Cours Pompage L3L2 0809

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  • Groupe EIER-ETSHER1

    CoursPOMPES ET STATIONS DE POMPAGE

    Denis ZOUNGRANACharg de cours 2iE Ouagadougou

  • Groupe EIER-ETSHER2

    Les pompes et les stations de pompage

    OBJECTIFS DU COURS

    Dterminer les besoins de transfert en volume

    Concevoir un systme adquat

    Optimiser les cots de pompage

    Conduire une station de pompage

  • Groupe EIER-ETSHER3

    Les stations de pompage

    METHODES ET MOYENS DE CONTROLE

    Mthodes denseignement

    Alternance de cours et TD

    Une visite de terrain

    Moyens de contrle des acquisitions

    un contrle

  • Groupe EIER-ETSHER4

    Les pompes et les stations de pompage

    CONTENU DU COURS

    Volume horaire 27h

    Cours : 15h

    Travaux dirigs : 10h

    Contrle 2h

  • Groupe EIER-ETSHER5

    Les stations de pompage

    Contenu du cours thorique et TD

    Squence Cours (h) TD (h)

    Introduction 1

    Les pompes centrifuges 2 1

    Fonctionnement des systmes de pompage

    4 4

    Equipements des stations de pompage et les besoins dnergie

    4 3

    Elments de conception dune station de pompage

    4 2

  • Groupe EIER-ETSHER6

    Les stations de pompage Bibliographie J De Boissezon, J Djoukam, B Valibouse, Cours de stations de

    pompage 1981, 150 pp + Annexes;

    Association des hyginistes et techniciens municipaux: Les stations de pompage deau 5me dition, 418 pp, Edition TEC & Doc

    M. A Morel, Exercices de mcaniques des fluides, T2 turbomachines-constructions graphiques, phnomnes transitoires, 382 pp, Edition Eyrolles 1994.

    Cours de pompes et stations de pompage, Denis Zoungrana

  • Groupe EIER-ETSHER7

    Ch. 1 Introduction: les transferts de volume

  • Groupe EIER-ETSHER8

    Objectifs Matriser les diffrentes catgories de transfert de volume

    Connatre les enjeux de transfert de volume

    Savoir classer les machines lvatoires

    Mots cls nergie cintique/Pression atmosphrique/nergie potentielle

    Vis dArchimde

    Pompe main

    Pompe centrifuge

    Les transferts de volume

  • Groupe EIER-ETSHER9

    1. Les transferts de volume quel objectif?

    Objectif: rendre leau disponible et partout suivant les besoins

    Quantit deau

    Pression

    Trois catgories de transfert de volume

    Le transfert par simple variation de la hauteur gomtrique ;

    Le transfert gravitaire par une conduite force ;

    Le transfert par groupe lectropompe.

  • Groupe EIER-ETSHER

    2. Cot des transfert de volume Les transferts de volume cotent cher

    40 60% des dpenses dexploitation en AEP

    Ville ressource Consommation

    Ouaga Eau de surface 0.52 kwh/m3

    Bobo source 0.63 kwh/m3

    Banfora Eau de surface 0.08kwh/m3

    Manga forages 0.45 l/m3 -gasoil

    Ncessit de

    Optimiser le choix des installations

    Rationaliser lutilisation des machines de transfert

  • Groupe EIER-ETSHER11

    3. Les transferts de volume, quel enjeu?

    Besoin croissant de transfert de volume

    Concentration des populations

    Besoin de confort des populations

    Production vgtale

    Energie ncessaire aux transferts de volume

    Croissance des besoins nergtiques

    Economie dnergie faire.

  • Groupe EIER-ETSHER12

    4. Quest ce quune pompe?

    Machine lvatoire servant lever le niveau dnergie dun fluide sans en faire varier ltat et la composition

    Environnement de la pompe La gravitation

    La pression atmosphrique

    La nature du fluide

    Mthode daction dune pompe Energie cintique

    La pression

    Energie potentielle

  • Groupe EIER-ETSHER13

    Une pompe sert relever le niveau dnergie dans un systme donn en donnant la capacit:

    Passer dun point bas vers un point haut partir dun plan deau

    partir dun forage

    Augmenter un dbit gravitaire

    Augmenter la pression

    4. Quest ce quune pompe?

  • Groupe EIER-ETSHER14

    5. Classification des pompes

    la classification suivant le mouvement de leau lintrieur de la pompe

    Action sur lnergie potentielle ou daltitude : les pompes de capacit (roue augets, chane godets, vis dArchimde)

    Action sur lnergie de pression : les pompes volumtriques (pompe main classique mouvement alternatif)

    Action sur lnergie cintique : les turbopompes

  • Groupe EIER-ETSHER

    5.1 Les machines lvatoires de capacit(Action sur lnergie potentielle)

    Principe:

    simple augmentation de la cte gomtrique

    Exemple de pompe de capacit: La puisette

    La pompe augets

    La pompe chapelet

    La vis dArchimde

  • Groupe EIER-ETSHER

    5.2 Les machines lvatoires diffrence de pression

    (Action sur la pression)

    Principe de la diffrence de pression

    principe de la diffrence de pression

    pompe aspirante et pompe immerge

    pompe foulante

    Pompes piston dbit: 0.4 1.5 m3/h (cadence des coups)

    hauteur d lvation: autour de 25 m

    Pompes commande hydraulique hauteur dlvation: 60 m

  • Groupe EIER-ETSHER17

    5.3 Les lectropompes(Action sur lnergie cintique)

    Les avantages Transfert de grands volumes

    Transfert sur de longues distances

    Fourniture de pression rsiduelle si ncessaire

    Les inconvnients Cot dexploitation

    Ncessit de personnel qualifi pour lopration et la maintenance

    La classification Pompes volumtriques

    Turbopompes ou pompe centrifuges

    Pompes hlico-centrifuges

  • Groupe EIER-ETSHER18

    Ch. 1 Les pompes centrifuges

  • Groupe EIER-ETSHER19

    Les pompes centrifuges

    Objectifs: capacit de

    Classer les pompes centrifuges

    Dcrire les conditions de fonctionnement des pompes centrifuges

    Mots cls

    Roue dune pompe centrifuge

    Vitesse de rotation

    Axe dune pompe

  • Groupe EIER-ETSHER20

    Quest ce quune pompe centrifuge?

    Une pompe centrifuge agit sur lnergie cintique

    Cest une fronde pour leau

  • Groupe EIER-ETSHER21

    1. Classification des pompes centrifuges

    On distingue trois types de turbopompes suivant le type de la pice tournante et le mode daction

    Les pompes centrifuges simples

    Les pompes hlices ou axiales

    Les pompes semi-axiales

  • Groupe EIER-ETSHER22

    1. Classification des pompes centrifuges

    Les pompes centrifuges sont elles-mmes classes suivant :

    le nombre de roues (mono.., multicellulaire)

    la forme des aubes de la roue

    la vitesse spcifique

    la direction de l'axe (horizontale, verticale)

    la position de la pompe par rapport l'aspiration

    suivant le mouvement de leau dans la pompe, les pompes sont dites axe vertical ou horizontal.

    Suivant linstallation du corps de pompe par rapport laspiration: immerges (forages), de surface (hors deau).

  • Groupe EIER-ETSHER23

    Description dune pompe centrifuge

    un distributeur

    Une oue ou oeillard

    Une pice tournante actionne par un arbre: la roue munie daubes

    Un diffuseur pour la collecte de leau aprs acclration

    Un divergent

    Une coquille ou corps de pompe

    2.Description dune pompe centrifuge

  • Groupe EIER-ETSHER24

    2.Description dune pompe centrifuge

    Pice matresse: la roue Plusieurs aubes

    entranent leau Roue peut tre

    ouverte demi-ouverte ferme

    Le diffuseur est Lisse ailettes avec des

    aubes fixes En colimaon ou volute

    Le corps de la pompe

    Cne ou divergent

  • Groupe EIER-ETSHER

    3. Les types de roue des pompes centrifuges

  • Groupe EIER-ETSHER

    3. Les types de roue des pompes centrifuges

  • Groupe EIER-ETSHER

    3. Les types de roue des pompes centrifuges

  • Groupe EIER-ETSHER

    3. Les types de roue des pompes centrifuges

  • Groupe EIER-ETSHER

    3. Les types de roue des pompes centrifuges

  • Groupe EIER-ETSHER30

    Ch. 2. Les caractristiques hydrauliques des pompes centrifuges

    - les caractristiques hydrauliques- la modlisation des pompes

  • Groupe EIER-ETSHER31

    Conception des stations de pompage

    Objectifs Dfinir la hauteur dlvation dune pompe

    Savoir applique les lois de similitudes des pompes

    Dfinir le conditions de choix dune pompe

    Mots cls Hauteur manomtrique totale

    Vitesse spcifique dune pompe

    Similitude de vitesse et/ou de fonctionnement

    Capacit nette daspiration ou NPSH

    Courbes caractristiques dune pompes

  • Groupe EIER-ETSHER32

    Caractristiques hydrauliques des pompes

  • Groupe EIER-ETSHER33

    Les constituants physiques de la pompe sont agencs de manire faire dcrire aux filets deau une trajectoire centrifuge et avoir

    Une acclration progressive lentre de la pompe

    Un ralentissement progressif la sortie de la pompe

    Transformation de lnergie mcanique communique au liquide par la pice tournante en

    nergie cintique, puis

    Potentielle ou de Pression par la pice fixe ( de par sa forme)

    1. principe de fonctionnement

  • Groupe EIER-ETSHER34

    1. principe de fonctionnement

    te

    go Cg

    V

    g

    PH

    2

    2

    g

    P

    g

    VV

    .

  • Groupe EIER-ETSHER35

    1. principe de fonctionnement

    La rotation de la roue imprime l'eau entrane

    une nergie cintique lintrieur de la pompe

    Transformation en pression la sortie de la pompe

    L'efficacit de cette transformation dpend de l'tanchit du corps de la pompe.

  • Groupe EIER-ETSHER36

    2. Effets dune pompe centrifuge W, vitesse relative des

    molcules deau

    U, vitesse dentrainement des molcules deau par la roue

    C, vitesse absolue des molcules deau

  • Groupe EIER-ETSHER37

    Cr vitesse radiale Cu, Vitesse circonfrentielle

    2. Effets dune pompe centrifuge

  • Groupe EIER-ETSHER38 U vitesse dentranement; Cu, Vitesse circonfrentielle; M, Moment des

    actions appliques larbre.

    )(sin gulirecrouediffuseureffn HH

    g

    UCUCH uueff

    1122

    g

    UCUCQMP uu 1122

    2. Effets dune pompe centrifuge

    ms

    ms

    m

    2

    2

    2

  • Groupe EIER-ETSHER39

    3. La Hauteur manomtrique totaleHauteur fournie ou hauteur manomtrique Totale dpend de deux

    paramtres (Q, N)Courbe caractristique de Rateau et Bergeron, Vitesse N constante

    22 QNNHn

  • Groupe EIER-ETSHER40

    Influence de langle de sortie de laube sur la courbe caractristique de la Hauteur nette ou HMT

    3. La Hauteur manomtrique totale

  • Groupe EIER-ETSHER41

    4. La puissance absorbe

  • Groupe EIER-ETSHER42

    5. Le rendement de pompage

    ep

    e

    pa

    HMTQP

    HMTQP

  • Groupe EIER-ETSHER43

    6. La capacit daspiration dune pompe

    Quest quune aspiration,

    nergie potentielle due la pression atmosphrique

    Aspiration au-dessus dun plan deau

    Aspiration en dessous dun plan deau

    La cavitation, phnomne li aux caractristiques du fluide

    Description du phnomne

    La cavitation est le phnomne de production de vapeur deau et derecondensation sous leffet de variation de la pression autour de latension de la vapeur deau. Elle produit des chocs trs violententrainant des corrosions mcaniques rapides et spectaculaires dela roue et du diffuseur de la pompe. Elle ne dsamorce pasdirectement la pompe.

  • Groupe EIER-ETSHER44

    Les consquences de la cavitation

    - chute brutale des courbes caractristiques (H, P, Rdt) aumoment de la survenue de la cavitation

    - Introduction dair par les presses-toupes qui assure ltanchit

    - dsamorage de la pompe si le phnomne persiste

    6. La capacit daspiration dune pompe

  • Groupe EIER-ETSHER45

    La matrise de la cavitation Aucune pompe ne peut aspirer dans un plan deau situ

    en dessous de 7 m;

    Disposition pour la protection contre la cavitation

    Notion de Hauteur Nette Positive dAspiration

    NPSH disponible (Net Positive Suction Head)

    NPSH requis

    6. La capacit daspiration dune pompe

  • Groupe EIER-ETSHER46

    Mise en quation: Application de lquation de Bernoulli entre

    le plan deau et la pompe

    6. La capacit daspiration dune pompe

  • Groupe EIER-ETSHER47

    - NPSH disponible > NPSH requis Pour viter la cavitation

    La reprsentation graphique de la cavitation

    6. La capacit daspiration dune pompe 16.03

  • Groupe EIER-ETSHER48

    7. Les courbes caractristiques, retenir:HMT/ Rendement/ Puissance absorbe/Capacit daspiration

  • Groupe EIER-ETSHER49

    Modlisation des pompes

  • Groupe EIER-ETSHER50

    1. Rsultats de la thorie des turbomachines

    Le dbit Q est proportionnel la vitesse de rotation

    La hauteur effective dlvation est proportionnel au carr de la vitesse N

    Le rendement est indpendant de la vitesse

    22 QNNHn

  • Groupe EIER-ETSHER51

    La vitesse spcifique Ns dune pompe est constante

    Deux ou plusieurs pompes construites semblables ont des vitesses spcifiques identiques:

    Ns =

    1. Rsultats de la thorie des turbomachines

  • Groupe EIER-ETSHER52

    2.Les similitudes de fonctionnement

    Similitude de vitesse de fonctionnement: une pompe

    Fonctionnement en similitude de vitesse:

    Relation entre et dbits vitesses

    Relation entre hauteurs et vitesses

    Similitude mcanique: les pompes semblables

    Fonctionnement en similitude mcanique

    Angle de construction de la roue identique

    Angles de construction du diffuseur identique

    Proportionnalit des dimensions linaires (variation infrieure 12%)

  • Groupe EIER-ETSHER53

    3. Fonctionnement en similitude de vitesse

    Utilisation pratique Modification du fonctionnement dun pompe

    Rseau de caractristiques dune pompe diffrentes vitesses

    Consquence 1: Une pompe centrifuge peut conserver un excellent rendement en fournissant un dbit et une hauteur diffrents condition de modifier sa vitesse de rotation.

    Rseau de caractristiques dune pompe diffrentes vitesses : il donne la possibilit dutiliser une mme pompe des vitesses variables, permettant ainsi den modifier le dbit et la hauteur dlvation.

  • Groupe EIER-ETSHER

    4. Fonctionnement en similitude mcanique

    Utilisation pratique des lois de similitude Construction de nouvelles pompes partir dune pompe existante

    Diagramme de famille de pompes (dimension des roues)

    Consquence 2: construction et essai de prototype par famille de pompes et dduction des caractristiques approximatives des autres de mme triangle de vitesse.

    Procdure: Dimensionnement dune nouvelle pompe partirdune pompe existante: rechercher le point homologue devitesse, diamtre, dbit et hauteur dlvation mais avec unerduction de la roue de moins de 12 15%.

    conception des abaques de pompes

  • Groupe EIER-ETSHER55

    Ch. 3 Fonctionnement des systmesde pompage

  • Groupe EIER-ETSHER56

    Fonctionnement des systmes de pompage

    Objectifs

    Dterminer le point de fonctionnement dune installation de pompage

    Dterminer les besoins de pompage

    Choisir un systme de pompage

    Mots cls

    Hauteur Manomtrique totale

    Point de fonctionnement

    Pompes en parallle

    Station de relevage ou Booster station

    Courbe de rsistance dun rseau hydraulique

  • Groupe EIER-ETSHER57

    La courbe caractristique rsistante dun rseau Une composante statique due la hauteur gomtrique

    dlvation entre les deux plans deau augment de la diffrence de pression entre les plans deau ;

    Une composante dynamique constitue des pertes de charges dans les diffrentes parties du refoulement et laspiration.

    Le choix dun dbit permet dindiquer sur la courbe rsistante la hauteur manomtrique dlvation.

    1. Les caractristiques hydrauliques dun rseau

  • Groupe EIER-ETSHER58La Hauteur manomtrique totale dtermine le besoin de pompage

    PJHHMT rago

    ,

    1. Les caractristiques hydrauliques dun rseau

  • Groupe EIER-ETSHER59Figure: Courbe caractristique dune conduite de refoulement

    1. Les caractristiques hydrauliques dun rseau

    La reprsentation graphique

  • Groupe EIER-ETSHER60

    2. Le point de fonctionnement

    point de fonctionnement: intersection entre la courbe caractristique rsistante du rseau et la courbe caractristique de la pompe choisie.

  • Groupe EIER-ETSHER61

    3. Association des pompes

    Association des pompes

    Association des pompes en parallle

    2 ou plusieurs pompes en parallle

    Association des pompes en srie

    Pompes en srie

    Station de relevage (booster station)

    Pompes plusieurs tages

  • Groupe EIER-ETSHER62

    4. Rsolution des problmes de transit

    Pompage dans un forage

    Niveau dynamique stabilis

    Niveau dynamique variable (essais de pompage)

    Prlvement dun dbit en route

    Refoulement dans deux rservoirs partir dune station de pompage

    Alimentation dun rservoir par deux stations de pompage

  • Groupe EIER-ETSHER63

    5. Influence de la topographie sur le choix de la HMT

    Influence de la topographie sur le calcul de la HMT et les conditions de fonctionnement dune installation

    conduite de profil en long de faible pente descendante dans la partie alimentation du point de refoulement

    Conduite forte pente dans la premire partie du refoulement

  • Groupe EIER-ETSHER64

    Ch. 4 Equipements des stations de pompage et besoins dnergie

  • Groupe EIER-ETSHER65

    Equipement des stations de pompage

    Objectifs

    Rle des quipements et instruments de mesure et de protection des pompes

    Dimensionner les quipements des pompes

    Mots cls

    Aspiration

    Phnomne transitoire et temps de fermeture efficace

    Clapet anti-retour

    Cos

  • Groupe EIER-ETSHER66

    1. Les types dinstallations

    Pompe axe horizontal

    pompe axe vertical

    Po

    mp

    e im

    me

    rg

    e

  • Groupe EIER-ETSHER67

    Types

    Avec pied dassise (utilisation pour pompage deau uses)

    Ex. pompe Flygt

    Disposition dans un tube avec une tulipe

    Type forage

    Equipement amont: conditions de submergence de la crpine daspiration pour viter le vortex et laspiration de lair

    (0.5 1 m).

    Equipement aval: voir quipement des pompes de surface

    2. Les groupes immergs

  • Groupe EIER-ETSHER68

    Equipement amont Aspiration dans une bche

    eau brute ou eaux uses: Grille

    Crpine daspiration toujours immerge

    Clapet daspiration

    Maintenir la conduite toujours pleine pour

    viter le ramorage de pompe et

    viter les risques de dvirage (parfois combin avec la crpine (clapet crpine))

    3. Equipements pompe de surface 1/4

  • Groupe EIER-ETSHER69

    Equipement amont Aspiration dans une

    conduite Conduite ou collecteur

    daspiration:

    vitesse comprise entre 0.8 et 1.5 m/s

    Pente de 2% montant en direction des pompes

    Raccordement en Y

    Joints souples et tanches

    3. Equipements pompe de surface 2/4

  • Groupe EIER-ETSHER70

    Equipement amont

    Autres quipements

    Coude

    Vanne daspiration

    Joint de dmontage

    Convergent daspiration

    3. Equipements pompe de surface 3/4

  • Groupe EIER-ETSHER71

    Equipement aval Joint de raccordement

    divergent

    Vanne de refoulement

    Clapet anti-retour

    Collecteur de refoulement

    Manomtre

    Compteur

    Protection contre les phnomnes transitoires

    3. Equipements pompe de surface 4/4

  • Groupe EIER-ETSHER72

    Dfinition du coup de blier

    Modification gnrale du rgime normal des dbits et des pression rsultant de : Manuvre de vannes, arrt ou mise en marche de pompe etc.. Ayant pour consquences

    Variation locale de dbit

    Variation locale de pression

    Phnomne prjudiciable: coup de blier et pressions exceptionnelles

    4. La protection contre les phnomnes transitoire: le coup de blier

  • Groupe EIER-ETSHER73

    Description du phnomne:

    ex.: coupure dlectricit:

    Transformation de lnergie cintique de la colonne deau en nergie de pression

    Deux phnomnes concomitants:

    Les mouvements en masse

    La propagation dondes

    4. La protection contre les phnomnes transitoire: le coup de blier

  • Groupe EIER-ETSHER74

    Les mouvements en masse

    Thorme des quantits de mouvement

    quation de continuit

    Utilisation pour le pr-dimensionnement: le volume deau de surpression grer

    4. La protection contre les phnomnes transitoire: le coup de blier

  • Groupe EIER-ETSHER75

    La propagation dondes Phnomne oscillatoire amorti par

    Compressibilit de leau

    Dformation de la conduite

    Thorie dAllivi (dveloppement par Bergeron)

    Le temps de fermeture efficace t

    Pas de temps (2L /a)

    4. La protection contre les phnomnes transitoire: le coup de blier

  • Groupe EIER-ETSHER76

    La valeur de la surpression Temps de fermeture efficace suprieur 2L/a Valeur de la variation de pression: (2LVo/gt)

    Temps de fermeture efficace infrieur 2L/a Valeur de la variation de pression (aVo/g)

    Influence de la topographie sur les courbes enveloppes des pressions

    4. La protection contre les phnomnes transitoire: le coup de blier

  • Groupe EIER-ETSHER77

    Les systmes de protection: crtage des dpressions Volant dinertie

    Augmenter temps dannulation du dbit laval immdiat dune pompe;

    Aspiration auxiliaire

    Remplir la conduite partir de laspiration;

    Ventouse (plusieurs fonctions)

    Admettre de lair en remplacement de leau dans la conduite.

    4. La protection contre les phnomnes transitoire: le coup de blier

  • Groupe EIER-ETSHER78

    Les systmes de protection, double fonction: crtage de la surpression et de la dpressionpar stockage et restitution de volume:

    Chemine dquilibre Transformer le coup de blier en oscillation en masse

    Ballon anti-blier Utiliser une rserve de fluide sous pression pour pallier les

    mouvement dans la conduite

    Pr-dimensionnement par Vuibert

    Modlisation informatique pour le choix dfinitif.

    4. La protection contre les phnomnes transitoire: le coup de blier

  • Groupe EIER-ETSHER79

    La manutention pour lentretien et les rparations Montage et dmontage des pices hydrauliques

    Pompes, vannes, quipements de mesure

    Montage et dmontage des quipements lectriques

    Le moteur de la pompes

    Les types dquipement mobile datelier : portique mobile, trpieds pour forages

    Poutre roulante commande mcanique

    Poutre roulante commande lectrique

    5. Autres quipements

  • Groupe EIER-ETSHER80

    Les nergies fossiles Les motopompes

    Utilisation in situ de lnergie fossile (carburant)

    Le rseau lectrique

    Le Cos : 0.93

    Les nergies renouvelables nergie olienne

    nergie solaire

    Conversion en nergie lectrique

    6. Les besoins dnergie

  • Groupe EIER-ETSHER81

    Energie reprsente env. 40 60% des charges dexploitation des stations de pompage

    Les gisements d conomie dnergie sont de plusieurs ordre: la conception:

    recherche du meilleur rendement pompe et moteur ensemble

    Prcautions dans lalimentation lectrique: bon dimensionnement des cbles, cos

    Automatisation pour optimiser la gestion

    Choix de pompes vitesse variable

    6. Les besoins dnergie

  • Groupe EIER-ETSHER82

    Energie reprsente env. 40 60% des charges dexploitation des stations de pompage

    Les gisements d conomie dnergie sont de plusieurs ordre: lexploitation:

    Simulation des rsultats dexploitation

    Suivi de modifications hydrauliques

    Fourniture lectrique

    6. Les besoins dnergie

  • Groupe EIER-ETSHER83

    Ch. 5 Elments de conception des stations de pompage

  • Groupe EIER-ETSHER84

    Conception des stations de pompage

    Objectifs

    Choisir le systme de transfert adapt

    Choisir une pompe

    calculer une installation de pompage

    Mots cls

    pompes en parallle

    coup de blier

    NPSH

    Conduite de refoulement

    Rgulation

  • Groupe EIER-ETSHER85

    1. Choix dun systme de pompage

    Conditions gnrales des cots

    Gnie civil et btiment: 30%

    lectricit: 30%

    Pompe et moteur: 20%

    Equipements hydrauliques: 10%

  • Groupe EIER-ETSHER86

    1. Choix dun systme de pompage

    Choix de site

    Contraintes techniques Topographie du site

    Marnage des plans d eau (inondation etc..)

    Contraintes conomiques Minimisation de lnergie de pompage

    combinaison avec le gravitaire

  • Groupe EIER-ETSHER87

    1. Choix dun systme de pompage

    Choix de linstallation de pompage

    Contrainte de site Pompage en fosse noye: simplification des quipements hyd.

    Pompage en fosse dnoy: facilit dintervention

    Le Dbit et le nombre de pompes de la station de pompage Objectif: Scurit de la fourniture deau (Besoin du jour de pointe);

    Flexibilit de lopration et la maintenance (temps de pompage);

    Mesures prises

    Subdivision du dbit: Plus de 4 pompes en parallles nest pas conomique;

    Mise en place de deux ou plusieurs groupes de pompes caractristiques diffrentes par groupe.

  • Groupe EIER-ETSHER88

    2. Les types dinstallations (rappel)

    Pompe axe horizontal

    pompe axe vertical

    Po

    mp

    e im

    merg

    e

  • Groupe EIER-ETSHER89

    2. Les types dinstallations Contraintes de site pompes de surface

    pompe sec

    aspiration, puis refoulement

    NPSH requis

    NPSH disponible

    aspiration en charge: conditions souvent utilises pour les grandes stations de pompage

    pompe axe vertical

    gnie civil important

  • Groupe EIER-ETSHER90

    2. Les types dinstallations

    Contraintes de technologie pompes immerges: importance de la qualit de leau

    pompe axe vertical (< 6 m)

    faible profondeur du plan d eau

    moteur en surface

    corps de pompe immerg

    pompe immerge

    moteur tanche immerg

    corps de pompe immerg

    refroidissement l eau

    Surveillance du marnage

  • Groupe EIER-ETSHER91

    3. choix de la conduite de refoulement

    Diamtre de la conduite de refoulement

    les pertes de charge linaires

    Choix de la formule en fonction des moyens de calcul

    Calcul prliminaire du diamtre

    Vitesse moyenne: 0.8 1.2 m/s ou

    formule empirique (Bresse, Vibert etc)

    Les pertes de charges singulires

    abaques de choix du coefficient de perte de charge

    abaque de dtermination de la longueur quivalente

    Aspiration des pompes : calcul minutieux

    En pratique : Adduction : 5% / Rseau : 10%

  • Groupe EIER-ETSHER92

    4. Choix de la pompe (1/4)

    Aprs dfinition des besoins de pompage:

    (Q, HMT, NPSH disponible)

    cinq critres pour le choix de la pompe

    La vitesse de rotation

    Le point de fonctionnement

    Les conditions dinstallations (NPSH)

    La forme de la courbe caractristique

    Les conditions dentretien et de durabilit

  • Groupe EIER-ETSHER93

    1. La vitesse de rotation Vitesses de rotation varient entre 1 000 et 3 000 tr/mn

    Incidence de la vitesse sur le fonctionnement :

    Amlioration de la capacit daspiration

    Rduction du bruit / Diminution de lusure

    Cot dacquisition inversement proportionnel la vitesse de rotation

    Base 3 000 tr/mn: 1

    Pompe 1 500 tr/mn : 1.5

    Pompe 1 000 t/mn : 3

    Choix: tude technico-conomique

    Limitation par la vitesse spcifique daspiration (< 160)

    Vitesse conseill: pompe immerge: 2 900 3 000 tr/mn

    Vitesse conseill Pompe de surface: infrieur 1 500 tr/mn

    4. Choix de la pompe (2/4)

  • Groupe EIER-ETSHER94

    2. Le point de fonctionnement

    Le point de fonctionnement doit tre le plus prt possible du point de rendement maximum, soit le dbit QN

    Dbit Q de la pompe: 0.75QN < Q < 1,25QN

    3. Les conditions dinstallations (NPSH)

    Marge de scurit de 0.5 1m entre les NPSH

    NPSHd > NPSHr + 1 m

    4. La forme de la courbe caractristique

    Courbe plongeante: faible variation de dbit

    Courbe plate: faible variation de la perte de charge

    4. Choix de la pompe (3/4)

  • Groupe EIER-ETSHER95

    5. Les conditions dentretien et de durabilit

    Pompes spciales dans le cas deau trs charges comme les eaux uses: pompes scatrices, pompes hlices

    Matriaux de construction de la pompe

    Choix du matriau en fonction de la temp., pH, MES, sels dissous

    Eau douce: fonte, acier

    Eau saumtre: acier inoxydable, alliage de cuivre (bronze, laiton,cupro-aluminium)

    4. Choix de la pompe (4/4)

  • Groupe EIER-ETSHER96

    Les conditions daspiration des pompes immerges

    phnomne de vortex

    Variation du niveau dynamique

    Conditions de submergence de la pompe: 1 m

    Les conditions daspiration des pompes de surface

    Vortex de surface: Conditions de submergence des crpines: 0.5 m (0.5 Dex)

    Vortex de paroi : distance minimale: 0.5 m

    Pr-rotation ngative laspiration: dispositif affrent

    Collecteur toujours en charge sans air

    5. Les dispositions constructives

  • Groupe EIER-ETSHER97

    La rgulation des stations de pompage Objectif: adaptation de la marche de la station

    Variations de la demande

    Conditions de fonctionnement

    Variations de la demande

    Manomtrique: mesure de la pression

    Dbitmtrique: Mesure de dbit

    Manodbimtrique

    La rgulation de niveau

    6. La rgulation

  • Groupe EIER-ETSHER98

    Objet: optimisation par Contrle et larrt de lalimentation un niveau

    prrgl

    Arrt de pompage des conditions prdfinies

    Trois types de rgulation hydraulique Rgulation manomtrique

    Rgulation de niveau

    Rgulation de dbit ou de pression

    6. La rgulation

  • Groupe EIER-ETSHER99

    La rgulation des stations de pompage

    Un rgulateur comporte 4 composantes

    Un Capteur de linformation

    Un indicateur

    Un systme de transmission de linformation

    Un systme de traitement de linformation

    Exemple de rgulateur de type hydraulique

    Pressostat

    Rgulateur hydraulique

    6. La rgulation

  • Groupe EIER-ETSHER100

    La rgulation manomtrique Dispositif de fermeture amenant une surpression

    Dtection de la pression et arrt du pompage

    Ce sont des dispositifs tout ou rien

    Utilisation

    Stockage distant ou longue conduite de refoulement

    Cas de fonctionnement manuel

    Exemple de rgulateur manomtrique

    Le robinet flotteur

    Le pressostat

    6. La rgulation

  • Groupe EIER-ETSHER101

    nergie ncessaire au

    fonctionnement: la pression

    de leau pour fermer ou ouvrir

    Limitation de la pression

    Limitation du dbit

    exemple

    La vanne hydrobloc

    6. La rgulation

    La rgulation de dbit ou de pression

  • Groupe EIER-ETSHER102

    La rgulation de niveau Utilisation dun pilote pour dtection du niveau

    Fermeture ou ouverture dun circuit lectrique pour la transmission du signal

    Action sur les conditions dalimentation de la pompe

    Contrainte:

    disposer de lnergie lectrique

    6. La rgulation

    La tlsurveillance et la tlgestion: utilisation du dveloppement des systmes automatiques et de linformatique pour le contrle et la commande des stations de pompage