Calculateur Perte de Charge Tuyauterie (Darcy-Weisbach)

Calcola la perdita di carico distribuita ΔH_f in una tubazione con la formula di Darcy-Weisbach. Fattore di attrito da Colebrook-White/Swamee-Jain, numero di Reynolds, regime laminare/turbolento. Gratis, in 5 lingue.

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Qu'est-ce que la perte de charge en tuyauterie

Quand un fluide s'écoule dans un tuyau, le frottement à la paroi interne et la turbulence convertissent progressivement l'énergie mécanique en chaleur. Cette dissipation se manifeste comme une chute de pression entre entrée et sortie : la perte de charge, notée ΔH_f (m colonne fluide) ou ΔP_f (Pa). C'est le paramètre clé pour dimensionner réseaux d'eau, chauffage, oléoducs, gazoducs, et choisir la pompe. Formule de référence : Darcy-Weisbach (1857).

La formule de Darcy-Weisbach

ΔH_f = f · (L/D) · v² / (2g) [m colonne fluide]. f coefficient de Darcy, L longueur (m), D diamètre intérieur (m), v vitesse moyenne (m/s = Q/A avec A = π·D²/4), g = 9,81 m/s². Exemple : eau DN100, L=200 m, Q=10 L/s → v = 1,27 m/s, f ≈ 0,020 → ΔH_f ≈ 3,3 m.

Nombre de Reynolds et régimes

Re = v·D/ν. Trois régimes : laminaire (Re < 2300, f=64/Re), transition (2300-4000, instable), turbulent (Re > 4000, f dépend de Re et ε/D).

Coefficient de frottement : de Colebrook à Swamee-Jain

Colebrook-White (1939) implicite. Swamee-Jain (1976) explicite : f = 0,25/[log₁₀(ε/(3,7·D) + 5,74/Re^0,9)]². Rugosités : cuivre 0,0015 ; PVC 0,007 ; acier neuf 0,046 ; fonte 0,25 mm.

Le diagramme de Moody

Diagramme Moody (1944) donne f vs Re avec courbes paramétriques pour ε/D. Quatre zones : laminaire, transition, turbulent lisse (Blasius), turbulent pleinement rugueux (Kármán-Nikuradse).

Vitesses recommandées

  • Eau potable réseau : 0,5-1,5 m/s.
  • Aspiration pompe : 0,5-1,5 m/s.
  • Refoulement : 1,5-3 m/s.
  • ECS : 0,5-1,5 m/s.
  • Chauffage : 0,5-1,2 m/s.
  • Vapeur : 15-40 m/s.

Pertes locales et hauteur de pompe

ΔH_conc = ζ · v²/(2g). Coude 90° court ζ=0,9 ; large 0,3 ; vanne à boisseau ouverte 0,05. Hauteur totale : H = ΔH_géo + Σ ΔH_f + Σ ΔH_conc + ΔH_utilisation.

Comment utiliser le calculateur

Saisissez D intérieur (mm), L (m), Q (L/s), ε (mm), ρ (kg/m³) et ν (m²/s). Le calculateur renvoie v, Re, f, ΔH_f, ΔP_f, puissance dissipée et évaluation.

Questions fréquentes

Différence entre coefficient Darcy et Fanning ?

Fanning f_F = f_D/4. Fanning aux USA en chimie/pétrole ; Darcy en Europe/génie civil. Moody utilise Darcy. Laminaire : f_D = 64/Re vs f_F = 16/Re.

Pourquoi l'équation de Colebrook est-elle implicite ?

Parce que f apparaît des deux côtés. Résolue par itération ou approximations explicites : Swamee-Jain 1976 (utilisée ici), Haaland 1983, Chen 1979.

Le calculateur vaut-il pour les gaz ?

Oui, pour basses vitesses (Mach < 0,3). Utiliser ρ et ν du gaz. Pour haute pression : Weymouth ou Panhandle.

Comment comparer avec Hazen-Williams ?

Hazen-Williams (1902) empirique, seulement eau ambiante. Différences ±5-15% avec Darcy-Weisbach. Manning pour canaux libres. Darcy-Weisbach universelle, recommandée par ISO/IWA.

Comment considérer les pertes locales ?

ΔH_conc = ζ·v²/(2g) avec ζ tabulé. Longueur équivalente L_eq = ζ·D/f pour ajouter à la longueur linéaire.

Que se passe-t-il en régime de transition ?

Zone instable à éviter. Le calculateur interpole entre laminaire (Re=2300) et turbulent (Re=4000), valeur réelle peut osciller ±20-30%.

Comment comparer avec EPANET/WaterCAD ?

EPANET (EPA gratuit) et WaterCAD résolvent des réseaux complexes itérativement. Un seul tuyau donne même résultat (±1%). Différences significatives sur réseaux maillés, transitoires (coup de bélier), fluides compressibles.

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