T STI2D Enseignement Technologique Transversal

A- PRESENTATIONI- INTRODUCTION

Le nombre d'habitants d'une ville raccordés au réseau de distribution d'eau potable ayant considérablement augmenté ces dernières années, la station de distribution ne pouvait plus assurer la demande croissante en eau.De plus, la différence de consommation d'eau suivant l'heure de la journée, ou la saison de l'année, entraîne des variations de débit importantes. Or une demande d'eau trop importante entraîne une chute considérable de la pression et certains consommateurs risquent de ne pas avoir un approvisionnement correct. Afin de pallier à ces insuffisances, on compte effectuer les améliorations suivantes du réseau de distribution d’eau potable :

- Remplacement de l'ancienne station par une unité de distribution moderne pouvant délivrer jusqu'à 150 m3/h tout en maintenant la pression à une valeur suffisante. - Automatisation de cette station permettant d'assurer une distribution en eau potable ajustée en fonction de la demande des habitants.

- Remplacement du château d'eau existant par un réservoir de stockage semi enterré de 100 m3 pour des raisons d'esthétique.

II- CARACTÉRISTIQUES DU SURPRESSEUR ASSURANT LA DISTRIBUTION DE L’EAU POTABLE

1- Structure du surpresseur Le surpresseur est constitué de 4 groupes motopompes.

Trois motopompes sont commandées en Tout ou Rien (TOR) et une en variation de vitesse.

2- Fonctionnement du surpresseur La commande des motopompes est réalisée de la façon suivante :- pour un débit compris entre 0 et 37,5m3/h : commande de la pompe A en variation de

vitesse.- pour un débit compris entre 37,5 et 75m3/h : commande de la pompe A en variation de

vitesse et de la pompe B à plein régime.- pour un débit compris entre 75 et 112,5m3/h : commande de la pompe A en variation de

vitesse et des pompes B et C à plein régime. - pour un débit compris entre 112,5 et 150m3/h : commande de la pompe A en variation de

vitesse et des pompes B, C et D à plein régime.III- CARACTÉRISTIQUES DU RÉSEAU DE DISTRIBUTION D’EAU POTABLE

TD « Dimensionnement d’un système de distribution d’eau » 1/8

T STI2D

Vauvenargues

Lycée

DIMENSIONNEMENT D’UN DISPOSITIF DE DISTRIBUTION D’EAU

Enseignement Technologique

Transversal

TD

T STI2D Enseignement Technologique Transversal- Débit maximal : 150m3/h- Altitude du local surpresseur : 250m- Altitude du point le haut du réseau de distribution : 400m- Altitude du réservoir de stockage semi enterré: 240m- Longueur des canalisations entre le local surpresseur et le réservoir de stockage semi enterré : 20m- Longueur des canalisations entre le local surpresseur et le client le plus éloigné : 1500m- Diamètre des canalisations : 200mm- Pression désirée dans les canalisations au point le plus élevé de l’installation : 3BarsB- TRAVAIL DEMANDE

I- STRUCTURE ET FONCTIONNEMENT DU SURPRESSEUR1- Rappeler la fonction d’un surpresseur et les différents intérêts de mettre en œuvre une

régulation de pression dans le cadre d’un dispositif de distribution d’eau.2- A l’aide de la bibliothèque de symboles hydrauliques et de la représentation structurelle

page précédente, proposer un schéma hydraulique du surpresseur.3- Compléter le chronogramme de fonctionnement du surpresseur ci-dessous en précisant les

mises en services des pompes A, B, C et D.

II- DIMENSIONNEMENT DU SURPRESSEURA l’aide du cours « Dimensionnement d’un surpresseur », répondre aux questions suivantes.1- Calculer le débit que doit être capable d’assurer chacune des pompes.2- Expliquer clairement ce que sont les pertes en charges dans une installation hydraulique.3- Déterminer, à l’aide du document annexe 1, les pertes de charges à l’aspiration (JA) et au

refoulement (JR) en tenant compte des pertes de charges dites accidentelles.4- Calculer la hauteur d’aspiration (HA) puis en déduire la hauteur manométrique d’aspiration en

mètres de colonne d’eau (mCE).5- Calculer la hauteur de refoulement (HR) puis en déduire la hauteur manométrique de

refoulement en mètres de colonne d’eau (mCE).6- En déduire la hauteur manométrique totale en mètres de colonne d’eau (mCE).7- Calculer la puissance utile d’une pompe (PP).8- A l’aide de la documentation technique (document annexe 2), déterminer la référence des 4

groupes motopompes en indiquant sur la caractéristique H=f(Q) le point de fonctionnement.9- Préciser la puissance utile nominale du moteur entraînant la pompe Pun puis en considérant

que, lorsque la pompe développe sa puissance utile PP le moteur fonctionne en régime nominal, calculer le rendement de la pompe ηpompe.

TD « Dimensionnement d’un système de distribution d’eau » 2/8

t

t

t

t

Pompe D

Pompe C

Pompe B

Pompe At

Q (m3/h)

150m3/h

112,5m3/h

75m3/h

37,5m3/h

T STI2D Enseignement Technologique Transversal

TD « Dimensionnement d’un système de distribution d’eau » 3/8

Abaque de DARIÈSANNEXE 1

T STI2D Enseignement Technologique TransversalANNEXE 2

TD « Dimensionnement d’un système de distribution d’eau » 4/8

T STI2D Enseignement Technologique TransversalBIBLIOTHEQUE DE SYMBOLES HYDRAULIQUES

Nom photo symbole fonctionTuyauterie Assurer le transport des

fluides.

Ballon ECS avec

échangeur à eau

Stocker et chauffer avec un échangeur à eau de l’ECS

(eau chaude sanitaire)

Bouteille de découplage hydraulique

Séparer hydrauliquement 2 circuits d’eau.

Pompe simple

Faire circuler le fluide

TD « Dimensionnement d’un système de distribution d’eau » 5/8

T STI2D Enseignement Technologique TransversalEchangeur à

plaquesEchanger de la chaleur entre

2 fluides

Aérotherme Radiateur avec un ventilateur

Vase d’expansion à membrane

Absorber la dilatation de l’eau lorsqu’on la chauffe

Disconnecteur

Eviter de polluer le réseau d’eau de ville

Compteur d’eau

Déterminer la consommation d’eau

Vanne 2 voies

d’isolement

Isoler un circuit manuellement

Vanne d’équilibrage

Régler le débit de fluide dans un réseau ou circuit

TD « Dimensionnement d’un système de distribution d’eau » 6/8

T STI2D Enseignement Technologique TransversalVanne 2

voies motorisée

Isoler un tronçon de circuit électriquement

Soupape de sécurité

Evacuer la surpression du circuit

Nom photo symbole FonctionClapet anti

retourEvite les retours de fluide

dans le sens inverse

Filtre à eau Enlève les impuretés de l’eau

Vanne différentielle

Permet un retour de l’eau direct en cas de fermeture

de toutes les vannes du circuit, pour protéger la

pompe

évacuation Envoie à l’égout les eaux usées

TD « Dimensionnement d’un système de distribution d’eau » 7/8

T STI2D Enseignement Technologique TransversalVanne 3

voies motorisée

Permet de mélanger des eaux à températures

différentes ou de diviser les débits.

Réducteur de pression

Réduire la pression

Purgeur d’air Enlever l’air d’un circuit

TD « Dimensionnement d’un système de distribution d’eau » 8/8

T STI2D Enseignement Technologique Transversal

I- STRUCTURE ET FONCTIONNEMENT DU SURPRESSEUR1- Rappeler la fonction d’un surpresseur et les différents intérêts de mettre en œuvre

une régulation de pression dans le cadre d’un dispositif de distribution d’eau.Un surpresseur permet de distribuer, sans intervention humaine, de l’eau avec une pression constante malgré les variations de débit.

2- A l’aide de la bibliothèque de symboles hydrauliques et de la représentation structurelle page précédente, proposer un schéma hydraulique du surpresseur.

3- Compléter le chronogramme de fonctionnement du surpresseur ci-dessous en précisant les mises en services des pompes A, B, C et D.

TD « Dimensionnement d’un système de distribution d’eau » 9/8

t

t

t

t

Pompe D

Pompe C

Pompe B

Pompe At

Q (m3/h)

150m3/h

112,5m3/h

75m3/h

37,5m3/h

T STI2D Enseignement Technologique Transversal

II- DIMENSIONNEMENT DU SURPRESSEURA l’aide du cours « Dimensionnement d’un surpresseur », répondre aux questions suivantes.

1- Calculer le débit que doit être capable d’assurer chacune des pompes.Q1pompe = Qtotal / n = 150/4 = 37,5m3/h2- Expliquer clairement ce que sont les pertes en charges dans une installation

hydraulique.3- Déterminer, à l’aide du document annexe 1, les pertes de charges à l’aspiration

(JA) et au refoulement (JR) en tenant compte des pertes de charges dites accidentelles.

Qtotal = 150.103 / 3600 = 41,7l/sJA = 0,012 20 = 0,24mCEJR = 0,012 1500 = 18mCE4- Calculer la hauteur d’aspiration (HA) puis en déduire la hauteur manométrique

d’aspiration en mètres de colonne d’eau (mCE).HA = Altitude du local surpresseur  - Altitude du réservoir de stockage semi enterré

= 250 – 240 = 10mHMA = HA + JA = 10+0,24 = 10,24mCE5- Calculer la hauteur de refoulement (HR) puis en déduire la hauteur manométrique

de refoulement en mètres de colonne d’eau (mCE).HR = Altitude du point le haut du réseau de distribution - Altitude du local surpresseur

= 400 – 250 = 150mPR = 3Bars = 30mCEHMR = HR + JR + PR = 150+18+30 = 198mCE6- En déduire la hauteur manométrique totale en mètres de colonne d’eau (mCE).HMT = HMA + HMR = 10,24 + 198 = 208,24mCE7- Calculer la puissance utile d’une pompe (PP).PP = QgHMT = (41,7/4)9,81208,24 = 21,3KW

TD « Dimensionnement d’un système de distribution d’eau » 10/8

T STI2D Enseignement Technologique Transversal8- A l’aide de la documentation technique, déterminer la référence des 4 groupes

motopompes.

La référence de la pompe choisie est : CR 45-10-29- Préciser la puissance utile nominale du moteur entraînant la pompe Pun puis en

considérant que, lorsque la pompe développe sa puissance utile PP le moteur fonctionne en régime nominal, calculer le rendement de la pompe ηpompe.

Pun = 37KW ηpompe = Pp / Pun = 21,3.103 / 37.103 = 0,575 = 57,5%

TD « Dimensionnement d’un système de distribution d’eau » 11/8

T STI2D Enseignement Technologique Transversal

TD « Dimensionnement d’un système de distribution d’eau » 12/8