, .... A défaut de données, on peut prendre pour les rendements : ηh = 0.8 et ηv =1 pour une pompe centrifuge ( ηh =1, ηv =0.9 pour une pompe volumétrique ). ηa =1, ηe =0.9.

I-4-13 : Mesure : Débit : Pour les petites installations, il est possible de mesurer le débit en mesurant le temps nécessaire pour remplir une capacité déterminée préalablement jaugée. Il existe bien sûr d’autres méthodes plus modernes dans lesquelles on utilise les compteurs volumétriques, les rotamètres, les diaphragmes, les flotteurs, les débitmètres électromagnétiques, les ultrasons, etc.

Pression :

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 34 /42

Mesurée par les manomètres de pression, ils sont gradués en mce (mètre colonne d’eau, Kg/cm2 ou en bar on peut passer d’une unité à l’autre en remarquant que :

ƒ

1 bar

= 10.2 m.c.e

= 1.02 Kg/cm2

ƒ

1 m.c.e

= 0.0981 bar

= 0.1 Kg/cm2

ƒ

1 Kg/cm2

= 0.981 bar

= 10 m.c.e

ƒ

1 m.c.e

= 13.6 cm de mercure

Il est indispensable pour avoir des lectures correctes, que le manomètre soit muni ‘un robinet à trois voies. Avant la lecture, on purgera le tuyau de liaison à la conduite jusqu'à ce qu’il sort un petit jet de liquide bien régulier et sans aucune bulle d’air. Une fois le robinet est fermé, on ne doit constater aucune fuite.

Dépression : Mesurée par les manomètres de dépression (vaccumètre), ils sont gradués en cm ou mm de mercure, Kg/cm2, bar ou en mbar. Tous ces manomètres mesurent soit une dépression effective à partir de la pression atmosphérique, soit une pression absolue à partir du vide parfait (0 bar) 3

Application 1 :

Le manomètre indique :

calculer la pression en mce. p= . . . ? . . . mce

bar 15

Le manomètre indique :

calculer la pression en bar. p= . . . ? . . . bar

cm mercure mercure cm

4

calculer la pression en bar. p= . . . ? . . . bar

Le Vaccumètre indique : Kg/cm2

Application 2 : le vaccumetre indique 0.4 m NPSHd = ?, NPSHr = ? et Hmax d’aspiration ( pour ne pas avoir de la cavitation ) si NPSHr = 2.5 m et ∆Ha=0.2m ?

Solution : NPSHd = 10 - Hga – ∆Ha = 6 m. NPSHr < 5.5 m NPSH = 2.5 m

NPSHd > NPSHr

10- Hg > 2.5 + 0.2

Hg < 7 m

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 35 /42

I-5 : Courbes caractéristiques HMT/Q I-5-1 : Courbe caractéristique HMT/Q de l’installation HMT

∆H ( singulières et régulières )

Hg

Q I-5-2 : Courbes caractéristiques HMT/Q de la pompe

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 36 /42

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 37 /42

I-6: Chois d’un groupe électropompe I-6-1 : Choix de la pompe : Une pompe est caractérisée par son débit, sa pression et son NPSHrequis. Se sont ces paramètres qui figurent dans la plaque signalétique de la pompe. Lorsqu’on installe une pompe dans une installation nous aurons : ⎧Q = Qinstalation ⎪ pompe ⎪ ⎨ HMT pompe = HMTinstalation ⎪ ⎪⎩ NPSH requis = NPSH disponible

Pour une installation donnée et des conditions de fonctionnement précises ( débit, NPSH, HMT ), faire un bon choix de la pompe c’est un équivalent a : ⎧Q pompe = Qinstalation ⎪ ⎪⎪ HMT pompe = HMTinstalation ⎨ ⎪ NPSH requis < NPSH disponible − 0.5 m ⎪ ⎪⎩η = η maximal

Ceci veut dire que le point de fonctionnement de la pompe est sur le point de l’installation. Dans la réalité ceci n’est pas toujours possible. Dans la pratique, on essayera de rapprocher ces deux points le plus possibles. Plus ces deux point sont proche,plus l’énergie consommée par la pompe est minimum et meilleur est le choix de la pompe. Inversement, plus ces deux point sont loin,plus on augment l’énergie ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 38 /42

consommée et la pompe e choisie n’est pas bien adaptée aux conditions de fonctionnement de l’installation.

Point de fonctionnement

Courbe caractéristique installation

Courbe caractéristique pompe

I-6-2 : Choix du moteur : Choisir le moteur consiste à choisir sa vitesse de rotation et sa puissance nominale ( généralement en chevaux dans le cas d’un moteur diesel, en KW dans le cas d’un moteur électrique). La vitesse de rotation doit être calibrée on mesurant le débit fournier par la pompe. Pour un moteur électrique les vitesses possibles sont : 2900 tr/mm, 1450 tr/mm ou 725 tr/mm. en générale pour les grosses pompes la vitesse est inférieure a 725 tr/mm, pour les petites pompes la vitesse= 2900 tr/mm. Pour une pompe moyenne N= 1450 ou 2900 tr/mm. Le choix entre ces deux valeurs est faite sur d’autres paramètres liés a la vibration et au bruit.

Remarque : Pour une même installation, plus on augmente la vitesse de rotation du moteur plus la taille de la pompe sera réduits.

I-6-3 : Rognage des pompes Si on veut réduire définitivement le débit d’une pompe centrifuge avec une vitesse constante (ω = cst), il faut réduire son diamètre de roue. Les fournisseurs donnent des courbes pour différents diamètres de rognage exprimés en mm. Pour les roues radiales on peut appliquer au rognage la formule suivante entre Ø, Q et H. ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 39 /42

2

⎛ Q2 ⎞ ⎛ H 2 ⎞ ⎛φ2 ⎞ ⎟⎟ = ⎜ ⎜⎜ ⎟⎟ = ⎜⎜ ⎟ ⎝ φ1 ⎠ ⎝ Q1 ⎠ ⎝ H 1 ⎠ NB : le rognage n’est pas une diminution géométrique homothétique de la roue car la longueur de sortie

reste la plupart du temps inchangée. Le diamètre de rognage peut être défini comme suit : Dans le diagramme (Q, H) (arithmétique) en trace une droite passant par l’origine et les nouveaux points de fonctionnements souhaite B2 et coupant la courbe caractéristique existant pour le diamètre de la roue Ø1 en B1. De cette façon on obtient les valeurs Q et H de la roue rognée. HMT

B1

Courbes pour Ø=Ø1

B2

Courbes pour Ø=Ø2

Q I-6-4 : changement de la vitesse d’entraînement

La courbe caractéristique d’une pompe est sous la forme ( fig. 5-1-2 ).La même pompe centrifuge tournant à différentes vitesses de rotation a des courbes différentes. Ces courbes caractéristiques sont relie par la loi de similitude. Si pour une vitesse de rotation n1 les valeurs Q1, H1 et P1 sont connus, alors les nouvelles valeurs pour une vitesse n2 deviendront : P2=P1 × ⎛⎜ n 2 ⎞⎟ ⎝ n1 ⎠

3

;

Q2= Q1 × ⎛⎜ n 2 ⎞⎟ ⎝ n1 ⎠

;

H2= H1 × ⎛⎜ n 2 ⎞⎟

2

⎝ n1 ⎠

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 40 /42

La variation de la vitesse entraîne aussi le déplacement du point de fonctionnement de la pompe (point à rendement maximal ).La figure 5-1-2 montre que pour chaque vitesse, la courbe HMT/Q de la pompe ayant un point d’intersection P avec la courbe du réseau. Lorsque la vitesse est modifiée, le point de fonctionnement P se déplace avec la courbe de réseau HMT/Q. I-6-5 : changement du fluide pompé ( Pompage des liquides visqueux )

Lorsque la viscosité du liquide véhiculé augmente et N reste constante, la hauteur HMT, le débit Q et le rendement η fournis par la pompe baissent. Le rendement optimal se déplace vers les débits les plus faibles et le point de fonctionnement Bw se déplace en un point Bz. le point de fonctionnement Bw pour l’eau avec Hw , Qw et ηw est convertis pour les liquides visqueux à l’aide des facteurs de conversion : fa, fH et fη (voir abaque). Cette méthode de conversion permet : ¾ de calculer en partant de point de fonctionnement Bw, le Bz point de fonctionnement recherché au

moyen des abaques. ¾ de déterminer la taille du point approprie en partant de point de fonctionnement Bz par

l’intermédiaire Bw (point de fonctionnement) et au moyen des abaques. Cette méthode de conversion est valable pour : ¾ les pompes a volute, mono étage et à roue radiale. ¾ les vitesses spécifiques NQ= 6 à 45 tr/min ¾ pour des viscosités cinématiques de (1 à 4.103) 10-6 m2/s (viscosité cinématique inférieure 22.10-6

m2/s n’est pas très souvent prise en considération dans la pratique). I-6-6 : vitesse de dévirage :

Il s’agit d’un phénomène qui se produit lorsqu’une pompe ne comporte pas un clapet de retenue reçoit un arrêt la totalité de la pression de refoulement, ce qui a tendance a la faire fonctionner en turbine. C’est-à-dire a tourner à l’envers et donc a déviré il y a toujours un danger mécanique à laisser déviré une pompe (desserrage possible, déblocage interne, distraction mécanique diverses notamment l’étanchéité etc…).

I-7 : Détermination d’un ballon hydrophore :

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 41 /42

Ballon hydrophore = réservoir + vessie Montage : par dérivation Intérêt : Stoker pour éviter les enclenchements et les déclanchement simultanés du groupe électropompe qui aurait pour conséquence la défaillance du groupe. Caractéristique d’un réservoir : ¾ Pression de service Ps : pression au dessus de laquelle, il y a risque de la rupture du ballon, ¾ Pression de prégonflage Pg : pression à l’intérieur de la vessie initiale, ¾ Pression de déclanchement Pd : pression qui provoquera le déclanchement de la pompe, ¾ Pression d’enclenchement Pe : pression qui provoquera l’enclenchement de la pompe, ¾ Pression différentielle, ∆P : ∆P = Pd - Pe, ¾ Capacité du réservoir :

Il y a deux volumes :

Volume brute Vb

Volume utile Vu V u < Vb

Si Q augmente

alors

V augmente

Exemple de calcul d’un réservoir En général : ∆P=1.5 bar ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 42 /42

Pe = HMT (bar) Pd=Pe + ∆P Pg=Pe - 0.5 bar Ps : 10 bar, 16 bar, 25 bar, … V: catalogue fournisseurs

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 43 /42

II-

Etablissement d’un projet de pompage L’établissement d’un projet de pompage a pour but de définir le réseau dans lequel on veut débiter

la quantité de liquide demander, de choisir la pompe la mieux adapter et d’étudier son installation.

I-1 Définition d’un réseau : Définir un réseau consiste a : 1) déterminer le débit d’eau qui doit le traverser. 2) choisir les diamètres d’aspiration et de refoulement. 3) préciser le niveau d’aspiration et la pression en ce point. 4) préciser le niveau de refoulement et la pression en ce point HMr. 5) estimer la hauteur manométrique totale du réseau HMTréseau et de la pompe HMTpompe. ére

1

étape : ? Qd ⇒ tableaux et abaques consommation journalière de l’annexe ou cahier de charge, …

2éme étape :

? Da et Dr⇒ tableaux et abaques des diamètres économique de annexe

3éme étape :

? HMa et NPSHd

éme

étape :

? HMr

éme

étape :

choisir la pompe et le moteur adéquats.

4 3

Débit :

En m3/h ou m3/s, il devra toujours être évalué largement. En le sous-estimant on risque de prendre une pompe très faible, qui si on l’entente de lui faire débiter plus qu’il ne le peut normalement s’usera rapidement et surchargera le moteur. Aspiration :

Le cas que nous allons étudier supposera que la pompe aspire dans un seul collecteur où bassin et qu’elle refoule dans une seule conduite. Pour le cas de plusieurs aspiration ou plusieurs refoulement des précautions spéciales sont à prendre en compte dans l’étude. Emplacement de la pompe :

La tuyauterie de l’aspiration doit autant que possible répondre aux conditions suivantes : ¾ petite longueur d’aspiration. ¾ faible hauteur géométrique d’aspiration.

Donc l’emplacement de la pompe doit être proche de la prise d’eau avec un niveau bas. Choix de diamètre de la tuyauterie d’aspiration :

Ce choix est très important (cavitation), ce serait une erreur de mettre systématiquement une tuyauterie d’aspiration avec un diamètre égale a celui de l’orifice de la pompe. En première approximation, on pourra utiliser le tableau I ou l’abaque A7 (sur la base de 5% de perde de charge). Niveau et pression à l’aspiration. : ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 44 /42

Le diamètre à l’aspiration ayant été choisit, en première approximation, on déterminera la hauteur manométrique ‘aspiration’ correspondant, on remarquant que : HMa = Hga + ∆HLa + nca.∆Hco + ∆Hcr Hga : hauteur géométrique d’aspiration. ∆HLa : perte de charge linéaire (régulière) dans l’aspiration. ∆Hco : perte de charge dans le coude.

nca : nombre des coudes à l’aspiration. ∆Hcr : perte de charge dans la crépine. calcul de NPSH :

Le NPSHdisponible dit être toujours supérieur de NPSHrequis. Si non, il faut augmenter le diamètre d’aspiration et refaire les calculs. On peux aussi faire diminuer la hauteur géométrique d’aspiration on abaissant le plan de pose de pompe. Si malgré ces changement on a toujours NPSHrequit> NPSHdispo, consulté le constructeur qui donnera une pompe avec un NPSHrequis plus faible ou une pompe à axe verticale ou carrément immergée. Remarque : ¾ dans la pratique il ne faut pas dépasser 10m de longueur développée à l’aspiration. ¾ Le NPSHrequis est essentiellement variable en fonction de débit par exemple une pompe pouvant

aspirer à 5m à faible débit ne peut plus aspirer que 2m pour un débit plus important. Refoulement :

Dans un premier temps on choisit le diamètre de refoulement on utilisant le tableau J ou l’abaque 9.9 (sur la base de 10% de perte de charge). Après on détermine la perte de charge régulière ou les pertes de charge singulières on remarquant que : HMr = Hgr + ∆HLr + ncr.∆Hco + ∆Hcl + nvr.∆Hv + Ps Hgr : hauteur géométrique de refoulement. ∆HLr : perte de charge linéaire. ∆Hco : perte de charge dans le coude ∆Hcl : perte de charge dans le clapet ∆Hv : perte de charge dans la vanne

ncr : nombre de coudes au refoulement nvr : nombre de vannes au refoulement Ps : pression de sortie Détermination de la hauteur manométrique totale :

HMT = HMa + HMr

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 45 /42

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 46 /42

Partie II : Hydraulique industrielle II-1 : Introduction

L'énergie hydraulique est une technologie employée dans de nombreux secteurs industriels comme : - La sidérurgie - La transformation des matériaux - La plasturgie - La papèterie - L'automobile - Etc... Avantages : - Grande souplesse d'utilisation : facilité de réglage de la pression (force) et du débit (vitesse). - Pas de nécessité de lubrifier les ensembles mécaniques. - Grande puissance massique : une très grande puissance de travail dans un faible encombrement. - Grande résistence mécanique des appareils. Inconvénients : ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 47 /42

- Nécessité de deux énergies : électrique et hydraulique - Sensible à la pollution - Inflammable - Prix de l'huile Le circuit hydraulique de base se compose :

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 48 /42

Le bac

Du réservoir : permet de stocker l'huile à pression atmosphérique.

La trappe de visite La chicane Le couvercle

C'est une réserve de fluide. Il doit protéger l'huile contre la pollution mais il reste l'un des éléments les plus en contact avec l'air ambiant donc avec les polluants extérieures.

De la pompe : génératrice de débit. Elle fournie le débit d'huile sur l'installation. Il en éxiste différentes technologies : à engrenage, à palette, à pistons,...

D'un limiteur de pression : c'est une soupape de sureté qui protège l'installation contre les sur pressions ou les surcharges C'est le fusible de l'installation hydraulique.

La tuyauterie d'aspiration La tuyauterie de refoulement

Cliquer sur l'image pour identifier certains composants accessoires

Pompe à engrenage Pompe à palette Pompe à piston

Limiteur de pression à action directe Limiteur de pression à action pilotée Limiteur de pression électropiloté

D'un distributeur : il permet d'aiguiller Distributeur 4/2 à l'huile vers les commande électrique actionneurs, vérins ou ____________________________________________________________________________________________________ page49 directe moteurs hydrauliques Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected] Les distributeurs les plus couramment

Distributeur 4/3 à commande électrique directe

/42

http://perso.orange.fr/laurent.stemart/Site_hydraulique/Le%20circuit%20hydraulique%20de%20base/Circuit %20de%20base.htm

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page50 /42

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page51 /42

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page52 /42

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page53 /42

les pompes à palettes

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page54 /42

Pièces principales

Rotation Les pompes à pistons

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page55 /42

Les actionneurs ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page56 /42

Rôle

les actionneurs ont pour rôle de transformer l'énergie hydraulique en énergie mécanique. Ils créent soit un mouvement de translation (vérin), soit un mouvement de rotation (moteur).

Les vérins :

Lorsque l'huile arrive soit sur le côté fond soit sur le côté tige du vérin, elle pousse sur le piston et permet de créer un effort et un mouvement de translation.

Les moteurs :

ils utilisent les même techniques que celles des pompes. A engrenage, à palette, à piston, sous l'effet de l'énergie hydraulique, l'arbre de transmission du moteur se met à tourner comme la roue d'un moulin à eau.

Technologie ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page57 /42

Amortissements Composition

Les actionneurs Les différentes technologies d'actionneurs

Vérin double effet

Vérin double tige

Vérin télescopique

Vérin oscillant

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page58 /42

Les appareils de pression Limiteur de pression Réducteur de pression Valve d'équilibrage Valve de séquence Limiteur d'effort Limiteur de couple ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page59 /42

Limiteur de pression Rôle : limite la pression maximume admissible sur un circuit hydraulique. Il protège le circuit en aval de la pompe contre les surcharges ou les surpressions. C'est une soupape de sureté de l'installation. Il éxiste différent type d'appareils de pression Le limiteur de pression à action directe Le limiteur de pression à action pilotée Le limiteur de pression électro-piloté

Limiteur de pression à action directe :

La pression arrive par la canalisation P sur le clapet conique. La compression du ressort prétaré à l'aide de la vis de réglage détermine la pression de travail. Lorsque la pression sous le clapet développe un effort hydraulique égale ou supèrieur pour vaincre l'effort mécanique du ressort, le clapet se soulève et le trop de pression retourne au réservoir par la canalisation T de droite. Lorsque la pression devient légèrement inférieure à la force de tarage, le clapet se referme. Il se crée un phénomène de battement entre le clapet et le siège. Un bruit de sifflement caractérise le laminage de l'huile dans l'appareil de pression

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page60 /42

Limiteur de pression à action pilotée Le limiteur de pression à action pilotée est utilisé lorsque le débit de passage de l'huile dans les composants atteint une valeur qui nécessite le dimensionnement des appareils à partir du calibre 10 (>120, 130 litres/minutes). Il permet d'évacuer un débit d'huile vers le réservoir sans surdimensionner la taille du ressort de tarage. Il evite également une bonne partie des problèmes liés à l'utilsation des limiteurs de pression à action directe : laminage sous forte puissance, battement du clapet et marquage du siège.

Les deux sous-ensembles qui composent l'appareil ont leur rôle bien défini

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page61 /42

Etage de pilotage : tarage de la pression et pilotage du clapet principal sous un faible débit. Etage de puissance : évacuation du débit max. de la pompe sous une faible pression d'ouverture du clapet principal.

Limiteur de pression à action électropilotée Etage de commande électrique : permet la mise à vide ou la mise sous pression du limiteur Etage de pilotage : tarage de la pression et pilotage du clapet principal sous un faible débit. Etage de puissance : évacuation du débit max. de la pompe sous une faible pression d'ouverture du clapet principal.

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page62 /42

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page63 /42

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page64 /42

Le réducteur de pression ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page65 /42

Son rôle est d'abaisser la pression de fonctionnement en aval du circuit à réguler. La pression sur le circuit de sortie est contrôlées par une canalisation de pilotage qui régule la position du tiroir. Le tiroir déterminer l'ouverture qui générera la perte de charge en aval du composant. Animation

Les pièces

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page66 /42

Les distributeur Rôle : aiguiller le fluide vers les actionneurs, les vérins ou les moteurs Technologie ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 67 /42

Distributeur à tiroir

Le tiroir, pièce principale du distributeur, permet d'aiguiller le fluide de la canalisation d'alimentation vers les canalisations d'admission ou de retour au réservoir

Distributeur à clapet

Le clapet obture le passage du fluide d'une canalisation sur l'autre

Les appareils de débit Le rôle d'un appareil de débit est de pouvoir modifier le débit d'alimentation d'un actionneur et ainsi de faire varier la vitesse de rotation ou de translation de celui-ci. Il existe ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page68 /42

des étranglements calibrés à paroi longue ou paroi mince des limiteurs de débit bidirectionnels à paroi longue ou paroi mince des régulateurs de débit à paroi longue ou paroi mince

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page69 /42

Les appareils de blocage

Le clapet anti-retour Le clapet anti-retour simple piloté Le clapet simple ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 70 /42

Le clapet anti-retour simple permet de bloquer le fluide dans un sens et laisser passer librement l'huile dans l'autre sens

Le clapet anti-retour piloté Il a pour rôle de bloquer le fluide dans un sens (de B vers A), de laisser passer l'huile librement (de A vers B) et de pouvoir être déverrouillé lors du passage de B vers A par une pression de pilotage X.

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 71 /42

L'huile passe librement de A vers B. Sous l'effet de la pression, le clapet se soulève et comprime le ressort de rappel Lorsque l'huile arrive de B, la pression pousse le clapet sur son siège. Le passage ne peut pas se faire.

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 72 /42

Pour déverrouiller le clapet, il faut qu'une pression d'huile suffisante pilote en X le piston. Celui-ci pousse le clapet, comprime le ressort de rappel. L'huile peut circuler de B vers A Les accumulateurs Rôle Technologie Fonctionnement ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 73 /42

Rôle Ils emmagasinent de l'énergie sous forme de pression et la restituent au moment voulu. Ils peuvent servir en temps que : •

Compensation de puissance

•

Compensation de fuites

•

Restitution d'énergie lors d'un arrêt d'urgence

•

Ammortissement des coups de bélier

•

Amortisseur hydraulique

... Technologie

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 74 /42

Il existe trois technologie d'accumulateurs : •

A vessie

•

A membrane

•

A piston

Fonctionnement Cliquer sur l'accumulateur pour voir son fonctionnement

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page75 /42

Le réservoir Son rôle principal est de stocker l'huile. Sa capacité dépend généralement du débit de la pompe. La proportion se situe entre trois à cinq fois le débit de la pompe. La condition qui détermine également la taille du réservoir est le milieu ambiant où fonctionne le groupe hydraulique : si la centrale hydraulique fonctionne dans une usine ou la température est importante, il faudra dimensionner la capacité du réservoir afin qu'il puisse y avoir une régénération et un refroidissement de l'huile plus importante. Car le réservoir sert également à : •

compenser les fuites externes.

•

Refroidir l'huile.

•

Condenser les vapeurs d'huiles dues à l'échauffement.

•

Décanteur les impuretés contenue dans l'huile.

•

Désaérer l'huile.

Il comporte également certains accessoires ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 76 /42

Le groupe moto-pompe

Reniflard et bouchon de remplissage Filtre au retour

Soupape de sureté

Le groupe moto-pompe Le groupe moto-pompe génère la puissance du circuit hydraulique. La puissance du groupe moto-pompe dépend de la pression de travail de l'installation et du débit maximum consommé pendant le cycle de fonctionnement de la machine automatisée. Phydr = pression x débit P=pxQ P en Watt p en Pascal Q en m3/s

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page77 /42

Reniflard et bouchon de remplissage Le reniflard maintient le réservoir à la pression atmosphérique. Le bouchon de remplissage équipé d'un filtre à air permet de faire l'appoint d'huile ou de vidanger le réservoir lors d'un opération de maintenance préventive

Le filtre au retour Le filtre permet de retenir les impuretés solides lors du retour de l'huile à la bâche. Il est généralement facilement accessible et peut être contrôler, nettoyé ou chnagé assez facilement.

La soupape de sureté Elle protège le circuit contre les surpression. Elle est situé directement après la pompe et la protège contre les surcharge. L'appareil peut être taré à la pression voulu à l'aide d'une molette de réglage. Lorsque le tarage est effectué par la société qui vous livre la centrale clé en main, le tarage de la soupape est protégé par un plombage.

La filtration Ce n'est que depuis une dizaine d'années seulement que la lutte contre la pollution est devenue le cheval de bataille de certaines services de maintenance dont les entreprises sont équipées de matériel hydraulique. Jusque maintenant, le besoin de rajouter sur certaines installations, lors de la conception, un groupe de filtration ne dépendait que du bon vouloir du client. Ce besoin de conditionner l'huile paraissait superflu et inutile. Mais depuis que les machines automatisées se sont vues équipées de composants hydrauliques de plus en plus précis au niveau de l'ajustement et des tolérances, "les petits grains de sables" que sont les particules en suspension dans l'huile ont pris de l'importance dans les causes de pannes des appareils. Lorsque l'on sait maintenant par expérience qu'une particule de 5 micron peut déjà engendrer des pannes, on comprend mieux le besoin de se protéger contre la pollution solide. La technologie de la filtration fait partie de ce premier moyen de lutte contre ces polluants. Rôle des filtres Technologie de filtration Implantation des filtres Choix des filtres

Technologie de filtration Filtre en surface ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page78 /42

Filtre en profondeur

La filtration en surface

Les particules solides supèrieurs à la section de maillage du filtre sont retenues à la surface de l'élément filtrant. Avantage : Le filtre peut être réutilisé après avoir été nettoyé car les particules ne sont pas toute retenues dans l'épaisseur du filtre. ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 79 /42

Il peut être utilisé pour être monté à l'aspiration ou retour d'un circuit De part son pouvoir de filtration, il ne génère pas une trop grandes perte de charge Inconvénients : Les particules retenues sont d'une taille assez grosse

La filtration en profondeur

Les particules solides supèrieurs à la section de maillage du filtre sont retenues dans la profondeur de l'élément filtrant. Avantage : Plus le filtre est colmaté, plus il filtre fin ; les particules qui ont été retenues à l'intérieur du filtre obturent une partie du passage. La partie restée libre, non obturée, permet de retenir des particules encore plus petites Inconvénients : Les particules retenues sont bloquées dans l'élément filtrant ne peuvent pas être retirées. Le filtre ne peut à être nettoyé facilement. Le filtre, de par sa constitution, crée des pertes de charges plus importante lors du passage de l'huile.

MAINTENANCE HYDRAULIQUE FLUIDES HYDRAULIQUES SOUS PRESSION Risques Généraux Mesures de prévention à respecter lors de l'utilisation et de l'entretien des circuits hydrauliques sous pression. Document issu de la Fiche pratique de sécurité ED 018 de l'INRS ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 80 /42

CAUSES DE PANNES SUR LES COMPOSANTS HYDRAULIQUE

FLUIDES HYDRAULIQUES SOUS PRESSION Risques Généraux Mesures de prévention à respecter lors de l'utilisation et de l'entretien des circuits hydrauliques sous pression. Document issu de la Fiche pratique de sécurité ED 018 de l'INRS 1. Quelques rappels 2. Réglementation - directives officielles - normes 3. Prévention 4. Rappel de quelques mesures de prévention

1. Quelques rappels 1.1. Caractéristiques des circuits hydrauliques Les pression de travail des installations sont décomposées de la façon suivante : Basse pression 30 et 100 bars - 3 et 10 Mpa Moyenne pression 100 et 300 bars - 10 et 30 Mpa Haute pression entre 300 et 500 bars - 30 et 50 Mpa Très haute pression > à 500 bars - 50 Mpa Ex : découpe au jet d'eau, hydro - démolition , Pasteurisation de produit alimentaire entre 3000 et 4000 bars

1.2. Avantages

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 81 /42

Transmission de puissances élevées à l'aide de composants peu encombrants et nécessitant un entretien limité : grande puissance massique. Energie véhiculée dans des tuyauteries rigides ou flexibles, ce qui permet d'éliminer des transmission mécaniques encombrantes et complexes. Transformation aisée d'un mouvement de rotation en mouvement de translation. Vitesse de commutation élevée due à la faible inertie des moteurs et des pompes. Incompressibilité de l'huile qui rend la transmission de l'énergie immédiate de la pompe vers les actionneurs. Surveillance facile du fonctionnement à l'aide des appareils de contrôle : manomètre, débitmètre, indicateur de niveau, indicateur de température, indicateur de colmatage des filtres… Sécurité assurée de manière simple et efficace par les soupapes de charges (limiteur de pression ou clapet de surpression).

1.3. Inconvénients Pertes de charges dans les tuyauteries et fuites internes des composants (moteur, pompe, distributeurs...) diminuant le rendement et créant des échauffements. Influence de la variation de la viscosité de l'huile en fonction de la température et de la pression du fluide qui modifie les performances du procédé de fabrication. Maintien difficile des vitesses constantes lors de la variation de la charge ou de la viscosité qui influencent le réglage des appareils de limitation de débit. Sensibilité de l'huile aux polluants solide (joint, limaille, papier, chiffons…), liquide (eau, produit chimiques…) et gazeux (air) qui détériorent les conditions de fonctionnement de l'installation, diminue son temps de vie et qui obligent à une maintenance plus approfondie.

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page82 /42

RETOUR

2. Réglementation - directives officielles - normes Il n'existe pas de réglementation spécifique relative à la mise en œuvre des composants hydrauliques. Toutefois, les normes suivantes doivent être prises en considération : NF E 04-056 - Transmission hydrauliques et pneumatiques - représentation symbolique fonctionnelle des appareils et accessoires. NF E 48-350 - Recommandation pour la mise en service, l'utilisation et l'entretien des pompes, moteurs et variateurs hydrauliques. NF E 48-201 - Transmissions hydrauliques - Règles à l'usage des constructeurs et des utilisateurs.

RETOUR

3. Prévention 3.1. Principales causes d'accidents Les principales causes d'accidents sont les suivantes Défauts d'entretien des installations

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 83 /42

Les installations hydrauliques dans l'industrie ont toujours été considérées comme des sousensembles fiables et robustes ne nécessitant qu'une maintenance réduite. Beaucoup de ces process ont vieilli. Les systèmes deviennent

Réservoir Visuel : Niveau d'huile

Trop bas : fuite externe

Trop élevé : risque de débordement, le volume d'huile contenu dans les actionneurs ou les tuyauteries peut être supérieure au volume du réservoir et peut générer un baisse importante dans celui-ci : ne pas remplir le réservoir lorsque l'installation est en fonctionnement ou lorsque les actionneurs de forte cylindrée sont actionnés.

Fuite externe ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 84 /42

Moussage de l'huile

- Prise d'air sur canalisation d'aspiration

- Huile trop visqueuse ; nécessité d'un additif anti-mousse ou ajouter un additif de désaération - Huile trop fluide : désaération trop rapide, il faut utiliser un additif qui ralentisse et atténue le moussage

Sur élément de raccordement - Tuyauterie rigide - Tuyauterie flexible

Pression sur manomètre Limiteur de pression sur centrale - Pas de pression - Pression trop haute - Pression trop basse - Pression irrégulière : vibrations, etc. - Chute de pression progressive lors du démarrage - Chute de pression immédiate lors du démarrage Couleur de l'huile Foncée : huile brûlée ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 85 /42

Couleur mayonnaise : pollution par l'eau Etat du ou des filtres Couleur de la cartouche filtrante Type de particules retenues sur la cartouche - Grosseur des particules - Forme des particules - Texture des particules Température de l'huile Echauffement anormal de l'huile sur le thermomètre - Viscosité de l'huile trop élevée - Usure ou avarie d'un composant générateur d'un laminage du fluide entraînant son échauffement - Insuffisance ou mauvais réglage du circuit de refroidissement - Mauvais réglage de la distribution Auditif : Bruit de la pompe Cavitation Surcharge moteur Craquements Bruit sur les appareils de pression Limiteur de pression - Laminage : sifflement dû à la surpression de l'appareil et à l'écoulement de l'huile à travers une paroi mince. - Vibration et coup de bélier sur l'installation dû à d'autres appareils Bruit du moteur Surcharge : augmentation du bruit dû à une surcharge du moteur Mécanique - Contrôler l'état des roulements ou des éléments de guidage - Contrôler l'alignement mécanique moteur / pompe ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 86 /42

Olfactif : Odeur d'huile brûlée Laminage : échauffement de l'huile Echauffement dû au contact avec des éléments ou pièces extérieure chaudes Fatigue mécanique de l'huile dû à son vieillissement prématuré ou normal Odeur sur moteur Echauffement des enroulements : défaut d'isolement, cour circuit Tactile : Température sur bobine : Echauffement de la bobine par un maintien de la tension de commande lors de l'utilisation d'un limiteur de pression électro-piloté Cours circuit sur la bobine, défaut d'isolement du solénoïde Température sur appareils de pression : Laminage de l'appareils de pression : échauffement dû à l'écoulement de l'huile à travers une restriction, déperdition de chaleur Lors de l'utilisation du limiteur de pression électro-piloté : transmission de la chaleur dû à l'échauffement des bobines vers le limiteur de pression Température sur réservoir : Réservoir sous dimensionné Pas assez d'huile dans le réservoir Elévation de la température de l'huile dû au laminage Mauvaise dissipation des calories emmagasinées Etat de fonctionnement des échangeurs thermique Mauvais choix des additifs pour l'utilisation de l'huile en haute température Combustion de l'huile à l'intérieur du réservoir RETOUR

Pompe Visuel : Fuite sur la pompe ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 87 /42

Vérifier son montage Vérifier les joints d'étanchéités Fuite sur les canalisations de raccordement Mauvais raccordement des colliers de raccordement des tuyauterie Mauvais sertissage des tuyauteries flexibles Mauvais état des flexibles Forçage sur les olives de montage Mauvais raccordement des manchons de dilation ou de vibrations Mauvais alignement de la pompe et du moteur Vibrations importante du banc moteur Mauvais alignement de la pompe et du moteur Absence de silentbloc Fuites sur le joint d'arbre Surpression sur le joint d'arbre - Mauvais sens de rotation - Dépassement de la limite de pression du joint Absence de tuyauterie de drainage Drain bouché Détérioration du joint d'arbre : Fatigue mécanique Pollution extérieure Arbre de transmission cassé Surcharge Grippé Mauvais sens de rotation Branchement moteur Branchement de la pompe ; inversion de l'aspiration et du refoulement Pompe grippée ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 88 /42

Pollution solide importante Absence de lubrification Surcharge de la pompe, échauffement des pièces mécaniques qui se dilatent et grippent Auditif : Bruit dû à la cavitation : sifflement, craquement comparable au bruit d'une machine à moudre le café Prise d'air sur l'aspiration Présence importante d'air dans la tuyauterie Bruit dû à l'état des roulements Mauvais état des roulements par le vieillissement normal Surcharge et déformation des roulements du à la surcharge Défaut d'alignement des éléments d'accouplement Olfactif : Odeur d'huile brûlée Tactile : Echauffement de la pompe Dû à l'huile Dû au surcharge Dû au grippage ou aux frottements mécaniques Vibrations du carter RETOUR

Distributeur Visuel : Utiliser la commande de secours et vérifier l'état de déplacement du tiroir Utiliser un tournevis et pousser la commande Tiroir grippé - Pollution - Fonctionnement à sec ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 89 /42

- Gommage du tiroir après un arrêt prolongé Noyau de commande grippé - Pollution - Fonctionnement à sec - Gommage Pas de commande électrique Défaut sur le bobinage Vérifier à l'aide d'un tournevis l'état de magnétisation de la bobine Fuite sur les canalisations de raccordement Mauvais sertissage des tuyauteries flexibles Mauvais serrage des raccords Fuite sur l'embase de raccordement Etat des joint de raccordement Etat de la plaque embase Compatibilité de la plaque et du distributeur Auditif : Sifflement dans le distributeur Vibration de la bobine Grippage du tiroir Olfactif : Odeur provenant de l'état de la bobine Echauffement Court circuit Tactile : Vibration de la bobine Etat de la commande électrique Mouvement oscillatoire du tiroir Distributeur chaud ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 90 /42

Laminage de l'huile dans le tiroir Elévation de température dû à l'échauffement de la bobine qui se transmet dans le corps du distributeur Vibration du tiroir Tiroir grippé ou bloqué à mis course - Pollution - Effort de commande trop faible - Ressort cassé - Contre-pression sur le tiroir RETOUR

Appareils de pression Visuel : Fuite sur les canalisations de raccordement Mauvais sertissage des tuyauteries flexibles Mauvais serrage des raccords Fuite sur l'embase de raccordement Etat des joint de raccordement Etat de la plaque embase Compatibilité de la plaque et de l'appareil de distribution A la lecture du manomètre Pas de pression Clapet ouvert, chute de pression Pas de commande pour les appareils élèctropilotés Pression trop faible Pression trop grande Pression irrégulière Auditif :

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 91 /42

Laminage : sifflement dû à la surpression de l'appareil et à l'écoulement de l'huile à travers une paroi mince. Vibration et coup de bélier sur l'installation dû à d'autres appareils ou au réglage de l'appareil de pression Tactile : Echauffement de l'appareil de pression dû au laminage de l'huile Vibration de l'appareil de pression RETOUR

Appareils de débit Visuel : Fuite sur les canalisations de raccordement Mauvais sertissage des tuyauteries flexibles Mauvais serrage des raccords Fuite sur l'embase de raccordement Etat des joint de raccordement Etat de la plaque embase Compatibilité de la plaque et de l'appareil de débit Auditif : Laminage de l'appareil Réglage trop fin de l'appareil : laminage de l'huile dans l'étranglement Tactile : Echauffement de l'appareil Réglage trop fin de l'appareil : laminage de l'huile dans l'étranglement RETOUR

Appareils de blocage Visuel : Fuite sur les canalisations de raccordement Mauvais sertissage des tuyauteries flexibles ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 92 /42

Mauvais serrage des raccords Fuite sur l'embase de raccordement Etat des joint de raccordement Etat de la plaque embase Compatibilité de la plaque et de l'appareil de blocage Pas de maintien de la charge ou de la pression Le clapet de blocage reste ouvert Pas de déblocage Pas de pilotage pour les appareils pilotés Pas assez de pression de pilotage Auditif : Vibration de l'appareil Appareil sous dimensionné Mauvais choix du type de clapet anti-retour en fonction de l'utilisation Tactile : Echauffement de l'appareil Laminage de l'huile dans l'élément de blocage Vibration dû au mauvais dimensionnement ou au mauvais choix de l'appareil RETOUR

Actionneurs Visuel : Fuite sur le vérin Fuite sur le corps Fuite sur la tige du vérin Etat du joint racleur Fuite sur les canalisations de raccordement Mauvais sertissage des tuyauteries flexibles Mauvais serrage des raccords ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 93 /42

Fuite sur l'embase de raccordement Etat des joint de raccordement Etat de la plaque embase Compatibilité de la plaque et de l'appareil de blocage Mouvement de l'actionneur Pas de mouvement Panne sur les appareils de distributions Problème mécanique Etat de la tige du vérin Etat des guidages Etat du corps du vérin Etat du sous ensemble de guidage Mouvement trop faible Réglage des appareils de débit Effort mécanique de frottement anormal Mouvement trop rapide Réglage des appareils de débit Entraînement du vérin par la charge Mouvement irrégulier ou par saccades Auditif : Sifflement Laminage de l'huile dans le vérin Cavitation Mouvement du vérin plus rapide que le débit admis sur les canalisations ; l'huile rentre en cavitation Tactile : Vibration du vérin Mouvement irrégulier ou par saccades ____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 94 /42

Cavitation Mouvement du vérin plus rapide que le débit admis sur les canalisations ; l'huile rentre en cavitation RETOUR

Les appareils de conditionnement Echangeur de température Visuel Fuite sur les canalisation d'eau ou d'huile ; rupture d'un raccordement, mauvais sertissage Couleur de l'huile ; mélange de l'eau du refroidisseur avec l'huile du réservoir Vérification d'une élévation de la température sur l'indicateur ; mauvais fonctionnement du refroidisseur par manque d'eau ou mauvais fonctionnement de la vanne thermostatique Tactile Elévation de la température sur le réservoir ou sur l'échangeur ; échauffement de l'huile Pressostat Visuel Pas de détection du contact électrique lorsque la pression atteint la valeur préréglée RETOUR

____________________________________________________________________________________________________ Cours d'Hydraulique , FST Tanger [email protected]

page 95 /42