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Comment faire l'inventaire des pertes de charge d'un réseau aéraulique ou hydraulique ?
L'inventaire des pertes de charge est le bilan, élément par élément, de tout ce qui freine le fluide entre l'entrée et la sortie d'un tronçon : chaque longueur droite (perte régulière λ L/D × ½ ρ V²), chaque coude, té, vanne, entrée ou sortie (perte singulière K × ½ ρ V²), les appareils dont le constructeur donne la perte (filtre, échangeur, batterie) et les dénivelés. La somme donne la pression ou la hauteur que doit fournir la pompe ou le ventilateur au débit considéré ; recalculée pour plusieurs débits, elle trace la courbe du réseau, qui croise la courbe de la machine au point de fonctionnement. Exemple : une aspiration de 1 000 m³/h en gaine de 150 mm (15,7 m/s) avec 15 m de gaine, une hotte, trois coudes, un filtre à 250 Pa et un rejet : 925 Pa au total, dont 318 Pa de frottement ; à 1 400 m³/h, le même réseau demande 1 800 Pa.
Formules du bilan des pertes de charge
- ΔPtotal : perte de charge du tronçon, en Pa (÷ ρ g pour l'obtenir en m de fluide)
- λ : coefficient de perte de charge de chaque longueur droite, donné par Colebrook à partir du Reynolds et de la rugosité ; L, D : longueur et diamètre du tronçon, en m
- K : coefficient de chaque singularité, appliqué à la pression dynamique ½ ρ V² calculée avec la vitesse de sa propre section
- ΔPappareils : pertes données par les constructeurs (filtre, batterie, échangeur, compteur), lignes saisies manuellement dans l'inventaire
- ρ g Δz : hauteur géométrique à vaincre pour un liquide (nulle pour l'air) ; ΔP(Q) : courbe du réseau, parabole passant par le point calculé (ΔP₀, Q₀)
Inventaire des pertes de charge d'un tronçon d'aspiration de 1 000 m³/h
| Élément du tronçon | Coefficient | Perte de charge |
|---|---|---|
| Hotte de captage (entrée) | K = 0,5 | 74 Pa |
| 15 m de gaine droite | λ L/D = 2,14 | 318 Pa |
| 3 coudes à 90° | K = 3 × 0,3 | 134 Pa |
| Filtre à manches (donnée constructeur) | 250 Pa à 1 000 m³/h | 250 Pa |
| Rejet à l'extérieur | K = 1 | 149 Pa |
| Total du tronçon | 925 Pa |
Courbe du réseau : pertes de charge du même tronçon selon le débit
| Débit | Vitesse dans la gaine | Pertes de charge totales | Puissance du ventilateur |
|---|---|---|---|
| 600 m³/h | 9,4 m/s | 338 Pa | 94 W |
| 800 m³/h | 12,6 m/s | 595 Pa | 221 W |
| 1 000 m³/h | 15,7 m/s | 925 Pa | 428 W |
| 1 200 m³/h | 18,9 m/s | 1 326 Pa | 737 W |
| 1 400 m³/h | 22,0 m/s | 1 800 Pa | 1 167 W |
Explications détaillées et calcul dans Mecaflux
Dans Mecaflux Standard, L'inventaire des pertes de charges permet de voir les pertes de charges régulières et les pertes de chages singulières calculées sous forme de table représentant un tronçon de votre réseau. L'inventaire est accessible depuis le menu outils, ou par un bouton situé en bas des onglets pertes de charges régulières et pertes de charge singulières: "Afficher inventaire pertes charges...". L'inventaire cumule le résultat de vos calculs, et affiche une ligne pour chaque calcul effectué. L'inventaire des pertes de charges du tronçon peut etre enregistré, et utilisé pour l' analyse graphique, et la resolution de point de fonctionnement d'un ventilateur ou d'une pompe:
Le bouton "modifier ligne" permet d'acceder aux fonctions de modifications de la table:
- Il est possible de désactiver certains calculs si vous ne désirez pas les prendre en compte dans le cumul
- ou bien multiplier le nombre d'élément
- modifier l'ordre des éléments
- Inserer manuellement une ligne correspondant a une valeur de charge d'un appareil dont vous connaissez la perte de charge ou d'un dénivelé que vous désirez voir apparaitre dans la table.
- Les différents tronçons du réseau peuvent ainsi être positionnés à l'aspiration ou au refoulement de la pompe pour tester la cavitation dans l'onglet pompe.
- Le cumul des pertes de charges se retrouve dans l'onglet pompe et turbine, soit à l'aspiration soit au refoulement de pompe ventilateur ou turbine
- L'inventaire des pertes de charges peut être édité dans un tableur (Excel ou autre) pour traiter les données(graphiques, tris ou impressions)
Questions fréquentes
À quoi sert l'inventaire une fois établi ?
À trouver la machine : la courbe du réseau, tracée par l'analyse graphique à partir de l'inventaire, croise la courbe pression-débit du ventilateur ou de la pompe au point de fonctionnement, qui donne le débit réellement obtenu et la puissance absorbée. Placé à l'aspiration d'une pompe, l'inventaire sert aussi à calculer le NPSH disponible et à vérifier l'absence de cavitation ; exporté dans un tableur, il documente la note de calcul.
Comment traiter un appareil dont on ne connaît que la perte de charge constructeur ?
On l'insère comme une ligne manuelle de l'inventaire, avec la perte annoncée au débit nominal (par exemple 250 Pa à 1 000 m³/h pour un filtre propre). Pour un autre débit, cette perte varie à peu près comme le carré du débit, et le logiciel la recalcule avec le reste du tronçon. Pour un filtre, on prend la perte en fin de vie (filtre colmaté), souvent le double de la perte initiale, afin que le ventilateur garde le débit.
Peut-on additionner les coefficients K quand le diamètre change ?
Non : chaque coefficient K est défini pour la pression dynamique de sa propre section, et ½ ρ V² est multiplié par 16 quand le diamètre est divisé par deux. On calcule donc la perte de chaque élément avec la vitesse qui le traverse, puis on additionne les pertes en pascals, jamais les K. L'inventaire de Mecaflux le fait ligne par ligne, chaque calcul gardant son diamètre et sa vitesse.
Comment faire l'inventaire des pertes de charge de mon réseau ?
Dans Mecaflux Standard, chaque calcul de perte régulière ou singulière s'ajoute en une ligne de l'inventaire, que vous pouvez désactiver, multiplier, réordonner ou compléter par une valeur constructeur ; l'analyse graphique trace ensuite la courbe du réseau et trouve le point de fonctionnement d'une pompe de l'éditeur ou d'un ventilateur dont vous entrez la courbe. Pour un réseau ramifié ou bouclé, Mecaflux Pro3D, logiciel de réseau à licence autonome, dessine les tronçons en 3D et établit le bilan de chaque branche automatiquement. Pour une installation à diagnostiquer ou à concevoir, Mecaflux réalise l'étude de votre projet et vous remet la note de calcul, ou vous propose une formation sur le logiciel appliquée à votre propre réseau.