- Hydraulique
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L'hydraulique désigne la branche de la physique qui étudie les liquides sous pression.
Sommaire
Champs d'études de l'hydraulique
Les champs d'études qu'elle propose regroupent plusieurs domaines :
- les machines hydrauliques (voir hydromécanique et oléohydraulique) ;
- les écoulements de fluides incompressibles en conduite ou à surface libre ;
- l'énergie hydraulique ;
- l'hydraulique urbaine ;
- l'hydraulique fluviale ;
- les canaux.
Historique
Le mot hydraulique vient du mot grec ὑδϱαυλικός (hydraulikos) qui vient de ὕδϱαυλος qui signifie orgue à eau qui dérive à son tour de ὕδωϱ (eau) et de αὐλός (tuyaux).
Dans le monde méditerranéen, les premiers grands maîtres de cette science furent Héron d'Alexandrie et Ctésibios. Ainsi ce dernier perfectionna la clepsydre, inventa un monte-charge et un orgue hydraulique, l'Hydraule.
De manière générale, le fluide utilisé dans les systèmes hydrauliques (eau ou huile) est incompressible. Une pression est appliquée au fluide par l'intermédiaire d'un piston dans un cylindre, provoquant une pression équivalente sur un autre piston qui délivre l'énergie. Si la surface du second piston est supérieure à celle du premier, alors la force exercée par le second piston est supérieure à celle appliquée au premier piston. C'est le principe de la presse hydraulique, qui a été découvert en 1650 par Blaise Pascal et mis en application en 1785 par Joseph Bramah.
Un des fondateurs de l'hydraulique moderne a été Benedetto Castelli, élève de Galileo Galilei.
Système à air compressé versus hydraulique
La compression d'un gaz dégage de la chaleur, qui est une énergie perdue. Plus la pression est élevée, plus la chaleur dégagée est importante ! Donc le rendement devient plus faible.
Avec un liquide incompressible (huile, eau), la chaleur dégagée lors de la mise en pression n'est due qu'aux frottements (déplacement du liquide) et augmente peu avec la pression.
Dans un système à air comprimé, on ne dépassera pas une pression de 8 bars. En hydraulique, on pourra atteindre des pressions de 80 à 500 bars. On obtiendra alors des rendements largement supérieurs à ceux obtenus avec des systèmes à air comprimé.
La perte d'énergie due à la circulation d'un fluide dépend : de la longueur du conduit, du diamètre du conduit, des obstacles au déplacement du fluide, de la vitesse du fluide, de la masse volumique du fluide (eau : 1 000 g/l ; air non compressé : 1,3 g/l).
Le réseau hydraulique
Un réseau hydraulique est typiquement composé de :
- filtres ;
- pompes ;
- ballon anti coup de bélier ;
- réservoir ;
- régulateur de débit ;
- distributeurs et appareils de régulation ;
- valves d'équilibrages ;
- limiteur de pression (aussi appelé détendeur) ;
- limiteur de capacités ;
- flexibles et conduites (en France, les conduites en plomb des années 50 sont peu à peu remplacées par des conduites en polyéthylène haute densité couramment appelé PEHD) ;
- bypass ;
- récepteurs.
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