Pertes de charge

Sommaire

Pour faire simple, on dira que les pertes de charge sont l’ensemble des phénomènes qui vont ralentir l’écoulement de l’eau dans les conduites.
On distingue deux types de pertes de charge :

Les pertes de charges dépendent de :

  • l’état de surface de la conduite
  • débit de liquide dans la conduite
  • la viscosité du liquide
  • la longueur de la conduite
  • des incidents de parcours rencontrés dans la conduite.

Nous allons voir qu’il est possible, en empruntant quelques formules au domaine de la mécanique des fluides, d’estimer les pertes de charges de manière théorique. Dans la pratique, un manomètre en bas de la conduite lèvera toute ambiguïté !

Calcul rapide des pertes de charge

Les champs prédéfinis de la calculette ci-dessous correspondent à l’étude du tronçon A de la conduite forcée (200 m linéaire de PEHD (Polyéthylène Haute Densité).

Cette calculatrice permet d’estimer l’ensemble des pertes de charge sur un tronçon de conduite donné.

  • ζ : somme des coefficients de perte de charge singulière.
  • ΔH : résolu avec l’équation de Darcy-Weisbach
  • fD : résolu avec la corrélation de Haaland.
  • ρ : la masse volumique est donnée pour une eau à 15°C.
  • µ : la viscosité dynamique est donnée pour une eau à 15°C.

Pour le détail des formules utilisées, rendez-vous sur les pages dédiées aux calculs des pertes de charge linéaires et des pertes de charge singulières.

Démarche détaillée

Les pertes de charge sont la somme des pertes de charges linéaires dues aux longueurs droites de tuyauteries et des pertes de charges singulières dues aux accidents de parcours rencontrés.

\Delta P=\sum\Delta P lineaires+\sum\Delta P singulieres \Delta P=\sum(L\times J)+\sum Z
ΔP : perte de charge totale de la conduite
L : longueur de la conduite
J : perte de charge au mètre linéaire de conduite
Z : perte de charge singulière de chaque incident de parcours

Cas pratique

Vous trouverez dans le tableau ci-dessous le récapitulatif des pertes de charge calculées sur l’ensemble de la conduite. Comparées aux pertes de charge mesurées (2 bars soit 20 m CE) par le manomètre situé au niveau de la turbine, on se rends compte que le résultat des calculs (22,35 m CE) est plutôt cohérent.
Les 10 % d’erreur sont principalement dues à l’inexactitude de la longueur des tuyaux (mesuré à postériori), au débit réel utilisé …

Pour connaître les démarches utilisées et le détail des calculs, rendez-vous sur les pages dédiées aux calculs des pertes de charge linéaires et des pertes de charge singulières.

Unités Segment A Segment B Segment C
Perte de charge linéaire par mètre de segment m CE / m 0.07 0.22 0.19
Perte de charge linéaire par segment m CE 15.97 4.29 0.11
Pertes de charge linéaires (ΔH) m CE 20.37
∑des coefficients ζ – 3,5 6 3
Perte de charge par segment m CE 0,31 1,20 0.47
Pertes de charge singulières (ΔZ) m CE 1,98
Pertes de charge par segment ( ΔH+ΔZ) m CE 16.28 5.49 0.58
Total des pertes de charge (ΔH+ΔZ ) m CE 22.35