55812447-Pumps-ACF

le pompage

- 1 -

LE POMPAGE

1. GENERALITES 3

2. LES POMPES MOTORISEES 4

3. LHYDRAULIQUE DE POMPAGE 6

3.1 Puissance d'une pompe 7

3.2 Hauteur daspiration 7

3.3 Dbit et Hauteur Manomtrique Totale (HMT) 9

3.4 Point de fonctionnement sur un rseau 10

3.5 Courbes caractristiques particulires 11 3.5.1 Influence de la vitesse de rotation du rotor 11 3.5.2 Vanner la canalisation de refoulement 12 3.5.3 Montage de 2 de pompes identiquesen srie 13 3.5.4 Montage de 2 pompes identiques en parallle 14 3.5.5 Montage de 2 de pompes diffrentes 14

4. LE CHOIX DUNE POMPE MOTORISE 16

4.1 choix d'une motopompe centrifuge de surface 16

4.2 Choix d'une pompe lectrique immerge 18

5. LALIMENTATION ELECTRIQUE DES POMPES 20

5.1 Puissance et intensit 21 5.1.1 Notion de rendement 21 5.1.2 Puissance lectrique 21 5.1.3 Intensit et tension 22

5.2 Dimensionnement dun gnrateur 24

6. LES POMPES D'EPUISEMENT 25

6.1 Principe et matriel 25

6.2 Pompes d'puisement lectriques 26

6.3 Pompes d'puisement pneumatiques 27

Action contre la Faim

- 2 -

7. LES POMPES A ENERGIE RENOUVELABLE 28

7.1 Le pompage solaire 29 7.1.1 Energie solaire 29 7.1.2 Dimensionnement des stations de pompage solaire 30

7.2 Lnergie hydraulique 32

8. LES POMPES A MOTRICITE HUMAINE 35

8.2 Typologie des principales pompes main 36

8.3 Pompes piston immerges 38 8.3.1 principe de fonctionnement et matriel 38 8.3.2 Exemple de pompes refoulantes piston : Kardia, India Mark II, et Aquadev/Afridev 40 8.3.3 Pompe aspirante piston type VN6. 43

8.4 Hydropompes - principe et matriel. 44 8.4.1 Pompe rotor - principe et matriel. 46

le pompage

- 3 -

LE POMPAGE

Le choix du systme de pompage doit tre fait en prenant en compte non seulement les contraintes techniques (type de pompe, nergie, hauteur de refoulement, dbit, turbidit de leau), mais aussi les contraintes lies au contexte socio-conomique (systme de pompage accept, disponibilit des pices dtaches, facilit de maintenance des pompes). Ce chapitre donne les lments thoriques permettant de dimensionner les stations de pompage courantes appropries notre domaine dutilisation, illustrs par des exemples pratiques. Une partie de ce chapitre est consacre aux pompes nergies renouvelables solaire ou hydraulique.

1. GENERALITES

La typologie des pompes les plus utilises est donne dans le tableau ci-dessous.

Type de pompe Utilisation Caractristiques et technologie pompe motricit

humaine

quipement de forages et puits aspirante installe en surface piston VN6 refoulante avec partie hydraulique immerge piston baudruche hydraulique vis

pompe immerge lectrique

quipement de forage et puits pour des dbits > 2 m3/h, essais de pompage

refoulante centrifuge multi-tage

pompe d'puisement

puisement de fouilles (mise en eau de puits) pompage sur eau de surface

refoulante ou aspirante-refoulante centrifuge pneumatique membrane

pompe de surface lectrique ou motopompe

pompage sur eau de surface pompage de rservoir vers un rseau ou un autre rservoir

aspirante-refoulante (hauteur daspiration limite 7 mtres) centrifuge

tableau 1: typologie des pompes

Quelque soit le type de pompe, celle ci est constitue de 3 parties distinctes: - la partie moteur qui fournit la puissance ncessaire au pompage, - l'accouplement qui transmet cette puissance la partie hydraulique,


- 4 -

- la partie hydraulique qui transmet cette puissance l'eau pour la dplacer (laspirer et/ou la refouler). Le principe de fonctionnement correspondant aux diffrents types de pompes est prsent dans le tableau suivant. Partie moteur

Accouplement Partie hydraulique

pompe motricit humaine

main pied

levier + tringlerie pompe volumtrique (piston immerg ou

merg) motopompe de

surface moteur thermique (diesel ou essence)

arbre sur paliers pompe centrifuge

pompe immerge lectrique

moteur lectrique immerg

arbre pompe centrifuge roues multi-tages

pompe d'puisement pneumatique

compresseur tuyau d'air comprim

pompe volumtrique membrane

tableau 2: principe de fonctionnement des pompes usuelles

partie hydraulique partie moteur

accouplement

sortie

entre

Figure 1: fonctionnement dune pompe centrifuge lectrique de surface

2. LES POMPES MOTORISEES

Il existe deux grands types de pompes motorises, les pompes centrifuges et les pompes volumtriques. Ces dernires conviennent pour lever des faibles dbits deau des pressions leves (Karcher par exemple). Dans le domaine de leau potable, les seules pompes volumtriques couramment utilises sont

le pompage

- 5 -

des pompes motricit humaine pour lesquelles la dernire partie de ce chapitre est consacre. Principe de fonctionnement des pompes centrifuges

Les pompes centrifuges font partie de la famille des turbopompes. Dans les turbopompes une roue (rotor), munie d'aubes ou d'ailettes, anime d'un mouvement de rotation (arbre moteur), fournit au fluide l'nergie cintique dont une partie est transforme en pression, par rduction de vitesse dans un organe appel rcuprateur (stator). Les turbopompes et les pompes centrifuges sont distingues suivant la forme de la roue Cf. Figure 2 Figure 3. La force motrice d'entranement de l'arbre peut provenir dun moteur thermique, dun moteur lectrique immerge ou merge ou encore toute autre force comme, par exemple, une turbine sur un fleuve.

roue ouverte roue semi ouverte roue ferme

Figure 2: forme de laube (roue) des pompes centrifuges


- 6 -

roue radiale: centrifugetrs adapte aux hauteurs d'lvation importante

roue semi-radiale: hlico-centrifuge

roue axiale: helice

Figure 3: Forme de la roue des turbopompes

Etanchit d'une pompe centrifuge

La partie hydraulique (volute) dans laquelle tourne l'aube tant traverse par larbre du moteur, le systme dtanchit est constitu dun presse toupe (graphite) enroul autour de l'arbre et serr par un fouloir.

toupe au graphite

fouloir crou

fouloir goujons

Figure 4: presse toupe

3. LHYDRAULIQUE DE POMPAGE

le pompage

- 7 -

3.1 Puissance d'une pompe

Pour vhiculer d'un point un autre une certaine quantit d'eau, la pompe doit transmettre au liquide de l'nergie. Cette quantit dnergie sera la mme quelle que soit la technologie et est donne par la puissance de la pompe. Cette puissance se calcule l'aide du thorme de Bernoulli avec le bilan nergtique du systme en considrant tous les paramtres tels que l'altitude de pompage, l'altitude de refoulement, la longueur et le diamtre des tuyaux. Cependant, afin de simplifier au maximum tous ces calculs, les praticiens utilisent deux paramtres qui caractrisent tout systme de pompage dans un rseau : Dbit (Q) et Hauteur Manomtrique Totale (HMT). La puissance absorbe sur larbre de la pompe est alors donne par la formule suivante (cas de leau, poids spcifique gale 1):

P Q HMTkw =

367 P : puissance en kw, 1kw = 1,36 CV HMT : Hauteur manomtrique totale (mCE) Q : dbit (m3/h) : rendement de la pompe. Le rendement optimum de la pompe (entre 0,8 et 0,9) se situe au voisinage de la plage dutilisation de la pompe (courbe de rendement donne par le constructeur). La puissance du moteur ncessaire pour entraner la partie hydraulique est toujours suprieure la puissance absorbe par larbre compte tenu des pertes divers dues la transmission, derreurs de calcul des pertes de charge produite au niveau de la pompe et du couple de dmarrage.

3.2 Hauteur daspiration

La hauteur daspiration est thoriquement limite 10,33 m, ce qui correspond la dpression maximale ncessaire pour faire le vide exprime en hauteur de colonne deau sous une pression atmosphrique normale. Sous cette dpression, leau montera dans le tube daspiration. Cependant dans la pratique cette hauteur est bien moins leve car une partie de la pression est ncessaire pour communiquer leau la vitesse dsirable et compte tenu des pertes de charge dans la conduite daspiration.


- 8 -

Dautres part la pression daspiration dans la conduite ne doit pas descendre en dessous de laquelle la tension de vapeur deau est atteinte (vaporation de leau). Pour les pompages deau potable (temprature infrieure 20C) la tension de vapeur deau se situe autour de 0,20 mtres de pression. Au del le pompage risque entraner une vaporation de l'eau. Les bulles de vapeur d'eau ainsi formes dans le tube daspiration seront re-comprimes dans la partie hydraulique (refoulement) ce qui entranera une dtrioration excessive du rotor (phnomne dusure). Ce phnomne appel cavitation, diminue lefficacit de la pompe et fait un bruit caractristique provoqu par l'implosion des bulles de vapeur d'eau. En thorie, on aura en faisant abstraction de la pression ncessaire pour mettre en mouvement leau (cas de leau 20C): H daspiration = 10,33 - 0,2 - J(pertes de charge) Plus gnralement, les possibilits daspiration dune pompe de surface en fonction de ces caractristiques et de ces conditions dinstallation seront dtermines grce au NPSH (net positif suction head = hauteur de charge nette absolue). Celui ci est donne par le constructeur en fonction du dbit de la pompe et des conditions dinstallations. La hauteur gomtrique daspiration plus les pertes de charges devra toujours tre infrieur au NPSH requis par la pompe. La hauteur daspiration joue aussi sur la hauteur de refoulement totale que la pompe pourra atteindre. Pour aspirer au del de cette hauteur, il sera ncessaire dutiliser non plus une pompe aspirante, mais une pompe immerge refoulante. Les pompes aspirantes, avec un hydro-jecteur sont des cas particuliers de pompes de surface aspirantes qui pourront relever de leau au del de la hauteur daspiration thorique. Une partie de leau fournie par la pompe est en effet refoule et recycle dans lhydro-jecteur (2 me tube dans le forage) pour permettre de relever des hauteurs deau suprieures 10 mtres. Le rendement de la pompe est dautant plus faible.

Types de pompes de surface Hauteur maximale daspiration

exemples de pompe

pompes main piston merg entre 7 et 10 mtres selon modles

type VN6, Birmanie..

petites pompes centrifuges lectriques

maximum 8 mtres toutes marques, toutes origines

pompes centrifuges lectriques de taille importante

voir le NPSH systmatiquement

toutes marques Grundfos, KSB, Voguel,

le pompage

- 9 -

motopompes centrifuges de surface (moteur essence)

jusqu 10 mtres avec talent

pompes robins, Tsuruni moteurs Honda

motopompes centrifuges de taille importante (moteur diesel)

voir le NPSH maximum 7 mtres.

pompes sur moteurs Lister par exemple

tableau 3: hauteur daspiration en fonction du type de pompe

3.3 Dbit et Hauteur Manomtrique Totale (HMT)

Ces 2 paramtres traduisent directement le dbit d'exploitation et la hauteur laquelle la pompe devra refouler. Celle ci est majore des pertes de charges et de la pression de refoulement dans la conduite et scrit donc sous cette forme :

HMT h h Ja r= + + +( ) Pr HMT hauteur manomtrique totale (mCE) ha+hr hauteur d'aspiration + hauteur de refoulement (m) J perte de charge fonction de la longueur du tuyau, des accessoires (vannes, coudes) Pr pression rsiduelle (mCE) pression la sortie du tube de refoulement Courbe caractristique dune pompe

Pour une pompe donne, plus la HMT est leve, plus le dbit que pourra fournir la pompe sera faible. Les diffrents couples de points (HMT, dbit) forme la courbe caractristique de la pompe. Hors du voisinage de cette courbe, la pompe ne sera pas dans sa configuration optimum, induisant une baisse de rendement. Cf. Figure 5. Les pertes de charge J

La formule utilise pour calculer les pertes de charge (frottement du fluide sur les parois et changement de section ou de direction) est la formule de Colebrook explique dans le chapitre rseau. Les pertes de charge J sont fonctions des pertes linaires (longueur totale de conduites La + Lr) et des pertes de charge singulires (crpines, coudes, vannes). Ces dernires peuvent tre estimes 10% des pertes de charge linaires. Dans le cas dune pompe de surface, les pertes de charge singulires seront calcules prcisment pour connatre la hauteur maximale daspiration (limite par le NPSH).


- 10 -

Figure 5: courbe caractristique de la gamme des pompes

SP 8A Grundfos et courbes de rendement et de puissance.

3.4 Point de fonctionnement sur un rseau

Le point de fonctionnement de la pompe est le couple HMT/Dbit correspondant au fonctionnement de la pompe compte tenu des pertes de charge dans le rseau. Lors de l'installation de la pompe un point de fonctionnement sera trouv, dbit et HMT vont s'quilibrer.

le pompage

- 11 -

Si l'on veut connatre l'avance ce point de fonctionnement il faut raliser un graphe reprsentant la courbe caractristique du rseau. Ce graphe est trac en calculant les pertes de charge pour diffrents dbits fictifs dans le rseau. Le point d'intersection de cette courbe avec la courbe caractristique de la pompe donne le point de fonctionnement de la pompe sur ce rseau.

Q (l/mn)

hauteur gomtrique H (m) (Ha + hr)

pertes de charges J mCE

HMT totale (m) HMT = H + J

0 25 0 25 125 25 9 34 250 25 32 57 300 25 44 69 380 25 66 91

point de fonctionement de la pompe TEF2-50 sur

le rseau

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 100 200 300 400

dbit en l/minute

HM

T en

m

courbe pompecourbe du rseau DN 50

Figure 6: point de fonctionnement

3.5 Courbes caractristiques particulires

3.5.1 Influence de la vitesse de rotation du rotor

La vitesse de rotation de l'arbre est gnralement mesure en tours/minute. Si la vitesse de rotation d'une pompe donne passe de n1 n2 tours par minute (rpm = rotation par minute) le dbit Q, la HMT et la puissance absorbe P varient dans les rapports suivants:

Ha (dnivel) + Pr (pression rsiduelle)

courbe caractristique du rseau pour diffrents dbits Valeurs des pertes de charge J fonction du dbit


- 12 -

Q nn

Q2 21

1=

H n

nH2 2

1

2

1=

P n

nP2 2

1

3

1=

Un moteur thermique ou lectrique courant continu permet de faire varier cette vitesse pour l'adapter une situation donne. On trouve donc chez certains constructeurs des courbes caractristiques de pompes pour des vitesses de rotation diffrentes. Cf. Figure 7. Gnralement les pompes lectriques ont une vitesse de rotation gale 3000 tours/minute pour les moteurs asynchrones bipolaires (vitesse de rotation = frquence / nombre de paires de ples du moteur). C'est le cas de toutes les pompes immerges sans rgulateur de vitesse.

3.5.2 Vanner la canalisation de refoulement

En diminuant la section de passage de leau par vannage, il est possible de diminuer le dbit de la pompe (augmentation des pertes de charge singulires). Il en rsulte immdiatement une baisse de rendement de la pompe et une augmentation de la puissance dvelopper. Sur les stations de pompage importantes, le vannage aura donc des rpercutions au niveau de la consommation lectrique du moteur de la pompe. Dautre part un trop fort vannage peut entraner un risque de sortir de la plage dutilisation de la pompe et augmente les contraintes mcaniques sur la pompe (pousse au niveau de laxe de la pompe).

influence de la vitesse de rotation sur les performances d'une pompe centrifuge

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

dbit en m3/s

HM

T en

m

1740 tr.mn

1600 tr.mn

1305 tr.mn

1015 tr.mn

Figure 7: courbes caractristiques en fonction de la vitesse de rotation

le pompage

- 13 -

3.5.3 Montage de 2 de pompes identiques1en srie

Le montage de 2 pompes en srie permet d'augmenter fortement la hauteur de refoulement. Si l'on conserve le dbit initial dune pompe seule, la HMT est double. Pratiquement, pour construire la courbe caractristique correspondante il suffit dadditionner les HMT. La pompe prsente ici (TEF2-50 motopompe Tsurumi - moteur Robin) permet de pomper 200 l/mn 50 mtres. 2 pompes de ce modle en srie pourront pomper un dbit quivalent de 200l/mn avec une HMT de 100m. Si le dbit nest pas brid, le point de fonctionnement stablira sur la courbe de fonctionnement du rseau. Cf. Figure 9.

vanne

clapet

crpine

pompe 1 pompe 2

Figure 8: montage de 2 pompes en srie

Fonctionnement

dbit l/mn

HMT mCE

pompe seule sur le rseau

200

50

pompes en srie sur le rseau

290

65

pompes en srie avec vannage du dbit

200

100

Figure 9

1Il est galement possible de monter des pompes de types diffrents en srie ou parallle.

courbe caract ristique pom pe se ule e t pom pe s en srie

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 100 200 300 400

d bit e n l/m n

HM

T en

m

2 pompes en srie

pompe seule

courbe rseau DN 50


- 14 -

3.5.4 Montage de 2 pompes identiques en parallle

Le montage de 2 pompes en parallle permet d'augmenter fortement le dbit pomp sur un rseau. Mais compte tenu que les pertes de charge J crotront proportionnellement au dbit, celui-ci ne pourra tre multipli par 2. Pratiquement, il suffit dajouter les dbits de chaque pompe en conservant la HMT pour tracer la courbe caractristique. Cf. Figure 11

crpine

clapet anti-retour

pompe 1

pompe 2

vanne

Figure 10: montage de 2 pompes en parallle

fonctionnement dbit l/mn

HMT mCE

pompe seule

240

43

pompes en // sur le rseau

320

57

Figure 11

3.5.5 Montage de 2 de pompes diffrentes

Le montage en srie ou en parallle de pompes de caractristiques diffrentes est possible. Le principe est le mme, en srie on additionne les HMT, et en parallle les dbits. En traant la courbe caractristique de l'ensemble des 2 pompes et celle du rseau, on dtermine alors le point de fonctionnement.

courbe ca ra ct ristique pom pe se ule e t pom pe s e n //

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 100 200 300 400 500 600 700 800

d bit e n l/m n

HM

T en

m

2 pom pes en //

pom pe seule

courbe rseau DN 63

le pompage

- 15 -

Sr lexemple ci-dessous, pour une HMT suprieure 30 mtres, il ne sert rien de coupler ces 2 pompes, le dbit ne sera pas augment. Par contre pour une HMT de 20, le dbit de pompage sera de 600 l/mn au lieu de 350 l/mn avec la pompe TEF2 50 seule.

courbes caractristiques des pompes TET-50 et TEF2-50, et couplage //

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

dbit en l/mn

HM

T en

m

couplage // des deux pompes

TET-50

TEF2-50

Figure 12: 2 pompes diffrentes montes en parallle


- 16 -

4. LE CHOIX DUNE POMPE MOTORISE

4.1 choix d'une motopompe centrifuge de surface

donnes pourle choix de la pompe:

La= 6mLr= 200mHr= 25 mHa= 5 mPr= 1 bar = 10 mCAdbit =2 l/stuyau: DN 50

rservoir

Hr

Ha

Lr

Lagroupe motopompe

niveau d'eau

crpine et clapet de pied

vanneclapet anti-retour

Pr

Figure 13: motopompe de surface

Exemple

Dans le cas ci-dessus la motopompe doit aspirer de l'eau 5 m de profondeur et la refouler 25 mtres de hauteur. La conduite utilise a un diamtre intrieur de 40,8 mm (DN 50), la longueur totale au sol de la conduite de refoulement est de 200 m et celle de la conduite d'aspiration est de 6 m. Le dbit requis est de 2 l/s soit 120 l/mn. On dsire une pression rsiduelle de 1 bar, soit 10 mtres de colonne deau. La hauteur manomtrique totale est gale : HMT = Ha + Hr + J linaires + Pr + Jsingulires HMT = (5 + 25) + (206 5,85 %) + 10,33 + 10% de Jlinaire = 53 mCE

le pompage

- 17 -

Avec : 1 bar = 10.33 mCE dans les conditions normales de temprature et de pression 5.85 % est le coefficient de pertes de charge par m de tuyau pour les conditions nonces (tuyau de DN 50, dbit de 2 l/s) Le calcul de la HMT permet de dterminer le couple HMT, dbit (53m, 120 l/mn) afin de choisir la pompe approprie par rapport aux courbes caractristiques des pompes. Ici, la pompe qui correspond est la TEF2-50 Cf. Figure 12. Les constructeurs prsentent les caractristiques des pompes par des faisceaux de courbes. Cf. Figure 15. Une fiche technique sera ralise pour viter les confusions au niveau du traitement de la commande (choix des conduites, marquage, type de carburant etc..). DN aspiration mm DN refoulement mm dbit max. l/minute HMT max. m point fonctionnement dbit l/mn HMT m type d'utilisation type de moteur puissance (cv:tr:mn)

50 140 + 225

400 75

120 53

pompage en rivire ROBIN EY-20D

5.0 / 4000

types / carburants 4 temps, refroidissement

par air, essence


- 18 -

4.2 Choix d'une pompe lectrique immerge

rservoir

HrLr

vanne

Pr

alimentation lectrique

forage

pompe immerge

niveau de l'eauaprs rabatemment

(situation de pompage)

donnes pour le choixde la pompe

niveau dynamique = 60 mLr = 200 mHr = 60 + 25 = 85 mPr = 1 bar = 10 mCAdbit = 2 l/s = 7.2 m3 /htube ref: 2" (DN 50)

Figure 14: pompe lectrique refoulante immerge multi-tage Calcul de la HMT (idem 4.1)

HMT = (60 + 25) + (260 5.85 %) + 10.33 + J singulire 101 mCE En toute logique, les pertes de charge singulires doivent tre calcules. Dans le cas dune pompe immerge refoulante (pas de hauteur daspiration limite), ce terme sera nglig ce niveau. Codification des pompes

pompe SP 5 A 12 SP : Submersible Pump 5 : gamme de dbit dexploitation (5 m3/h) 12 : nombre dtages (multi-tage).

le pompage

- 19 -

Figure 15: gamme des pompes Grundfos

Pour notre exemple on recherche une pompe capable de dbiter 7,2 m3/h 110 mCE. Il faut donc choisir la srie SP 8A, Cf. Figure 15 et dans cette srie celle qui comporte 25 tages. Cf. Figure 16. La pompe peut fonctionner sur rseau lectrifi ou avec un gnrateur; le raccordement comprend alors: un cble tanche pour raccorder la pompe au botier de commande un botier de commande faisant la liaison avec le gnrateur ou le rseau Diamtre des pompes immerges Grundfos

A titre indicatif, vous trouverez ci-dessous les diamtres extrieurs des pompes pour quiper des forages en 4 et 6 (100 et 150 mm).

Gamme de pompe Diamtre (mm) Diamtre (mm) Diamtre (mm) SP1A - 5A 95

SP8A - 5 25 101 SP8A - 30/50 138

SP 14A 101 SP 45 A 145 192


- 20 -

Figure 16: Abaque de dtermination du nombre d'tages d'une pompe pour une srie donne (ici SP 8A-25)

5. LALIMENTATION ELECTRIQUE DES POMPES

En fonction des possibilits et des contraintes de terrain, lalimentation lectrique provient: - du secteur (milieu urbain essentiellement) - dun gnrateur (l ou il ny a pas de rseau correcte) - dun systme dnergie solaire. Chaque systme comporte ses contraintes propres (niveau technique requis, cot de lquipement et de fonctionnement, dure damortissement, maintenance des quipements) qui doivent tre values. Toutes choses tant gales par ailleurs, une installation solaire est plus performante en terme de

le pompage

- 21 -

cot de fonctionnement, quasi nul (hors amortissement) mais reviendra beaucoup plus chre lachat que linstallation dun gnrateur classique.

Alimentation Elments dimensionner ou vrifier Sur secteur Viabilit du secteur : coupures, chutes de tension.

Installation d'un transformateur Cble d'alimentation (longueur et ) et pertes de puissance

Sur gnrateur Puissance du gnrateur Cble d'alimentation (longueur et )

Solaire Puiss. ncess. nbre de panneaux photovoltaques Onduleur - Cble d'alimentation (longueur et )

tableau 4: caractristiques techniques de diffrentes alimentations

5.1 Puissance et intensit

Quelque que soit le type dalimentation lectrique, il est primordial dvaluer la puissance absorbe par le moteur lectrique de la pompe. Nous avons vu au dbut de ce chapitre comment calculer la puissance hydraulique en fonction de la HMT et du dbit. Nous devons maintenant dterminer lintensit et la puissance lectrique consomme par le moteur de la pompe.

5.1.1 Notion de rendement

En fonction du type de transmission entre la partie pompe et la partie moteur, le rendement entre la puissance mcanique et la puissance absorbe par le moteur sera de: - 10 15% dans le cas dune transmission direct par arbre. - 30% dans le cas dune transmission par courroie.

5.1.2 Puissance lectrique

La puissance apparente: P = U I en kVA ; c'est la puissance utilise pour dsigner les gnrateurs. La puissance relle: P = U I Cos en Kw ; c'est la puissance qui sert au calcul de la consommation des moteurs. Elle tient compte du facteur de puissance ractive Cos, gal 0.8.


- 22 -

5.1.3 Intensit et tension

Sur les plaques signaltiques des moteurs, sont notes 2 termes dintensits: intensit nominale In : c'est l'intensit en marche normale. intensit de dmarrage Id : c'est l'intensit absorbe lors du dmarrage du moteur, suprieure In Intensit nominale absorbe par le moteur

- en courant continu: I PnU

=

1000

- en courant alternatif monophas: I Pn

U=

1000 cos

- en courant alternatif triphas: I Pn

U=

10003 cos

Pn : puissance nominale du moteur de la pompe en Kw U : tension en Volt In : Intensit nominale donne en A : rendement du moteur Le rendement dun moteur est dautant plus lev que le moteur est puissant. Pour des moteurs de 50 kw, le rendement sera de lordre de 0,85 et pour des moteurs de lordre de 1 kw le rendement sera plus faible de lordre de 0,70. Le rendement des moteurs diminue lorsque les pertes de charge hydraulique augmentent. On dfinit alors une intensit I, de pleine charge qui correspond au fonctionnement de la pompe pleine charge, avec les pertes de charge minimales et le meilleur rendement. Le vannage (augmentation des pertes de charge) va bien provoquer une baisse de rendement du moteur et donc une consommation suprieure au rgime normal. (Cf page 12) Pour des moteurs courant alternatif de 1 10 Kw tournant 3000 tr/mn on aura donc les intensits suivantes:

Monophas 220 V 5 A par Kw Triphas 220 V 3.8 A par Kw Triphas 380 V 2.2 A par Kw

Intensit et de dmarrage Id puissance ncessaire

Lors du dmarrage du moteur la puissance absorbe est trs nettement suprieure la puissance nominale (couple de la pompe importante pour dmarrer le moteur lectrique et sa partie hydraulique de 0 3000 tr/mn). La tension tant fixe, c'est l'intensit qui s'accrot.

le pompage

- 23 -

Les constructeurs donnent gnralement le rapport II

d

no almin

qui permet de

connatre l'intensit absorbe lors du dmarrage direct de la pompe. La valeur relle (de lordre de 6) est note sur la plaque du moteur de la pompe. La puissance du gnrateur ou du secteur sur lequel est branch la pompe doit pouvoir supporter cette intensit Id. Cest donc avec ce terme Id que sera calcul la puissance du gnrateur ncessaire au fonctionnement dune pompe partir de la formule P (kVA) = U x Id. Compte tenu que cette intensit est absorbe sur un temps trs court, nous verrons comment appliquer ce calcul pour dimensionner les gnrateurs. Chute de tension

Le moteur fonctionnera de manire optimale une tension prcise. La section des cbles d'alimentation doit tre calcule pour ne pas subir une chute de tension aux bornes du moteur suprieure 5%. La section des cbles est donne par la formule suivante:

A L I CU U

=

A section du cble (mm

2)

L : longueur du cble (m) : rsistance du cble ( 0.02 .mm2/m) I : intensit (A) C : coefficient fonction de l'alimentation U : tension nominale (Volt) U : pertes maxi de tension (5%) C = 2 100 cos dmarrage direct ; monophas 3 100 cos dmarrage direct ; triphas Puissance moteur

en KW Monophas 220V Triphas 220 V Triphas 380 V

0.55 3 1.5 mm2 4 1.5 mm2 4 1.5 mm2 1.1 3 2.5 mm2 4 1.5 mm2 4 1.5 mm2 2.2 - 4 2.5 mm2 4 1.5 mm2 3.7 - 4 2.5 mm2 4 1.5 mm2 5.5 - 4 4 mm2 4 1.5 mm2 11 - 4 6 mm2 4 2.5 mm2

tableau 5: Section de cble2 en fonction de la puissance moteur et de l'alimentation (ligne de 100 mtres et plus)

2 Sections normalises: 1.5, 2.5, 4, 6, 10 mm


- 24 -

5.2 Dimensionnement dun gnrateur

Le gnrateur sera choisi en fonction des caractristiques du moteur de la pompe. Une pompe triphase sera toujours alimente par un groupe fournissant du courant triphas. Une pompe monophase, pourra tre alimente par un groupe monophas ou triphas de prfrence pour rduire les problmes dintensit de dmarrage. Un botier de dmarrage sera ncessaire pour les pompes monophases. Les calculs thoriques prsents ci-dessous, ne suffisent pas pour dimensionner un groupe correctement car ils ne prennent pas en compte les caractristiques des gnrateurs qui diffrent selon la technologie de la gnratrice. Pour les gammes de puissance relativement faible (< 10 kVA), nous proposons une approximation satisfaisante. Pour des puissances beaucoup plus leves, des dmarreurs progressifs sont le plus souvent installs pour saffranchir des problmes dintensit de dmarrage. Calcul thorique des puissances (moteur et groupe)

Les caractristiques de la pompe SP8A-25 sont donnes par le constructeur: Inominal = 8.9 A Id / In = 4.4 (< 6) Cos = 0.87 Id = 8.9 4.4 = 39.2 A - Puissance consomme par le moteur de la pompe: P(w) = U I Cos = 380 8,9 0.87 = 2,9 Kw - Puissance requise par le gnrateur en Volt-Ampre P(VA) = U x I = 380 x 8,9 = 3,4 kVA - Puissance requise par le gnrateur au dmarrage: P (kVA) = U Id = 380 39.2 = 14.8 kVA La puissance du groupe requise, alimentant cette pompe daprs les calculs devrait tre de 14 kVA. En fait 2 facteurs sont pris en compte dans le dimensionnement final, - la frquence du dmarrage,

le pompage

- 25 -

- le moteur est triphas, et subit donc un couple au dmarrage plus faible quun moteur monophas. Calcul empirique (approximation pour les groupe < 10 kVA)

La puissance du groupe sera du double de la puissance consomme par le moteur de la pompe, majore de 25 %. P groupe = P pompe 2 + 25% Soit pour cet exemple, Pgroupe = 3.3 kw 2 + 25% = 8.25 kVA

6. LES POMPES D'EPUISEMENT

6.1 Principe et matriel

Ces pompes refoulantes sont capables de pomper en eau charge (boue, sable) contrairement aux pompes immerges classiques. Elles sont utilises pour puiser les fouilles des chantiers de terrassement par exemple. Nous avons test ce type dquipement pour lpuisement des puits, pour la mise en eau des ouvrages. En effet, pour cet usage les motopompes de surface sont limites par leur hauteur daspiration maximale de 10 mtres et pour des raisons de scurit videntes, il est totalement exclu de descendre la motopompe dans un puits lorsque les puisatiers travaillent (vacuation des gaz dchappement impossible). Elles peuvent tre aussi utilises pour tout pompage sur rivire, pour alimenter une station de traitement deau (rseau durgence) ou pour lirrigation par exemple. L'exprience nous a conduit dvelopper 2 types de pompes prsentes ci dessous: les pompes d'puisement lectriques les pompes d'puisement pneumatiques Pour les chantiers de puits, les pompes pneumatiques malgr leur cot (pompes + compresseur) nous apparaissent plus adaptes (robustesse, scurit, pas dlectricit au fond de fouille). Elles fonctionnent avec un petit compresseur de chantier, fournissant au minimum 6 bars et 35l/s, qui savre


- 26 -

trs utile sur les chantiers (fonctionnement dun marteau piqueur par exemple). Par contre, pour tout pompage sur rivire (eau potable ou irrigation), les pompes lectriques dpuisement sont plus adaptes de part leur faible encombrement, leurs performances hydrauliques (HMT, Dbit), leur cot dachat et de fonctionnement moindre (consommation faible dun gnrateur par rapport un compresseur).

6.2 Pompes d'puisement lectriques

Les caractristiques du modle prsent en font une pompe polyvalente pour les situations courantes. Il existe videment dautres gammes de pompes en fonction des utilisations spcifiques.

Modle 2102 HT 234 dimension et poids poids: 50 kg hauteur diamtre: 660 470 diamtre de refoulement: 2" puissance et alimentation P nominale: 4.6 kW U = 380 V, 50 Hz triphas ou 220 V, 50 Hz triphas

pompe puisement lectrique

0

5

10

15

20

25

30

0 20 40 60

dbit en m 3/h

HM

T en

m

haute pression

anneau de suspension pour cble acier ou corde

alimentation lectrique

raccordement pour le refoulement

aspiration

Figure 17: pompe dpuisement lectrique

le pompage

- 27 -

6.3 Pompes d'puisement pneumatiques

compresseur mobile

tuyau d'air comprim lubrificateur

vanne de rpartition

pompe d'puisementsubmersible

marteau piqueur

Figure 18: montage dune pompe pneumatique et dun marteau piqueur. Alternance des phases de pompage (vanne pompe ouverte) et des phases de fonage (vanne marteau ouverte).

Les inhalations d'air charg d'huile sont toxiques (masques pour les ouvriers) et il est conseill de rgler le lubrificateur au minimum. On pourra simplement lubrifier les quipements quotidiennement et ainsi sen affranchir. Le modle que nous avons slectionn est une pompe membrane dont vous trouverez les caractristiques ci-dessous.

dimension et poids poids: 31 kg hauteur largeur longueur: 60 40 35 DN refoulement: 2"1/2 consommation d'air comp 6 bar dbit d'air: 34 l/s DN entre air: 3/4"

pompe puisement pneumatique

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25

dbit en m3/h

HMT en m


- 28 -

Figure 19: pompe dpuisement membrane

7. LES POMPES A ENERGIE RENOUVELABLE

Le pompage solaire est une technologie maintenant bien matrise par les constructeurs. Cette solution peut se rlver intressante pour lalimentation en eau dun village de taille moyenne. Les dbits exploits et HMT restent limits (maximum 100 m3/j 10 mtres). Au del, la surface des panneaux solaires installer devient vite importante et linstallation trs onreuse. La maintenance de ces installations doit tre considre au mme titre quune installation classique mme si les cots de fonctionnement sont quasi nuls. Il faudra sassurer de la disponibilit des pices dtaches et de la formation de techniciens cette technique. Enfin le solaire peut induire une fausse ide du cot de leau et de la maintenance de linstallation. Lexprience de pompe fonctionnant en utilisant la force du courant du Nil, Juba au Soudan, nous a paru une alternative qui mritait dtre prsent dans ce chapitre sur le pompage nergie renouvelable.

le pompage

- 29 -

7.1 Le pompage solaire

7.1.1 Energie solaire

Des panneaux solaires convertissent l'nergie solaire (agitation des photons) en nergie lectrique (agitation des lectrons). Cette nergie peut tre accumule dans des batteries (accumulateurs) pour permettre un fonctionnement continu, ou transmise directement lappareil lectrique. On distingue: fonctionnement "au fil du soleil", dit fil de leau dans le cas du pompage fonctionnement sur batterie avec stockage de l'nergie (frigo, clairage, radio par exemple). Le pompage solaire se fait toujours au fil de leau pour saffranchir des accumulateurs qui sont des quipements onreux changer tous les 2/3 ans. Sur un rseau deau, le rservoir une fonction similaire un accumulateur. les panneaux solaires fournissent la puissance ncessaire au fonctionnement de la pompe. Le montage de ceux-ci en srie permet d'obtenir la tension voulue au convertisseur (on additionne les tensions de chaque module). le convertisseur permet l'alimentation en courant alternatif 220V de la pompe partir du courant continu fourni par les panneaux solaires. Le dbit de la pompe et donc la vitesse de rotation du rotor variera en fonction de lensoleillement avec un dbit maximum au milieu de la journe. L'lectricit produite par les panneaux est un courant continu d'une intensit de quelques ampres, sous une tension de 12 18V, fournissant une puissance selon les modles de 60 90 Wc. (4,86A, 18,5V et 90Wc pour les BP Solar 590). Le rendement des panneaux solaires est fonction de l'ensoleillement et de l'angle d'exposition dune part et de la temprature des cellules dautres part. Ces 2 paramtres dpendent de la latitude et des caractristiques climatologiques et gographiques de la zone d'implantation. Une tude est obligatoire pour chaque cas afin de connatre la surface de panneaux ncessaire la pompe.


- 30 -

7.1.2 Dimensionnement des stations de pompage solaire

Principe

Pour dfinir la puissance utile au fonctionnement de la pompe dvellope par les panneaux solaires, les donnes minimums sont : - La situation gographique pour dterminer lensoleillement et a radiation solaire globale (HSP : Hour Sun Pic) - Le dbit, et la HMT On procdera ainsi: 1. Dfinir le HSP (Kwh/m2/j) qui est fonction de la dure en heure de

lensoleillement max. et de la dure du jour. Ce HSP est donc dfini par rapport la latitude de la zone de travail. Cf. Tables en annexe.

2. Choisir une pompe en fonction du dbit et de la HMT. Cf. Tableau ci

dessous. 3. Utiliser les abaques de rendement des pompes fournis par le constructeur

qui donne en fonction du HSP la puissance ncessaire dveloppe Wp par les panneaux pour faire fonctionner la pompe dans cette gamme de dbit, et de HMT. Se reporter labaque en annexe.

panneaux solaires sur chssis


convertisseur continu-alternatif

forage

pompe


le pompage

- 31 -

4. Dterminer le nombre de panneaux : Wp/Pn (Puissance nominale dun panneau).

5. Vrifier la tension nominale pour le fonctionement de londuleur (selon les

modles). 6. Calculer le dbit instantan lensoleillement maxi laide de labaque

donnant le dbit en fonction de la puissance Wcc = 0,8 x Wp Exemple dune station de pompage

Donnes : - HMT 65 m, Q = 10 m3/jour - Station au Mali, HSP = 5,7 kWh/m2 On choisi une pompe SP3A-10, labaque ci joint nous donne une puissance utile au moteur de Wp = 1400 w. En quipant linstallation de panneaux BP Solar 590 90 Wc, le nombre de modules solaires est de : Wp/Pn = 1400/90 = 15,5 panneaux Londuleur fonctionne sous une tension nominale de 110 V, il faut donc 7 panneaux de 18 V monts en srie. La station est compose de 21 panneaux, 7 modules en srie et 3 en parallle. Le dbit instantan est Wcc = 1890(90x21) x 0,8 = 1512 W, daprs labaque, cela donne 3,5 m3/h. Gamme des pompes Grundfos Solairse

A titre indicatif, voici la gamme des principales pompes solaires Grundfos et leur gamme de dbit moyen journalier. (HSP = 5,7 et Temprature 30 C - 20 latitude Nord - inclinaison 20 )

Pompe HMT (m) Dbit moyen journalier (m3/j)

SP1,5A-21 80 - 120 10 SP2A-15 50 - 120 15 SP3A-10 30 - 70 20 SP5A-7 2-50 35 SP8A-5 2 - 28 60 SP14A-3 2 -15 >100


- 32 -

7.2 Lnergie hydraulique

Les pompes Garman, fabriques sous un brevet anglais, en Angleterre et a Khartoum au Soudan, sont des pompes centrifuges de surface utilisant seulement la force motrice du courant des rivires, par lintermdiaires de pales fixes sur une hlice pour entraner larbre de la pompe. Ces pompes peuvent fonctionner en continu, (24h/24) ds lors que le cours deau prsente un courant minimum de 0,85m/s et une profondeur suffisante de 3 mtres environ. Le domaine dapplication de ces pompes est bien sr leau potable, mais aussi leau agricole, o pour lirrigation, elles paraissent encore plus appropries : faible hauteur de refoulement, cot de fonctionnement rduit la seule maintenance des pompes et des hlices (les pales), absence de carburant.

Figure 20: pompe Garman installe sur un radeau

Le choix des pales de lhlice entranant larbre de la pompe est fonction de la vitesse du courant et de la profondeur du cours deau. Le tableau ci dessous nous indique les diffrentes longueurs des pales susceptibles dtre installes en fonction des caractristiques du cours deau. vitesse du courant - longueur des pales dhlice

le pompage

- 33 -

profondeur 0.7 1 m/s 1 m/s 1.2 m/s 1.2 m/s 1.4 m/s 2.5 3 m -- -- 80 cm 3 3.5 m -- 100 cm 80 cm 3.5 4 m 120 cm 100 cm 80 cm Courbes caractristiques des pompes installes sur le Nil Juba (Sud-

Soudan)

courbes caractristiques des pompes

Garman type 32/13 et 50/13 - vitesse du courant 0.85 0.9 m/s - grandes pales

0

5

10

15

20

25

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

dbit en l/s

HM

T en

mC

E 32/13

50/13

Ces 2 pompes montes en srie refouleront jusqu 2 l/s une HMT de 25 mtres. Dtermination de la vitesse de rotation de la pompe

La vitesse de rotation de la pompe est ici fonction de la vitesse du courant mais aussi du diamtre des poulies qui transmettent cette rotation vers larbre de la pompe.

pompe turbine=

1

2

3

4 : diamtre des poulies ou arbres

: vitesse de rotation des axes (t/min.)


- 34 -

arbre de la pompe centrifuge

arbre de la turbine

2

1

34

3

Par exemple, la rotation de larbre de lhlice est de 21 rvolutions par minute, larbre de la pompe tournera 2320 tours par minute dans les configurations de poulies suivantes:

poulie diamtre (mm) 1 2 3 4

49.5 5.6 50 4

Test de performance de la pompe

Dune faon empirique on mesure la vitesse de l'arbre de la turbine en rotations par minute (rpm) vide et en charge (pompe connecte par le jeu de courroies larbre de lhlice). Le ratio r = vide / charge donne la performance de la pompe installe.

ratio modification entreprendre

r < 1.45 Diminuer le diamtre de la poulie de la pompe 1.45 < r 1,65 Augmenter la taille des pales de la turbine

Augmenter le diamtre de la poulie de la pompe Liste du matriel ncessaire au montage d'une pompe Garman.

Le prix dune pompe Garman, fabrique Khartoum revient 2000 USD.

matriel ncessaire la fabrication

qt

pompe centrifuge simple de type 32/13, 40/13 ou 50/13 centrifugal pump

1

le pompage

- 35 -

arbre de transmission de la turbine (tube galva 3") rotor shaft

1

grandes, moyennes ou petites pales (80, 100 ou 120 cm) longest, mdium or shortest blades

3

palier roulements bille pour l'arbre de la turbine rotor shaft bearing

2

courroie pour l'arbre de la turbine rotor shaft belt

1 + spare

courroie de transmission l'abre de la pompe pump belt

1 + spare

palier roulement bille intermdiaire intermediate shaft bearings

2

grande poulie big pulley

2

cble acier inox pour treuil winch cble

1

clapet de pied anti retour avec crpine intake none return valve

1

manomtre pression de refoulement pump pressure gauge

1

radeau flottant pour installation de la pompe frame

1

cble acier d'ammarage du radeau mooring cable

1

pont d'accs au radeau access walkway

1

8. LES POMPES A MOTRICITE HUMAINE

Lutilisation des pompes motricit humaine, dites pompes main est largement diffuse pour quiper les forages et les puits, permettant de disposer dun point deau propre au niveau du village. Des modles de pompes main plus rsistantes ont t dvelopps pour mieux rpondre aux contraintes rencontres sur le terrain, ou elles sont souvent soumises une utilisation intensive. La majorit des pompes manuelles sont des pompes volumtriques piston immerg et command par une tringlerie mcanique ou hydraulique (systme dvelopp par A. Vergnet). Certaines sont capables de refouler leau sur une hauteur de plus de 60 mtres.


- 36 -

Le choix des pompes

Il existe sur le march de nombreuses pompes main avec chacune des caractristiques propres. Le choix dune pompe main seffectuera selon des critres techniques et socio-conomiques.

Critres techniques Critres socio-conomiques profondeur de pompage et dbit souhait diamtre de la pompe

existence dun rseau de distribution de pices de maintenance

facilit dinstallation et de maintenance pompe prouve et accepte par la population,

rsistance et fiabilit de la pompe pompes dj installes dans la zone type de pompage particulier : - refoulement dans un rservoir - entranement avec une courroie + moteur

directives de ltat ou inter-agence directives de lUNICEF cot

Type de pompe Diamtre du tubage

pompe aspirante type VN6 2" - 50mm Vergnet 3C 3"- 75 mm

autres pompes 4" - 100 mm Kardia K65 41/2 - 112 mm

tableau 6: diamtre du tubage minimum pour linstallation des pompes

8.2 Typologie des principales pompes main

Les pompes main sont classifies en fonction de leur profondeur dinstallation : les pompes aspirantes pour des niveaux dynamiques infrieurs 7m, les pompes refoulantes pour les niveaux dynamiques suprieurs 7 m et les pompes adaptes aux grandes profondeurs de pompage (> 35 m).

le pompage

- 37 -

Type et marque de pompe en fonction de la profondeur

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Prof

onde

ur e

n m

tre

Pompes aspirantes type VN 6, KH30Tara / Vergnet HPV 30

Aquadev / Kardia / Volanta / India

Vergnet HPV 60

Vergnet HPV 90 / UPM /Burga

tableau 7: plage de fonctionnement des pompes manuelles courantes

Les pompes Vergnet et Monolift ont la capacit de refouler au dessus de la fontaine dans un rservoir par exemple (tanchit de la tte de pompe). Dbits des pompes main

Les dbits dexploitation sont fonction de la profondeur dinstallation et du type de pompe. A titre dexemple, voici les dbits produits par : - Une Aquadev : 1,4 1,8 m3/h installe 15 mtres de profondeur, - Une pompe aspirante VN6 : 1,5 1,8 m3/h 6 mtres, - Une HPV 60 Vergnet : 1 m3/h 35 mtres. Les dbits moyens sont donns par les constructeurs en fonction de la cadence de pompage (Nb. de coups par minute).


- 38 -

8.3 Pompes piston immerges

8.3.1 principe de fonctionnement et matriel

piston coulissant

clapet de refoulement

chambre

clapet d'admission

crpine

refoulementaspiration

Figure 21: Principe de fonctionnement dune pompe piston

piston

segments

Figure 22: Etanchit au niveau du piston: segments

Le piston descend, le clapet de refoulement s'ouvre alors que le clapet d'admission se ferme: La chambre se vide.

Le piston monte, le clapet d'admission s'ouvre, le clapet de refoulement se ferme: la chambre se remplit d'eau.

le pompage

- 39 -

Les segments sont en frottement permanent et constituent donc des pices d'usure. Certains constructeurs ont limin les segments en amliorant la forme des pistons (segments ou quivalents intgrs dans la masse, joints hydrauliques). Clapets: il existe toutes sortes de clapets bille, coniques, opercule coulissant, en champignon... Un dysfonctionnement au niveau du clapet entrane une baisse de performance de la pompe voire un dsamorage complet.

bouchon de fond

crpine

clapet de pied(aspiration)

chambre du piston

piston avec clapet

tringle reliant le piston au systme mcanique en surface

raccordement pour la colonne d'exhaure

Figure 23: Cylindre de corps de pompe Kardia


- 40 -

8.3.2 Exemple de pompes refoulantes piston : Kardia, India

Mark II, et Aquadev/Afridev

Pompes Kardia K65 et K50 (plus grande profondeur) Fabricant: Preussag AG Description: Tte de pompe et levier en acier galvanis. Tringlerie et colonne en inox et tubes PVC visser. Corps de pompe, piston et cylindre en inox. Diamtre K65, 70 mm ext. K50, 50 mm ext.. Poids total (25m) 110 kg prix: 12 000 FF dpart usine (30 m) Performances(40 coups/mn.) K65 1m3/h 30 m K50 672 l/h 45 m

avantages

Trs bonne rsistance la corrosion Facilit d'installation (PVC visss) Qualit de fabrication

inconvnients Desserrages frquents des vis de fixation des roulements bille du levier (peut tre rsolu par l'emploi de produit comme le Frenbloc) Cot dachat lev

Expriences AcF: Libria, Sierra Leone, Guine.

le pompage

- 41 -

Pompe India Mark II Fabrication locale Fabrication Franaise : Sovema Description: Tte de pompe en acier galvanis Tringlerie et colonne en acier galva Corps de pompe en fonction des fabrications, Inox (Mali) ou Laiton (Inde). poids total: 120 Kg pour 25 m prix: 4000 5000 FF (25 m) Performances (40 coups par mn.) 700 l/h 25 m

avantages Subventionne par l'UNICEF cette pompe est accessible petit prix

inconvnients Pb de transmission avec la chane. Trpied obligatoire pour l'installation (pompe lourde). La version Mark III est trop lourde (tube en 3 galva).

Expriences AcF: Ouganda, Sud-Soudan, Hati, Asie Pompe distribue par Unisse aux organisations.


- 42 -

Pompe Aquadev / Afridev Fabricants: Aquadev - Mono pumps (Angleterre) Fabrications locales : Kenya, Mozambique Description: tte de pompe: inox microsoud tringlerie et colonne: acier et PVC corps de pompe: PVC revtu acier inox piston synthtique poids total: 100 Kg pour 25 m prix indicatif : 5000 FF dpart usine (pour une profondeur dinstallation 25 m ) Performance:(50 coups/mn.) 1,3 m3/h

avantages Bonne qualit de fabrication de l'Aquadev Dmontage complet du piston et du clapet de pied sans retirer le tube PVC

inconvnients Colonne PVC coller donc dmontage difficile. Qualit moyenne du PVC suivant la fabrication (Afridev). Fixation des tringles Afridev par crochet peu fiable.

Expriences ACF: Somalie, Kenya, Mozambique.

le pompage

- 43 -

8.3.3 Pompe aspirante piston type VN6.

Ce type de pompe d'un faible cot (30 $) fabriqu localement en Asie du Sud Est peut tre install sur des ouvrages ou le niveau statique est au-dessus de 7 mtres de profondeur (exprience AcF au Cambodge et en Birmanie sur de nombreux ouvrages). Sa simplicit de conception et de fabrication en fait une pompe peu onreuse mais sujette de nombreuses ruptures du corps de pompe (corps de pompe en fonte de qualit mdiocre). La qualit de fabrication diffre en fonction des pays (Bangladesh, Vit-nam, Birmanie). Linstallation dun clapet de pied est indispensable car le clapet dans le cylindre est souvent de qualit moyenne. Un socle en acier, sur lequel les boulons dembase seront visss, sera ralis pour viter de sceller les boulons dans la dalle du puits.


- 44 -

8.4 Hydropompes - principe et matriel.

Les hydropompes, principalement dveloppes par Vergnet S.A., sont des pompes refoulantes qui fonctionnent avec une transmission hydraulique entre le cylindre immerg et la tte de pompe en liminant ainsi toutes pices mcaniques. La baudruche, cylindre de caoutchouc dformable, varie en volume l'intrieur d'un corps de pompe tanche. La commande est hydraulique car la dformation de la baudruche est pilote par un "fluide hydraulique", de l'eau, mis sous pression depuis la surface par le piston (pdale).

ASPIRATION REFOULEMENT

piston

fluide hydraulique

corps de pompe

clapet

baudruche dformable

Figure 25: principe de fonctionnement de lhydropompe Vergnet

le pompage

- 45 -

Hydropompe Vergnet 3 modles : HPV 30 - 60 - 90 Fabricant: Vergnet S.A. Description HPV 60: Tte de pompe en acier galvanis Cylindre de pdale en inox Tube de commande et de refoulement en polythylne haute densit. Corps de pompe, cylindre en inox, et baudruche en caoutchouc. Clapets: billes poids total: 45 Kg pour 25 m prix: 7000 8000 FF (30 m) Performances : 1,15 m3/h 30 m

avantages

Trs bonne rsistance la corrosion Facilit d'installation et de rparation Peu de pices d'usure et montage et dmontage ais Pompes trs lgres Bon rapport qualit/prix

inconvnients Dsamorages frquent de la commande hydraulique sur les anciens modles. Modles rcents auto-amorage. Baudruche chre mais garantie 5 ans. Commande pdale parfois mal perue par certaines communauts

Expriences ACF: Libria, Madagascar, Cte d'Ivoire, Cambodge, Angola, Sahara Occidental. Kits durgence sur les 3 modles rfrencs AcF20, AcF30, AcF40 dvelopp par Vergnet SA.


- 46 -

8.4.1 Pompe rotor - principe et matriel.

La pompe fonctionne sur le principe de variation volumtrique. L'lment de pompage (partie hydraulique) comprend un rotor hlicodal en alliage d'acier qui tourne l'intrieur d'un stator en caoutchouc lastique double hlice. Le rotor est mis en mouvement depuis la surface par l'intermdiaire d'un arbre guid par des paliers. Ce type de technologie est trs adapt pour une motorisation de la pompe par courroie.

La pompe Monolift a l'avantage de pouvoir monter en charge au niveau de la fontaine et donc de refouler dans un rservoir surlev afin de favoriser ensuite une distribution gravitaire par exemple.

Figure 26: refoulement avec un pompe Monolift

le pompage

- 47 -

Pompe Monolift Fabricant: Mono Pumps Angleterre, Euroflo pompe (Afrique du Sud) Description: superstructure en fonte Arbre principal en acier inox ou galva Colonne en acier galvanis corps de pompe, rotor en laiton chrom, stator (acier et caoutchouc) clapet de pied en polythylne poids total: 420 Kg pour 60 prix: 13000 FF dpart usine (60 m)

avantages

Robuste et bien adapte aux grandes profondeurs Motorisation facile possibilit de refouler l'eau 15m au dessus de la fontaine

inconvnients Renvoi d'angle fragile (casse des engrenages) Manivelle dure tourner (parfois impossible pour les enfants) Sensible la corrosion .

Expriences ACF: Ethiopie et Somalie. La pompe Monolift parat plus adapte dans sa version motorise.

Documents

55812447-Pumps-ACF