Depuis le mois de janvier de cette année le centre de formation de Pierrelatte (26) dispose d’un nouvel outil aussi inédit qu’original : un banc d’essai qui permet de mesurer les pertes de charges réelles engendrées par un circuit hydraulique de piscine.
Pourquoi ce banc d’essai ?
Le point de départ de ce banc d’essai, c’est l’expérience de l’équipe des formateurs de Pierrelatte. En effet, celle-ci est confrontée en permanence aux questions des jeunes portant sur les pertes de charges. Pour ces derniers, cela reste un sujet beaucoup trop théorique qui se résume essentiellement par des affirmations telles que : « 1 coude à 90° = 1.6 m de canalisation » etc.. Mais quel est l’impact réel de notre choix de matériel en termes de perte de débit ?
Le banc d’essai a pour objectif de répondre à cette question en sortant de la théorie pour réaliser des mesures en situation réelle.
Il permet ainsi de recréer l’ensemble des situations que l’on retrouve dans le domaine de la piscine et, pour chacune d’entre elles, de mesurer la perte de débit provoquée. Une chose vue valant mille choses entendues, ce banc d’essai a paru être, pour l’équipe enseignante, un outil fantastique pour permettre aux apprentis, futurs professionnels de la piscine, de comprendre et de retenir, de la façon la plus concrète possible, les phénomènes de pertes de charges en piscine.
Quels sont les tests que permet de réaliser le banc d’essai ?
Il permet de mesurer, et de comparer de façon concrète les pertes de charges induites par :
- Des canalisations de différents diamètres : Ø50 et Ø63 ;
- L’utilisation d’une vanne 1’’ et d’une vanne 1.5’’ ;
- L’impact des coudes à grand rayon en comparaison de coudes à petit rayon ;
- Le comportement de l’eau dans un collecteur en ligne ou dans un collecteur « fourchette » ;
- Le banc d’essai est configuré pour réaliser des tests en aspiration comme en refoulement.
Un débitmètre à colonne est positionné en sortie de pompe, afin de reproduire, au plus juste, les débits que l’on retrouve en situation réelle. Par exemple 12 m3/h, et 18 m3/h, en passage libre…
Il s’agira ensuite de dévier le circuit sur chaque partie du banc (vannes, coudes, collecteurs, etc.), et de constater la perte de débit provoquée.
Une démarche qui s’inscrit dans « la piscine éco-responsable »
Une connaissance précise des pertes de charges s’inscrit dans une démarche d’éco-responsabilité plébiscitée par les nouvelles générations de consommateurs.
Nous pouvons imaginer que bientôt, il sera possible d’établir le classement énergivore d’une piscine (A, B, C, D, E) en fonction de la consommation électrique nécessaire pour assurer la filtration de l’eau.
Ce principe existe déjà dans de nombreux domaines pour éclairer le client dans ses choix, pourquoi pas pour les piscines ? Des travaux en ce sens sont en cours…
Ce banc d’essai est d’ores et déjà opérationnel. L’équipe du centre de formation de Pierrelatte, est revenue pour nous sur les premiers résultats révélés par les tests réalisés.
1re étude
Les professionnels de l’hydraulique ont coutume de parler de pertes de charge d’une installation hydraulique en termes de montée en pression, soit en mbar, soit en mCE. Cette montée en pression, qui constitue une résistance au passage de l’eau, induit logiquement une perte de débit. L’inverse est également vrai : plus on augmente le débit qui passe dans un élément hydraulique, plus la pression augmente. Nous sommes ainsi habitués à relever le débit hydraulique d’une pompe en fonction de sa courbe de pertes de charge (généralement à 10 mCE (mCE = mètre de colonne d’eau. 10 mCE = 1 bar).
De la même manière, tout élément hydraulique a sa propre courbe de pertes de charge. Savez-vous, par exemple, que sur la notice de certaines vannes multivoies, le fabricant fournit la courbe de pertes de charge ?
Pour ce qui est de la conception hydraulique, nous entendons des raisonnements tout à fait logiques pour nos piscines « standard », tels que :
- il faut connecter un tuyau par pièce à sceller ;
- il faut privilégier les coudes à grand rayon ;
- il faut privilégier des collecteurs à l’aspiration en 63 mm, etc.
Il faut reconnaitre que les mbar ou les mCE, ne représentent pas des éléments suffisamment « palpables » pour permettre de visualiser l’impact de nos choix hydrauliques en termes de perte de débit. Nos apprentis ont préféré une approche « perte de débit ». Nous allons partager avec vous les résultats du 1er test réalisé avec ce banc d’essai. Bien entendu, d’autres suivront…
Le principe du test
Ci-dessous le banc réalisé par nos apprentis.
Le principe est simple : aspirer de l’eau dans un filtre « ouvert », qui sert de piscine, puis la faire passer dans une boucle hydraulique. Avec des vannes, nous pourrons dévier le débit d’eau par les uns ou les autres des éléments hydrauliques.
Un système de by-pass avec des vannes permettra de tester chacun des éléments en « refoulement », puis en « aspiration ».
La pompe à vitesse variable permettra de faire le test à 12 m3/h (c’est le débit moyen observé avec une pompe de 1 CV en situation réelle), puis à 18 m3/h (1,5 CV).
Dans cette position, le banc d’essai permet, par exemple, de mesurer les pertes de charge d’un collecteur de 50 à l’aspiration.
TEST N°1 : avec un débit de référence de 12 m3/h
TEST N°2 : avec un débit de référence de 18 m3/h
Chacun pourra apprécier les résultats
Les premières constatations :
1• Les pertes provoquées à l’aspiration sont plus importantes que celles provoquées au refoulement ;
2• Les vannes multivoies : dévoreuses de débit ;
3• Les bons élèves : les vannes boisseau, les coudes à 45°, les coudes à grand rayon ;
4• Les coudes à 90° : pas si terribles que ça !
Les premières conclusions :
Focus sur les vannes multivoies :
Voici les courbes de pertes de charges fournies par un fabricant de vannes multivoies.
On constate sur les courbes que pour un débit de 14 m3/h, on subit une perte de charge de :
• 7 mCE pour une vanne en 1,5 pouces
• 1,8 mCE pour une vanne en 2 pouces
Conclusion : à partir de 14 m3/h, il est impératif de placer une vanne en 2 pouces.
Attention : certains fabricants vous donnent le choix entre un filtre de 14 m3/h monté avec une vanne de 1,5 pouces ou une vanne 2 pouces. D’autres ne proposent pas de montage en 2 pouces.
Le comportement de l’eau
Le saviez-vous ? Sur un collecteur monté en ligne, l’eau ne se comporte pas de la même manière selon qu’il s’agisse du circuit de refoulement ou du circuit d’aspiration.
Refoulement
Aspiration
Ce visuel permettra par exemple de raccorder les skimmers aux entrées du collecteur qui « aspirent le plus »…
Les médias filtrants : pas tous égaux en pertes de charge !
Nous avons installé 4 pompes identiques de ¾ CV sur 4 médias filtrants différents, tous dimensionnés en conséquence.
Voici les débits obtenus :
Attention : nous soulignons ici que les sables ne sont pas tous de granulométrie identique. Idem pour les verres.
Nous rappelons également qu’en termes de filtration, un débit plus faible ne signifie pas que la filtration est moins efficace. Vaut-il mieux un gros débit associé à une finesse de filtration médiocre, ou un débit plus faible associé à une finesse de filtration d’excellente qualité ? C’est un autre sujet…
À SUIVRE
Nous vous livrons ici simplement une première approche des informations que va pouvoir nous fournir ce banc d’essai hydraulique.
Elle permet déjà de visualiser de manière concrète les conséquences des choix hydrauliques que vous pouvez faire.
Prochainement, nous vous fournirons une étude plus précise sur :
• Comment calculer la perte de charge réelle d’une installation en fonction du débit souhaité ?
• Comment calculer la consommation électrique nécessaire journalière pour filtrer l’eau selon le choix hydraulique que l’on fait ?
Nos remerciements à nos partenaires, qui ont fourni gracieusement le matériel nécessaire à la réalisation de ce banc d’essai :
• Cf Group France : pompe à vitesse variable et manomètre différentiel ;
• Hayward : vannes ;
• Interplast : PVC.
Texte : l’équipe des formateurs de Pierrelatte – Propos recueillis par Michel Dupenloup
