Etude approfondie des turbomachines et de leur application dans la ventilation des mines souterraines

Ce mémoire propose une étude approfondie des turbomachines appliquées à la ventilation des mines souterraines, avec un focus particulier sur le dimensionnement des soufflantes pour la mine de Kakula Nord en République Démocratique du Congo. Sur le plan théorique, il présente la classification des turbomachines (motrices et réceptrices, axiales, radiales, mixtes), leur organisation générale, ainsi que les équations fondamentales de la mécanique des fluides et de la thermodynamique gouvernant les écoulements et les échanges d’énergie. Les principes de fonctionnement des turbines Pelton et Francis, ainsi que des ventilateurs et compresseurs axiaux et centrifuges, sont détaillés, en insistant sur le rôle du nombre d’aubes, de l’angle de sortie, des pertes de charge et des lois de similitude. Sur le plan appliqué, le travail analyse les caractéristiques géologiques et opérationnelles de la mine de Kakula Nord, en mettant en évidence les risques liés aux gaz nocifs (CO, NOx, CO2), leurs effets sur la santé et les seuils limites admissibles. Le cœur de l’étude est consacré au dimensionnement des soufflantes en milieu souterrain : détermination du débit d’air, de la pression, de la puissance, de la vitesse périphérique, de la hauteur manométrique et de la pression théorique, puis évaluation des performances à partir des courbes caractéristiques (hauteur–débit, puissance–débit, rendement–débit). Les résultats montrent que les rendements réels sont significativement dégradés par les pertes internes, ce qui souligne la nécessité d’une optimisation continue pour garantir sécurité, efficacité énergétique et qualité de l’air en exploitation minière souterraine.