PARTIE 2: Édition des courbes de pertes de charge sur une plage de débits donnés et recherche de points de fonctionnement d'une pompe:

calcul point fonctionnement pompe dans les reseaux:

Mecaflux est ici utilisé pour étudier une installation de pompage.

Ce didacticiel correspond à un sujet de BTS choisi par un enseignant pour réaliser une activité de simulation Mecaflux avec ses élèves. Le sujet et son corrigé sont téléchargeables au format PDF : BTS 2009 sujet, BTS 2009 corrigé

Ce didacticiel détaillé est divisé en 3 PARTIES:

1. Évaluation des pertes de charges pour des débits donnés
2. Édition des courbes de pertes de charge sur une plage de débits donnés et recherche de points de fonctionnement d'une pompe.
3. Évaluation des puissances en fonction de la hauteur de dénivelé, des pertes de charge et du rendement de pompe

 

PARTIE 2: Édition des courbes de pertes de charge sur une plage de débits donnés et recherche de points de fonctionnement d'une pompe:

Le sujet BTS 2009 sujet contient ces questions:

A.2.1. On rappelle que la plage de variation de débit souhaitée s' étend de 4 à 10 m3/h. Compléter le document-réponse A.2 en hachurant la surface correspondant à l' ensemble des points de fonctionnement possibles de la pompe. Conclure quand à la validité du choix de cette pompe.

La réponse est donnée dans le corrigé :

• on vérifie que la plage de débit de la pompe est adaptée au cahier des charges,
• et on remarque les vitesses de rotations max et mini visibles sur les intersections des débits max et débit mini avec les courbes caractéristiques de l' installation:

L'éxaminateur à donné ici la courbe d' évolution des caractéristiques hydrauliques pour éviter à l' élève de la calculer et de la tracer.

Dans la pratique cette courbe est un élément primordial que nous devons connaître pour choisir la pompe et avoir une vision clair du projet. En fait une seule courbe est suffisante, c'est celle des pertes de charges , il suffira ensuite d' ajouter les dénivelés pour décaler en vertical (le long de l'axe des hauteurs hmt) les courbes au différentes hauteurs testées. (5 mètres et 34 mètres)

Voyons comment obtenir très rapidement une courbe d' évolution de la pertes de charge d'un tronçon (ici composé d'un seul élément conduit de 920 mètre) en fonction d'une plage de débit donné:

• Le bouton "ouvrir l' inventaire pertes charge" située au bas des onglets "pertes charge régulières" et "pertes charge singulières" , permet d' accéder a un tableau représentant les éléments constituant le tronçon étudié.

A chaque calcul de perte de charge, une ligne a été ajoutée a l' inventaire. Pour représenter correctement notre tronçon réel, un seul élément conduit rectiligne de longueur 920 m doit être affiché, il faut donc effacer les éventuelles lignes si le calcul a été effectué plusieurs fois pour un même élément...en utilisant le bouton "modifier ligne"/supprimer ligne.

Dans les fonctions affichées apres sélection du bouton "modifier lignes", Nous modifierons aussi la position de l' élément en cliquant "toute lignes au refoulement" (ceci a un impact pour la vérification de cavitation du système que nous aborderons dans la partie 3 traitant de la puissance) :

• Cliquez ensuite sur fermer modifier ligne pour revenir a l' affichage normal de l' inventaire.

Pour créer un graphique d' évolution de la perte de charge de notre tronçon dans une plage de débit donnée:

• sélectionner la fonction "Analyse graphique" dans l' inventaire et parametrer la plage de test du tronçon dans la fenêtre "Analyse graphique" qui s' affiche:

• Une fois la plage paramètré, lancez l' analyse pour obtenir les graphiques:

 

L' affichage des graphique est en échelle logarithmique par défaut, décocher l' option "Logarithme" pour mettre en évidence l' évolution.

Pour rappel 100 000 pascals = 1 bar = 10 mètres colonnes eau (9.81 exactement pour de l'eau a 1000 kg/m3).

Nous pouvons évaluer mentalement les courbes caractéristiques en ajoutant les hauteurs de dénivelé , mais si nous souhaitons un calcul plus détaillé du point de fonctionnement pour une pompe a une vitesse de rotation donnée, il est possible d' utiliser la recherche de point de fonctionnement :

Nous allons utiliser le graphique de pompe fournit dans le corrigé (BTS 2009 corrigé) pour créer et enregistrer 2 modèles de pompes dans la base de données de matériel:

• 1 pompe tournant a la vitesse de 1160 rpm
• 1 pompe tournant a la vitesse de 2900 rpm

Fermez les graphiques affichés et:

• Cochez l' option "Recherche de point de fonctionnement" dans la fenêtre de l' analyse graphique:
• décocher l' option recherche rapide(au dessus du bouton analyse point de fonctionnement"
• Cocher l' option "créer une pompe en entrant courbe"
• Entrez les valeurs relevées sur le graphique (débit ,pression) de pompe pour 6 points de la courbe 1160 rpm et cliquez sur ajouter a ma base de données. Nommez votre nouveau matériel et remplissez les champs et cliquer sur "enregistrer" (La fonction "choisir courbe comme image" ne fonctionne pas sur tous les PC, elle est à éviter)

 

• Recommencez l' opération pour la courbe 2900 rpm:

 

• Vous pouvez maintenant lancer une recherche de point de fonctionnement pour votre tronçon en sélectionnant le matériel correspondant à vos 2 configuration de pompes:
  • Cochez l' option "Utiliser matériel enregistré" et sélectionnez la pompe que vous avez créé dans l' étape précédente, correspondant à la vitesse 1160 rpm :

• Cochez l' option "réseau ouvert" et entrez la hauteur de dénivelé (5 mètres pour tester la hauteur mini) et la section de l' organe de sortie (pour 50 mm ceci donne 0.00196m².car Mecaflux intègre la pression dynamique de sortie dans sa recherche de point de fonctionnement (Utiliser l' outil "convert+" dans la barre d' outil verticale du logiciel pour ce type de conversions diametre<=>section) :

• Voila les paramètres sont entrés, apres avoir cliqué sur "Lancer analyse graphique" le point de fonctionnement est affiché:

Lorsqu 'elle tourne à 1160 rpm, la pompe connectée à notre conduite en PVC de 920 mètres et 50 mm de diamètre, avec un dénivelé de 5 mètres, génère un débit de 5.9 m3h

• On peut très rapidement faire le même test en sélectionnant la pompe à 2900 rpm :

Lorsqu 'elle tourne à 2900 rpm, la pompe connectée à notre conduite en PVC de 920 mètres et 50 mm de diamètre, avec un dénivelé de 5 mètres, génère un débit de 16.9 m3h

• On peut faire le même test en paramètrant la hauteur dénivelé a 34 m , ici avec la pompe a 2900 rpm:

Lorsqu 'elle tourne à 2900 rpm, la pompe connectée à notre conduite en PVC de 920 mètres et 50 mm de diamètre, avec un dénivelé de 34 mètres, génère un débit de 15. m3h.

• On peut faire le même test en paramètrant la hauteur dénivelé a 34 m , ici avec la pompe a 1160 rpm et constater que la pompe ne peut pas réaliser de fonctionnement dans cette configuration:

 

La prise en main du logiciel nécessite évidemment un peu de pratique mais lorsque l'utilisateur le maîtrise il permet de rapidement évaluer les cas les plus divers.

Nous allons maintenant aborder dans la 3eme partie de ce didacticiel autour du sujet BTS 2009 sujet l' évaluation de puissance nécessaire au fonctionnement du système: