Mémoire de fin d’études caractéristiques de la turbine Pelton

Mémoire de fin d’études ingénieur hydraulique

Turbine à réaction

Une turbine à réaction est une turbine dans laquelle l’eau arrivant au rotor, a une vitesse réduite, correspond à une fraction seulement de la chute utilisable en ce point ; elle est par contre sous pression. L’eau admise dans le rotor possède donc à la fois de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle de pression, et c’est l’ensemble de ces 2 énergies que le rotor transforme en énergie mécanique.

– La turbine Pelton:

La turbine Pelton, généralement réservée aux usines de haute chute (de 80 à 1800 mètres). Cette turbine est constituée d’une roue, sur la périphérie de laquelle est fixée des séries de cuillères doubles métalliques appelées augets. L’eau sort de la conduite forcée à grande vitesse et vient percuter avec force les augets par l’intermédiaire des injecteurs.

– Turbine crossflow:

La turbine crossflow est une turbine à réaction, elle est utilisée dans des projets de chute moyenne (200m au plus). Elle est formée d’une roue à aube de forme cylindrique, traversée à angle droit par un jet d’eau de section rectangulaire ; le débit est réglé par une aube rotative. En général, elle remplace la turbine Francis.

– La turbine Kaplan:

Ce type de turbine sert dans les usines de basse chute (3à 30 mètres). C’est une turbine à réaction dont la roue est entièrement immergée dans l’eau. Sa roue est une hélice ressemblant à celle d’un navire et ses pales sont orientables et permettent, par variation de leur inclinaison, d’ajuster la vitesse de rotation des turbines.

– Turbine Francis:

La turbine Francis est utilisée pour les moyennes chutes (10 à 200 mètres). C’est une turbine à réaction dont la roue est complètement immergée dans l’eau. Elle est constituée des séries d’aubages profilés qui forment des canaux au travers lesquels l’eau est accélérée et déviée. Etant donné sa construction compliquée, qui implique un prix d’achat plus élevé, ce type de turbine n’est que rarement installé dans des petites centrales récentes.

– Turbine hélice:

Turbine hélice à réaction, employée dans les usines à basse chute, c’est une turbine dans laquelle les aubes motrices sont implantées perpendiculairement à l’arbre de la turbine.
Elle est généralement à axe vertical, est alimentée, comme une turbine Francis, par une bâche spirale et équipée d’un aspirateur-diffuseur, l’énergie restante à la valeur proportionnellement très importante.

Le choix du type de turbine

Le choix d’une turbine dépend du couple de hauteur-débit. Suivant le couple (Q, H), on va obtenir à partir de l’abaque (annexe 21), les plages d’application de types de turbine.

Guide du mémoire de fin d’études avec la catégorie L’ENERGIE HYDRAULIQUE

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Mot clés : Bassin versant, crue, étiage, barrage en terre, canal, conduite forcée, turbine, taux de rentabilité interne

Table des matières

PARTIE I : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDES
I. Aperçu général du site
I.1. Situation géographique
I.1.1. Localisation générale de la zone d’étude
I.1.2. Voie de communication
I.2. Aperçu géologique de la zone
I.3. Hydrographie
I.4. Végétation 
I.5. Donnée climatique
II. Etude socio-économique
II.1. Situation Démographique 
II.2. Architecture
II.2.1. Architecture et matériaux de construction
II.2.2. Usage et utilité autre que l’hébergement
II.3. Les activités économiques 
II.3.1. Agriculture 
II.3.1.1. Problème rencontré
II.3.2. Elevage et pêche
II.3.2.1. Elevage
II.3.2.2. Pêche
II.3.3. Infrastructure sanitaire
II.3.4. Situation administrative
II.3.5. Infrastructure scolaire
II.3.6. Infrastructure routière
II.3.7. Communication et information
II.3.7.1. Type de transmission
a) le cellulaire 
b) Le réseau BLU 
Le réseau BLU, qui existe dans toutes les régions
II.3.7.2. Les informations audio-visuelles 
II.3.7.3. Les informations écrites
II.3.8. Industrie et artisanats
III : partie hydrologie
III.1. Notion de bassin versant
III.1.1. Caractéristique du bassin versant
III.1.1.1. Surface et Périmètre du bassin versant
III.1.1.2. Forme du bassin versant
III.1.1.3. Rectangle équivalent
III.1.1.4. Pente du bassin versant
III.1.1.4.1. Courbe hypsométrique
III.1.1.4.2. Pente moyenne du bassin versant
III.1.1.4.3. Indice de pente
III.1.1.5. résultat
III.1.1.6. Temps de concentration
III.1.1.5.1. Résultats
III.1.1.7. Couverture végétale
III.2. Estimation des débits
III.2.1. Présentation des données pluviométrique
III.2.2. Etude de crue
III.2.2.1. Définitions
III.2.2.2. Calcul des pluies de diverse fréquence
III.2.2.2.1. Résultat
III.2.2.3. Estimation des débits de crue de diverses fréquences 
III.2.2.3.1. Résultat
III.2.2.4. Choix de la loi le plus adaptif 
III.2.2.4.1. Principe de la méthode
III.2.2.4.2. Résultat
III.2.3. Analyse fréquentielle de l’étiage
III.2.3.1. Définition
III.2.3.2. Estimation des débits fréquentiels d’étiage 
III.2.3.2.1. Résultats
III.2.3.3. Estimation des apports
III.2.3.3.1. Résultat
IV. Besoin principal de la zone d’études
IV.1. Besoin en électricité
IV.1.1. Objectif du projet
IV.1.2. Choix du site
IV.1.3. Besoin en électricité
IV.1.3.1. Besoin en électricité domestique
IV.1.3.2. Consommation non domestique, industrielle
IV.1.4. Débit disponible
IV.2. Besoin en irrigation
IV.2.1. Calendrier cultural
IV.2.2. Mode de culture et besoin de la plante
IV.2.2.1. Besoin en eau de la plante
IV.2.2.2. Besoin absolus de la plante
IV.2.2.3. Besoin net : n B
IV.2.3. Détermination des débits fictifs continus
IV.2.7. Résultats
PARTIE II : ETUDE TECHNIQUE
I. Description de l’aménagement proposé
I.1. Caractéristiques générales
II. Description des ouvrages
II.1. Canal d’amenée
II.2. Chambre de mise en charge 
II.3. Conduite forcée
II.4. Bâtiment de la centrale 
II.5. Canal de restitution
II.6. Les turbines 
II.6.1. Les types de turbine
II.6.1.1. Les turbines à action
II.6.1.2. Turbine à réaction
II.6.2. Le choix du type de turbine 
II.6.2.1. Caractéristiques de la turbine Pelton
II.6.2.1.1. Distributeur
II.6.2.1.2. Roue
II.6.2.1.3. Réglage du débit
II.6.2.1.4. Organe anti-bélier
II.7. Les équipements électromécaniques
II.7.1. Le matériel hydraulique
II.7.2. Les matériels électriques
II.8. Barrage
II.8.1. Type et profil du barrage 
II.8.1.1. Type du sol 
II.8.1.2. Caractéristiques du sol 
II.8.2. Etude de stabilité du barrage en terre
II.8.3. Dispositifs de protection et sécurité
II.8.3.1. Drains
II.8.3.2. Masque étanche 
II.8.3.3. Enherbement 
II.8.3.4. Mur de soutènement
II.8.3.4.1. Etude de stabilité du mur
II.8.3.5. Etanchéité de la fondation
II.8.4. Ouvrage annexe
II.8.4.1. Evacuateur de crue 
II.8.4.1.1. Etude de stabilité de l’évacuateur de crue
II.8.4.2. Le bassin d’amortissement
II.8.4.3. Ouvrage de prise
II.8.4.4. Conduite de vidange
II.8.4.5. Dessableur
II.9. les ouvrages en irrigation
II.9.1. Les réseaux d’irrigation
II.9.1.1. Les canaux d’irrigation
II.9.2. Ouvrage de répartition
II.9.3. Ouvrage de sécurité et drainage
PARTIE III : ETUDE ENVIRONNEMENTALE DU PROJET
I. Environnement
II. Analyse des impacts sur l’environnement 
II.1. Impacts négatifs
II.1.1. Milieux physiques 
II.1.2. Milieux biologiques
II.1.3. Milieux humain 
II.2. Impacts positifs
II.3. Evaluation de l’importance des impacts
III. Mesures d’atténuation des impacts
IV. Plan de gestion environnementale du projet
IV.1. Le programme de surveillance
IV.2. Le programme de suivi
PARTIE IV : ETUDE ECONOMIQUE ET FINANCIERE
I. Etude économique
I.1. Objectif de l’étude économique
I.2. Donnée et hypothèse de calcul
I.2.1. Les charges d’exploitation
I.2.1.1. Les charges fixes 
I.2.1.2. Les charges variables 
I.2.2. Procédure de calcul
I.2.2.1. La valeur actuelle nette (V.AN)
I.2.2.2.Taux de Rentabilité Interne (T.R.I)
I.2.3.Coût moyen du kWh
I.2.4. Principaux résultats 
II. Etude financière 
II.1. Prix de vente du kWh
II.2. Condition de financement
II.3. Amortissements
ANNEXE

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