00.page de garde - Depot institutionnel de l'Universite ...dspace.univ-tlemcen.dz/bitstream/112/6175/1/Mast.GM.Otmani.pdf · I.5.Station de pompage de la société ... I.5.1.7.Description

Rpubl iqueAlgrienne Dmocrat ique et PopulaireMinistre de l ense ignement suprieur

et de la recherche scient if iqueUniversit Abou BekrBelkaid Tlemcen

Facult de TechnologieDpartement de Gnie mcanique

*

MmoirePour l'obtention du diplme de Mastre

en Gnie McaniqueOption : Gnie Energtique et Environnement

* *

Thme

Contribution ltude de rnovation de la station de

pompage deau de mer. ALZINC-Ghazaouet

Prsent par :

OTMANI Abdeselem

Soutenu le :23/06/2014

Devant les mombres du jury:

Prsident : Mr KERBOUA B. UABB -Tlemcen

Encadreur : Mr SEBBANE O. UABB -Tlemcen

Examinateurs :Mr BENMOUSSAT A. UABB -Tlemcen

:Mr MIMOUNO. UABB -Tlemcen

Anne: 2013-2014

ITTT

A laide de Dieu, jai pu raliser ce modeste travail,

que je ddie dabord :

Mes parents qui ont partag avec moi les moments les

plus difficiles et qui ont t une source

dencouragement durant mes tudes.

Aussi

A mes trs chres surs

A mon seul frre

A mes tantes, mes oncles, mes cousines et mes cousins

A toute la famille OTMANI

A tous mes camarades de classe de Gnie Energique

A tous mes amis, chacun par son nom

A tous ceux qui m'ont aid tracer mon chemin dans

ce savoir, et ceux qui m'ont soutenu moralement

de prs ou de loin.

Abdeselem

Remerciements

Avant tout je remercie Dieu le Tout-Puissant de mavoir accord la force et la sant pour

accomplir ce modeste travail.

Aussi, jexprime mes trs sincres reconnaissances pour tous ceux qui mont aid de prs

ou de loin accomplir mon mmoire de fin dtudes, sans oublier mon encadreur

Mr SEBBANE Omar pour sa prcieuse collaboration.

Je tiens galement remercier Mr KERBOUA B. davoir accept de prsider le jury de mon

projet de fin dtudes.

Je remercie Mr BENMOUSSAT A. et Mr MIMOUN O. qui ont bien voulu examiner mon

travail. Leur prsence va valoriser, de manire certaine, le travail que jai effectu.

Je remercie Mr GHOUIZI Samir avec gratitude et toutes les personnes qui mont aid

raliser ce travail surtout les personnes qui travaillent dans la socit d"ALZINC".

Jadresse galement ma profonde gratitude tous les professeurs de luniversit

ABOUBAKR BELKAID, en particulier, ceux du dpartement de GENIE MECANIQUE.

OTMANIAbdeselem

Abstract

The society of ALZINC of Ghazaouet is implanted close to the sea because of

the need of water in big quantity and permanently. This water is used for the

production of zinc (electrolysis) and the cooling of the rotating machines.

My work is interested in the survey of renovation of the seawaterpumping

station, in four section.

To this effect, I elevated all parameters concerning the pumping station, during

my visit to the society of ALZINC: the network of conducts, the accessories, the

networks of pumps and the equipment, of instrumentation.

The station is composed of two networks in parallel to increase the necessary

debit to the working.

In this memory, I made a presentation of the society of ALZINC in the first

chapter. The second chapter is reserved to the recalls of notions of fluids

mechanics. The information and the rules of the operations of the industrial

maintenance of the pumping station of ALZINC are presented in the third

chapter and finally, the calculation of the pumping station of seawater and

verification with the conditions of working of it, are done in the fourth chapter

and in last a general conclusion.

Rsum

La socit dALZINC de Ghazaouet sest implante proximit de la mer

cause du besoin en eau de mer en grande quantit et en permanence. Cette eau

de mer et sale est utilise pour la production du zinc (lectrolyse) et pour le

refroidissement et des machines tournantes.

Mon travail sintresse ltude de la rnovation de la station de pompage deau

de mer, en quatre parties.

A cet effet, jai relev tous les paramtres concernant la station de pompage,

pendant ma prssuce la socit dALZINC : le rseau de conduites, les

accessoires, les rseaux de pompes et les quipements, dinstrumentation.

La station se compose de deux rseaux fonctionnant en parallle pour augmenter

le dbit ncessaire au fonctionnement.

Dans ce mmoire jai fait la prsentation de la socit dALZINC dans le

premier chapitre. Le deuxime chapitre est rserv aux rappels de notions de

mcanique des fluides .Les informations et les rgles des oprations de la

maintenance industrielle de la station de pompage dALZINC sont prsentes

dans le troisime chapitre et enfin, le calcul de la station de pompage deau de

mer et la vrification avec les conditions de fonctionnement de la station de

pompage sont effectus dans le quatrime chapitre .En dernier lieu une

conclusion gnrale est prsente.

Sommaire

Chapitre I: Prsentation de la station de pompage

I.1.Introduction1

I.2.Prsentation de lentreprise "ALZINC " de Ghazaouet .1

I.3. les quipements principale 2

I.4. Processus et Matirs dAL ZINC.2

I.4.1.Grillage. ...2

I.4.2.Stockage...3

I.4.4. Lixiviation ..3

I.4.4.Purification ...3

I.4 .4.1. Purification chaud ........4

I.4 .4.2. Purification froid . 4

I.4.5.Repulpage 4

I.4.6.Electrolyse (Anode- Cathode) 4

I.4.6.Atelier de Refonte .5

I.4.8.Laboratoire (Certifie ISO 14001 Environnement et 9001Qualite ),,.......5

I.5.Station de pompage de la socit ''ALZINC''....5

I.5.1.Appareils de la station 6

I.5.1.1.Alimentation de linstallation ......6

I.5.1.2.Central de vide 6

I.5.1.3.Filtres ........12

I.5.1.4.Robinetteries de la station ..14

I.5.1.5.Pompes centrifuges de reprises .....15

..

I.5.1.6.Pompes centrifuges principales ....16

I.5.1.7.Description de la pompe principale ..17

I.5.1.8.Pompe et sa crpine ..21

I.5.1.9.Pavillon daspiration et la crpine ..21

I.5.1.10.Accessoires 23

I.5.1.11.Mise en marche et arrt de la station ..23

I.5.1.12.Courbe dune pompe ...25

I.6.Conclusion ..27

Chapitre II : Rappels des notions de mcanique des fluides .28

II.1.Introduction.......28

Partie A : Les rseaux de conduites

II .2.Dbit ............28

II.2.1.Dbit-masse .......28

II.2.2 Dbit-volume .28

II.3. Ecoulements permanents (ou stationnaires) 28

II.4.Equations de conservation de la masse (ou quation de continuit).29

II.4. Dfinitions ...29

II.4.2. Conservation du dbit29

II.4.3.Expression du dbit en fonction de la vitesse .30

II.4.4.Vitesse moyenne ...30

II.5.Thorme de BERNOULLI ..31

II.5.1. Thorme de BERNOULLI pour un coulement permanent dun fluide parfait

incompressible ..31

II.5.2. Cas d'un coulement passant de ltat (1) ltat (2) sans change de travail...32

II.5.3. Cas d'un coulement passant de ltat (1) ltat (2) avec change dnergie .32

II.5.4. Application du Thorme de Bernoulli ..33

II.5.4.1. Tube de Pitot ........33

II.5.4.2. Phnomne de Venturi ...34

II.5.4.1. coulement d'un liquide contenu dans un rservoir ........35

II.6.Viscosit .35

II.6.1.Observation ..35

II.6-2 Conclusions ..36

II.6.3. Viscosit dynamique - Viscosit cinmatique ....36

II.7. Profil des vitesses........36

II.7.1. Viscosit dynamique 36

II.7.3.Viscosit cinmatique ...37

II.8.Pertes de charges .37

II.8.1Observations..37

II.8.2 .Conclusion ..37

II.8.3.Les diffrents rgimes d'coulement : nombre de Reynolds37

II.8.4.Thorme de Bernoulli appliqu un fluide rel avec pertes de charge..38

II.8.5. Expression des pertes de charge ..........39

II.8.5.1.Influence des diffrentes grandeurs ...................39

II.8.5.1.Pertes de charges systmatiques ...39

II.8.5.3.Pertes de charges accidentelles ..41

II.8.5.4.Thorme de Bernoulli gnralis .....42

II.9. Dfinition de pompes.....43

II .9.1. Pompes centrifuges 43

II.9.2. Equation de base de la pompe.44

II.9.3.La hauteur manomtrique 46

II.9.4.Rendement ..46

II.9.5.La hauteur manomtrique totale (HMT) dun circuit 49

Remarque ..48

II.9.6.Dtermination du point de fonctionnement dune pompe avec un circuit

hydraulique....48

II.9.7. Courbes caractristiques des pompes ...49

II.9.7.1. Dfinition du NPSH 50

II.9.7.2. Courbe de HMT .51

II .9.7.3. Courbes de rendement..51

II.9.7.4Courbes de puissance..52

II.9.7.5.Courbe de NPSH53

II.10.Pertes de charge et courbes caractristiques du rseau de conduites.53

II.10.Pertes de charges linaires..53

II.10.2.Pertes de charge singulires56

II.10.3.-Courbes caractristiques du rseau de conduites .56

II.11. Point de fonctionnement de la pompe..57

II.11.1 Fonctionnement avec une seule pompe ............57

II.11.2.Fonctionnement en parallle, 2 pompes identiques...58

II.11.3. Fonctionnement en parallle, pompes diffrentes ...59

II.11.4.Fonctionnement en srie 61

II.12.Conclusion.....62

Chapitre III : la maintenance de station de pompage

III.1. Introduction ........... ..63

III.2. La dfinition de maintenance...........63

III.2.1.1.La maintenance corrective ..... ....63

III.3.La maintenance prventive....63

III.3.1.But de la maintenance prventive64

III.3.2.La maintenance prventive systmatique64

III.3.3.La maintenance prventive conditionnelle..65

III.4. Les types de maintenance .....66

III.4.1. Oprations de maintenance corrective........67

III.4.1.1. Dpannage .........67

III..4.1.2. Rparation .67

III.4.1.2. Oprations de maintenance prventive .67

III.5.Les niveaux de maintenance......68

III.5.1.1er Niveau ..68

III.5.2.2me Niveau ...68

III.5.3-3me Niveau .....69

III.5.1.4me Niveau...69

III.5.5me Niveau..69

III.6. Autre activits du service maintenance.....70

III.6.1. Maintenance damlioration...70

III.6.2. Rnovation (extrait de la norme NF X 50-501, fvrier 1982) ...........70

III.6.3. Reconstruction70

III.6.3.La modernisation70

III.6.4. Les travaux neufs...........71

III.6.5.La scurit ..71

III.7.Maintenance des composantes ..72

III.7 .1.Conduites et tuyauterie 72

III.7.2.Robinetterie gnrale ......72

III.7.3.Purgeurs dair.73

III.7.4.Clapets........73

III.7 .5.Clapet Mannesmann .73

III.8.Conclusion .........73

Chapitre IV : Calcul de la station de pompage

IV.1. Introduction ...75

IV.2.Les calculs des pertes de charge linaires et les pertes de charge singulires de la station

vers lusine.. 75

IV.2.1.Entre les niveaux (1) et (2) 75

IV.2.1.1. Le thorme de Bernoulli entre les points (1) et (s) ...75

IV. 2.1.2.Calcul de la vitesse moyenne de (s) 76

IV. 2.1.3- Le thorme de Bernoulli entre les points (s) et (2) 76

IV. 2.1.4.Calcul des pertes de charge linaires....77

IV.2.1.5.Calcul des pertes de charge singulires....77

IV. 2.1.6.Calcul des coefficients de pertes de charge singulires ....78

IV.2.1.7. Pertes de charge en (1) et (2) en fonction de dbit h()= f(qV)...78

IV.2.1.8.Calcul de vitesse moyenne de (2) ..78

IV. 2.2.Applications le thorme de Bernoulli entre (A) et (C) et entre (B) et (C) ....79

IV.2.3.Appliquons la thorme de Bernoulli entre (2) et (2) sans pertes de charge

singulires80

IV.2.3.1.Calcul de la pression (3) (collecteur) commune avec les sorties des conduites en

parallle (A) et (B)80

IV.2.4. Le thorme de Bernoulli entre les points (3) et (4) 81

IV.2.4.1.Calcul des pertes de charge singulires au niveau de la vanne..81

les pertes de charge linaires sont nulles entre les sections (3) et (4) .81

IV.2.4.2. Calcul des pertes de charge entre (A) et (B) en parallle avec (C)en srie en fonction

de dbit H() = f(qV) .82

IV .2.5.Au niveau des conduites D4 = D5 = 700mm.82

IV.2.5.1. Appliquons la thorme de Bernoulli (4) et (5) navant pas les pertes de charge

singulires .....82

IV.2.5.2.Calcul des pertes de charge linires83

IV. 2.5.3.Calcul des pertes de charge singulires..83

IV. 2.5.4.Calcul des coefficients de perte de charge singulire84

IV. 2.5.5.Calcul des pertes entre(4) et (5) en fonction de dbit:H() =f(qV)..84

III.2.6.Tableau...85

III. 2.7.Dterminer le point de fonctionnement des deux pompes ...88

IV.2.7.1.Calcul de la puissance de la pompe ..88

IV.2.7.2. Facture nergtique des deux pompes dune dure dune anne..88

IV.8.Conclusion .89

Nomenclature

qm

t

S

m

g

Z, HMT

p

HL

Hs

F

Re

E

dbit volumique

dbit massique

temps

masse volumique

section

vitesse de fluide

vitesse moyenne de fluide

acclration de pesanteur

hauteur

pression

pertes de charge linaires

pertes de charge singulires

coefficient de pertes de charge linaire

le coefficient de pertes de charge singulire

la rugosit de paroi

force de frottement

viscosit dynamique

viscosit cinmatique

nombre de Reynolds

nergie transmise

vitesse relative laubage

(m3/s)

(kg/s)

(s)

(kg/m3)

S (m2)

(m/s)

(m/s)

(m/s2)

(m)

(Pascal)

(Pascal)

(Pascal)

(m)

(N)

(Kg/m.s)

(m2/s)

(W)

(m/s)

U :

u

r

Pa

Pgr , P

:

vitesse priphrique

composante tangentielle de la vitesse absolue

composante radiale de la vitesse absolue

la puissance absorbe par la pompe

puissance

rendement

(m/s)

( m/s)

(m/s)

(W)

(W)

%

Tableau des Figures

Figure I. 1: Station de pompage deau de mer de la socit ''ALZINC'' 6

Figure I. 2: les siphonnrent 7

Figure I. 3: Deux pompes vide 8

Figure I. 4: Collecteur 10

Figure I. 5: Rservoir vide 11

Figure I. 6: les filtres 13

Figure I. 7: les pompes centrifuges de reprises 16

Figure I. 8 : les pompes centrifuges principales 17

Figure I. 9: Courbe caractristique de la pompe 26

Figure II. 1: Ligne de courant 29

Figure II. 2: Profil de vitesse 30

Figure II.3: Ecoulement dun fluide 31

Figure II. 4: Ecoulement avec change de travail 32

Figure II. 5: Tube de Pitot 33

Figure II.6: Venturi 34

Figure II.7: thorme de "Torricelli" 35

Figure II. 8: Profil de vitesse 36

Figure II. 9: Les rgimes dcoulements 37

Figure II.10: Loi de poiseuille 40

Figure II. 11: Schma d'une pompe centrifuge 44

Figure II.12: types des roues 44

Figure II.13: Aube dune roue mobile avec les triangles de vitesse a chacune de ses extrmits 46

Figure II.14: circuit hydrauliques 47

Figure II.15: point de fonction de hauteur manomtrique HMT en fonction de dbit qv 49

Figure II.16: courbes caractristiques de la pompe. 49

Figure II.17: Pompes montes en charge et en aspiration 50

Figure II. 18:Courbe des performances dune pompe avec les courbes pour des roues de

diffrents diamtres 52

Figure II.19: Diagramme de Moody 55

Figure II.20: Courbe de rseau dune canalisation. 57

Figure II.21: deux pompes en parallle 58

Figure II.22: Points de fonctionnement de deux pompes 58

Figure II.23: Points de fonctionnement de deux pompes oprant seules (B) ou en parallle (D 59

Figure II.24: Points de fonctionnement de deux pompes diffrentes 60

Figure II.25: pompes en srie 61

Figure II.26: Caractristiques de deux pompes fonctionnant en srie 61

Figure III.1: Le diagramme de maintenance. 66

Figure IV. 1: Laspiration vers le refoulement 75

Figure IV. 2: Schma des conduites en parallle 79

Figure IV. 3: vanne entre (3) et manomtre(4) 81

Figure IV. 4: les conduites en srie entre les deux manomtres (4) et (5) 82

Figure IV. 5: courbe de caractristique des conduites avec deux pompes 85

Figure IV.6: courbe de point fonction des caractristiques de conduites avec deux pompes 86

Liste des tableaux

Tableau I.1 : Tableau I.1 : lintervalle de fonctionnement dune pompe...............................25

Tableau II.2 : La viscosit cinmatique de leau dpend de sa temprature..........................52Tableau II.3 : Les valeurs de rugosit ....................................54Tableau IV.4 : les pertes de charge de station de pompage avec les deux pompes en functionde dbit q ....85

Introduction gnrale

Dans notre mmoire, nous sommes intresss la technologie et lexploitation de

la station de pompage deau de mer qui occupe une place importante dans le

processus de production de la socit ALZINC de Ghazaouet o nous avons eu

loccasion deffectuer un stage pratique.

Chaque quipement de la station un rle important dans son exploitation. Pour

cela nous avons concern dans cette mmoire ltude de fonctionnement et

lexploitation des quipements dune station de pompage. Nous avons pris le cas

de la socit ALZINC.

On a divis notre travail en quatre chapitres.

Dans le premier chapitre on va prsenter lentreprise ALZINC et comment elle

se passe la transformation de la matire premire pour obtenir un produit finale

prt lutilisation.

Nous allons parler de llment qui aide obtenir ce produit final, et on a

expliqu le principe de fonctionnent de cette lment. quil reprsente la station de

pompage

Dans le deuxime chapitre on va rappeler des notions de mcanique de fluide,

afin dtudes les rseaux de conduites et les rseaux des pompes et dterminer

le point de fonctionnement pour obtenir le dbit fournis avec la hauteur

manomtrique pour alimenter les untes dusine.

Le troisime chapitre prsente un rappelle de maintenance et parler comme faire

la maintenance de matriel de station de pompage deau de mer pour la

productivit dusine pour obtenir un meilleur point de fonctionnement de la

station de pompage dALZINC. Afin de protge le matriel.

Dans le quatrime chapitre nous avons saisi les donnes de la station de pompages

dALZINC pour dterminer et vrifier les conduites du bon fonctionnement de la

station de pompage.

Chapitre I

Prsentation de la stationde pompage dALZINC

Chapitre I Prsentation de la station de pompage

1

I.1. Introduction :

Nous allons prsenter dans ce chapitre lentreprise dALZINC et comment elle se passe

la transformation de la matire premire pour obtenir un produit finale prt lutilisation.

Nous allons parl et expliqu les fonctionnements de llment qui aide obtenir une bonne

qualit dALZINC.

I.2. Prsentation de lentreprise "ALZINC" de Ghazaouet :

La socit Algrienne de zinc par abrviation ALZINC est dote dun capital de 855.000.000

DA et fonctionner avec un effectif de 514 personnes est une socit par action SPA (socit

nationale de sidrurgie) dtenues 100% par METANOF. ALZINC est charge conformment

ses statuts de la production et de commercialisation du zinc et drivs du zinc.

Sur une superficie de 14 hectares, lentreprise est situe Ghazaouet dans louest de lAlgrie

juste au bord de la mer, Cette situation gographique t choisie pour tenir compte des

conditions suivantes :

Faciliter les oprations dimportations et dexportations par voie maritime et par voie ferre.

Les caractristiques de leau et la proximit de leau de mer pour la dminraliser.

La production de zinc et ses drivs de cette filiale fut fonde en 1969 et mise en service le 09

dcembre 1974, telle que la premire cathode de zinc fut enleve le 16 dcembre de la mme

anne, son champ dactivit comprend :

Zinc en lingot de 25 Kg ;

Pastille de zinc ;

Zinc jumbo de 02tonnes, prealumin, prplomb ;

Alliages de zinc (zamak 3 et zamak 5) ;

Anodes pour protection cathodique ;

Acide sulfurique concentr 98% ;

Cadmium en baguette de haute puret ;


2

I.3.les quipements principale:

Mcanique et lectronique et dun magasin trs vaste qui contient des pices, des pompes,

qui rpondent aux besoins de procs de production ainsi de deux salles de contrle une pour

contrle de grillage et lautre pour le contrle du lixiviation purification, un laboratoire de

contrle de qualit des produits chaque tape du procs. Lusine est dote aussi dune station

de neutralisation et une autre de dessalement.

I.4. Processus et mtiers dAL ZINC

Les concentrs arrivent la fabrique par voie maritime. Ils sont transport par camions

jusquaux magasins lintrieur de la fabrique.

Lentre du minerai aux magasins seffectue par camions dont le pesage sur bascule dtermine

la quantit de concentr qui entre. Le magasin est constitu de 6 compartiments de 3.000 tonnes

chacun, non couverts, o le minerai est stock en fonction de la qualit de la blende. De l, au

moyen dune grue, le minerai est dpos sur transporteur bande et envoy 6 trmies. Depuis

ces trmies et en fonction de la qualit dsire, la blende est dirige vers un transporteur

bande qui communique avec un autre transporteur inclin qui dbouche sur le crible. En cet

endroit seffectue la sparation de la fin et du rejet. La matire tombe dans la trmie

dalimentation du four et au moyen dun plateau tournant sur la bande de projection qui

alimente le four directement. Le rejet passe dans un broyeur o il est tritur afin dobtenir la

granulomtrie dsire. la sortie du broyeur, il est envoy de nouveau au crible au moyen dun

lvateur godets, ainsi que les dchets.

I.4.1.Grillage :

"ALZINC" dispose dune installation de grillage qui est entre en service en 1975avec une

capacit de traitement de 300 tonnes/jour de minerai et une production de 270 tonnes /jour

dacide sulfurique.

Le grillage est le premier traitement auquel est soumis le minerai (ZnS) pour obtenir le

calcine(ZnO),afin de pouvoir la lixivier plus tard et alimenter les cuves lectrolytiques avec du

sulfate de zinc, il est ralis par chauffage 900 / 950C et en prsence dair selon la raction

suivante :

ZnS+3/2 O2 ZnO+SO2+ vapeur (I.1)

Le grillage lunit dALZINC est effectu en lit fluidis dans un four de forme cylindrique

vas vers le haut. Il a une grille de 46 m et trois serpentins pour rfrigrer le lit fluidis. Il sy

trouve en outre trois bruleurs et 6 lances de gasoil pour chauffer lorsquil y a un arrt.


3

Circuit de minerai :

Le blende est alors soutire de la trmie dalimentation au moyen dun extracteur bande et

charge dans le four au moyen dune sole tournante assurant la rgularit de lalimentation et

dune machine chargeuse garantissant la rpartition du concentr dans le four.

I.4.2. Stockage :

Le minerai en provenance du four de grillage est stock dans deux silos de 3000 T chacun,

avant dtre soutir par 2 vis doseuses (41.14 et 41.15) et dverse dans les cuves de pulpage.

ZnO est soluble dans H2SO 4 selon la raction :

ZnO + H2SO 4 ZnSO4+ H2O+ Chaleur (I.2)

La prsence dun peu de sulfate dans le minerai (2 3 %) nest pas nuisible, au contraire elle

compense les pertes en SO4dans les vaporateurs, sous forme de CaSO4 et dans les rsidus

(SO4imprgnant les boues sous forme de PbSO4 et ZnSO4

Les composs tels que les ferrites de zinc ( Fe2O3 , ZnO ) et certains silicates sont par contre

insolubles dans lacide dilu et leur prsence , a comme consquence, une diminution du

rendement de mise en solution de zinc.

La prsence de ZnS due un grillage imparfait gne loxydation du Fe++ au Fe+++ au niveau de

la cuve de pulpage et dans les cuves de lixiviation. Il est dans ce cas indispensable dajouter du

bioxyde de manganse (MnO2) au niveau des cuves acides de tte ou du permanganate de

potassium (KMnO4) au niveau des cuves de lixiviation.

I.4.3. Lixiviation :

Mettre le maximum de zinc en solution tout en essayant dviter la dissolution des impurets

(PH 5,2), liminer une grande partie des impurets par oxydation du Fe++ en Fe+++ qui sert

dentraneur.

Elimination des solides par dcantation.

I.4.4. Purification :

A Purification chaud

B Purification froid

C Repulpage neutre

Butloverflow de la lixiviation neutre est trop impure pour tre soumis llectrolyse. Il faut

donc liminer toutes les impurets susceptibles de se dposer avant le zinc.

Les impurets sont limines sous forme de cment, lagent de cmentation utilis est la poudre

de zinc.


4

la purification seffectue en 2 tapes :

I.4.4.1. Purification chaud :

Elle limine la plus grande partie des impurets comme le Ni, Co, Cu, Cd, As, Sb, Ge, Sn, Ti,

Tl de faon pouvoir obtenir un bon rendement faradique llectrolyse.

I.4.4.2. Purification froid :

Elle consiste liminer les dernires traces de Cd et Tl afin dobtenir un zinc de qualit S.H.G

I.4.5.Repulpage :

Le repulpage a pour but de rcuprer dans un premier stade le zinc mis en excs la

purification chaud et froid et dans un second stade, le cadmium contenu dans ces mmes

boues.

Repulpage neutre :

Dans la solution overflow neutre les impurets ne dpassent pas 1.5 g/litre (Mn mis part). En

tenant compte loxydation ventuelle du Zn mtal en ZnO, il nen faudrait pas plus de 2 g/l de

zinc pour prcipiter ces impurets. Or on ajoute dans les cuves de purification chaud et froid

jusqu 7g/l de Zn mtal. On va donc retrouver dans les boues le Zn qui na pas ragit.

I.4.6. Electrolyse (Anode- Cathode) :

Llectrolyse de zinc seffectue en milieu acide. Elle consiste dposer les ions Zn++ sur une

cathode en aluminium tandis que les ions OH- ragissent lanode en plomb raction de

dissociation

ZnSO4 SO4- - + Zn++ (I.3)

2H2O 2H+ + 2(OH)-

Zn++ + 2 e- Zn

2(OH)- - 2 e- H2


5

I.4.7. Atelier de Refonte :

Les plaques de zinc cathodique obtenues par letro-dposition sont refondues dans des fours

pour tre mises sous forme de lingots de zinc commercialisables.

Les cuivre cathodes, les alliages de zinc sont produits dans des ateliers annexes situs dans

l'enceinte de l'usine

I.4. 8. Laboratoire (Certifie ISO 14001 Environnement et 9001Qualite) :

Le laboratoire joue un rle trs important dans la chaine de production, il est en relation avec

tous les ateliers de lusine afin de contrler le procs qualitativement a partir de la matire

premire (blende crue) jusquau produit fini. Le laboratoire comporte 04 sections [1].

I.5. Station de Pompage de la Socit ''ALZINC'' (Figure I.1) :

Pour lalimentation des circuits de refroidissement de lusine, et pour lamlioration du

traitement de minerai dalzinc, il a t prvu une station de pompage de leau dmer.

Et aprs, ils ont cre une station de dessalement supplmentaire, pour profiter leau dessale en

dautres utilisations dans lusine.

Cette station alimente par deux siphonages en parallle dun diamtre 1000mm qui aspire

leau de mer puis refoule dans la bche de reprise qui comporte trois pompes de reprise,

Le phnomne de siphonage qui aspiration vers refoulement, il y a un central de vide qui

comporte un rservoir de vide et deux pompes vide,

Les pompes de reprise refoulent dans la bche des filtres pour dgages les dchets vers

stockage dans une bche des groupes qui comporte trois pompes principales qui alimentant les

units de lusine par leau de mer.


6

Figure I.1 : Station de pompage deau de mer de la socit''ALZINC''

I.5.1.Appareils de la station :

I.5.1.1. Alimentation de linstallation :

Alimentation de station de pompage ncessite une prise deau de mer par deux conduites

siphonnant en parallle (Figure I.2) de diamtre 1000mm, dune longueur de 330m environ et

dun dbit global de 700l/s, soit 2520m3/h refoule directement dans une bche de reprise

(Figure I.7)

I.5.1.2. Central de vide :

Le phnomne qui alimente la bche daspiration de la station de pompage, cest le

fonctionnement de deux conduites de siphonage de diamtre 1000 mm, ces dernires peuvent

fonctionner en parallle ou bien sparment.


7

Figure I.2 : les siphonnrent

La pompe vide aspire lair qui est dans les conduites de diamtre de 1 m et de longueur de

330 m pour que leau de mer attienne les puits de reprise par graviter.

La centrale de vide est constitue des lments suivant :

Deux pompes vide

Rservoir de circulation

Rservoir de vide

Les conduites de liaison

Robinetterie dquipement


8

Le phnomne dalimentation est comme suit : La bche daspiration du station de pompage

pour alimenter par deux conduites siphonnant de diamtre 1000mm et langueur 330m,

lopration en parallle ou en sparment

Figure I.3 : Deux pompes vide

Ils sont sous la dpendance dune centrale de vide qui cre on maintient ltat damorage

travers une conduite de diamtre 200 mm

Cette centrale de vide constitue les lments suivants :

deux pompes vide

le rservoir de circulation

A.Pompe vide :

La construction de cette pompe est comme suit :

Marque : SIHI

Type : LPHA 3408 BN 05132

Nombre : 2


9

Avec un moteur qui porte la rfrence suivante:

type : Verticale

Tension dalimentation : 220/380 V

Priode : 50Hz

Puissance : 3KW

Vitesse : 1450 tr /min

Nombre : 2

B. Rservoir de circulation :

Le rservoir de circulation est plac entre deux supports massifs de groupes (figure I.5) qui

refoulent dans le bche, ce rservoir est un point commun entre ces deux groupes ilssont en

acier galvanise, et est quipe des accessoires suivants :

deux arrives tangentielles de diamtres 40/49mm avec raccord ;

un vent de mise latmosphre la partie suprieure ;

un robinet de vidange ;

une garniture de niveau ;

un trou dhomme;

un orifice de trop plein avec raccord ;

un orifice de recyclage avec raccord.

C. Rservoir vide :

Cest un rservoir fabriqu de matire de tle dacier galvanis de forme fonds bombs souds

dune capacit totale de 5m3, Hauteur 3.430 m, diamtre 1.600m.

Les diffrents accessoires de rservoir :

La partir infrieur :

Les conduites dquilibrage de diamtre 150mm, un trou dhomme avec tape de boulonne,

une garniture de niveau avec tube protgs et robinets disolement Un tubulaire diamtre

40/49.

La partie suprieure (Figure I.4) :

pour liaison avec la pompe vide , une tubulure de diamtre 100mm pour liaison avec les trois

collecteurs pour permettre leur mise sous vide, un indicateur de vide avec robinet disolement,

une capacit auxiliaire de diamtre 500mm, hauteur 2 570mm, en liaison avec le rservoir


10

vide et comportant des contrleurs de niveau. Ces contrleurs au nombre de quatre

correspondent aux positions suivantes :

Alarme et scurit niveau bas,

Niveau bas,

Niveau haut,

Alarme et scurit niveau haut.

Avec un manomtre pour contrler lindication de la pression du rservoir.

Figure I.4 : Collecteur


11

Figure I.5 : Rservoir vide

D.Tuyauteries de liaison :

Lensemble de ces tuyauteries assure la jonction entre les diffrents appareils et comporte les

lments suivants :

une tuyauterie de diamtre 40/49 mm entre le point haut du rservoir vide et laspiration de

chacune des pompes ;

deux tuyauteries de diamtre 40/49mm pour jonction entre le refoulement de chacun des

pompes vide et leur rservoir de circulation ;

une tuyauterie deau brute de diamtre 20 mm pour alimentation de lanneau deau des

pompes, le recyclage et la distribution sur leurs presse-toupe ;

une tuyauterie dquilibrage du rservoir vide, de diamtre 150 mm ;

une tuyauterie de mise vide des collecteurs diamtres de 100 mm ;

une culotte de diamtre 207,3 mm avec trois piquages, de diamtre 100 mm, pour mise

vide des points hauts des deux canalisations de 1000 mm et du by-pass diamtre 200 mm pour

pr remplissage de la bche daspiration [2].


12

E.Robinetterie dquipement :

Elle comprend les organes suivants :

un robinet casse-vide sur la tuyauterie entre pompes et rservoir vide ;

un indicateur de vide sur la tuyauterie entre pompes et rservoir vide ;

un clapet de retenue diamtre 40mm sur chaque aspiration de pompe vide ;

un robinet darrt diamtre 40mm sur chaque aspiration de pompe vide ;

un dtendeur sur arrive deau brute ;

un manomtre avec robinet support sur arrive deau brute ;

une lectrovanne "Jouvenel" et "Cordier" sur arrive deau brute ;

un robinet rgleur de dbit sur arrive deau brute ;

un robinet darrt sur arrive deau brute de chaque pompe ;

un contrleur de circulation deau brute de chaque pompe ;

un robinet darrt sur chaque pompe pour les presse-toupes ;

un robinet rgleur sur chaque pompe pour les presse-toupes :

trois robinets soupape diamtre 100mm sur prises de vide des collecteurs ;

deux vannes disolement diamtre 100mm entre rservoir de vide [2] .

I.5.1.3.Filtres (Figure I.6) :

Leau de mer passe par deux points de filtration, le premier point contient un grillage placer

aven la crpine aprs leau de mer passe dans la conduite siphonnant de 1000mm et 200mm

aprs leau traversant la bche par les pompes de reprise est arrive au deuxime point de

filtration

ce point l il y a un grillage pour filtres les grande, aprs directement traverse filtres

Perrier, dont la mise en service automatique est sous la dpendance dun dtecteur de perte de

charge entre lamont et laval du systme filtrant.

En outre, pour lisolement des filtres, il est prvu quatre vannes murales glissire,

commande manuelle par manivelle.

La construction de ce filtre Perrier : Marque : Perrier

Type : NCA 30/31

Finesse de filtration : 400

Dbit unitaire :700l/s

Nombre :2


13

Figure I.6 : Les filtres


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I.5.1.4. Robinetteries de la station :

Les diffrentes tuyauteries sont quipes dun certain nombre dorganes de robinetterie qui se

rpartissent comme suit :

A. Larrive du siphon de pr remplissage de la bche :

la vanne papillon de:

diamtre 200mm,

srie "Gamma"

marque "AMRI"

un corps en fonte, bague souple thylne propylne, papillon en bronze daluminium, axe en

acier inoxydable.

La commande manuelle avec ses organes internes prvus avec butes et roulements aiguilles

attaque par un systme de biellettes, laxe du papillon, seffectue par un botier en fonte

rapport sur le corps.

Le botier de commande est attaqu par une tringle cardans qui est reli la partie suprieure

au ft de manuvre scell dans le plancher. Un soufflet tanche, rempli de graisse, empche

toute rentre d'eau dans le botier[2].

B. Le refoulement des pompes :

Chacune des trois pompes est quipe des organes suivants :

la vanne papillon de diamtre 550mm, desrie Gamma, demarque AMRI.

Le volant mont directement sur le botier nous permet de commander manuellement cette

vanne, de plus ce boitier est quip intrieurement de deux contacts lectriques de fin de course

douverture et deux pour la fermeture.

La tape de retenue de 550 mm de diamtre, de Marque : Manmeshann et de typeDRVg

Cet appareil est constitu par un corps en fonte au nickel qui est assembl un corps assorti

galement en fonte au nickel, qui comporte une tuyre de rcupration relie au moyeu d'entre

par une tige fixe.

Des clapets mobiles avec ressorts de rappel en acier inoxydable reposent sur des siges

galement en acier inoxydable rapportes dans le corps d'entre. En position ouverture, les

clapets offrent le minimum de rsistance au passage du fluide, ce qui conduit une perte de

charge minime dans l'appareil.

Deux manchettes de dmontage diamtre 550mm, de conception classique avec brides, elles

sont ralises en acier galvanis, les joints sont en caoutchouc synthtique rsistant l'eau de

mer [2].


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C. Les conduites de refoulement :

Deux vannes papillon de diamtre 500mm et leur construction identique celle des vannes de

diamtre 350 mm dcrites ci-dessus, c'est--dire, avec botier comportant une signalisation

lectrique et visuelle, avec deux joints de dmontage de diamtre 700mm.

D. Les circuits by-pass de la station :

Deux vannes papillon de Diamtre 350mm, de construction identique aux prcdentes,

et le botier comporte une indication visuelle par index visible au travers d'un hublot,

avec deux joints de dmontage de diamtre 550mm.

E. Les rservoirs hydropneumatiques :

Deux vannes papillon de Diamtre 500 mm et de construction identique celle des vannes

diamtre 550mm quipant les circuits de by-pass de la station, avec deux joints de dmontage

de diamtre 500mm.

I.5.1.5.Pompes centrifuges de reprises (Figure I.7):

Les caractristiques des trios pompes centrifuges de reprise (pompes hlice) sont:

De marque mangin-rtea de type Vertical H450, dbit unitaire 350 l/s de hauteur de

refoulement 5 mtres max Vitesse de rotation 750 tr/ min de nombre 3 dont 1 de secours

Les moteurs sont de type vertical de tension dalimentation 220/380 V de priode 50 Hz de

vitesse 750 tr/min au nombre de 3 dont 1 de secours.


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Figure I.7 : Les pompes centrifuges de reprises

I.5.1.6.Pompes centrifuges principales :

Les caractristiques des pompes principales (figure I.8) :

La pompe de : Marque :Rteau

type vertical IDVN 41

debitunitaire de 350 l/s

hauteur de refoulement 42 m

vitesse de rotation de 1480 tr/mn

poids : 3000 kg

Le moteur de: marque Unelec-Alsthom

type: vertical N2 RX355K41V1

tension dalimentation : 5500 V


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une puissance : 190 kW,

vitesse de 1480 tr/mn,

poids : 2275 kg

priode : 50 Hz

cos : 0,805

Nombre : 3dont 1desecours

Figure I.8 : Les pompes centrifuges principales

I.5.1.7. Description de la pompe principale :

Ces groupes, axe vertical, sont du type centrifuge, aspiration axiale qui passer dans une

conduites, refoule dans un tube vertical concentrique de transmission et reli aux deux

collecteurs de refoulement de diamtre 700mm par un coude 90 incorpor la jupe support de

moteur. Les deux conduites principales et la conduite de pr remplissage sont sous la

dpendance dune centrale de vide pour maintenir ou crer ltat damorage.

Cette centrale comprend deux pompes vide de construction SIHI fonctionnant

alternativement et entranes chacune par un moteur lectrique.

Les composant de chacun du ses trois groupe :


18

moteur lectrique.

support de moteur.

tte de transmission.

transmission et le tube de refoulement.

pompe et sa crpine.

A.Moteur lectrique :

Type vertical flasque-bride,

Marque : Unelec

Type : N2HX.555 VI,

Puissance nominale : 190 W,

vitesse en charge : 1 4.80 tr/mn.

Pour la description dtaille, la conduite et lentretien, se reporter la notice particulire

dlivre par le constructeur lectricien et jointe la prsente notice [2].

B.Support de moteur :

Le support du moteur lectrique est constitu par une jupe en tle soude, dune part, sur la

bride suprieure circulaire qui reoit le flasque-bride du moteur et, dautre part, sur lassise

infrieure carre qui est fixe par boulons dans les fers scells dans la maonnerie.

Des raidisseurs souds assurent la jupe une rigidit parfaite; des anneaux denlevage sont

prvus sur la bride suprieure. Par ailleurs, la jupe support comporte intrieurement une bride

intermdiaire soude pour recevoir, dans un centrage appropri, la tte de transmission.

Au travers de la plaque de base passe un coude 90 qui prolonge le tube de refoulement et

permet la jonction par une bride latrale de sortie avec la tuyauterie dvacuation, en liaison

avec le collecteur.

Vers le bac, le coude est muni dune bride pour jonction avec le tube intermdiaire de

refoulement. Au niveau de la plaque dassise, il est soud cette dernire, tandis que des

raidisseurs galement, souds assurent la rigidit de lensemble.

A la partie suprieure, au passage de larbre, le coude est pourvu dune bote garniture qui

contient deux tresses carres de 12 x 12mm en amiante imprgn cur de Tflon, type

"WTS" places au fond de la bote, une douille lanterne alimente par une source externe 6

bars minimum, trois tresses externes identiques aux prcdentes, le tout serr au moyen dun

fouloir appliqu par boulons. La jupe support prsente des ouvertures latrales rservant un

large accs laccouplement semi-lastique, la bote de bute et au presse-toupe de sortie.

Lensemble du moteur, de son support, de la tubulure de refoulement et du corps de pompe

avec sa crpine est monte rigidement, les positions relatives de ces pices sont ajustes et

repres une fois pour toute par des centrages [2].


19

C.Tte de transmission :

Elle est constitue par une cage en fonte qui est fixe sur la bride intermdiaire de la jupe

support. Cette cage est assemble avec le support de moteur par un centrage, les deux pices

tant serres lune contre lautre par des goujons.

Dans la partie infrieure de la cage est ajuste une bute rouleaux coniques qui supporte

lensemble de la transmission et le mobile de pompe. La bute repose sur un joint tartan ptrole

plac dans le fond de la bote, elle est maintenue en place par un tourillon emmanch sur larbre

et rendu solidaire du demi-manchon daccouplement infrieur au moyen de deux broches

travers antes.

A la partie suprieure elle contient dun roulement billes simple est emmanch serrant sur le

tourillon et frottement doux dans la cage. Larbre tourne sur ce roulement qui sert de guide

la partie suprieure de la transmission. Laccouplement de demi-manchon est entran au

moyen dune clavette ajuste dans larbre et serr par un crou frein au moyen de deux

broches travers antes.

Cet crou permet le rglage de la position longitudinale du mobile de la pompe au moment du

montage par une mise en place approprie de ces broches travers antes. Entre le demi-manchon

daccouplement et lextrmit du tourillon, un dflecteur est interpos pour viter les

projections dhuile vers lextrieur.

A la partie suprieure, la cage roulements est ferme par un couvercle boulonn dont le

moyeu est pourvu de rainures de dtente pour sopposer aux fuites dhuile autour du moyeu du

manchon daccouplement. La bute sappuie sur le fond de la bote avec interposition du joint

tartan ptrole, par une rondelle perce de trous lintrieur desquels sont logs des ressorts de

compression.

Ces ressorts permettent damortir les chocs qui pourraient rsulter dun changement de portage

du roulement de bute et donnent une certaine souplesse lensemble du montage. Un ergot

empche la rotation de la rondelle dappui.

La bote roulements constitue une rserve dhuile dune capacit de 15 litres environ. Sur le

ct est prvu un graisseur niveau constant type " Denco", dont la tubulure dalimentation est

pourvue, en son point bas, dun bouchon permettant de faire la vidange de la capacit.

Un niveau circulaire avec voyant rouge est mont sur la bote roulements pour en vrifier le

niveau tout moment. A la partie suprieure, un bouchon viss sert au remplissage de la

capacit.

La base des galets de la bute baigne dans lhuile dont la circulation est ralise

automatiquement par le principe mme de la bute. Le roulement de guidage suprieur est

lubrifi par lintermdiaire dun cne remonte dhuile. Une tle fixe rigidement la partie

suprieure de la bote forme cran en parapluie.


20

Le dflecteur plac au-dessous de la bote de bute protge cette dernire contre les projections

deau ventuelles, en provenance du presse-toupe, tandis quun tube de garde fix rigidement

dans le fond et concentriquement larbre, empche toute fuite dhuile vers le bas [2].

D.Transmission et le tube de refoulement :

La transmission est constitue par larbre de tte, larbre intermdiaire et larbre de la pompe,

relis les uns aux autres par des accouplements rigides, tous ces diffrents lments tant

raliss en bronze.

Lextrmit de chaque arbre runir est filete, elle vient se visser dans un manchon rigide

daccouplement jusqu ce que les faces dextrmit des bouts darbre viennent se bloquer

lune contre lautre.

Un trou radial pratiqu au milieu du manchon permet de contrler le portage effectif des faces

dextrmit, tandis que des plats pratiqus sur le manchon et les arbres eux-mmes facilitent

lopration de blocage.

La transmission tourne dans deux paliers intermdiaires, lun solidaire de la partie suprieure

du tube intermdiaire, lautre faisant partie de la coulotte de refoulement.

Chaque palier est muni de deux coussinets en caoutchouc spars entre eux par une douille

lanterne et maintenu en position par un jonc en acier. La lubrification est assure par leau

vhicule par la pompe.

Sous ces cousines en caoutchouc, des paliers intermdiaires, les arbres sont protgs par des

chemises en bronze entrans par des vis tton.

Un dflecteur mont sur larbre, sous chacun des paliers, vite que des impurets entranes par

leau ne pntrent sous les coussinets et ne provoquent une usure trop rapide de ceux-ci.La

transmission est relie la partie suprieure, larbre du moteur, par un accouplement semi-

lastique "Citron", dont la construction est la suivante :

Deux demi-tourteaux soigneusement clavets sur chaque bout darbre comportent leur

priphrie une denture spciale dans laquelle viennent se loger des ressorts dentranement

solidarisant les deux pices entre elles ;

Deux demi-botiers, boulonns lun contre lautre, forme une capacit ferme autour des

dentures, Cette capacit est remplie de graisse pour faciliter les mouvements relatifs entre les

organes dentranement.

La transmission tourne lintrieur du tube de refoulement constitu par le coude incorpor la

jupe support, le tube intermdiaire et la culotte de refoulement la sortie de la pompe.

Ces diffrents lments, excuts en bronze daluminium sont relis entre eux, mtal sur mtal,

par des brides de jonction assembles par boulons[2].


21

I.5 .1.8. Pompe et sa crpine :

La pompe est constitue par les lments numrs ci-dessous :

pavillon daspiration et la crpine,

volute,

roue,

arbre,

Palier,

culotte de refoulement.

I.5.1.9. Pavillon daspiration et la crpine :

Le pavillon est ralis en bronze daluminium et prsente, vers le bas, une partie vase pour

permettre une remise en vitesse progressive de leau lentre de la roue et qui se termine par

une bride de jonction pour raccordement avec la crpine daspiration.

Celle-ci, de forme cylindrique, est ralise en bronze daluminium, elle prsente des sections de

passage suffisantes pour retenir les corps en suspension dans leau sans toutefois crer des

pertes de charge trop importantes laspiration.

Dans le plan de rotation de la couronne dtanchit avant de la roue, le pavillon est usin pour

recevoir, dans un centrage appropri une pice dusure en bronze daluminium fixe au moyen

de ventre cuir et chair arrtes par coups de pointeau au montage.

Par ailleurs, le pavillon est pourvu, la partie suprieure, dune bride assurant le centrage et le

boulonnage sur la volute.

A. Volute :

Elle est excute en bronze daluminium, elle prsente dans laxe de la roue des sections

enroules progressivement croissantes pour permettre un bon amortissement de la vitesse de

leau la sortie de la roue. Elles sont prolonges latralement dans un plan horizontal par deux

tubulures diamtralement opposes termines chacune dun coude divergent dirig vers le haut

et muni de bride de raccordement pour jonction avec la culotte de refoulement.

Dans le plan de rotation de la couronne tanchit arrire de la roue, la volute est quipe

dune pice dusure en bronze daluminium, monte dans un centrage appropri et fix au

moyen de vis entre cuir et chaire arrtes par coups de pointeau au moment du montage.

A la partie suprieure, la volute comporte un centrage circulaire usin pour montage du palier

de guidage infrieur, fix par goujons ajusts et arrts par frein languette rabattue.


22

B. Roue :

Elle est ralise en bronze daluminium, elle est du type centrifuge, aspiration axiale avec

couronne dtanchit sur les faces avant et arrires et moyeu perc de trous dquilibrage

hydraulique.

Elle est bloque avec une cale de rglage sur le cne dextrmit prvu la partie infrieure de

larbre au moyen dun crou frein en position par une vis tton arrte au montage par coups

de pointeau

C. Arbre :

Larbre est ralis en bronze daluminium, il est entirement usin. Il se termine la partie

suprieure, par une partie filete venant se visser dans le manchon daccouplement rigide

infrieur pour liaison avec llment intermdiaire de la transmission. Larbre tourillonne,

dune part la partie infrieure dans le palier de la pompe, et, dautre part, la partie suprieure

dans le palier intermdiaire infrieur.

D. Palier :

Le palier est ralis en bronze daluminium, il vient se fixer dans le centrage prvu la partie

suprieure de la volute. II est quip de deux douilles coussinets en caoutchouc type spares

par une lanterne et maintenues en position par un jonc la partie suprieure. La lubrification est

obtenue par leau vhicule par la pompe. Sous la totalit du palier, larbre est protg par une

chemise en bronze daluminium rendu solidaire de celui-ci par une vis dentranement.

E. Culotte de refoulement :

Pour permettre le raccordement des coudes divergents de la volute avec llment intermdiaire

du tube de refoulement, il est prvu une culotte dun trac appropri avec brides de jonction

aux extrmits.

Cette culotte est ralise en bronze daluminium, elle comporte dans son moyeu une douille de

laminage fixe au moyen de goujons ajusts et freins au montage par frein languette

rabattue. Sous cette douille, larbre est protg par une chemise en bronze daluminium

entrane par une vis tton soigneusement au montage.

I.5.1.10. Accessoires :

Lquipement de la pompe est complt par une sonde thermostatique "Sopac" contrlant la

temprature de la bute de la tte de transmission et par un manomtre avec robinet support en

bronze viss dans la bride de sortie du coude de refoulement incorpor la jupe support


23

I.5.1.11. Mise en marche et arrt de la station :

Avant la mise en marche, si les groupes sont livrs monts sur leurs assises, il ny a pas de

prcautions particulires prendre. Par contre, si le montage des groupes est ralis par le

client par exemple aprs une visite, il est ncessaire quil sassure les points suivants :

De la parfaite planit des plans de pose laide dun niveau deau.

Que les tuyauteries sont montes correctement et qu'en particulier elles n'exercent pas de

tractions anormales pouvant entraner des dformations,

Que le groupe tourne librement la main et qu'il n'y a aucun point dur, on s'en assurera

immdiatement en agissant sur le manchon d'accouplement entre moteur et tte de

transmission,

Que le carter de la tte de transmission est convenablement approvisionn en huile en

observant le voyant circulaire plac sur le ct de la bote roulements, au besoin, parfaire le

niveau par le graisseur Denco.

Que le sens de rotation est correct (seulement si le moteur t dbranch) en lanant le

moteur de quelques tours seulement, aprs avoir, au pralable, dsolidaris les deux demi-

manchons de l'accouplement de tte.

Pour un observateur debout sur le plancher et regardant la pompe place au-dessous de lui, le

moteur tourne en sens inverse de celui des aiguilles d'une montre. En ce qui concerne les

pompes vide, tablir et contrler la circulation d'eau brute alimentant les rseaux d'eau.

Vrifier que le fonctionnement des pompes vide est correctement assur par le jeu des

contrleurs de niveaux placs dans la bouteille attenante au rservoir de vide.

Ces diffrentes oprations tant effectues, procder au pr remplissage et l'alimentation de la

bche d'aspiration des pompes, par les oprations suivantes :

Fermer compltement la vanne papillon diamtre de 200mm monte l'arrive du siphode

pr remplissage dans la bche ;

Fermer les deux vannes de diamtre 100mm sur les piquages entre rservoir vide et les

points hauts des collecteurs diamtre 1000 mm ;

Ouvrir compltement la vanne de diamtre 100mm sur le piquage entre le rservoir vide et

le point haut du siphon de pr remplissage ;

Mettre en service le groupe vide choisi, en enclenchant l'appareillage lectrique

correspondant.

Lorsque le vide atteint la valeur normale, l'eau monte jusque dans le rservoir vide, comme

cela peut tre vrifi par la garniture de niveau. A ce moment, le siphon se trouve

compltement rempli, donc en tat d'amorage.

Ouvrir alors compltement la vanne de diamtre 200mm l'arrive du siphon dans la bche

pour permettre le remplissage de cette dernire.


24

A ce moment, le dbouch des tuyaux d'amene diamtre 1000mm tant compltement noy,

ouvrir les vannes de diamtre 100mm sur les piquages entre rservoir vide et le point haut de

ces tuyauteries pour l'amorage.

Paralllement ces oprations de pr remplissage et d'alimentation de la bche d'aspiration,

aprs avoir suivi toutes les consignes prliminaires donnes dans la notice du constructeur,

dmarrer le systme de filtration.

La station tant alors en tat d'alimentation normale, on peut alors procder la mise en service

d'un, ou deux, ou trois groupes lectropompes suivant les besoins de l'usine et en fonction des

niveaux [2].

Pour cette mise en route des pompes, on procdera comme suit :

Toutes les vrifications numres en tte de ce chapitre tant effectues, ouvrir les

sectionnements sur l'arrive deau de circulation des diffrents paliers.

Mettre le moteur en marche en se conformant aux instructions donnes ce sujet dans la notice

particulire dlivre par le constructeur lectricien.

S'assurer que la pression dlivre par la pompe crot rgulirement en observant le manomtre

plac sur la bride du coude de refoulement il doit tre parfaitement stable et ne prsenter aucun

battement, ce qui est le signe d'un fonctionnement normal.

Lorsque la vitesse de rgime est atteinte, ouvrir lentement la vanne de diamtre 350mm

montes au refoulement et rgler ventuellement, son ouverture pour que 1'intensit absorbe

ne dpasse pas celle qui est porte sur la plaque de caractristiques du moteur.

Ds que la marche est bien stabilise, et aprs un certain temps de fonctionnement, veiller la

temprature de la bote roulements dune tte de transmission (pour une ambiance de 25 C,

la temprature de la bote ne doit pas dpasser 65 C).

Vrifier galement qu'il n'y a pas d'chauffement anormal du presse-toupe la sortie de l'arbre

de tte au travers du coude de refoulement.

Avant la mise en service des pompes, il faut, au pralable, ouvrir en grand les vannes papillon

diamtre 500 mm sur les piquages des anti-bliers faute de quoi, les installations ne seraient pas

protges contre les coups de bliers ventuels, lorsque la station est l'arrt total, refermer ces

sectionnements.

La mise en arrt, seffectue en refermant compltement la vanne monte au refoulement du

groupe puis en stoppant le moteur lectrique en se conformant aux instructions du constructeur

lectricien. Refermer galement, les sectionnements sur l'arrive d'eau de circulation des

diffrents paliers.


25

Dans le cas o l'on dsire stopper compltement les installations, il convient de dsamorcer les

siphons. Pour cela ouvrir le robinet casse-vide mont sur la tuyauterie de liaison entre les

pompes anneau d'eau et le rservoir de vide. Refermer galement les diffrents

sectionnements sur les tuyauteries de distribution deau brute pour lalimentation ou le

recyclage des pompes vide [2].

I.5.1.12. Courbe dune pompe :

La courbe caractristique de la pompe individuelle devra se rapprocher le plus possible de la

courbe thorique dfinie par les points suivant en se situant en dessus

Tableau I.1 : Lintervalle de fonctionnement dune pompe

(m3/h) H(m)

1000 43

1250 42

1500 40

En considrant que le point 1250 m3/h et 42 m. est impose et le rendement maximal devra tre

obtenu pour le point de dbit1000m3/h [2].


26

Figure I.9 : Courbe caractristique de la pompe

39,540

40,541

41,542

42,543

43,5

0 500 1000 1500 2000

H(m

)

(m3/h)

P1


27

I.6. Conclusion :

Dans ce chapitre on est arriv un explication gnrale dentreprise '' ALZINC '' afin de

comprendre les fonctions et les tches de cette entreprise.

dans la suit on contenant deux parties :

Pour la premire partie : on a parl de la fonction essentielle de cette usine, cest la production

du matire '' ALZINC '' et comment elle passe cette production depuis lentre de la matire

premire jusqu a lobtention du produit prs pour lutilisation quotidienne.

Pour la deuxime partie : cest cette partie qui contient le thme de notre mmoire,

cest le fonctionnement de la station de pompage, depuis laspiration de leau de mer aux

conduites jusqu a larrive lintrieur dusine.

Donc de refoulement dans cette partie on recherche le point de fonctionnement de la station de

pompage et comment il passe le voyage deau travers les organes de la station (les pompes,

les filtres les conduites, les vannes, les bches, les rservoirs).

Enfin on peut dire que cette fonction de la station de pompage qui est le refroidissement est trs

important pour la fabrication du ZINC et plus que a cest la prparation deau pour la dessale

par la station de dessalement.

Lintrt de ce dessalement deau de mer cest dobtenir leau dessale pour la fabrication du

zinc et pour le refroidissement des quipements techniques onreux de lusine dALZINC.

Chapitre II

Rappel de notions demcanique des fluides

Chapitre : II Rappels de notions de mcanique des fluides

28

II .1. Introduction

Nous prsentons dans ce chapitre quelques rappels des notions de mcanique de fluide, pour

ltude les rseaux de conduites avec les rseaux des pompes et dtermination des dbits

fournis par les pompes pour alimenter tout les rseaux de conduites dun station de pompage

de la socit "ALZINC"

Ce chapitre se compose de deux parties A et B

Partie A : Les rseaux de conduites

Cest un ensemble de tuyauteries rgulires en srie ou en parallle, relis par des jonctions,

des coudes, des filtres, des rservoirs, des appareils dinstrumentation, des changements de

section, des robinets, des pompes, etc.les conduites permettent le transport du fluide sous

leffet de la diffrence des pressions.

II.2. Dbit :

Le dbit est le quotient de la quantit de fluide qui traverse une section droite de la conduite

par la dure de cet coulement.

II.2.1. Dbit-masse :

Si m est la masse de fluide qui a travers une section droite de la conduite pendant le temps

t, par dfinition le dbit-masse est :

q =

en kg/s (II-1)

II.2.2. Dbit-volume :

Le dbit q fourni par une pompe centrifuge est le volume refoul pendant lunit de temps. Il

sexprime en mtres cubes par seconde (m3/s) ou plus pratiquement en mtres cubes par heure

(m3/h).

q =

en m3/sou en m3/ (II-2)

II.3. Ecoulements permanents (ou stationnaires) :

Un rgime dcoulement est dit permanent ou stationnaire si les paramtres qui le

caractrisent (pression, temprature, vitesse, masse volumique ; ) ont une valeur constante

au cours du temps.


29

II.4. Equations de conservation de la masse (ou quation de continuit) :

II.4.1. Dfinitions (Figure II.1) :

Figure II.1 : Ligne de courant

Ligne de courant :

En rgime stationnaire, on appelle ligne de courant la courbe suivant laquelle se dplace un

lment de fluide. Une ligne de courant est tangente en chacun de ses points ou vecteur

vitesse du fluide en ce point.

Tube de courant:

Ensemble de lignes de courant s'appuyant sur une courbe ferme.

Filet de courant:

Tube de courants appuyant sur un petit lment de surface S, La section de base S du tube

ainsi dfinie est suffisamment petite pour que la vitesse du fluide soit la mme en tous ses

points (rpartition uniforme)[3].

II.4.2.Conservation du dbit :

Considrons un tube de courant entre deux sections S1 et S2.Pendant lintervalle de temps t,

infiniment petit, le volume 1 de fluide ayant travers la section S1est la mme que le

volume 2 ayant travers la section S2.q= q


30

En rgime stationnaire, le dbit-volume est le mme travers toutes les sections droites d'un

mme tube de courant [3].

II.4.3. Expression du dbit en fonction de la vitesse :

Le dbit-volume est aussi la quantit de liquide occupant un volume cylindrique de base

gale a vitesse V, correspondant la longueur de trajet effectu pendant lunit

de temps, par une particule de fluide traversant la section S. Il en rsulte la relation

importante :

q = V. S (II-4)[3]

II.4.4. Vitesse moyenne (Figure II.2) :

En gnral la vitesse mn'est pas constante sur la section S d'un tube de courant ; on dit qu'il

existe un profil de vitesse V ( cause des forces de frottement) :

Figure II.2 : Profil de vitesse

Dans une section droite S de la canalisation, on appel la vitesse moyennem la vitesse telleque:

m=

(II-4)

La vitesse moyennemapparat comme la vitesse uniforme travers la section S quiassurerait le mme dbit que la rpartition relle des vitesses. Si l'coulement est isovolume,

cette vitesse de la section droite.

q= m1S1= m2S2 = cte C'est l'quation de continuit.

=

(II-5)

La vitesse moyenne est dautant plus grande que la section est faible [5].

m


31

II.5. Thorme de BERNOULLI :

II.5.1. Thorme de BERNOULLI pour un coulement permanent dun

fluide parfait incompressible :

Figure II.3 : Ecoulement dun fluide

Un fluide parfait est un fluide dont l'coulement se fait sans frottement. On considre un

coulement permanent iso volume dun fluide parfait, entre les sections S1 et S2, entre

lesquelles il ny a aucune machine hydraulique, (pas de pompe, ni de turbine).Soit m la masse

et le V volume du fluide qui passe travers la section S1.

Entre les instants t et t+t. Pendant ce temps la mme masse et le mme volume de fluide

passe travers la section S2. Tout se passe comme si ce fluide tait pass de la position (1) la

position (2).

En appliquant le thorme de lnergie cintique ce fluide entre les instants t et t+t (la

variation dnergie cintique est gale la somme des travaux des forces extrieures : poids et

forces pressantes), on obtient :

+ (II-6)

: la pression dynamique.

p g z : est la pression de pesanteur.

p :la pression statique (ou locale)

En divisant tous les termes de la relation prcdente par le produit g, on crit tous les termes

dans la dimension d'une hauteur (pressions exprimes en mtres de colonne de fluide).


32

+ Z +

= cste (II-7)

: est la hauteur dynamique.

Z : est la cote.

: est la hauteur de pression.

Z +

:est la hauteur pizomtrique.

II.5.2.Cas d'un coulement passant de ltat(1) ltat (2) sans change detravail :

Lorsque, dans un coulement dun fluide parfait, il n'y a aucune machine (ni pompe niturbine) entre les points (1) et (2) d'une mme ligne de courant, la relation de Bernoulli peutscrire sous l'une ou l'autre des formes suivantes :

(V

V) (Z Z) + (p p) = 0 (II-8)

ou

(V

V) + (Z Z) +

()

= 0 (II-9)[3]

II.5.3. Cas d'un coulement passant de ltat (1) ltat (2) avec change

dnergie :

Lorsque le fluide traverse une machine hydraulique, il change de lnergie avec cette

machine sous forme de travail W pendant une dure t.

La puissance P change est :

(II-10)

Figure II.4 : Ecoulement avec change de travail

P > 0 si lnergie est reue par le fluide (ex. : pompe).

P


33

Si le dbit-volume est , la relation de Bernoulli scrit alors :

V

V Z Z+ (p p) =

(II-11)[3]

II.5.4. Application du Thorme de Bernoulli :

II.5.4.1. Tube de Pitot :

Figure II.5 : Tube de Pitot

On considre un liquide en coulement permanent dans une canalisation et deux tubes

plongeant dans le liquide, l'un dbouchant en A face au courant, et l'autre en B est le long des

lignes de courant, les deux extrmits tant la mme hauteur. Au point B, le liquide a la

mme vitesse v que dans la canalisation et la pression est la mme que celle liquide pB = pA

En A, point d'arrt, la vitesse est nulle et la pression est pA.

D'aprs le thorme de Bernoulli :

p +

V = p (II-12)

Soit

V = g h (II-13)

En mesurant la dnivellation h du liquide dans les deux tubes, on peut en dduire la vitesse V

d'coulement du fluide.


34

II.5.4.2.Phnomne de Venturi

Figure II.6 : Venturi

Un conduit de section principale SA subit un tranglement en B o sa section est SB. La

vitesse dun fluide augmente dans ltranglement, donc sa pression y diminue :

VB> VA pA> pB

Le thorme de Bernoulli s'crit ici :

p +

V

= p +

V

(II-14)

D'aprs l'quation de continuit :

VB SB =VA SA =q et VB > VA danc pA> pB alors hB > hA

p p =

q

= K q (II-14)

La diffrence de pression aux bornes aux extrmits du tube de Venturi est proportionnelle au

carr du dbit ; application la mesure des dbits (organes dprimognes). On peut citer

aussi la trompe eau, le pulvrisateur... [3].


35

II.5.4.3.coulement d'un liquide contenu dans un rservoir :

Thorme de Torricelli (Figure II.7) :

Figure II.7 : thorme de "Torricelli"

Considrons un rservoir muni d'un petit orifice sa base, de section s et une ligne de courant

partant de la surface au point (1) et arrivant l'orifice au point (2). En appliquant le thorme

de Bernoulli entre les points (1) et (2) :

+ p =

+ p (II-16)

Or p1 = p2 = pression atmosphrique

Et V1


36

II.6.2.Conclusion :

Les phnomnes dus la viscosit des fluides ne se produisent que lorsque ces fluides sonten mouvement.

II.6.3. Viscosit dynamique - Viscosit cinmatique

II.7. Profil des vitesses :

Sous l'effet des forces d'interaction entre les molcules de fluide et des forces d'interaction

entre les molcules de fluide et celles de la paroi, chaque molcule de fluide ne s'coule pas

la mme vitesse. On dit qu'il existe un profil de vitesse.

Figure II.8 : Profil de vitesse.

Si on reprsente par un vecteur, la vitesse de chaque particule situe dans une section droite

perpendiculaire l'coulement d'ensemble, le courbe lieu des extrmits de ces vecteurs

reprsente le profil de vitesse. Le mouvement du fluide peut tre considr comme rsultant

du glissement des couches de fluide les unes sur les autres.

La vitesse de chaque couche est une fonction de la distance z de cette courbe au plan fixe :

V = V(z).

II.7.1. Viscosit dynamique :

Considrons deux couches de fluide contigus distantes dz. La force de frottement F quis'exerce la surface de sparations de ces deux couches s'oppose au glissement d'une couche

sur l'autre. Elle est proportionnelle la diffrence de vitesse des couches soit v, leur

surface S et inversement proportionnelle z :

F= s

(II.18)

Le facteur de proportionnalit est le coefficient de viscosit dynamique du fluide.


37

Dimension : []=M .L-1 .T-1

Unit : Dans le systme international (SI), l'unit de viscosit dynamique est le Pascal par

seconde (Pa/s) ou Poiseuille (Pl)

[]=[]

[]=

=

ou

=

=1 kg/m . s = 1 Pl =1 Pa /s

II.7.2.Viscosit cinmatique :

Dans de nombreuses formules apparat le rapport de la viscosit dynamique et de la masse

volumique .Ce rapport est appel viscosit cinmatique :

(II-19)

Unit : Dans le systme international (SI), l'unit de viscosit (m2/s). Dans le systme CGS

(non lgal), l'unit est le Stokes (St) : 1 m2/s = 104 St [3].

II.8. Pertes de charges :

II.8.1.Observations:

La pression d'un liquide rel diminue tout le long d'une canalisation dans laquelle il s'coule,

mme si elle est horizontale et de section uniforme, daprs le thorme de Bernoulli.

La pression d'un fluide rel diminue aprs le passage travers un coude, une vanne ou un

rtrcissement

II.8.2.Conclusion :

Un fluide rel, en mouvement, subit des pertes d'nergie dues aux frottements sur les parois

de la canalisation (pertes de charge systmatiques) ou sur les accidents de parcours (pertes de

charge singulires).

II.8.3.Les diffrents rgimes d'coulement : nombre de Reynolds :

Figure II.9 : Les rgimes dcoulements


38

Les expriences ralises par Reynolds (1883) lors de l'coulement d'un liquide dans une

conduite cylindrique rectiligne dans laquelle arrive galement un filet de liquide color, ont

montr l'existence de deux rgimes d'coulement laminaire et turbulent.

En utilisant des fluides divers (viscosit diffrente), en faisant varier le dbit et le diamtre de

la canalisation, Reynolds a montr que le paramtre qui permettait de dterminer si

l'coulement est laminaire ou turbulent est un nombre sans dimension appel nombre de

Reynolds et il est donn par :

=

ou =

(II-20)

: la masse volumique de fluide ;

: vitesse moyenne;

D : diamtre de la conduite ;

: viscosit dynamique de fluide ;

: viscosit cinmatique.

Lexprience montre que :

Si


39

II .8.5.Expression des pertes de charge :

II.8.5.1.Influence des diffrentes grandeurs :

Lorsqu'on considre un fluide rel, les pertes d'nergie spcifiques ou bien comme on les

appelle souvent, les pertes de charge dpendent de la forme, des dimensions et de la rugosit

de la canalisation, de la vitesse d'coulement et de la viscosit du liquide mais non de la

valeur absolue de la pression qui rgne dans le liquide.

La diffrence de pression p = p1 - p2 entre deux points (1) et (2) d'un circuit hydraulique a

pour origine :

Les frottements du fluide sur la paroi interne de la tuyauterie ; on les appelle pertes de

charge rgulires ou systmatiques.

La rsistance l'coulement provoque par les accidents de parcours (coudes,

largissements ou rtrcissement de la section, organes de rglage, etc.) ; ce sont les pertes

de charge accidentelles ou singulires.

Le problme du calcul de ces pertes de charge met en prsence les principales grandeurs

suivantes :

Le fluide est caractris par :

sa masse volumique .

sa viscosit dynamique .

Le tuyau est caractrise par :

sa section (forme et dimension) en gnral circulaire (diamtre D), sa longueur L.

sa rugosit (hauteur moyenne des asprits de la paroi).

Ces lments sont lis par des grandeurs comme la vitesse moyenne d'coulementmou le

dbit et le nombre de Reynolds Re qui joue un rle primordial dans le calcul des pertes de

charge [3].

II.8.5.2.Pertes de charges systmatiques :

Ce genre des pertes est caus par le frottement intrieur qui se produit dans les liquides; il se

rencontre dans les tuyaux lisses aussi bien que dans les tuyaux rugueux.

Entre deux points spars par une longueur L, dans un tuyau de diamtre D apparat une perte

de pression p. exprime en Pa sous la forme suivante :

=

(II-22)


40

La diffrence de pression en de colonne de fluide :

(II-23)

Le calcul des pertes de charge repose entirement sur la dtermination de ce coefficient de

perte de charge linaire .

Cas de lcoulement laminaire :


41

Cas de lcoulement turbulent : R>3200

Les phnomnes d'coulement sont beaucoup plus complexes et la dtermination du

coefficient de perte de charge rsulte des mesures exprimentales. C'est ce qui explique la

diversit des formules anciennes qui ont t proposes pour sa dtermination.

En rgime turbulent l'tat de la surface devient sensible et son influence est d'autant plus

grande que le nombre de Reynoldsest grand. Tous les travaux ont montr l'influence de la

rugosit et on s'est attach par la suite chercher la variation du coefficient en fonction du

nombrede Reynolds et de la rugosit du tuyau.

La formule de Cole brook est actuellement considre comme celle qui traduit le mieux

les phnomnes d'coulement en rgime turbulent. Elle est prsente sous la forme suivante :

= )

,+

,

) (II-26)

L'utilisation directe de cette formule demanderait, du fait de sa forme implicite, un calcul par

approximations successives ; on emploie aussi en pratique des reprsentations graphiques

(abaques), Figure II.18 (diagramme de Moody).

Pour simplifier la relation prcdente, on peut chercher savoir si l'coulement

est hydrauliquement lisse ou rugueux pour valuer la prdominance des deux termes

entre parenthses dans la relation de Colebrook.

Remarque :

On fait souvent appel des formules empiriques plus simples valables pour des cas

particuliers et dans un certain domaine du nombre de Reynolds, par exemple :

Formule de Blasius : (pour des tuyaux lisses avec 4000 < > 105)

= 0.316. . (II-27)

II.8.5.3.Pertes de charges accidentelles :

Ainsi que les expriences le montrent, dans beaucoup de cas, les pertes de charge sont

proportionnelles au carr de la vitesse et donc on a adopt la forme suivante d'expression :

pertes de charge exprime en : Pa

=

(II-28)


42

pertes de charge exprime en : mtre

=

(II-29)

:est appel le coefficient de pertes de charge singulire (sans dimension).

La dtermination de ce coefficient est principalement du domaine de lexprience[3].

II.8.5.4.Thorme de Bernoulli gnralis :

Lors d'un coulement d'un fluide rel entre les points (1) et (2) il peut y avoir des changes

d'nergie entre ce fluide et le milieu extrieur :

Le travail travers une machine, pompe ou turbine ; la puissance change tant P.

Les pertes de charge dues aux frottements du fluide sur les parois ou les accidents de

parcours ; la diffrence de pression tant p.

Le thorme de Bernoulli s'crit alors sous la forme gnrale :

(V

V) + (Z Z) + (p p) =

p (II-30)

Avec :

: Somme des puissances changes entre le fluide et le milieu extrieur, travers une

machine, entre (1) et (2) :

P >0 si le fluide reoit de l'nergie de la machine (pompe),

P


43

Partie B : Les rseaux de pompes

Cest un ensemble des pompes relies en srie ou en parallle, les types celles-ci peuvent tre

identiques ou diffrentes, elles sont relies avec les rseaux de conduites pour aspiration et

refoulement des fluides.

II.9.Dfinition de pompes:

Les pompes sont des appareils permettant un transfert dnergie entre le fluide et un dispositif

mcanique. Suivant les conditions dutilisation, ces machines communiquent au fluide soit

principalement de lnergie potentielle par accroissement de la pression en aval, soit

principalement de lnergie cintique par le mme mouvement du fluide. Une pompe permet

ainsi de vaincre entre les deux extrmits dun circuit :

Une diffrence de pression

Une diffrence daltitude

Une perte de charge due la longueur de la canalisation et ses divers accidents (coudes,

vannes, turbines, etc.)

II.9.1.Pompes centrifuges (Figure II.11) :

Les pompes centrifuges sont composes d'une roue aubes qui tourne autour de son axe, d'un

stator constitu au centre d'un distributeur qui dirige le fluide de manire adquate l'entre

de la roue, et d'un collecteur en forme de spirale dispos en sortie de la roue appel volute.

Le fluide arrivant par l'oue est dirig vers la roue en rotation qui sous l'effet de la force

centrifuge lui communique de l'nergie cintique. Cette nergie cintique est transforme en

nergie de pression dans la volute. Un diffuseur la priphrie de la roue permet d'optimiser

le flux sortant est ainsi de limiter les pertes d'nergie[9].


44

Figure II.11 : Schma d'une pompe centrifuge

Roue (figure II.12) :

Il existe de nombreux types de roues qui peuvent tre ouvertes ou fermes. Les roues dans

la majorit des pompes actuelles ont une conception en 3D qui associe les avantages

dune roue axiale ceux dune roue radiale [11].

Figure II.12 : Types des roues

II.9.2. Equation de base de la pompe :

Lquation de base est utilise pour calculer et concevoir les formes gomtriques setles

dimensions des pompes centrifuges. Elle permet aussi de prvoir la courbe /H de la pompe.

La figure II.13prsente le dessin des aubes dune roue mobile avec ses vecteurs vitesses.

divergentdiffuseur

volute

Disque

Aube

Flasque de recourbement

ouie

Arbre

Roue


45

V= vitesse absolue du fluide

= vitesse relative a laubage

U= vitesse priphrique

u= composante tangentielle de la vitesse absolue

r = composante radiale de la vitesse absolueLa vitesse relative est parallle a laube a nimporte quel point et donne aussi :

u1= 1.cos1 et u2 = 2. cos2 (II-31)[6]

Si lon suppose lcoulement sans frottements et le nombre daubes infini (), lquation

de base dcoule des lois de la mcanique. Cette relation, connue sous le nom dquation

dEuler, sexprime ainsi :

=

(U2. u2 - U1 u1) (II-32)

Ou lindice t fait rfrence un coulement sans frottement et un nombre daubes infinies

guidant parfaitement le liquide. Dans une pompe relle, aucune de ces hypothses nest

satisfaite car il y a des pertes de charges et le nombre fini daubes ne guide pas parfaitement le

liquide.

La diminution de pression cause par les frottements est prise en compte par le rendement

hydraulique h, et les pertes causes par la dviation du flux par rapport langle idal 2 sont

dtermines par un coefficient daubage 1. Aprs ces modifications, lquation dEuler pour

une pompe relle devient :

H=

( 1 . U2. u2-U1. u1) (II-33)

Il peut tre dmontre que h et 2 sont inferieurs a lunit ; il nen sera pas plus question ici.

Les pompes centrifuges sont normalement conues avec 1 = 90, dou Vu1 = 0. On peut alors

simplifier lquation ainsi :

H=

(II-34)


46

Figure II.13 : Aube dune roue mobile avec les triangles de vitesse a chacune de ses

extrmits. Vitesse absolue du fluide : V, vitesse relative : vitesse priphrique a laube : U,

composante tangentielle de la vitesse absolue du liquide :u et composante radiale : m[6]

II.9.3.La hauteur manomtrique :

On appelle hauteur manomtrique H dune pompe, lnergie fournie par la pompe par unit de

poids du liquide qui la traverse.

La Hauteur manomtrique varie avec le dbit et est reprsente par la courbe caractristique

H=f(q ) de la pompe considre (donne constructeur)[7] .

II.9.4.Rendement :

Le rendement dune pompe est le rapport de la puissance utile P (puissance hydraulique)communique au liquide pomp la puissance absorbe Pa par la pompe (en bout darbre) ou par le

groupe (aux bornes du moteur). Si q est le dbit volume du fluide, sa masse volumique et Hla

hauteur manomtrique de la pompe, la puissance P et le rendement sont donns par :


47

Pa=

(II-35)[7]

Le rendement de la pompe varie avec le dbit et passe par un maximum pour le dbit nominal

autour duquel la pompe doit tre utilise :

=

(II-36)

Pa : la puissance absorbe par la pompe

II.9.5.La hauteur manomtrique totale (HMT) dun circuit :

La charge dun liquide en un point reprsente la quantit dnergie contenue par le liquide

en ce point. Lorsquelle est exprime en mtre de liquide, on lappelle hauteur

manomtrique .

La hauteur manomtrique totale dun circuit est donc la diffrence de charge entre lentre et

la sortie du circuit [6].

P11

Figure II.14 : circuit hydrauliques

La HMT est lie la puissance hydraulique quil faut fournir :

P = q g H (II-37)

P2 2

Z

Z2

Z1

Z=0


48

Soit : HMT =

(II-38)

La HMT est dtermine en appliquant le thorme de Bernoulli :

- p = (p2 - p1) + g (z2 - z1) +

(V

-V) (II-39)

En divisant les deux membres de lquation par g, on fait apparatre la HMT :

HMT -

=

()

+ (z2-z1) +

(

)

(II-40)

= h(pertes en charge exprimes en mtre)

Si on considre le fluide parfait et incompressible et que la conduite est de section identique

en amont et en aval de la pompe, alors V1=V2.

La relation devient alors :

HMT =( )

+ (z2 - z1) +h (II-41)

Remarque :

La relation est identique pour une pompe en charge condition de toujours prendre z=0 pour

laltitude de la pompe.

II.9.6. Dtermination du point de fonctionnement dune pompe avec un

circuit hydraulique (Figure II.15) :

Les pertes en charge H du circuit hydraulique tant environ proportionnelles q , lallurede

la courbe HMT=f(q ) du circuit hydraulique est parabolique.

En superposant le trac de cette caractristique la caractristique de la pompe H=f(q ) de la

pompe donnpar le constructeur, on obtient le point de fonctionnement lintersection

des deux courbes


49

:

Figure II.15 : point de fonction de hauteur manomtrique HMT en fonction de dbit q

II.9.7. Courbes caractristiques des pompes (Figure II.16) :

Les diffrentes caractristiques des pompes centrifuges sont habituellement donnes par

diffrentes courbes qui furent traces partir de tests sur la pompe ou bien dtermines par le

fabricant pour, par exemple, un diamtre de roue mobile hors standard. En ce qui concerne les

pompes submersibles, les informations suivantes sont importantes ; elles sont en gnral

donnes sous forme de courbes par rapport au dbit [6] :

H courbe de HMT,

courbe(s) de rendement,

P courbe de puissance.

: Dbit volumiqueH : HMT de la pompePgr : Puissance absorbe par le moteurgr : Rendement globalP :Puissance absorbe par lhydraulique : le Rendement

Figure II.16 : courbes caractristiques de la pompe.

HMT


50

II.9.7.1.Dfinition du NPSH :

NPSH est labrviation de Net Positive Section Head (Hauteur Nette Positive dAspiration).

Afin d'viter le phnomne de cavitation l'intrieur de la pompe, la pression l'aspiration pedoit tre suprieure la tension de vapeur saturante du fluide ps. Soit,

pe > ps

Figure II.17 : Pompes montes en charge et en aspiration

La relation de Bernoulli entre 1 et e donne

H1= He +HL+ (II-42)[9]

Soit

+

+ z1 - z2-HL -=

+

+ ze (II-43)

Si on considre le rservoir grand alors on peut ngliger V1 devant Ve.

+ (z1-ze) - (HL -)=

+

(II-44)

La condition de non cavitation donne :

+

+ (z1-ze) - (HL -)-

>0 (II-45)

L'origine tant fixe au niveau de la pompe ze=0 (Figure II.17).

En ralit, les conditions de non cavitat

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