Vis d'Archimède

[CF21]

J'ai besoin de ces informations ou de la formule de calcul que je dois appliquer car je veux canaliser au mieux (goulot)afin d'éviter les turbulences.
ci-joint un schéma
Merci d'avance pour vos réponses.

Je pense que vous aurez du mal à trouver une réponse précise (et fiable à 100%) à la demande, parce que la technologie des vis en mode énergie est récente, le retour d'expérience est faible, les informations constructeurs-installateurs ne sont pas publiques. Un représentant de NRC (aujourd'hui travaillant pour Ritz-Atro je crois) m'avait dit que ce calcul constructif de prise d'eau à amont immédiat de la vis (et de choix de hauteur) faisait justement partie des points où il ne faut pas se rater.

[dB-)]

Bonjour,

je reviens juste à la question de départ :

J'aurais besoin d'aide pour déterminer une section de passage tout en conservant ma hauteur d'eau

La surface d'une eau immobile est horizontale, mais par contre le déplacement de l'eau n'est pas gratuit, et se paie inévitablement soit par une perte de charge dans les canalisations fermées, soit par une perte de niveau dans les canaux. Donc la réponse est : en aucun cas vous ne conserverez votre hauteur d'eau, il va y avoir de la casse !

Sur le croquis vite fait ci-dessous, j'ai indiqué 6 zones :

Admission vis hydro.png

A : l'eau s'écoule dans le bief d'arrivée, en général de bonne section, propre, et à faible vitesse (souvent moins de 1 m/s) : la pente de la surface est alors de moins de 1 mm / m
B : on arrive à la réduction de section pour alimenter la vis : il n'y a pas de secret, la section étant réduite, et le débit constant, il va bien falloir que l'eau accélère, c'est ce qu'elle fait progressivement dans cette zone B, au détriment du niveau de la surface. On observe très bien cette forme en toboggan sur la crête d'un seuil par exemple. Pour diminuer la perte de niveau, il faut aménager la forme du rétrécissement, déjà en biseautant le fond (et non utiliser un angle droit comme ici), ainsi que les bajoyers. A noter que si en sortie, vous ne laissez pas l'eau "descendre", alors ça va s'engorger et le débit va diminuer ...
C : là c'est une zone de joyeuse turbulence, voir les vis en fonctionnement ! Ça glougloute sérieusement, et en fonction du bon déroulement ou non de l'admission, cela va donc perturber aussi la zone B ...
D : l'eau se calme dans les augets, et agit donc uniquement par son poids
E : de nouveau une zone de très forte turbulence, avec le lâché de paquets d'eau successifs dans le bief aval
F : ça se calme à nouveau, et on retrouve en général des pentes faibles, quoi que très souvent, le bief aval est négligé par rapport au bief amont : je vois ainsi des biefs amont en magnifiques pierres de taille, et des biefs avals en terre, avec envasement, souches d'arbres, etc ...

Une fois que vous avez modélisé les différents éléments (formes, état de surface, ...), le calcul précis des pertes de niveau des différentes zones peut se faire à la main (bonjour les formules, très bon niveau en maths requis), mais aussi actuellement avec des logiciel de CFD, cela restant assez pénible (du moins sur mon logiciel Blue CFD). On peut aussi "facilement" estimer à la louche les pertes dans les zones A et B, c'est d'autant plus facile qu'on admet une erreur importante .

Pour estimer au mieux, il faudrait connaître la largeur de votre chambre d'eau, la forme que vous voulez donner au rétrécissement latéral et à la pente de remontée du radier.

dB-)

[CF21]

Très clair ce dessin de dB-).

@alexb : pensez aussi à faire une recherche YouTube avec "archimedes screw" ou "hydro screw". Il y a maintenant pas mal de vidéos de vis installées et sur certaines, on peut voir la manière dont le génie civil a été conçu. Pour dégrossir et réfléchir à la faisabilité, cela donne des idées. Ensuite, si vous concrétisez, il vaut quand même mieux se fier à l'offre d'installation du constructeur.

D'après les premiers retours, la vis paraît surtout adaptée à des sites qui ne correspondent pas forcément à votre cas : turbinage de gros débits (plutôt au-dessus de 5 m3/s, voire 10 m3/s) en très basse chute, ce qui pose traditionnellement des problèmes aux turbines ; installation directe au barrage dans le cadre d'un nouveau règlement d'eau (et non en chambre dans le cadre d'un droit d'eau FT) ou alors dans un bief bien dégagé (le joujou prend de la place) ; site isolé où l'on veut minimiser les problèmes de grilles et embâcles, etc. SI vous avez un moulin ou une usine dont la chambre était conçue pour une turbine, c'est généralement plus simple de conserver cette option. Si le débit est régulier, une petite hélice à pale réglables à l'arrêt ne sera pas trop coûteuse à l'achat, pas trop compliquée à la pose et elle aura probablement un meilleur rendement que la vis.

Il faut ajouter qu'en terme de continuité écologique, la vis ne résout que le problème de la dévalaison ichtyocompatible ; mais la dimension la plus contraignante et la plus coûteuse de la continuité, c'est bien sûr la montaison. Et là, vous n'échapperez pas à la PAP si la DDT et l'ONEMA veulent vous l'imposer.

[alexb]

Merci pour vos réponse ça na pas trainé .

J avais voulu vous simplifier la tache en ne vous donnant que la moitié de l énoncé grave erreur .
En faite j ai deux site, en amont un moulin sur la rivière avec une roue a aube , quelque mettre plus haut il y a une prise d eau pour alimenter un bief de 350m de long 8 m de large qui alimente deux chambre d eau identique pour un débit moyen de 5 m3/s.

Question technique je suis partie sur 2 vis :une a débit fixe et l autre a débit variable histoire d ajuster ma production

Question pratique l agence de l eau ma indiqué que mon site se prêter a la remise en route car la rivière naturelle remonte jusqu au moulin celui ci étant dans une courbe il est facile de faire une petite rivière de contournement de plus celle ci pourrait par conséquent être alimenté par le débit réservé.

Celas règle les problèmes de dévalaison ( vis ) et montaison (rivière de contournement avec enrochement)

Maintenant mon gros problème s est le dé grillage ,difficile d accès ,arbres plantée de part et d autre donc plein de feuille et très difficile d évacuer les polluant (verre ,plastique).

Je sais que la question de la prise d eau et du débit est primordial s est pourquoi j active vos neurone n étant pas matheux :? je sais qu il serra difficile de conserver ma hauteur de chute ,mais dans quel mesure.

Pour la formule j était partie sur calcule de débit en seuil noyé et en inter changeant le débit a la hauteur de la lame d eau , mais la moi plus rien y comprendre

Merci pour vos réponse

Cordialement

Alexandre

[moulino51]

Maintenant mon gros problème s est le dé grillage ,difficile d accès ,arbres plantée de part et d autre donc plein de feuille et très difficile d évacuer les polluant (verre ,plastique).

Pas si problématique que cela, sur un site prés de Senlis, l'usinier est passé par un gros tube traversant la chambre d'eau pour évacuer les feuilles et débris (pas les grumes bien sur )

petit HS : alexb comme Alexandre le Bienheureux que vous pouvez contacter si besoin d'un devis pour du matériel et des accessoires hydraulique (contact en MP, car les adresses courriels en ligne sont rapidement récupérée par les robots spammeur) ou directement chez http://www.hydraunorm.com/ fin du HS


Gé

[alexb]

J ai tourné le sujet dans tout sens et il m est venu une idée ,si je prends la surface de passage des anciennes turbines moins la gravité des 2 mètres de charge cela pourrait me donner une approche de la section de passage ,non

j aimerais vous faire des plans plus précis avec inclinaison du radier et des flancs mais sans approche du calcul de la lame ou de la section de passage il y a trop de possibilités ;

demain je vous fait un plan d ensemble et des vues de coupe en manocad

mais quelqu'un pourrait t il me dire si cette approche a un sens et si oui comment résoudre cette équation , cela ne serra qu un premier jet mais ce serra déjà ça

Alex

[dB-)]

Bonsoir,

une chose m'étonne : à moins de vouloir construire vous même une vis, ce qui me semble audacieux, le fabricant que vous allez contacter doit normalement être compétent et peut vous fournir toutes les informations et conseils pour optimiser l'alimentation de la vis, non ?

dB-)

[Pascal70]

Bonjour, il semblerait qu'un point très précis doit être respecté lors de l'installation d'une vis. Il s'agit de son calage par rapport au niveau moyen amont. Les différents fournisseurs que j'ai contacté pour mes 3,5m/s sous 2,45 de chute sont formels : 10 cm trop haut ou trop bas peuvent être très pénalisants en termes de rendement. dans mon cas ou je vais "returbiner" l'eau issue de ma turbine située 500 m plus haut, la campagne de mesure est aisée car je connais précisément les hauteurs d'eau aval en fonction du débit. Il semblerait que l'angle d'inclinaison de la vis soit chez de nombreux fabricants de 22°. En revanche, en visionnant les vidéos sur le net de machines à cintrer les spires par exemple, je trouve assez gonflé de vouloir construire sa vis-même, ce qui est tout à votre honneur….. En ce qui concerne mon projet, je pars sur une vis d'environ 2,90 à 3m de diamètre; je vous laisse imaginer le développement d'une spire ainsi que sa mise en forme dans une tôle de 8mm. Bon courage et chapeau bas, tenez nous informé de l'avancement du projet.
Bonne journée.
PJ

[CF21]

il semblerait qu'un point très précis doit être respecté lors de l'installation d'une vis. Il s'agit de son calage par rapport au niveau moyen amont. Les différents fournisseurs que j'ai contacté pour mes 3,5m/s sous 2,45 de chute sont formels : 10 cm trop haut ou trop bas peuvent être très pénalisants en termes de rendement.

Je confirme ce point, sur la zone C dans le schéma de Didier. Voir ce papier de recherche (anglais) sur la détermination de l'entrée d'eau dans la vis.

Nuernbergk_Rorres_2012.pdf

Cette zone est sans doute critique parce qu'elle détermine la capacité d'absorption du débit entrant, avec risque de perte par sous-capacité ("overflow" et Qo dans le texte joint), et qu'elle est turbulente avec des pertes (choc au niveau du premier pas de l'hélice, ressaut hydraulique dû au changement d'écoulement).

[alexb]

Je vous remercie pour vos réponse

Je viens de refaire un tour sur le site équipé de 2vis et il semblerait que la question de la section de passage ne se pose pas comme celle d un seuil en effet il n y a pas de chute a proprement parlé mais plutôt un volume absorbé entre chaque spire ,le choque sur cette dernière crée des turbulences mais il maintien le niveau et évite l affaissement de la lame d eau .
Je vais faire un radier en pente douce et canaliser les côtés de la même manière pour génère le moins de remou possible.
Je prendrais - 10 cm sur mon niveau car il est plus facile d ecreter une partie du débite que d en rajouter
Par contre je prendrais grand soin de la partie aval pour éviter l engorgement
Un amie viens de me transmettre son devis comprenant deux vis ,une fixe et l autre variable ,armoire électrique, régulation, vanne de garde transport, ext ... je serais curieux de le comparer a celui de 2 kaplan avec les même prestation
5m3/s sous 2m

Bonne journée