Vous réalisez régulièrement des dimensionnements ou des simulations hydrauliques, et les outils dont vous disposez ne vous satisfont pas.
Des collègues ont bien créé des feuilles Excel, mais elles restent sommaires, peu commodes, et vous n’avez pas pleinement confiance dans les résultats.
Vous utilisez peut-être aussi un logiciel d’une autre époque, acheté il y a quelques années et qui n’est plus maintenu.
Et vous finissez par reprendre papier et crayon, en relevant quelques valeurs dans l’un des deux ouvrages de référence : « Internal Flow Systems » de D. S. Miller ou le « Handbook of Hydraulic Resistance » de I. E. Idelchik.
Fluides & Cie vous propose un parcours avec PASS/Hydrosystem qui va changer votre quotidien.
PREMIÈRE ÉTAPE : SAISIR VOS DONNÉES
Le plus difficile est souvent d’entrer les bonnes données.
Hydrosystem vous offre deux possibilités principales :
- Saisir le réseau dans son interface graphique, riche et polyvalente. Le logiciel passe d’un mode de représentation et d’un niveau de détail à l’autre : schéma non coté de type PFD/P&ID avec niveau de détail réglable, réseaux étendus à l’échelle en 2D sur fond de carte, ou représentation 3D en filaire ou en volumes, à l’échelle ou non, pour les tuyauteries de procédés. À chaque phase d’étude et à chaque type de réseau sa représentation. PASS/Hydrosystem autorise des copier-coller souples, y compris de fragments entiers. Le gestionnaire de scénarios, avec ses variables et ses formules, permet de modifier rapidement les données d’entrée pour étudier différents régimes de fonctionnement.
- PASS/Hydrosystem communique avec de nombreux logiciels de conception et de calcul. Ces interfaces permettent de transférer fidèlement la géométrie de la tuyauterie et ses attributs depuis la maquette BIM vers le calcul des débits, des pressions et des températures. Pour un bureau d’études, ces passerelles, et plus largement les capacités d’intégration de la suite PASS, réduisent fortement le temps passé à ressaisir des données et simplifient donc l’organisation des projets industriels. Elles suppriment aussi les erreurs liées à la saisie manuelle dans le modèle de calcul lorsque l’outil de CAO et PASS sont utilisés conjointement.
Transfert d’un modèle d’AVEVA vers PASS/Hydrosystem
DEUXIÈME ÉTAPE : LANCER VOTRE SIMULATION
Une fois toutes vos données saisies, il ne reste qu’à choisir le type de calcul souhaité :
- obtenir le débit d’un réseau dont les différences de pression sont connues
- obtenir la pression en sortie d’un réseau dont le débit et la pression d’entrée sont connus
- obtenir la pression d’entrée d’un réseau dont le débit et la pression de sortie sont connus
- équilibrer les débits sur une partie du réseau
- dimensionner une partie du réseau
Il suffit de définir les conditions aux limites voulues… et c’est tout !
Passons aux résultats.
TROISIÈME ÉTAPE : OBTENIR VOS RÉSULTATS AU FORMAT VOULU
PASS/Hydrosystem intègre le générateur de rapports List & Label de Combit pour éditer les données d’entrée et de sortie.
Vous pouvez imprimer, prévisualiser et enregistrer vos documents au format List & Label (extension LL). Les fichiers enregistrés s’ouvrent et s’impriment avec Combit List & Label Viewer, installé en même temps que PASS/Hydrosystem.
Les rapports peuvent aussi être enregistrés dans d’autres formats afin d’être intégrés à divers documents, en PDF par exemple.
Le modèle de document est modifiable : vous pouvez retoucher le cartouche, ajouter le logo de votre entreprise, etc., grâce à l’éditeur de formulaires fourni, List & Label Designer.
PASS/Hydrosystem génère également des isométriques hydrauliques de tuyauterie.
OPTION 1 : ANALYSE DU COUP DE BÉLIER
Vous avez sans doute déjà rencontré un régime transitoire rapide, le fameux coup de bélier, à la fermeture d’une vanne ou à l’arrêt d’une pompe. Difficile à prévoir, et plus difficile encore à éviter.
PASS/Hydrosystem vous permet de simuler rapidement ces phénomènes et d’y remédier.
Simuler un coup de bélier
OPTION 2 : RÉSULTATS MULTIPHASIQUES
PASS/Hydrosystem dispose d’un moteur de calcul des propriétés des fluides et des équilibres de phases à partir de la composition, pour un large éventail de fluides et d’applications, avec les bibliothèques propriétaires Properties et STARS, ainsi que GERG 2008 et WaterSteamPro.
Pour des calculs de propriétés et d’équilibres de phases plus poussés, le logiciel peut s’appuyer sur la bibliothèque Simulis Thermodynamics de ProSim.
Écoulement figé
L’écoulement diphasique gaz-liquide peut être analysé en négligeant les transferts de masse entre phases, c’est l’écoulement dit « figé », ou en tenant compte de la vaporisation et de la condensation. L’analyse en écoulement figé s’effectue aussi bien en isotherme qu’en calcul thermohydraulique.
L’écoulement gaz-liquide est permanent, les phases sont à l’équilibre thermodynamique, à même température et même pression. Le glissement entre phases liquide et gazeuse peut être pris en compte, c’est-à-dire leur déplacement à des vitesses différentes.
Lors de l’analyse hydraulique d’un écoulement diphasique gaz-liquide, le régime d’écoulement est déterminé en différents points de la conduite et, pour chaque composant, le logiciel calcule le régime diphasique, le taux de vide et les vitesses réelles de chaque phase, ainsi que les pertes hydrostatiques liées aux dénivelés, les pertes de charge par frottement, par singularité et par accélération de l’écoulement, et le nombre de Mach.
Écoulement multiphasique, exemple 1 : écoulement figé
PASS/Hydrosystem propose plusieurs méthodes de calcul, parmi lesquelles l’utilisateur choisit la plus adaptée à chaque cas. Le choix reste très souple selon le type de composant et la situation, grâce à des règles de sélection dédiées à l’analyse diphasique. Vous pouvez définir vos propres règles ou utiliser celles fournies avec le logiciel.
Ébullition et condensation
L’analyse d’un écoulement diphasique avec transfert de masse (ébullition ou condensation) s’applique à des réseaux de structures variées, sans recirculation. Chaque branche est traitée par calcul direct et, au besoin, les longues conduites sont découpées en tronçons sur lesquels les paramètres varient peu.
Écoulement multiphasique, exemple 2 : vaporisation éclair et condensation
L’évolution de la température et de la composition des phases est obtenue par le bilan énergétique complet : la variation d’enthalpie du fluide est d’abord déterminée, puis l’équilibre des phases est calculé à partir de l’enthalpie et de la pression, ce qui donne enfin la température et la composition.
Pour analyser un écoulement avec transfert de masse dans une conduite non ramifiée, la pression peut être saisie au nœud terminal de la branche. La température du fluide est alors elle aussi rapportée à ce nœud terminal, et le calcul est mené « vers l’amont » pour retrouver les paramètres initiaux : titre, température et pression.
Le calcul repère les points où le fluide redevient monophasique, liquide ou gazeux, et bascule automatiquement vers les méthodes monophasiques. La transition inverse, début d’ébullition ou de condensation, est reconnue de la même façon, avec retour aux méthodes diphasiques.
En écoulement diphasique dans une conduite non ramifiée, PASS/Hydrosystem détermine où se produit le blocage sonique : en fin de tronçon droit, à la sortie, dans les réductions et les élargissements brusques.
Le logiciel prévoit également le severe slugging et traite les écoulements de suspensions décantables, c’est-à-dire liquide et particules solides, avec prédiction du régime d’écoulement.
OPTION 3 : LIEN AVEC L’ANALYSE DE CONTRAINTES
Vous devez sans doute transmettre vos résultats à des collègues qui évalueront les effets du fluide sur la tuyauterie avec un outil d’analyse de contraintes.
PASS/Hydrosystem dialogue bien sûr avec Intergraph CAESAR II, mais aussi avec l’autre logiciel majeur de la suite PASS : PASS/START-PROF.
PASS/START-PROF assure l’analyse complète des contraintes, de la flexibilité, de la stabilité au flambage et de la tenue en fatigue des tuyauteries, ainsi que les dimensionnements associés, selon les codes et normes internationaux et nationaux. Apparu en 1965, il réunit un solveur très performant, des fonctions d’analyse puissantes, une interface agréable et un pré/post-processeur graphique 3D intuitif. Son aide détaillée condense le savoir-faire de plusieurs générations d’experts en conception de tuyauteries.
Il permet de simuler le comportement mécanique à partir des résultats de PASS/Hydrosystem, comme dans l’exemple de coup de bélier ci-dessous. Les efforts déséquilibrés induits par le coup de bélier sont calculés sur les éléments et nœuds concernés, puis transférés vers PASS/START-PROF ou vers un autre logiciel d’analyse de contraintes.
Interface entre PASS/Hydrosystem et PASS/START-PROF
Les paramètres des bouchons (taille, fréquence, vitesse, etc.) en écoulement gaz-liquide sont par ailleurs calculés et restitués à l’aide du modèle unifié TUFFP. Les efforts engendrés dans les coudes et les changements de direction sont évalués et exportables vers PASS/START-PROF pour être pris en compte dans l’analyse de contraintes.
Le module PASS/ADD SURGE met en œuvre la méthode des caractéristiques (MOC), fondée sur les invariants de Riemann et des schémas numériques explicites. Il prend également en compte la cavitation en régime transitoire, avec la séparation de colonne liquide comme la cavitation vaporeuse répartie.
CONCLUSION : POUR ALLER PLUS LOIN
Apparu en 1977 et salué par Idelchik, référence mondiale de l’hydraulique des tuyauteries, PASS/Hydrosystem est devenu l’un des outils d’analyse d’écoulement les plus puissants du marché.
Fondée en 1992, PSRE (Piping System Research & Engineering) Co. développe aujourd’hui PASS/Hydrosystem en lien avec les grandes associations d’experts (AIChE DIERS, TUFFP et d’autres). Le logiciel s’inscrit dans une solution complète, la suite PASS, dédiée à l’ingénierie des réseaux de tuyauterie et des équipements associés, conseil d’ingénierie compris.
Le développement est continu et soutenu, avec des priorités dictées par les besoins des clients, actuels comme futurs.
Fluides & Cie fait partie des distributeurs mondiaux. Nous connaissons finement les possibilités du logiciel et restons à l’écoute de vos besoins.
Contactez-nous pour en savoir plus sur PASS/Hydrosystem et obtenir une offre adaptée. PASS/Hydrosystem Complete assure l’analyse hydraulique et thermique complète, ainsi que les dimensionnements associés, pour des réseaux de tuyauterie de toute complexité. La licence locale annuelle PASS/Hydrosystem démarre à 1 000 $ US. La licence réseau perpétuelle complète est à 12 000 $ US.