protection par ballon et ventouse dissymétrique

EauServiceProjet / CFr 1

Intérêt des entrées/sorties

d’air dissymétriques en

présence de régimes

transitoires

SHF Conference on Cavitation and Hydraulic Machines

June 5-6, 2013, France, Grenoble, INP-ENSE3


Rappel sur les types de ventouses

Trois fonctions principales (NF EN 1074-4)

Aérage (entrée d’air)

Déaérage (sortie d’air)

Dégazage (purge de l’air en pression

Deux grandes catégories

Ventouses à grand débit entrée/sortie d’air

ou à « large orifice »

ou triple fonction (avec dégazage)

Ventouses à petit débit entrée/sortie d’air (large orifice)

ou à petit orifice

ou à simple fonction (dégazage)

Dans la réalité

Souvent une boîte noire !

Constat

Les ventouses classiques sont de type symétriques

Photo source C.Frangin


Principaux dispositifs de protection lors des transitoires

Appareils avec réserve d’énergie

Ballon anti-bélier / ARAA

Volant d’inertie

Constat

Les ventouses classiques sont de type symétrique

Question

Comment se comportent les ventouses en présence de régimes transitoires ?

Exemple pratique : cas des refoulement en assainissement lors des

disjonctions de pompe

Appareils sans réserve d’énergie

Soupape anti-bélier

clapet d’entrée d’air

Photo source Guide Snecorep


Problématiques des refoulements en assainissement

Par comparaison avec un réseau AEP

Des fluides différents

présence de corps flottants (graisses)

Présence de corps étrangers (sable)

Des configurations différentes

Faibles dénivelés, faibles pressions

Profils en long plat, à bosse ou descendant

Des conditions d’exploitation différentes

Vidange partielle ou totale

Dépréssurisation admissible de la conduite

Ventouse assainissement et

AEP



Présentation d’un cas type

Ventouse en n5 avec pression mini statique faible – Risque fuites

Ventouses dissymétriques

et régimes transitoires

Données

DN 600 – L = 3525 m

425 l/s – V = 1,5 m/s

Conduite GS

Constats

Profil à bosse

Pression statique faible

Modélisation avec

CebelMail


Protection par ballon sans dépressurisation conduite

Ballon très important !

Ventouses dissymétriques et régimes transitoires

Données

Pas de ventouse

425 l/s – V = 1,5 m/s

Conduite GS

Constat

Ballon 62 m3

(+ marge)


Protection par ballon avec dépressurisation conduite

Réduction du volume du ballon de 50 % environ – MAIS ……


Données

Pas de ventouse (!)

Pression mini : – 5 mCE

………..

Constat

Ballon 29 m3

(+ marge)


Protection par ballon et ventouse symétrique

Coup de bélier de fin de purge d’air ! …….


Données

Ventouse symétrique

………..

Constat

Au bout de 107 secondes

Catastrophe !


Protection par ballon et ventouse symétrique

Coup de bélier de fin de purge d’air ! …….


Données

Ventouse symétrique

………..

Constat

Catastrophe !


Protection par ballon et ventouse dissymétrique

Bilan très positif avec ventouse dissymétrique ……


Données

Ventouse dissymétrique

…..

Constats

Cela va mieux !

Dépression réduite !


Protection combinée et optimisation

avec ballon et ventouse dissymétrique

Réduction du volume du ballon de 50 % environ ……


Données

Protection combinée

………..

Constat

Ballon 13 m3

(+ marge)

……


Limite d’une protection

combinée


Limite de la protection combinée

Compatibilité avec caractéristique

dynamique du dispositif d’entrée d’air

(valeur non connue !)

Vitesse d’abaissement de la pièzo au niveau

de la ventouse est dans le cas étudié assez

lente.

Volume d’air admis d’environ 6 m3

Volume d’air admis dans la conduite

Volume d’air admis important ce qui

nécéssite une procédure de redémarrage des

pompes.

Dépressurisation de 0,33 bar/s


Conclusions


Exemple d’un dispositif entrée/sortie

d’air dissymétrique

Constat

La prise en compte d’une dépressurisation

partielle de la conduite, permet de réduire très

fortement le volume des ballons anti-bélier.

MAIS

Dimensionner une installation avec une

dépressurisation partielle de la conduite est

incompatible avec l’utilisation de ventouse

symétrique.

Conséquence

Lorsqu’une ventouse est sollicitée lors de

régimes transitoires, elle contribue à la

protection de la conduite, il faut utiliser des

ventouses de type dissymétrique.

Attention

Plus le ballon est petit, plus l’abaissement de

la pièzo est rapide et moins le dispositif d’entrée

d’air est apte à son service (des études

dynamiques complémentaires seraient bien

venues)



Merci de votre attention

Claude Frangin

www.eauserviceproejt.fr

Tel. : 06 07 37 40 25

Mail : [email protected]

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