Notions sur les mesures hydrauliques

NOTIONS SUR LES MESURES HYDRAULIQUES

Mesures hydrauliques

En se référant à l’ouvrage de A. TROSKOLANSKI [1], les mesures hydrauliques sont définies comme un ensemble ordonné d’observations et de calculs ayant pour but la description qualitative et quantitative des phénomènes hydrauliques.

Mesures hydrauliques et grandeurs physiques

Pour déterminer les mesures hydrauliques, un certain nombre de grandeurs physiques doit être considéré :
• Le temps t. Il permet de suivre les phénomènes liés au mouvement. Le temps s’exprime souvent en seconde (s).
• Les sections et les volumes des conduites. Ces grandeurs sont utilisées pour le remplissage d’un récipient. L’unité de la section est le mètre carré (m²) et le volume en mètre cube (m3 ) ou en litre (l).
• La pression subie par le liquide. Elle est dite hydrostatique lorsqu’elle est au repos et cinétique s’il est en mouvement. Son unité est le Pascal (Pa).
• Les vitesses. Elles sont à la fois en fonction de l’endroit et du temps. En général, on les appelle vitesses moyennes dans la section de la conduite et instantanées dans le temps. Dans les écoulements permanents, c’est-à-dire indépendants du temps, il n’existe pas de variation de la vitesse moyenne dans le temps.
• Le débit. Cette grandeur est très importante dans notre étude. Il est calculé à partir de la quantité de liquide qui s’écoule à travers la section par unité de temps. Contrairement aux vitesses, les débits peuvent être moyens dans le temps et instantanés dans les conduites. Le débit s’évalue, soit en litre par heure (l/h), soit en millilitre par seconde (ml/s) pour être plus précis.

Pour la détermination du débit, le volume du liquide et le temps sont des mesures très importantes. Pour déterminer le volume écoulé, la mesure se fait avec le débit et le temps.

Classification des mesures hydrauliques

Les mesures hydrauliques se distinguent en deux :
• Les mesures directes, quand l’observation de l’appareil de mesure conduit directement à la détermination de la valeur numérique de la grandeur physique.
• Les mesures indirectes, si les résultats des autres grandeurs sont déjà connus mais l’une de ces mesures doit être obtenue par leur relation.

Suivant le degré de précision, les mesures hydrauliques se divisent en mesures courantes et en mesures bien précises.

Les mesures hydrauliques peuvent avoir lieu soit dans les conditions réelles d’exploitation, soit dans les conditions de laboratoire plus ou moins rapprochées des conditions réelles.

Manipulation

Dans cette mesure, un récipient gradué en millilitre est utilisé pour avoir le bon volume et un chronomètre numérique (montre) pour le temps. Ces deux variables sont indépendantes et déterminent le débit, donc chacune est une mesure directe. Au moyen d’un débitmètre, la mesure d’un débit se classifie parmi les mesures directes d’où sa conception et sa réalisation.

Précautions à prendre

Pour la conception du débitmètre, nous devons respecter un certain nombre de contraintes :
✔ Les mesures s’appliquent directement autant que possible au dispositif.
✔ Le débit moyen se calcule en répétant plusieurs fois les prises de mesure du volume et du temps, une dizaine de fois par exemple.
✔ Les outils et appareils de mesures doivent être bien entretenus. Après chaque opération, il faut les vérifier et les nettoyer.
✔ Les résultats des mesures doivent être dépouillés dès la fin d’une mesure avant d’entreprendre l’opération suivante.
✔ Il convient de mesurer par un thermomètre la température ambiante et celle du liquide.

METHODES DE DETERMINATION DU DEBIT

Méthodes basées sur des formules

Les méthodes d’exploitation du champ des vitesses

Les méthodes d’exploitation du champ des vitesses consistent à mesurer les vitesses d’écoulement locales et à déterminer le volume du liquide et le débit correspondant.

La méthode des flotteurs entraînés par le courant

Cette méthode comprend deux principaux types :

a- Flotteur de surface
C’est une pièce en bois observée lors de l’entraînement du courant du milieu continu et permet d’obtenir la vitesse maximale. On peut le placer dans les ruisseaux et dans les canaux de faibles dimensions.

b- Mesures simultanées des vitesses
La vitesse moyenne d’écoulement est déterminée à partir de quelques dizaines de sections verticales parallèles à l’axe hydraulique de la rivière. En mesurant aussi la section moyenne .

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Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
PREMIERE PARTIE : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre I : Notions sur les mesures hydrauliques
I.1 Mesures hydrauliques
I.2 Mesures hydrauliques et grandeurs physiques
I.3 Classification des mesures hydrauliques
I.4 Précautions à prendre
Chapitre II : Classification des méthodes de détermination du débit
II.1 Méthodes basées sur des formules
II.1.1 Les méthodes d’exploitation du champ des vitesses
II.1.1.1 La méthode des flotteurs entraînés par le courant
a- Flotteur de surface
b- Mesures simultanées des vitesses
c- Débit volumique
II.1.1.2 La méthode des moulinets hydrométriques
II.1.2 Les mesures volumétriques
II.1.3 Les mesures tensiométriques du débit
II.1.4 Les méthodes thermoélectriques
II.1.5 La méthode électromagnétique
II.1.6 Les méthodes chimiques et électrochimiques
II.2 Méthode au moyen des débitmètres
II.2.1 Débitmètre électronique
II.2.2 Débitmètre à ultrason
a- Utilisation
b- Particularité de fonctionnement
II.2.3 Débitmètre massique
Chapitre III : Détermination de débit moyen
III.1 Calcul du débit
III.2 Calcul du débit lié à la méthode de vidange
III.3 Débit des liquides à surface libre
a- Formule de Gauckler, Manning et Strickler
b- Formule de Bazin
III.4- Incertitudes sur les débits
III.4.1- Incertitude absolue
III.4.2- Incertitude relative
III.4.3 Calcul d’incertitudes de débit
DEUXIEME PARTIE : CONCEPTION ET REALISATION
Chapitre IV : Réalisation du dispositif
IV. 1 Principe d’acquisition des données
IV.2- Choix de l’organe détecteur du débit
IV.3 Principe de fonctionnement
IV.4 Coût approximatif du dispositif
Chapitre V : Etude théorique
IV.1. Position du problème
IV.2. Mesure de la résistance
IV.3. Etude préliminaire
Courbe d’étalonnage
TROISIEME PARTIE : EXPERIMENTATION
Chapitre VI : Mesures avec le débitmètre
VI.1 Réglage et précaution
VI.2 Etalonnage
VI.3 Mesures de débit
a- Mesures indirectes
b- Mesures directes
VI.4. Mesures de débit moyen et l’intensité correspondante
VI.4.1. Mesures de débit moyen
VI.4.2 Mesure de l’intensité
a- Expérience préliminaire
b- Mesures expérimentales
VI.4.3. Recherche de débit en fonction de l’intensité
VI.4.4. Mesure de la résistivité
VI.4.5. Calcul des incertitudes
VI.5 Comparaison avec d’autres débitmètres
VI.6 Conclusion
CONCLUSION GENERALE