Formation sur le Calcul des Pertes de Charge

Méthodes et Ratios Utilisés dans les Bureaux d'Études au Maroc

Introduction aux pertes de charge

Définitions fondamentales

Les pertes de charge représentent la diminution de pression d'un fluide circulant dans un réseau de tuyauteries ou de gaines, causée par les frottements et les obstacles. Elles sont généralement exprimées en mètres de colonne d'eau (mCE), en bars, ou en pascals (Pa).

Types de pertes de charge

Pertes de charge linéaires : dues aux frottements le long des conduites rectilignes.
Pertes de charge singulières : dues aux accidents de parcours (coudes, vannes, rétrécissements, etc.).

Importance du calcul des pertes de charge

Dimensionnement correct des pompes et ventilateurs
Équilibrage des réseaux hydrauliques et aérauliques
Optimisation énergétique des installations
Conformité aux normes et réglementations marocaines

Méthodes de calcul traditionnelles au Maroc

Méthode de Darcy-Weisbach

Cette méthode, largement utilisée au Maroc pour les installations hydrauliques, calcule les pertes de charge linéaires selon la formule :

ΔP = λ × (L/D) × (ρv²/2)

Où :

ΔP = perte de charge (Pa)
λ = coefficient de frottement (sans dimension)
L = longueur de la conduite (m)
D = diamètre hydraulique (m)
ρ = masse volumique du fluide (kg/m³)
v = vitesse moyenne du fluide (m/s)

Le coefficient λ dépend du régime d'écoulement (nombre de Reynolds) et de la rugosité relative des conduites.

Formule de Colebrook-White

Au Maroc, pour déterminer le coefficient de frottement λ, les bureaux d'études utilisent souvent la formule de Colebrook-White :

1/√λ = -2 × log₁₀(ε/3,7D + 2,51/Re×√λ)

Où :

ε = rugosité absolue de la conduite (m)
Re = nombre de Reynolds
D = diamètre de la conduite (m)

Abaque de Moody

Alternative pratique à la formule de Colebrook-White, très répandue dans les bureaux d'études marocains pour déterminer rapidement le coefficient λ.

Méthode des longueurs équivalentes

Pour les pertes de charge singulières, les bureaux d'études marocains convertissent souvent les singularités en longueurs équivalentes de conduites droites, puis appliquent la formule des pertes linéaires.

Ratios couramment utilisés dans les bureaux d'études marocains

Ratios hydrauliques pour le dimensionnement rapide

Réseaux d'eau potable

Vitesse recommandée : 0,5 à 1,5 m/s (pratique courante au Maroc)
Perte de charge linéaire maximale : 15 mmCE/m (standard marocain pour le confort acoustique)
Ratio du diamètre des colonnes montantes : 1 pouce pour 8 à 10 logements desservis

Réseaux d'eau chaude sanitaire

Vitesse recommandée : 0,4 à 1,2 m/s
Ratio de bouclage : 10% du débit total d'ECS (norme appliquée au Maroc)
Perte thermique linéaire maximale : 7 W/m sans isolation, 5 W/m avec isolation standard marocaine

Réseaux de climatisation

Vitesse dans les tuyauteries principales : 1,2 à 2,5 m/s
Perte de charge admissible : 150 à 250 Pa/m (pratique courante dans les bureaux d'études marocains)
Ratio de prédimensionnement : 2,5 à 3,5 kW/cm² de section de conduite (approche empirique locale)

Ratios aérauliques spécifiques au Maroc

Ventilation et traitement d'air

Vitesse dans les gaines principales : 5 à 7 m/s
Vitesse dans les gaines secondaires : 3 à 5 m/s
Vitesse en diffusion terminale : 2 à 3 m/s
Perte de charge linéaire maximale recommandée : 0,8 à 1 Pa/m

Ratios de pré-dimensionnement des gaines

Soufflage en tertiaire : 6 à 8 m³/h par cm² de section (standard local)
Extraction en tertiaire : 5 à 7 m³/h par cm² de section
Soufflage en industrie : 8 à 10 m³/h par cm² de section

Facteurs correctifs locaux

Correction liée à l'altitude

Le Maroc présente des variations d'altitude importantes. Les bureaux d'études appliquent les facteurs correctifs suivants pour les installations en altitude :

Pour Marrakech (altitude ≈ 450m) : facteur 0,95
Pour Ifrane (altitude ≈ 1650m) : facteur 0,82
Pour les zones côtières : facteur 1,0

Correction liée à la température

Pour l'eau, les bureaux d'études marocains utilisent souvent ce tableau pratique :

Eau à 10°C : facteur 1,30
Eau à 45°C : facteur 0,89
Eau à 70°C : facteur 0,65

Cas particuliers et exceptionnels

Réseaux spécifiques aux hôtels et complexes touristiques

Particularité marocaine : les débits de pointe dans les complexes touristiques sont calculés avec un coefficient de simultanéité plus élevé que la norme européenne :

K = 0,8/√(n-1) + 0,1

Où n est le nombre de points d'eau, avec K jamais inférieur à 0,25 (norme adaptée au contexte touristique marocain).

Installations en zone désertique

Dans les régions sud du Maroc, les bureaux d'études doivent considérer :

Surchauffe des fluides exposés (jusqu'à +15°C par rapport aux valeurs standards)
Risque d'ensablement des installations extérieures
Facteur correctif pour viscosité : majoration de 10 à 15% des pertes calculées

Bâtiments de grande hauteur

Pour les tours d'habitation ou hôtels de plus de 10 étages (de plus en plus fréquents à Casablanca, Rabat et Tanger) :

Mise en place de zones de pression hydraulique indépendantes (généralement tous les 7-8 étages)
Calcul des pertes de pression statique : 1 bar par 10m de hauteur
Prise en compte des effets thermosiphon dans les colonnes verticales

Installations dans les riads traditionnels

Dans les médinas historiques, les bureaux d'études doivent adapter les calculs aux contraintes patrimoniales :

Passage dans des murs épais : majoration des pertes de charge de 5%
Impossibilité de créer des gaines techniques standards
Parcours complexes avec nombreuses singularités : application d'un coefficient de majoration forfaitaire de 30%

Exemples pratiques

Exemple 1 : Calcul pour un immeuble résidentiel à Casablanca

Données :

Immeuble R+4 avec 20 appartements
Distance du compteur général à l'appartement le plus éloigné : 75m
8 coudes à 90° et 3 tés sur le parcours critique
Débit de pointe calculé : 3,2 L/s

Calcul selon la méthode utilisée au Maroc :

Détermination du diamètre selon le ratio de vitesse :

Vitesse cible : 1,2 m/s
Section = 3,2 L/s ÷ 1,2 m/s = 0,00267 m²
Diamètre théorique = √(4 × 0,00267 ÷ π) = 0,058 m ≈ DN63

Calcul des pertes linéaires :

Pour un DN63 PER à 1,2 m/s : 250 Pa/m (d'après les abaques locaux)
Perte linéaire = 250 × 75 = 18 750 Pa

Calcul des pertes singulières par longueurs équivalentes :

Équivalence locale pour DN63 : coude 90° = 1,5m, té = 2,2m
Longueur équivalente = (8 × 1,5) + (3 × 2,2) = 18,6m
Perte singulière = 250 × 18,6 = 4 650 Pa

Perte totale = 18 750 + 4 650 = 23 400 Pa ≈ 2,34 mCE
Application du coefficient de sécurité marocain standard : 1,15

Perte finale = 2,34 × 1,15 = 2,69 mCE

Conclusion : Dans ce cas, un surpresseur de 3 mCE minimum serait recommandé selon les standards des bureaux d'études marocains.

Exemple 2 : Calcul pour un système de climatisation dans un hôtel à Marrakech

Données :

Hôtel 4 étoiles avec 120 chambres
Puissance frigorifique totale : 900 kW
Régime d'eau glacée : 7/12°C
Débit : 155 m³/h
Distance groupe froid - dernière unité terminale : 210m
Nombre de coudes : 24, vannes : 8, échangeurs : 1

Calcul selon l'approche marocaine :

Prédimensionnement par le ratio local :

Section = 900 kW ÷ 3 kW/cm² = 300 cm²
Diamètre = √(4 × 300 ÷ π) = 19,54 cm ≈ DN200

Vérification par la vitesse :

Vitesse = 155 m³/h ÷ (π × 0,2² ÷ 4) ÷ 3600 = 1,37 m/s (acceptable)

Calcul des pertes linéaires :

Pour DN200 acier à 1,37 m/s : 120 Pa/m
Pertes linéaires = 120 × 210 = 25 200 Pa

Calcul des pertes singulières :

Méthode des coefficients K utilisée au Maroc :

Coude standard : K = 0,7
Vanne ouverte : K = 0,3
Échangeur : K = 2,5

Calcul : ΔP = Σ(K) × ρv²/2
ΔP = (24 × 0,7 + 8 × 0,3 + 1 × 2,5) × 1000 × 1,37² ÷ 2 = 17 825 Pa

Correction pour Marrakech (altitude 450m) : facteur 0,95

Pertes corrigées = (25 200 + 17 825) × 0,95 = 40 874 Pa ≈ 4,09 mCE

Facteur de sécurité local pour hôtellerie de luxe : 1,2

Perte finale = 4,09 × 1,2 = 4,91 mCE

Selon les ratios pratiqués au Maroc, une pompe de circulation avec une hauteur manométrique de 5 mCE serait recommandée.

Recommandations et bonnes pratiques

Spécificités des bureaux d'études marocains

Prise en compte du climat : Adapter les calculs aux variations climatiques importantes entre les régions (côtière, montagneuse, désertique)
Maintenabilité : Prévoir une marge supérieure aux standards européens (+15% au lieu de +10%) pour compenser les contraintes de maintenance
Approvisionnement : Favoriser les diamètres standards disponibles sur le marché local

Logiciels et outils utilisés au Maroc

Logiciels internationaux adaptés :

Pléiade Comfie (avec base de données climatiques marocaines)
CYPE MEP (très répandu, avec adaptation au contexte local)
Perrenoud (pour les calculs thermiques réglementaires)

Outils spécifiques développés localement :

Calculette ADEREE (pour la conformité au RTCM - Règlement Thermique de Construction au Maroc)
Tableaux Excel normalisés par la FEDIC (Fédération des Industries du Cuir)

Documentation à fournir dans les études

Selon les exigences de l'Ordre des Architectes et de l'Ordre des Ingénieurs Conseils du Maroc :

Note de calcul détaillée des pertes de charge
Schéma hydraulique ou aéraulique avec indication des débits et pressions
Tableau récapitulatif des équipements de compensation (pompes, surpresseurs)
Bilan des puissances électriques induites par les équipements de compensation

Réglementations locales à respecter

RTCM (Règlement Thermique de Construction au Maroc)
Normes marocaines NM sur les installations de plomberie et CVC (adaptées des normes françaises DTU et des normes internationales)
Guide AMEE (Agence Marocaine pour l'Efficacité Énergétique) pour l'optimisation énergétique des installations

Calcul des Pertes de Charge