Forum de la petite hydroélectricité

Bonjour les mécaniciens

Je reprend un peu mon post, et d'après ce que j'ai pu voir, personnellement, comme je n'y connais rien en soudage(encore moins an soudage inox ou galva!), je serais plus a même de travailler le bois.
De plus je trouve des vannes de décharge en bois bien plus sympa qu'en métal.
J'habite sur site donc je suis prêt a faire la maintenance préventive et curative si nécessaire.
Pour info, sur mes trois vannes, une seule est encore débout, celle qui avait été refaite dans les années 60, soit il y a plus de 50 ans maintenant!

Pas mal pour une mémère de 50 ans je trouve!
Je resterais donc sur du bois, chêne a priori mais une scierie bretonne m'a proposé également un bois exotique: l'Azobé.
Je vois déjà les purs et durs dire que ce n'est pas développement durable que de prendre un bois exotique mais vaut il mieux produire de l'énergie un peu moins verte que pas d’énergie du tout?

Bref, j'ai plutôt besoin de conseil de tenu mécanique: on voit sur la photo un poteau central qui empêche la déformation de la vanne: problème lors des crues la rivière charrie pas mal de bois mort et j'ai peur qu'une fois mon moulin remis en fonctionnement, je ne puisse plus baisser mes vannes après chaque crue à cause des embâcles!
Solution : enlevé ce poteau central ! (la largeur de la pelle est d’environ 3,6m)

Je me suis donc lancé dans un petit calcul :
La partie de la vanne la plus sollicitée est bien entendu la planche du bas.
Avec une hauteur de vanne de 2m, que je compte construire en 10 planches de 20 cm, la planche du bas devra encaisser 1340 kg.
Si je considère une planche d’épaisseur 8cm alors je trouve un moment fléchissant de 580 mkg pour une flèche de 38mm avec l’Azobé (62mm avec le chêne).
La contrainte maxi serait de 27 MPa a comparer à une contrainte de rupture en flexion 4 pts de 162 MPa et une contrainte de rupture en compression de 96 MPa (respectivement 105 et 58 pour le chêne).

Les autres caractéristiques de l’azobé : totalement imputrescible, très dur (il faut en général des outils carbures pour le travailler), très dense (1,06 !).

La vanne seule ainsi constitué en azobé pèserai 600 kg.

Maintenant ma question

Pensez vous que ces « 32mm » de flèche soit rédhibitoires ?
Si je mettait juste un UPN posé au fond du radier afin que cette planche la plus sollicitée soit bien tenue, cela aura t il un influence suffisante pour limiter la flèche des planches supérieures ?

Pour info, l’ensemble du bois nécessaire à la réfection de mes vannes en azobé représente un volume de 4 m3 et le prix avec les 30 planches rabottées/rainurées sur les deux tranches revient à environ 7000 euros. Bien évidemment il y a l’usinage pour les crics et la manutention pas évidente, mais cel ame semble peu cher comparé au solution « ferraille » que j’ai pu trouver.

Merci d’avance de vos réactions

Bonsoir,

les vannes en bois sont très sympa au début, mais vieillissent et deviennent souvent grises ou noires en quelques années ! Si vous maîtrisez bien ce matériau, pourquoi pas en effet.
Voir aussi s'il s'agit :

• - d'une vanne de décharge ou de dégravage, au niveau du seuil, en principe toujours fermée et dans l'eau (sauf en cas de crue ou dégravage)
  - ou d'une vanne de garde ou vanne ouvrière, au niveau de la grille, en principe toujours ouverte et dans l'air (sauf pour entretien de la turbine).

J'ai vu ainsi dans les Vosges plusieurs vannes ouvrières en simple sapin, disponible localement.
Personnellement, je laisserais le poteau central, je trouve qu'une portée de 3,60 m est trop importante pour une vanne en bois de 2 m de haut ! Par contre, je rajouterais une petite passerelle, à environ 50 cm en amont des vannes, pour enlever plus facilement (et en sécurité) les embâcles à l'aide d'un grappin.
Peut être faut-il rendre les 3 vannes A, B et C identiques, et supprimer les 2 IPN latéraux sur la vanne A, en laissant juste l'IPN central ?

Sur les vannes en bois, on place généralement quelques planches ou chevrons verticaux, pour d'une part fixer les différentes planches entre elles (et les relever toutes en même temps ...), mais aussi pour faire participer les planches supérieures à la poussée qui se fait essentiellement à la base de la vanne, et soulager ainsi les planches du bas.

Méfiez-vous des calculs de résistance des matériaux avec le bois, dont les caractéristiques ne sont pas constantes : présence de nœuds, bois plutôt près du cœur ou plutôt près de l'aubier, début de pourrissement, etc ...

Concernant la flèche, je trouve que 38 mm c'est beaucoup, et pas très rassurant, mais c'est juste une impression personnelle.

Si vous posez un IPN horizontal au fond, sur lequel la base de la vanne viendra s'appuyer, il y aura obligatoirement des cailloux ou autres qui vont venir s'y coincer, et vous ne pourrez plus refermer la vanne : en général, on privilégie un radier plat.

Concernant le coût, une pelle de vanne de 4 m de large par 2 m de haut, en simple tôle de 7 mm noire peinte, avec renforts en tubes carrés de 100 * 100 * 6 mm, soudés par petits cordons revient à moins de 3000 € TTC, hors pose, et sans les glissières, crics, etc. Poids environ 750 kg. Et là pas besoin de renfort au milieu, pelle d'une seule portée !
dB-)

bonsoir,
en tous cas,pour travailler les bois exotiques,protéger vous les voies respiratoires avec un tres bon masque,ces bois poussent dans des marecages et respirer ces poussières peut vous envoyer rapidement à l'hopital ???
La resistance des bois dans l'eau est tres aleatoire (aux effort et dans le temps).La "chimie" et la "biologie" présente dans les eaux n'etant plus ce qu'elles etaient et susceptible d'evoluer ,on fait donc suivant ses affinités :le rabot,la défonceuse ...la soudeuse... ...et l'huile de bras ?
Une autre considération ,aujourdhui ,on est tous plus ou moins jeunes et en forme pour travailler et reparer ses vannes soi même,mais dans 10 ou 15 ans quand elles seront à remplacer ...
Courage pour vos travaux?

Ce sont bien de vannes de décharge dont je parle.
Fermées donc dans l'eau (d'un côté) en permanence sauf 1 à 2 fois par an pour laisser passer la crue.

Il est bien évident que les trois seront refaites à l'identique (les vestiges de la deuxième date plutôt de 1870, date de création des vannes de décharge)

Quand a l'UPN au niveau du radier, je pensais plus a un UPN horizontal solidaire de la lame du bas (et donc en appui sur les deux poteaux latéraux) qui monte avec la vanne pour laisser le radier bien évidemment dégagé aussi.

Il est certains que l'orientation des fibres du bois à son importance et sera pris en compte.
Concernant les nœuds, ils sont relativement très peu nombreux, dans la mesure ou les arbres grandissent très rapidement et sont très hauts. Les futs font donc environ 1m de diamètre et jusqu'à 16m de long. Les nœuds présents sont donc plus liés à des défauts ou corps étrangers présent lors de la croissance qu'aux ramifications.

si vous allez ici : http://www.bilterijst.be/fr/Prefabricat ... kheden.asp vous pourrez voir une porte d'écluse en azobé.
Les belges ne sont pas mauvais en matière fluviale... donc je suppose quand même que le choix de l'azobé n'est pas anodin.

Le moulin juste en amont du mien a refait quelques pelles en azobé, elles sont en place depuis 30 ans environ et ne présentent aucune dégradation!
La couleur passe évidemment comme tout bois,mais garde quand même une teinte rougeâtre très foncé.

Sinon, c'est bien ce que je dis:
3000 euros x 3 vannes = 9000 euros pour seulement 3 pelles de vannes.
Il faut encore les 9 poteaux...

Pour 7000 euros j'ai le bois complet pour les 3 vannes, soit 30 planches rabottées/rainurée et 9 poteaux.

Bonjour
Je dois installer un système de manoeuvre sur la vanne ouvrière qui ferme ( et ouvre !!! ) la chambre d'eau d'une petite turbine francis.
Débit moyen 500 l/s.
Dimension de la pelle ( réalisée en planches de chêne de 40 mm d'épaisseur ) : H 145 cm , L 110 cm.
Le cadre dans lequel elle coulisse est en fer à U de 70 mm et fait 285 cm de haut.
Levée souhaitée :10 à 110 cm.
Hauteur d'eau moyenne derrière la pelle en position fermée : 110 cm
Je pensais utiliser un cric de vanne à crémaillère manuel à manivelle classique mais avec un arbre sortant à l'opposé de la manivelle de manière à pouvoir la motoriser automatiquement à la fermeture en cas de problème.
Quelqu'un pourrait-il me calculer la force du cric ?
Sur la banki que j'utilise ( quand elle veut bien fonctionner ) sur une autre chambre d'eau, la vanne est commandée manuellement par un petit cric de la société Atelier de Mécanique Labruyère qui me donne entière satisfaction.
J'envisageais d'en commander une à peu près identique à cette société mais elle n'existe plus.
Pour la motorisation, vu le peu de puissance nécessaire, je pensais la réaliser avec un moteur d'essuie glace de camion muni de son réducteur et une transmission constituée d'un pignon arrière de bicyclette , d'un pédalier et de la chaine à vélo .
En gardant la roue libre, celà me permettrait de pouvoir la manoeuvrer manuellement à l'ouverture.
J'entends déjà des ricanements dans la salle
Est ce faisable ?

Cordialement
Gilles 21

Erratum: levée : 100 à 110 cm et non 10 à 110 cm.
Gilles

Bonjour,

Petit calcul sous Excel pour déterminer la puissance du moto-réducteur nécessaire
J'ai déjà donné mon opinion concernant la vanne de garde d'un turbine Francis de basse chute.
En cas de coupure réseau, on laisse la turbine s'emballer (environ 1,6 fois la vitesse en charge).
Comme la vitesse d'emballement est faible, tout va se passer gentiment. La turbine va consommer un peu plus d'eau et l'automatisation d'une vanne de décharge, dans ce cas là, devient superflu. De même que la fermeture de la vanne de garde.
Au retour réseau, les directrices vont se refermer (si commande par moto-réducteur), et l'ensemble va redémarrer ensuite, si niveau redevenu normal.
Quant à l'ouverture ou fermeture d'une vanne par un moto-réducteur 24 V (essuie glace de camion) c'est possible et a été déjà réalisé avec succès.
Mais dans un cas comme le votre, il faut une démultiplication importante, de l'ordre de 10 à 20 suivant la puissance du moto-réducteur. Et la maneuvre de la vanne se fera en 3/4 h ou 1 h 1/2 !
Et il faut des batteries + chargeur d'entretien. Batteries qui sont toujours HS lorsque l'on en a vraiment besoin. Pas vraiment la bonne solution.

Et pour le bien, pour motoriser une vanne en bois de cette dimension (coefficient de frottement important, de 0,6 à 0,7), il faut un cric 3000 kg, par exemple modèle 00D de Feugier pour avoir une marge de sécurité suffisante à la fermeture. Et ne pas oublier un limiteur de couple !

Bonsoir Claude
Merci pour votre réponse.
Le cric de vanne de la banki, ( en bois aussi 80 cm de large sur 160 cm de haut ) a une force de 1000 kg.
La levée de 110 cm se fait en 37 tours de manivelle sans aucun effort .
3000 kg , ça me parait beaucoup, non.
Mais ," trop fort n'a jamais manqué " comme disent les marins.
Pour l'instant, rien n'est automatisé :
Ouverture manuelle des directrices, vanne et tout le binz comme dit notre administrateur :
Etant en auto consommation, je n'ai pas la même démarche qu'un producteur revendant à EDF.
Mon but est de pouvoir isoler la chambre d'eau, arrêter la turbine et renvoyer une alarme en cas de:
niveau aval trop haut ( très rare )
envahissement de la salle des machines ( un peu pompeux comme terme, non )
niveau amont trop bas
disjonction
Tout s'arrête et je remet en route le lendemain matin.
Je ne me sens pas de taille à mettre en place des automatismes trop sophistiqués qui me dépassent .
D'un autre côté, c'est vrai que les batteries sont source d'ennui et toujours compliquées à maintenir fonctionnelles.
Je vais réfléchir à tout ça.
La nuit porte conseil, dit-on.
Cordialement
Gilles 21

Gilles21 a écrit : ( un peu pompeux comme terme, non )
Je ne me sens pas de taille à mettre en place des automatismes trop sophistiqués qui me dépassent .
Je vais réfléchir à tout ça.
La nuit porte conseil, dit-on.

Tiens, un petit coup de "pompe" alors ??

Bonjour Gilles
La valeur élevée de l'effort au démarrage par lever la vanne provient du fait que j'ai considéré une hauteur d'eau égale à celle de la vanne, soit 1,45 m.
Si l'on s'en tient à 1,10 m au lieu de 1,45 m les efforts diminuent considérablement : 1197 kg au lieu de 1995 kg, la masse de la vanne + crémaillère étant toujours estimée à 250 kg.
De ce fait l'on peut choisir un cric moins puissant, surtout s'il est manœuvré à la main où il n'y a plus de marge de sécurité à prendre en compte.
Un modèle 1500 kg est alors largement suffisant.