Info technique sur rehausse de seuil

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Re: Info technique sur rehausse de seuil

Message par MHEC » 06 juin 2018, 16:45

Bonjour,
Le règlement d'eau indique une hauteur de rehausse : 45 cm
Waouh !!! C'est énorme comme hauteur de rehausse !!! C'est carrément Impossible de les manœuvrer manuellement, ça risque de vous couter "un bras" mais pas le choix, il faudra passer par des clapets métalliques actionnés par des vérins hydrauliques.

Pouvez-vous nous renseigner :
=> Sur la longueur du seuil ?
=> Confirmation de votre niveau légal soit – 45cm ? Sans les rehausses.
=> La situation administrative de votre moulin (fondé en titre ou pas ? ).

Pour vous apporter des solutions, il serait aussi intéressant de connaitre:
=> La puissance actuelle de votre installation.
=> Le module de vote rivière.
=> Votre chute (sans les rehausses).
=> Si une PAP est prévue ?


PV
Microcentrale HydroElectrique de Chappes
Turbine Kaplan double réglage THEE : 10 m3/s / 2,80 m - 145 t/mn - Ø roue 1,80 m.
Génératrice: ABB de 220 kW, Multiplicateur: HANSEN, Production: 1 000 MWh/an.

Image
Site web: Moulin de Chappes.com

Mikka
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Re: Info technique sur rehausse de seuil

Message par Mikka » 07 juin 2018, 09:29

Bonjour MHEC et merci pour votre retour.

Le seuil fait dans 65m dans sa totalité, il y a 2 vannes d'une section de 2m environ chacune. l'une des vannes est située à l'une des extrémités --proche du canal d'amené-- l'autre divisant le seuil est située à approximativement 5 m de l'autre berge -- à priori le futur emplacement de la passe à poisson.

Le moulin est fondé et titre et reconnu pour une PMB de 150Kw ( et non 160 comme évoqué dans un autre message) pour une hauteur de chute reconnu de 2,13m. à priori cette hauteur de chute, réalisée par un BE a été faite à la crête du seuil - donc sans les rehausses. Le module de la rivière est de 8m3 avec des moyennes mensuelle min/max de 1,5 à 18m3. Le canal d'amenée est très très envasé et la vanne ouvrière détruite, donc impossible d'établir en l'état et de manière simple une mesure réaliste au droit du moulin.

Concernant le niveau légal, il n'y a pas de marque sur le moulin (effacé) et le point de référence temporaire utilisé dans le moulin a également disparu ! Il faudra donc le reconstituer par déduction. Mon règlement d'eau est détaillé dans un précédent message.

à l'époque, selon le règlement d'eau les rehausses étaient constituées de planches de bois (maintenues par à priori par des tiges de fer - cf message précédent) -- donc à priori il doit m'être possible de réutiliser cette méthode --hormis le fait que cela supposerait que j'habite proche de la centrale, ce qui ne sera pas le cas !--

Pour l'instant, j'ai réduit mon étude à 2 méthodes :

- rehausse fusible avec puit :
>> Les plus :
- économique,
- bascule automatique en cas de crue
>> Les moins
- réarmement manuel... ( à moins de les asservir, ce qui reviendrait à faire des vannes à clapet !) - quoi que, peut être avec un système de contrepoids le réarmement pourrait se déclencher en deçà d'un certain débit ?
- pas de possibilité de moduler le débit pour rester au niveau légal lors des hautes eaux / petites crues.

- Rehausse à clapet
>> Les plus
- Modulation des gros débits pour rester au niveau légale le plus longtemps possible.
>> Les moins
- Plus difficile à concevoir et mettre en oeuvre
- Plus cher

Quelque soit la méthode retenue, j'ai prévu de concevoir, réaliser, implanter et asservir moi-même ces rehausses. Hormis les aspects techniques et les règles de bon sens, en ai-je légalement le droit ou dois-je passer dans un BE ou un fabricant labellisé ?

Merci pour vos retours

Bonne journée,
Mikka.

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PERRET
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Re: Info technique sur rehausse de seuil

Message par PERRET » 11 juin 2018, 08:01

Bonjour,

Une chance pour vous que ces rehausses soient prévues au règlement d'eau.

Sans connaitre le site, il me semble que le remplacement des rehausses par 2 ou 3 clapets, d'une largeur d'une vingtaine de m de largeur commandés par vérins, soit de loin la meilleure solution.
Encore faut-il qu'il y ai une alimentation électrique à proximité pour les relever. Sinon, panneaux solaires et batteries 24 V
Compte tenu de la faible hauteur d'eau, les efforts sont limités et la réalisation ne pose aucun problème. Nul besoin de passer par un bureau d'étude si l'on a quelque notions de mécanique.

N'hésitez pas à vous déplacer pour voir des clapets d'un hauteur similaire et les solutions retenues pour la réalisation.
.
Déversoir 1988 - 1 m.JPG
Déversoir 2006 -3.JPG
Déversoir 2006 -4.JPG
CLAPET - Plans - 04.JPG
N'importe comment, rehausser un seuil à un coût. Passer d'une chute brute de 2,13 m à 2.58 m avec une turbine donnée augmentera théoriquement la puissance disponible, donc la production de 33 %. Ou, pour la même puissance, à y installer une turbine de plus petit diamètre, donc moins coûteuse.
Jadis de la main d’œuvre était disponible en permanence dans les moulins pour manœuvrer les vannes, nettoyer la grille, etc. .
Ce n'est plus le cas aujourd’hui. Mais la technologie permet maintenant d'y palier. La difficulté est souvent de trouver les meilleures solutions et des entreprises sérieuses et compétentes pour réaliser les travaux.
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Claude PERRET
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Re: Info technique sur rehausse de seuil

Message par Mikka » 11 juin 2018, 18:39

Bonjour,

Merci pour votre réponse, enfin un exemple visuel concret !
PERRET a écrit :
11 juin 2018, 08:01
N'hésitez pas à vous déplacer pour voir des clapets d'un hauteur similaire et les solutions retenues pour la réalisation.
J'en prend bonne note, je suis en déplacement cette semaine, dès mon retour c'est avec plaisir que je vous contacterai pour organiser une visite !

Dans l'état actuel, j'ai commencé à modéliser sous Freecad ( module FEM/RDM) pour dimensionner les sections et déterminer les éléments et forces mécaniques.

Dans votre plan, je ne vois pas ou se situe le vérin, il n'y en a qu'un pour tout le clapet de 20m ? la porté/rigidité est-elle suffisante au niveau de la crête du clapet ?

Comment est soutenu/articulé le clapet au niveau du seuil ? qu'en est-il également de l'effacement en cas de crue, êtes vous sur la crête du seuil ou en léger recul pour compenser la hauteur du clapet et respecter le niveau legal ?

Bonne soirée,
Mikka.

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Re: Info technique sur rehausse de seuil

Message par PERRET » 12 juin 2018, 09:24

Bonjour,

Effectivement un seul vérin, fixé sur le bajoyer rive gauche du déversoir, suffit pour manœuvrer ce clapet de 20 m de largeur.
Pression d'huile, clapet relevé : ± 30 bars. Relié au groupe hydraulique par ± 400 m de flexibles.
2006 - Clapet - 02.JPG
CLAPET - Plans - 08.JPG
Clapet - Détails - 03.JPG
L'axe d'articulation en partie basse est un rond Ø 50
Le clapet subit un léger vrillage (4,8°) qui aurait pu être corrigé en atelier lors de la réalisation du tablier, ce qui se traduit par une différence de niveau en crête du clapet de 2 cm. Insignifiant.
Vrillage du clapet.jpg
Commandé par deux vérins, un sur chaque rive, un clapet de même section aurait pu avoir théoriquement une largeur 4 fois plus grande et subir les mêmes contraintes de flexion. Je laisse aux spécialistes en résistance des matériaux de confirmer ou infirmer ma réponse . . .

L'implantation d'un clapet dépend essentiellement du site et des possibilités de réalisation. Dans ce cas précis le clapet s'encastre dans le radier existant pour obtenir un débit maximum, clapet complètement couché.
.
06 - Clapet - 03.JPG
.
DENISE - Juillet 2011 - 05.JPG
.
Articulation Clapet - 1.jpg
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Re: Info technique sur rehausse de seuil

Message par Mikka » 14 juin 2018, 12:28

Bonjour,

Merci pour toutes ces précisions !

Concernant l'axe de d'articulation de la première version il s'agit bien d'un rond plein de 50 "simplement" posé dans une encoche ?

Concernant l'axe de la version tôle pliée, c'est marrant, c'est exactement la première idée qui m'est venue ! la question immédiate qui s'en est suivi était relative au risque de dépots (envasement, gravier) qui pouvaient venir obstruer l'axe.

Dans mon cas d'application voici les photos et le plan de situation du seuil :

Image

Image


Pour ce qui est du calcul de la charge, j’identifie 4 états différents :


Image
  1. Ouvert BASSES EAUX
    Lors de l’installation ou de la maintenance.
  2. Fermé MOYENNES EAUX
    Etat jusqu’au dépassement du niveau légal.
  3. En Mouvement MOYENNES EAUX
    Réglages pour maintenir le niveau légal ou effacer le clapet.
  4. Ouvert HAUTES EAUX
    clapet effacé.
Si j’ai bon souvenir de mes cours, l’énergie totale = Energie Potentielle + Energie Cinétique.
  • En état 2 (Fermé moyenne eau) : énergie potentielle forte et énergie cinétique négligeable
  • En état 4 (clapet effacé) énergie cinétique forte et énergie de pression négligeable.
Du coup, on peux prendre l’énergie potentielle comme base : Ep = Mxg*H.

Dans mon cas :
Largeur barrage : 45m
Hauteur : 0,45cm

soit 450kg/m2 soit au total 9112,5Kg de charge d’eau à soulever dans le pire des cas : hautes eaux, clapet ouvert.

à cela doit s’ajouter le poids du clapet :

Avec l’hypothèse d'un clapet semblable à celui présenté par M. Perret, d’un tablier d’une épaisseur de 5mm, de renforts perpendiculaires triangulaires de 45cm*25cm et d’épaisseur 8mm, d’un cylindre de renfort d’un diamètre de 250mm et 5mm d’épaisseur, d’une masse volumique de l’acier galvanisé de 7800Kg/m3, j’obtiens une masse totale du clapet de 2487 Kg.

Avec ces données de bases, qui pourraient être affinées, j’obtiens au final une masse totale 11600Kg à soulever, donc 2 vérins de 6T seraient nécessaires pour manipuler confortablement le clapet. En réalité l’effort sera moindre, puisque je ne prend pas en compte pour l’instant l’effet de levier produit par le clapet.

Je vous met en pièce jointe la feuille de calcul qui m’a servi de base.

Je vais désormais modéliser le clapet sous Freecad et effectuer quelques calculs de RDM (enfin freecad va le faire) pour dimensionner les sections des pièces. Dès que j’aurais quelque chose de convenable, je le mettrai en ligne.

Merci pour vos retours déjà dans l’évaluation des forces en jeu.

Bonne journée,
Mikka.
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Re: Info technique sur rehausse de seuil

Message par PERRET » 14 juin 2018, 15:27

Bonjour,

Effectivement les trois axes sont des ronds Ø 50, reposant dans une encoche. Une pièce tenue avec deux boulons les empêche de s'en échapper.
Clapet - Détails - 12.JPG
.
L'articulation de la petite vanne en tôle pliée me semble difficilement être colmatée. Mais pas d'expérience.

Au vu du plan et de la faible hauteur d'eau à retenir, un seul clapet maintenu par deux vérins semble envisageable.

Pression de l'eau : 45 m x 0,45^2 / 2 / sin 60°= 5 261 kg - Clapet relevé à 60°
Couple de renversement du clapet par la pression de l'eau : 5 261 x 0,45 / 3 / sin 60°= 911 m.kg
Il convient d'y ajouter le couple de renversement de la masse du clapet
2 487 kg x cos 60°x 0,45 / sin 60° = 1 436 m.kg

En admettant la fixation de la tige du vérin située à 0,75 m de l'axe du clapet et vérin perpendiculaire au clapet relevé
Effort de traction sur chaque vérin : (911 + 1 436) / 0,75 / 2 = 1 565 kg.

Ces calculs, théoriques, ne tiennent pas compte des impondérables (Débordement de l'eau au dessus de la crête du clapet relevé, frottements contre les bajoyers, présence d'une souche sur le clapet ouvert, etc. . .)
Il est donc nécessaire de prévoir un coefficient de sécurité et surtout régler correctement le limiteur de pression du groupe hydraulique.
Deux vérins Ø 70 ou 80 feraient parfaitement l'affaire tout en travaillant avec pression d'huile faible.
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Re: Info technique sur rehausse de seuil

Message par Mikka » 15 juin 2018, 15:52

Bonjour,

Merci beaucoup pour toutes ces précisions. J'avais prévu de repartir de 0 pour les plans, mais difficile de faire plus épuré que les versions qui vous avez présentés. Elles correspondent à 3 cas d'utilisation bien distincts.

La première version, qui grâce à sa structure tubulaire, directement fixée au sol par les articulations, encaisse sans problème la poussée de déformation au centre du barrage. J'avais imaginé de contraindre (cintrer) légèrement un tube pour lui faire absorber la poussée du centre, mais ça ne sert strictement à rien pour une rehausse de 45cm !

Juste pour information,
  • y a t-il une raison particulière pour que les clapets soient orientés à 60° plutôt qu'à la verticale ?
  • à quoi servent les profils au de la crête du clapet, hormis à diviser la ligne d'eau ?
Pour vos calculs, je n'ai pas réussi à retrouver le cheminement, pourriez vous le refaire point par point de manière plus détaillée ?
  • Pression de l'eau : 45 m x 0,45^2 / 2 / sin 60°= 5 261 kg - Clapet relevé à 60°
  • Couple de renversement du clapet par la pression de l'eau : 5 261 x 0,45 / 3 / sin 60°= 911 m.kg
  • Il convient d'y ajouter le couple de renversement de la masse du clapet
    2 487 kg x cos 60°x 0,45 / sin 60° = 1 436 m.kg
Pour la mise en oeuvre, faut-il une déclaration de travaux, une demande de permis de construire, rien ? sachant que je vais devoir rectifier l'alignement de la crête du seuil, et la reculer pour créer l'espace de replie du clapet.

Image

Pour ce qui est de la passe à poisson, (pour l'instant il n'y en a pas, je vais la réaliser en même temps), avez vous une idée de comment l'aligner avec les clapets ? Faut-il l'aligner avec la hauteur légale moins la section nécessaire au débit réservé ?

Merci encore pour tous ces conseils.

Très bonne fin de journée,
Mikka.
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Re: Info technique sur rehausse de seuil

Message par PERRET » 17 juin 2018, 07:48

Bonjour,

L'inclinaison du clapet relevé peut être quelconque, c'est toujours un compromis.
Néanmoins tenir compte que si le clapet relevé est à 90°, il ne sera plus possible, une fois posé, de modifier le niveau de crête si erreur ou autre.

Calculs repris pour le clapet relevé à 90°:

Pression de l'eau : 45 m x 0,45^2 / 2 = 4,556 tonnes ou 4 556 kg - Clapet vertical.
Couple de renversement du clapet causé par la pression de l'eau : 4 556 x 0,45 / 3 = 683 m.kg
Il n'y a plus de couple de renversement de la masse du clapet puisqu'il est vertical.

En admettant la fixation de la tige du vérin située au même niveau que précédemment (± 0,20 m au dessus de la R.L.), soit maintenant à 0,65 m de l'axe du clapet et vérin perpendiculaire au clapet relevé (horizontal)

Effort de traction de chaque vérin : 683 / 0,65 / 2 = 525 kg, clapet totalement relevé.

Lorsqu’une lame d'eau se déverse, de l'air est entrainé et un vide se crée derrière le clapet augmentant les efforts. Périodiquement cette lame d'eau se brise sous l'effet de la dépression ce qui entraine des instabilités nuisibles.
Pour y remédier, on prévoit des béquets sur le clapet ou une entrée d'air dans les bajoyers et débouchant en bas du clapet.
MARLE - Le Moulin de la Ville -8.JPG
Surtout pas de permis de construire, ni demande d’autorisation de travaux, c'est aller au devant des pires ennuis.

Simplement une déclaration de travaux d'entretien/modernation des ouvrages puisque vous ne modifiez pas le niveau de la retenue légale figurant au règlement d'eau ni la consistance des ouvrages. Surtout que pour installer le clapet il ne sera pas nécessaire de mettre le bief à sec
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