Charge hydraulique (HU)

Traduction anglaise : Head, Load

Dernière mise à jour : 20/10/2022

Ce terme peut être utilisé avec deux sens très différents :

• En mécanique des fluides la charge hydraulique (head) est égale à la somme, par unité de volume, de l’énergie cinétique, de la pression et de l’énergie potentielle ;
• En assainissement cette expression désigne soit le volume journalier moyen (exprimé en m³/j), soit le débit horaire (en m³/h) arrivant dans une installation d’épuration (load ou dayly load), soit le rapport du débit reçu sur la capacité hydraulique nominale de la station (en % de la capacité nominale) (voir aussi Charge polluante (HU)).

Charge hydraulique en mécanique des fluides

La charge hydraulique d’un écoulement s'exprime traditionnellement en hauteur d'eau de la façon suivante (relation (1) et figure 1).

$ H = \frac{V^2}{2.g}+\frac{p}{ρ.g}+z \qquad (1) $

Avec :

• $ H $ : charge hydraulique (m) ;
• $ V $ : vitesse (m/s) ;
• $ p $ : pression (Pa ou N/m²) (nota : en général, on ne tient pas compte de la pression atmosphérique et on raisonne en pression relative en considérant une pression nulle en surface) ;
• $ ρ $ : masse volumique (kg/m³) ;
• $ g $ : accélération de la pesanteur (m/s²) ;
• $ z $ : altitude (m).

Figure 1 : Différentes grandeurs hydrauliques.

Nota : Dans le cas d'une répartition hydrostatique de la pression, le terme de pression $ \displaystyle\frac{p}{ρ.g} $ est simplement égal à la hauteur d'eau $ h $.

On parle de charge spécifique (specific head ou specific energy) si la charge hydraulique est exprimée par rapport au radier de la conduite.

Le terme $ \displaystyle\frac{V^2}{2.g} $ représente la charge dynamique (Velocity head), les autres termes (d'énergie potentielle et de pression) représentent la charge piézométrique (piezometric head ou static head).

En l’absence de dissipation, la charge spécifique est conservée et l’écoulement repose sur la transformation permanente de l'énergie potentielle due à la gravité (différence d'altitude) en énergie cinétique ou en pression. En présence de dissipation, la diminution de la charge entre deux points successifs dans l’écoulement est appelée perte de charge (head loss). Le long d'un tronçon de conduite ou d'un canal, la variation de la charge hydraulique peut être visualisée en traçant la ligne d’énergie. Voir : Bernoulli (théorème de) (HU).