Protection par ballon et ventouse dissymétrique

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
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Rappel sur les types de ventouses
Photo source C.Frangin
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
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Principaux dispositifs de protection lors des transitoires
Photo source Guide Snecorep
Appareils avec réserve d’énergie
 Ballon anti-bélier / ARAA
 Volant d’inertie
Appareils sans réserve d’énergie
 Soupape anti-bélier
 clapet d’entrée d’air
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
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Problématiques des refoulements en assainissement
Par comparaison avec un réseau AEP
Photo source C.Frangin
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
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Ventouse assainissement et
AEP
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Ventouses dissymétriques
et régimes transitoires
Présentation d’un cas type
Modélisation avec
CebelMail
Données
 DN 600 – L = 3525 m
 425 l/s – V = 1,5 m/s
 Conduite GS
Constats
 Profil à bosse
 Pression statique faible
 Ventouse en n5 avec pression mini statique faible – Risque fuites
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Ventouses dissymétriques et régimes transitoires
Protection par ballon sans dépressurisation conduite
Données
 Pas de ventouse
 425 l/s – V = 1,5 m/s
 Conduite GS
Constat
 Ballon 62 m3
(+ marge)
 Ballon très important !
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Ventouses dissymétriques et régimes transitoires
Protection par ballon avec dépressurisation conduite
Données
 Pas de ventouse (!)
 Pression mini : – 5 mCE
 ………..
Constat
 Ballon 29 m3
(+ marge)
 Réduction du volume du ballon de 50 % environ – MAIS ……
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Ventouses dissymétriques et régimes transitoires
Protection par ballon et ventouse symétrique
Données
 Ventouse symétrique

 ………..
Constat
 Au bout de 107 secondes
Catastrophe !
 Coup de bélier de fin de purge d’air ! …….
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Ventouses dissymétriques et régimes transitoires
Protection par ballon et ventouse symétrique
Données
 Ventouse symétrique

 ………..
Constat
 Catastrophe !
 Coup de bélier de fin de purge d’air ! …….
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Ventouses dissymétriques et régimes transitoires
Protection par ballon et ventouse dissymétrique
Données
 Ventouse dissymétrique
 …..
Constats
 Cela va mieux !
Dépression réduite !
 Bilan très positif avec ventouse dissymétrique ……
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Ventouses dissymétriques et régimes transitoires
Protection combinée et optimisation
avec ballon et ventouse dissymétrique
Données
 Protection combinée
 ………..
Constat
 Ballon 13 m3
(+ marge)
 ……
 Réduction du volume du ballon de 50 % environ ……
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Ventouses dissymétriques et régimes transitoires
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.
Dépressurisation de 0,33 bar/s
Volume d’air admis dans la conduite
 Volume d’air admis important ce qui
nécéssite une procédure de redémarrage des
pompes.
Volume d’air admis d’environ 6 m3
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Ventouses dissymétriques et régimes transitoires
Conclusions
Photo source C.Frangin
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.
Exemple d’un dispositif entrée/sortie
d’air dissymétrique
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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)
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Merci de votre attention
Claude Frangin
www.eauserviceproejt.fr
Tel. : 06 07 37 40 25
Mail : [email protected]
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