Perte de charge

Une perte de charge est la diminution de l’énergie mécanique d’un fluide entre deux points d’un circuit. Elle se mesure généralement comme une hauteur de fluide, en mètres de colonne d’eau, ou comme une différence de pression. Elle résulte des frottements le long des conduites et des perturbations créées par les changements de géométrie et les équipements.

Pertes régulières et singulières

Les pertes régulières se développent sur la longueur d’un conduit. Pour un écoulement incompressible, l’équation de Darcy-Weisbach les relie à la longueur, au diamètre hydraulique, à la vitesse moyenne et à un facteur de frottement. Celui-ci dépend du régime d’écoulement et, en régime turbulent, de la rugosité relative de la paroi.

Les pertes singulières sont associées aux coudes, vannes, tés, rétrécissements, élargissements, entrées, sorties et appareils traversés. Elles sont souvent exprimées par un coefficient multiplié par la hauteur cinétique. Malgré leur nom, elles peuvent dominer le bilan d’un circuit court ou riche en accessoires. Une crépine colmatée, un filtre encrassé ou une vanne partiellement fermée augmente ainsi fortement la résistance hydraulique.

Conséquences dans un circuit aquacole

À géométrie donnée, l’augmentation du débit accroît généralement les pertes de charge de façon non linéaire. La pompe doit fournir une hauteur suffisante pour compenser à la fois la différence de niveau, les pertes dans les canalisations et celles des équipements. Son point de fonctionnement résulte de l’intersection entre sa courbe caractéristique et celle du réseau ; additionner seulement les pressions nominales des appareils ne décrit pas correctement ce point.

Une mesure de pression en amont et en aval d’un composant permet d’en suivre l’encrassement, à condition de comparer des débits et des niveaux équivalents. La perte de charge ne signifie pas que la matière ou le débit disparaît : l’énergie mécanique est dissipée principalement sous forme de chaleur et de turbulence. Le choix du diamètre, la limitation des changements brusques de direction et l’entretien des surfaces permettent de la réduire.