le pompage
LE POMPAGE 1. GÉNÉRALITÉS 2. LES POMPES MOTORISÉES 3. L’HYDRAULIQUE DE POMPAGE 3.1 Puissance !une "#$"e 3.2 Hau%eu& ’as"i&a%i#n 3.3 D'(i% e% Hau%eu& Man#$'%&i)ue T#%a*e +HMT, 3.- P#in% e #nc%i#nne$en% su& un &'seau 3./ 0#u&(es ca&ac%'&is%i)ues "a&%icu*i&es 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5
Influence de la vitesse de rotation du rotor Vanner la canalisation de refoulement Montage de 2 de pompes identiques en série Montage de 2 pompes identiques en parallèle Montage de 2 de pompes différentes
-. LE 0HOI D’UNE POMPE MOTORISÉ -.1 c#i4 !une $#%#"#$"e cen%&iu5e e su&ace -.2 0#i4 !une "#$"e '*ec%&i)ue i$$e&5'e /. L’ALIMENTATION ÉLE0TRIQUE DES POMPES /.1 Puissance e% in%ensi%' 5.1.1 Notion de rendement 5.1.2 uissance électrique 5.1.3 Intensité et tension
/.2 Di$ensi#nne$en% ’un 5'n'&a%eu& 6. LES POMPES D!ÉPUISEMENT 6.1 P&inci"e e% $a%'&ie* 6.2 P#$"es !'"uise$en% '*ec%&i)ues 6.3 P#$"es !'"uise$en% "neu$a%i)ues
7. LES POMPES 8 ÉNERGIE RENOU9ELA:LE 7.1 Le "#$"a5e s#*ai&e !.1.1 "nergie solaire !.1.2 #imensionnement des stations de pompage solaire
-1-
Action contre contre la Faim Faim
7.2 L’'ne&5ie ;&au*i)ue <. LES POMPES 8 MOTRI0ITÉ HUMAINE <.2 T;"#*#5ie es "&inci"a*es "#$"es = $ain <.3 P#$"es = "is%#n i$$e&5'es $.3.1 principe de fonctionnement et matériel $.3.2 "%emple de pompes refoulantes & piston ' (ardia) India Mar* II) et +quadev,+fridev $.3.3 ompe aspirante & piston t-pe VN.
<.- H;&#"#$"es > "&inci"e e% $a%'&ie*. $.4.1 ompe & rotor / principe et matériel.
-2-
Action contre contre la Faim Faim
7.2 L’'ne&5ie ;&au*i)ue <. LES POMPES 8 MOTRI0ITÉ HUMAINE <.2 T;"#*#5ie es "&inci"a*es "#$"es = $ain <.3 P#$"es = "is%#n i$$e&5'es $.3.1 principe de fonctionnement et matériel $.3.2 "%emple de pompes refoulantes & piston ' (ardia) India Mar* II) et +quadev,+fridev $.3.3 ompe aspirante & piston t-pe VN.
<.- H;&#"#$"es > "&inci"e e% $a%'&ie*. $.4.1 ompe & rotor / principe et matériel.
-2-
le pompage
LE POMPAGE 0e coi% du s-stème de pompage doit tre fait en prenant en compte non seulement les contraintes tecniques t-pe de pompe) énergie) auteur de refoulement) déit) turidité de leau6 leau6)) mais mais aussi aussi les contra contraint intes es liées liées au conte%t conte%te e socio/ socio/écon économi omique que s-stèm s-stème e de pompage accepté) disponiilité des pièces détacées) facilité de maintenance des pompes6. 7e capitre donne les éléments téoriques permettant de dimensionner les stations de pompage courantes appropriées & notre domaine dutilisation) illustrés par des e%emples pratiques. 8ne partie de ce capitre est consacrée au% pompes & énergies renouvelales solaire ou -draulique.
1.
GÉNÉRALITÉS
0a t-pologie des pompes les plus utilisées est donnée dans le taleau ci/dessous.
T;"e e "#$"e pompe & motricité umaine
pompe immergée électrique pompe d:épuisement
pompe de surface électrique électrique ou motopompe
U%i*isa%i#n
0a&ac%'&is%i)ues e% %ecn#*#5ie
équipemen équipementt de forag forages es et puits puits aspir aspirant ante e installée installée en surfac surface e & piston VN refo refoul ulant ante e avec avec parti partie e -dr -drau auli lique que immergée & piston & audruce -draulique & vis équipement de forage et puits refoulante pour des dé éiits 9 2 m3,) centrifuge multi/étagée essais de pompage épuis épuiseme ement nt de foui fouill lles es mis mise e refoulante ou aspirante/refoulante centrifuge en eau de puits6 pompage sur eau de surface pneumatique & memrane pompage sur eau de surface pompage de réservoir vers un réseau ou un autre réservoir
aspirante/refoulante auteur daspiration limitée & ! mètres6 centrifuge
%a(*eau 1? %;"#*#5ie es "#$"es ;uelque soit le t-pe de pompe) celle ci est constituée de 3 parties distinctes' / la partie moteur qui fournit la puissance nécessaire au pompage) / l:accouplement qui transmet cette puissance & la partie -draulique) / la parti partie e -dra -draul uliqu ique e qui tran transm smet et cette cette puis puissa sanc nce e & l:ea l:eau u pour pour la dépla déplacer cer laspirer et,ou la refouler6. 0e principe de fonctionnement fonctionnement correspondant correspondant au% différents t-pes de pompes est présenté dans le taleau suivant. artie moteur +ccouplement artie -draulique pompe & motricité umaine motopompe de surface pompe immergée électrique pompe d:épuisement pneumatique
main pied
levi levier er < trin tringl gler erie ie
moteur termique diesel ou essence6 moteur électrique immergé compresseur
arre sur paliers arre tu-au d:air comprimé
pomp pompe e vo volumé lumétr triq ique ue piston immergé ou émergé6 pompe centrifuge pompe centrifuge & roues multi/étagées pompe volumétrique & memrane
%a(*eau 2? "&inci"e e #nc%i#nne$en% es "#$"es usue**es
-3-
Action contre contre la Faim Faim
$!rtie
a""!uplee#t
e#tr%e
partie hydraulique
partie !teur
@i5u&e 1? #nc%i#nne$en% ’une "#$"e cen%&iu5e '*ec%&i)ue e su&ace 2.
LES POMPES MOTORISÉES
Il e%iste deu% grands t-pes de pompes motorisées) les pompes centrifuges et les pompes volumét volumétrique riques. s. 7es dernières dernières convien conviennent nent pour pour élever élever des failes failes déits déits deau deau & des pressions élevées (arcer par e%emple6. #ans le domaine de leau potale) les seules pompes volumétriques couramment utilisées sont des pompes & motricité umaine pour lesquelles la dernière partie de ce capitre est consacrée. •
Principe de fonctionnement des pompes centrifuges
0es pompes centrifuges font partie de la famille des turopompes. #ans #ans les les turo turopom pompes pes une roue roue rot rotor6 or6)) munie munie d:au d:aues es ou d:ail d:ailett ettes) es) anim animée ée d:un d:un mouveme mouvement nt de rotati rotation on arre arre moteur6 moteur6)) fournit fournit au fluide fluide l:énergi l:énergie e cinétiq cinétique ue dont dont une part partie ie est tran transf sform ormée ée en pre press ssio ion) n) par par réduc réducti tion on de vites vitesse se dans dans un orga organe ne appe appelé lé récupérateur stator6. 0es turopompes et les pompes centrifuges sont distinguées suivant la forme de la roue 7f. =igure 2 =igure 3. 3. 0a force force motrice motrice d:entra d:entra>ne >nement ment de l:arre l:arre peut provenir provenir dun dun moteur moteur termiqu termique) e) dun moteur électrique immergée ou émergée ou encore toute autre force comme) par e%emple) une turine sur un fleuve.
r!ue !u*erte
r!ue $ei !u*erte
r!ue (er%e
@i5u&e 2? #&$e e *’au(e +&#ue, es "#$"es cen%&iu5es
-4-
le pompage
r!ue radiale+ "e#tri(u)e tr,$ adapt%e au- hauteur$ d&%l %*ati!# ip!rta#te
r!ue $ei.radiale+ h%li"!."e#tri(u)e
r!ue a-iale+ heli"e
@i5u&e 3? @#&$e e *a &#ue es %u&(#"#$"es •
Etanchéité d'une pompe centrifuge
0a partie -draulique volute6 dans laquelle tourne l:aue étant traversée par larre du moteur) le s-stème détancéité est constitué dun presse étoupe grapite6 enroulé autour de l:arre et serré par un fouloir.
(!ul!ir / %"r!u
%t!upe au )raphite
(!ul!ir / )!u0!#$
@i5u&e -? "&esse '%#u"e
-5-
Action contre la Faim
3.
L’HYDRAULIQUE DE POMPAGE
3.1
Puissance !une "#$"e
our véiculer d:un point & un autre une certaine quantité d:eau) la pompe doit transmettre au liquide de l:énergie. 7ette quantité dénergie sera la mme quelle que soit la tecnologie et est donnée par la puissance de la pompe. 7ette puissance se calcule & l:aide du téorème de ?ernoulli avec le ilan énergétique du s-stème en considérant tous les paramètres tels que l:altitude de pompage) l:altitude de refoulement) la longueur et le diamètre des tu-au%. 7ependant) afin de simplifier au ma%imum tous ces calculs) les praticiens utilisent deu% paramètres qui caractérisent tout s-stème de pompage dans un réseau ' #éit ;6 et @auteur Manométrique Aotale @MA6. 0a puissance asorée sur larre de la pompe est alors donnée par la formule suivante cas de leau) poids spécifique égale & 16'
P kw =
par le
Q × HMT 367 × η
' puissance en *B) 1*B C 1)3 7V @MA ' @auteur manométrique totale m7"6 ; ' déit m 3 ,6 η ' rendement de la pompe. 0e rendement optimum de la pompe entre D)$ et D)E6 se situe au voisinage de la plage dutilisation de la pompe coure de rendement donnée constructeur6.
0a puissance du moteur nécessaire pour entra>ner la partie -draulique est touFours supérieure & la puissance asorée par larre compte tenu des pertes divers dues & la transmission) derreurs de calcul des pertes de carge produite au niveau de la pompe et du couple de démarrage.
3.2
Hau%eu& ’as"i&a%i#n
0a auteur daspiration est téoriquement limitée & 1D)33 m) ce qui correspond & la dépression ma%imale nécessaire pour faire le vide e%primée en auteur de colonne deau sous une pression atmospérique normale. Gous cette dépression) leau montera dans le tue daspiration. 7ependant dans la pratique cette auteur est ien moins élevée car une partie de la pression est nécessaire pour communiquer & leau la vitesse désirale et compte tenu des pertes de carge dans la conduite daspiration. #autres part la pression daspiration dans la conduite ne doit pas descendre en dessous de laquelle la tension de vapeur deau est atteinte évaporation de leau6. our les pompages deau potale température inférieure & 2DH76 la tension de vapeur deau se situe autour de D)2D mètres de pression. +u del& le pompage risque entra>ner une évaporation de l:eau. 0es ulles de vapeur d:eau ainsi formées dans le tue daspiration seront re/comprimées dans la partie -draulique refoulement6 ce qui entra>nera une détérioration e%cessive du rotor pénomène dusure6. 7e pénomène appelé cavitation) diminue lefficacité de la pompe et fait un ruit caractéristique provoqué par l:implosion des ulles de vapeur d:eau. "n téorie) on aura en faisant astraction de la pression nécessaire pour mettre en mouvement leau cas de leau 2DH76' @ daspiration C 1D)33 / D)2 / pertes de carge6
-6-
le pompage lus généralement) les possiilités daspiration dune pompe de surface en fonction de ces caractéristiques et de ces conditions dinstallation seront déterminées grJce au NG@ net positif suction ead C auteur de carge nette asolue6. 7elui ci est donnée par le constructeur en fonction du déit de la pompe et des conditions dinstallations. 0a auteur géométrique daspiration plus les pertes de carges devra touFours tre inférieur au NG@ requis par la pompe. 0a auteur daspiration Foue aussi sur la auteur de refoulement totale que la pompe pourra atteindre. our aspirer au del& de cette auteur) il sera nécessaire dutiliser non plus une pompe aspirante) mais une pompe immergée refoulante. 0es pompes aspirantes) avec un -dro/éFecteur sont des cas particuliers de pompes de surface aspirantes qui pourront relever de leau au del& de la auteur daspiration téorique. 8ne partie de leau fournie par la pompe est en effet refoulée et rec-clée dans l-dro/éFecteur 2 ème tue dans le forage6 pour permettre de relever des auteurs deau supérieures & 1D mètres. 0e rendement de la pompe est dautant plus faile.
T;"es e "#$"es e su&ace pompes & main & piston émergé
petites pompes centrifuges électriques pompes centrifuges électriques de taille importante motopompes centrifuges de surface moteur essence6 motopompes centrifuges de taille importante moteur diesel6
Hau%eu& $a4i$a*e ’as"i&a%i#n
e4e$"*es e "#$"e
entre ! et 1D mètres selon modèles ma%imum $ mètres
t-pe VN) ?irmanie..
toutes marques) toutes origines
voir le NG@ s-stématiquement Fusqu& 1D mètres avec talent voir le NG@ ma%imum ! mètres.
toutes marques Krundfos) (G?) Voguel) pompes roins) Asuruni moteurs @onda pompes sur moteurs 0ister par e%emple
%a(*eau 3? au%eu& ’as"i&a%i#n en #nc%i#n u %;"e e "#$"e 3.3
D'(i% e% Hau%eu& Man#$'%&i)ue T#%a*e +HMT,
7es 2 paramètres traduisent directement le déit d:e%ploitation et la auteur & laquelle la pompe devra refouler. 7elle ci est maForée des pertes de carges et de la pression de refoulement dans la conduite et sécrit donc sous cette forme '
HMT = ( h a
@MA a<r r •
+ h r ) + J + Pr
auteur manométrique totale m7"6 auteur d:aspiration < auteur de refoulement m6 perte d e carge fonction de l a longueur du t u-au) d es a ccessoires vannes) coudes6 pression résiduelle m7"6 pression & la sortie du tue de refoulement Courbe caractéristique d’une pompe
our une pompe donnée) plus la @MA est élevée) plus le déit que pourra fournir la pompe sera faile. 0es différents couples de points @MA) déit6 forme la coure caractéristique de la pompe. @ors du voisinage de cette coure) la pompe ne sera pas dans sa configuration optimum) induisant une aisse de rendement. 7f. =igure 5. •
Les pertes de charge J
0a formule utilisée pour calculer les pertes de carge frottement du fluide sur les parois et cangement de section ou de direction6 est la formule de 7oleroo* e%pliquée dans le capitre réseau.
-7-
Action contre la Faim 0es pertes de carge sont fonctions des pertes linéaires longueur totale de conduites 0a < 0r6 et des pertes de carge singulières crépines) coudes) vannes6. 7es dernières peuvent tre estimées & 1DL des pertes de carge linéaires. #ans le cas dune pompe de surface) les pertes de carge singulières seront calculées précisément pour conna>tre la auteur ma%imale daspiration limitée par le NG@6.
@i5u&e /? c#u&(e ca&ac%'&is%i)ue e *a 5a$$e es "#$"es SP
P#in% e #nc%i#nne$en% su& un &'seau
0e point de fonctionnement de la pompe est le couple @MA,#éit correspondant au fonctionnement de la pompe compte tenu des pertes de carge dans le réseau. 0ors de
-8-
le pompage l:installation de la pompe un point de fonctionnement sera trouvé) déit et @MA vont s:équilirer. Gi l:on veut conna>tre & l:avance ce point de fonctionnement il faut réaliser un grape représentant la courbe caractéristique du réseau. 7e grape est tracé en calculant les pertes de carge pour différents déits fictifs dans le réseau. 0e point d:intersection de cette coure avec la courbe caractéristique de la pompe donne le point de fonctionnement de la pompe sur ce réseau.
Q +*$n,
au%eu& "e&%es e ca&5es C 5'#$'%&i)ue H +$, $0E +Ha B &,
D 125 25D 3DD 3$D
25 25 25 25 25
HMT %#%a*e +$, HMT H B C
D E 32 44
25 34 5! E E1
point de fonctionement de la pompe TEF2-50 sur le ré seau
211
"!ur'e du r%$eau DN 61
:1
#!"r$e #ara#%éri%i&"e d" réea" p!"r di''éren% dé$i% ale"r de per%e de #hare J '!n#%i!n d" dé$i%
"!ur'e p!pe
91 81 71
m n e 61 T M H 51
Ha (dénivelé) + Pr (prei!n réid"elle)
41 31 21 1 1
211
311
411
511
débit en l/minute
@i5u&e 6? "#in% e #nc%i#nne$en% 3./
0#u&(es ca&ac%'&is%i)ues "a&%icu*i&es
3.5.1 Influence de la vitesse de rotation du rotor 0a vitesse de rotation de l:arre est généralement mesurée en tours,minute. Gi la vitesse de rotation d:une pompe donnée passe de n1 & n2 tours par minute rpm C rotation par minute6 le déit ;) la @MA et la puissance asorée varient dans les rapports suivants'
n Q2 = 2 × Q1 n1
2
3
n H 2 = 2 × H 1 n1
P2
n = × P n 2
1
1
-9-
Action contre la Faim 8n moteur termique ou électrique & courant continu permet de faire varier cette vitesse pour l:adapter & une situation donnée. n trouve donc ce certains constructeurs des coures caractéristiques de pompes pour des vitesses de rotation différentes. 7f. =igure !. Kénéralement les pompes électriques ont une vitesse de rotation égale & 3DDD tours,minute pour les moteurs as-ncrones ipolaires vitesse de rotation C fréquence , nomre de paires de pOles du moteur6. 7:est le cas de toutes les pompes immergées sans régulateur de vitesse. 3.5.2 Vanner la canalisation de refoulement "n diminuant la section de passage de leau par vannage) il est possile de diminuer le déit de la pompe augmentation des pertes de carge singulières6. Il en résulte immédiatement une aisse de rendement de la pompe et une augmentation de la puissance & développer. Gur les stations de pompage importantes) le vannage aura donc des répercutions au niveau de la consommation électrique du moteur de la pompe. #autre part un trop fort vannage peut entra>ner un risque de sortir de la plage dutilisation de la pompe et augmente les contraintes mécaniques sur la pompe poussée au niveau de la%e de la pompe6. influence de la vitesse de rotation sur les performances d'une pompe centrifuge :1 91
2851 tr;#
81
2711 tr;#
71 m n 61 e T 51 M H
2416 tr;#
41 31
2126 tr;#
21 1 1
1;3
1;5
1;7
1;9
2
débit en m/s
@i5u&e 7? c#u&(es ca&ac%'&is%i)ues en #nc%i#n e *a i%esse e &#%a%i#n
3.5.3
Montage de 2 de pompes identiques 1en série
0e montage de 2 pompes en série permet d:augmenter fortement la auteur de refoulement. Gi l:on conserve le déit initial dune pompe seule) la @MA est doulée. ratiquement) pour construire la coure caractéristique correspondante il suffit dadditionner les @MA. 0a pompe présentée ici A"=2/5D motopompe Asurumi / moteur Poin6 permet de pomper 2DD l,mn & 5D mètres. 2 pompes de ce modèle en série pourront pomper un déit équivalent de 2DDl,mn avec une @MA de 1DDm. Gi le déit nest pas ridé) le point de fonctionnement sétalira sur la coure de fonctionnement du réseau. 7f. =igure E.
1
*l e% éaleen% p!i$le de !n%er de p!pe de %,pe di''éren% en érie !" parallle.
- 1/ -
le pompage *a##e
p!pe 2
p!pe 3
"lapet "r%pi#e
@i5u&e
3 p!pe$ e# $ %rie 251
"!ur'e r%$eau DN 61
231 m n e T M H
211
p!pe $eule
91 71 51 31 1 1
211
311
411
511
débit en l/mn
=onctionnement
déit l,mn
@MA m7"
pompe seule sur le réseau
2DD
5D
pompes en série sur le réseau pompes en série avec vannage du déit
2ED
5
2DD
1DD
@i5u&e F
3.5.4 Montage de 2 pompes identiques en parallèle 0e montage de 2 pompes en parallèle permet d:augmenter fortement le déit pompé sur un réseau. Mais compte tenu que les pertes de carge cro>tront proportionnellement au
- 11 -
Action contre la Faim déit) celui/ci ne pourra tre multiplié par 2. ratiquement) il suffit daFouter les déits de caque pompe en conservant la @MA pour tracer la coure caractéristique. 7f. =igure 11 *a##e
p!pe 3
p!pe 2
"lapet a#ti.ret!ur
"r%pi#e
@i5u&e 1? $#n%a5e e 2 "#$"es en "a&a***e courbe caractéristi!ue pompe seule et pompes en // 91 81
"!ur'e r%$eau DN 74
71
3 p!pe$ e# ==
m 61 n e 51 T M H 41
31
p!pe $eule
21 1 1
211
311
411
511
611
débit en l/mn
fonctionnement
déit l,mn
@MA m7"
pompe seule
24D
43
pompes en ,, sur le réseau
32D
5!
@i5u&e 11
- 12 -
711
811
911
le pompage 3.5.5 Montage de 2 de pompes différentes 0e montage en série ou en parallèle de pompes de caractéristiques différentes est possile. 0e principe est le mme) en série on additionne les @MA) et en parallèle les déits. "n traQant la coure caractéristique de l:ensemle des 2 pompes et celle du réseau) on détermine alors le point de fonctionnement. GRr le%emple ci/dessous) pour une @MA supérieure & 3D mètres) il ne sert & rien de coupler ces 2 pompes) le déit ne sera pas augmenté. ar contre pour une @MA de 2D) le déit de pompage sera de DD l,mn au lieu de 35D l,mn avec la pompe A"=2 5D seule. courbes caractéristi!ues des pompes TET-50 et TEF250" et couplage // 91 81 71
TEF3.61
61 m n e 51 T M H
"!upla)e == de$ deu- p!pe$
41
TET.61
31 21 1 1
211
311
411
511
611
711
811
911
:11
débit en l/mn
@i5u&e 12? 2 "#$"es i'&en%es $#n%'es en "a&a***e
- 13 -
Action contre la Faim
-.
LE 0HOI D’UNE POMPE MOTORISÉ
-.1
c#i4 !une $#%#"#$"e cen%&iu5e e su&ace
$r
r%$er*!ir
vanne
clapet anti-retour
Hr d!##%e$ p!ur le "h!i- de la p!pe+
#r
La> 7 Lr> 311 Hr> 36 Ha> 6 Pr> 2 'ar > 21 CA d%'it >3 l=$ uyau+ DN 61
Ha #a
groupe motopompe niveau d'eau
crépine et clapet de pied
@i5u&e 13? $#%#"#$"e e su&ace •
Exemple
#ans le cas ci/dessus la motopompe doit aspirer de l:eau & 5 m de profondeur et la refouler & 25 mètres de auteur. 0a conduite utilisée a un diamètre intérieur de 4D)$ mm #N 5D6) la longueur totale au sol de la conduite de refoulement est de 2DD m et celle de la conduite d:aspiration est de m. 0e déit requis est de 2 l,s soit 12D l,mn. n désire une pression résiduelle de 1 ar) soit 1D mètres de colonne deau. 0a auteur manométrique totale est égale &' @MA C @a < @r < linéaires < r < singulières @MA C 5 < 256 < 2D × 5)$5 L6 < 1D)33 < 1DL de linéaire C 53 m7" +vec ' pression conditions
1 ar C 1D.33 m7" dans les conditions normales de température et de 5.$5 L est le coefficient de pertes de carge par m de tu-au pour les énoncées tu-au de #N 5D) déit de 2 l,s6
0e calcul de la @MA permet de déterminer le couple @MA) déit 53m) 12D l,mn6 afin de coisir la pompe appropriée par rapport au% coures caractéristiques des pompes. Ici) la pompe qui correspond est la A"=2/5D 7f. =igure 12.
- 14 -
le pompage 0es constructeurs présentent les caractéristiques des pompes par des faisceau% de coures. 7f. =igure 15. 8ne fice tecnique sera réalisée pour éviter les confusions au niveau du traitement de la commande coi% des conduites) marquage) t-pe de carurant etc..6. #N aspiration mm #N refoulement mm déit ma%. l,minute @MA ma%. m point fonctionnement déit l,mn @MA m t-pe d:utilisation t-pe de moteur puissance cv'tr'mn6
t-pes , carurants
-.2
5D 1×4D < 2×25 4DD !5 12D 53 pompage en rivière P?IN "S/2D# 5.D , 4DDD
4 temps) refroidissement par air) essence
0#i4 !une "#$"e '*ec%&i)ue i$$e&5'e
$r
r%$er*!ir
vanne
alie#tati!# %le"trique
Hr #r
d!##%e$ p!ur le "h!ide la p!pe
(!ra)e
#i*eau dy#aique > 71 Lr > 311 Hr > 71 B 36 > 96 Pr > 2 'ar > 21 CA d%'it > 3 l=$ > 8;3 4 =h tu'e re(+ 3 @DN 61
#i*eau de l&eau apr,$ ra'atee#t @$ituati!# de p!pa)e
p!pe ier)%e
@i5u&e 1-? pompe électrique refoulante immergée multi-étagée
- 15 -
Action contre la Faim •
Calcul de la !" #idem $%1&
@MA C D < 256 < 2D × 5.$5 L6 < 1D.33 < singulière ≅ 1D1 m7" "n toute logique) les pertes de carge singulières doivent tre calculées. #ans le cas dune pompe immergée refoulante pas de auteur daspiration limitée6) ce terme sera négligé & ce niveau. •
Codification des pompes pompe G 5 + 12 G ' Gumersile ump 5 ' gamme de déit de%ploitation 5 m3,6 12 ' nomre détages multi/étagée6.
@i5u&e 1/? 5a$$e es "#$"es G&un#s our notre e%emple on recerce une pompe capale de déiter !)2 m3, & 11D m7". Il faut donc coisir la série G $+) 7f. =igure 15 et dans cette série celle qui comporte 25 étages. 7f. =igure 1. 0a pompe peut fonctionner sur réseau électrifié ou avec un générateurT le raccordement comprend alors' un cJle étance pour raccorder la pompe au o>tier de commande un o>tier de commande faisant la liaison avec le générateur ou le réseau •
iam(tre des pompes immergées )rundfos
+ titre indicatif) vous trouvere ci/dessous les diamètres e%térieurs des pompes pour équiper des forages en 4 et 1DD et 15D mm6.
- 16 -
le pompage Kamme de pompe G1+ / 5+ G$+ / 5 & 25 G$+ / 3D,5D G 14+ G 45 +
#iamètre mm6 E5
#iamètre mm6
#iamètre mm6
1D1 13$ 1D1 145 & 1E2
@i5u&e 16? A(a)ue e '%e&$ina%i#n u n#$(&e !'%a5es !une "#$"e "#u& une s'&ie #nn'e +ici SP 2/, /.
L’ALIMENTATION ÉLE0TRIQUE DES POMPES
"n fonction des possiilités et des contraintes de terrain) lalimentation électrique provient' / du secteur milieu urain essentiellement6 / dun générateur l& ou il n- a pas de réseau correcte6 / dun s-stème dénergie solaire. 7aque s-stème comporte ses contraintes propres niveau tecnique requis) coRt de léquipement et de fonctionnement) durée damortissement) maintenance des équipements6 qui doivent tre évaluées. Aoutes coses étant égales par ailleurs) une installation solaire est plus performante en terme de coRt de fonctionnement) quasi nul ors amortissement6 mais reviendra eaucoup plus cère & lacat que linstallation dun générateur classique.
- 17 -
Action contre la Faim
A*i$en%a%i#n Gur secteur
Gur générateur Golaire
E*'$en%s = i$ensi#nne& #u = '&iie& Viailité du secteur ' coupures) cutes de tension. Installation d:un transformateur 7Jle d:alimentation longueur et φ6 et pertes de puissance uissance du générateur 7Jle d:alimentation longueur et φ6 uiss. nécess. nre de panneau% potovoltaUques nduleur / 7Jle d:alimentation longueur et φ6
%a(*eau -? ca&ac%'&is%i)ues %ecni)ues e i'&en%es a*i$en%a%i#ns /.1
Puissance e% in%ensi%'
;uelque que soit le t-pe dalimentation électrique) il est primordial dévaluer la puissance asorée par le moteur électrique de la pompe. Nous avons vu au déut de ce capitre comment calculer la puissance -draulique en fonction de la @MA et du déit. Nous devons maintenant déterminer lintensité et la puissance électrique consommée par le moteur de la pompe. 5.1.1 otion de rendement "n fonction du t-pe de transmission entre la partie pompe et la partie moteur) le rendement entre la puissance mécanique et la puissance asorée par le moteur sera de' / 1D & 15L dans le cas dune transmission direct par arre. / 3DL dans le cas dune transmission par courroie. 5.1.2 !uissance électrique 0a puissance apparente' P U les générateurs.
I
en 9A T c:est la puissance utilisée pour désigner
0a puissance réelle' P U I 0#s en J T c:est la puissance qui sert au calcul de la consommation des moteurs. "lle tient compte du facteur de puissance réactive 7os φ) égal & D.$.
5.1.3 Intensité et tension Gur les plaques signalétiques des moteurs) sont notées 2 termes dintensités' intensité nominale In ? c:est l:intensité en marce normale. intensité de démarrage I ' c:est l:intensité asorée lors du démarrage du moteur) supérieure & In •
*ntensité nominale absorbée par le moteur / en courant continu'
*
/ en courant alternatif monopasé'
*
I
/ en courant alternatif tripasé'
=
=
=
Pn
× 1///
0
×ρ
× 1/// 0 × ρ × #! φ Pn
× 1/// U × 3 × ρ × #! φ Pn
n ' puissance nominale du moteur de la pompe en (B 8 ' tension en Volt
- 18 -
le pompage In ' Intensité nominale donnée en + ρ ' rendement du moteur 0e rendement dun moteur est dautant plus élevé que le moteur est puissant. our des moteurs de 5D *B) le rendement sera de lordre de D)$5 et pour des moteurs de lordre de 1 *B le rendement sera plus faile de lordre de D)!D. 0e rendement des moteurs diminue lorsque les pertes de carge -draulique augmentent. n définit alors une intensité I) de pleine carge qui correspond au fonctionnement de la pompe & pleine carge) avec les pertes de carge minimales et le meilleur rendement. 0e vannage augmentation des pertes de carge6 va ien provoquer une aisse de rendement du moteur et donc une consommation supérieure au régime normal. 7f page 1D6 our des moteurs & courant alternatif de 1 & 1D (B tournant & 3DDD tr,mn on aura donc les intensités suivantes' Monopasé 22D V 5 + par (B Aripasé 22D V 3.$ + par (B Aripasé 3$D V 2.2 + par (B
•
*ntensité et de démarrage * d puissance nécessaire
0ors du démarrage du moteur la puissance asorée est très nettement supérieure & la puissance nominale couple de la pompe importante pour démarrer le moteur électrique et sa partie -draulique de D & 3DDD tr,mn6. 0a tension étant fi%e) c:est l:intensité qui s:accro>t. 0es constructeurs donnent généralement le rapport
*d * n! +in al
qui permet de conna>tre
l:intensité asorée lors du démarrage direct de la pompe. 0a valeur réelle de lordre de 6 est notée sur la plaque du moteur de la pompe. 0a puissance du générateur ou du secteur sur lequel est rancé la pompe doit pouvoir supporter cette intensité Id. 7est donc avec ce terme Id que sera calculé la puissance du générateur nécessaire au fonctionnement dune pompe & partir de la formule *V+6 C 8 % Id. 7ompte tenu que cette intensité est asorée sur un temps très court) nous verrons comment appliquer ce calcul pour dimensionner les générateurs. •
Chute de tension
0e moteur fonctionnera de manière optimale & une tension précise. 0a section des cJles d:alimentation doit tre calculée pour ne pas suir une cute de tension au% ornes du moteur supérieure & 5L. 0a section des cJles est donnée par la formule suivante'
=
×ρ×* ×
+ section du cJle mm 26
0 × ∆0
7C
uissance moteur en ( D.55 1.1
0 ' longueur du cJle m6 ρ ' résistance du cJle ≅ D.D2 Ω.mm2 ,m6 I ' intensité +6 7 ' coefficient fonction de l:alimentation 8 ' tension nominale Volt6 ∆8 ' pertes ma%i de tension 5L6 2 × #!φ × 1// démarrage direct T monopasé 3 × #! φ × 1// démarrage direct T tripasé
Monopasé 22DV
Aripasé 22D V
Aripasé 3$D V
3 ×1.5 mm 2 3 ×2.5 mm 2
4 ×1.5 mm2 4 ×1.5 mm2
4 ×1.5 mm2 4 ×1.5 mm2
- 19 -
2.2 3.! 5.5 11
Action contre la Faim 4 ×2.5 mm 4 ×1.5 mm2 4 ×2.5 mm2 4 ×1.5 mm2 4 ×4 mm 2 4 ×1.5 mm2 4 × mm 2 4 ×2.5 mm2 2
/ / / /
%a(*eau /? Sec%i#n e cK(*e2 en #nc%i#n e *a "uissance $#%eu& e% e *!a*i$en%a%i#n +*i5ne e 1 $%&es e% "*us, /.2
Di$ensi#nne$en% ’un 5'n'&a%eu&
0e générateur sera coisi en fonction des caractéristiques du moteur de la pompe. 8ne pompe tripasée sera touFours alimentée par un groupe fournissant du courant tripasé. 8ne pompe monopasée) pourra tre alimentée par un groupe monopasé ou tripasé de préférence pour réduire les prolèmes dintensité de démarrage. 8n o>tier de démarrage sera nécessaire pour les pompes monopasées. 0es calculs téoriques présentés ci/dessous) ne suffisent pas pour dimensionner un groupe correctement car ils ne prennent pas en compte les caractéristiques des générateurs qui diffèrent selon la tecnologie de la génératrice. our les gammes de puissance relativement faile W 1D *V+6) nous proposons une appro%imation satisfaisante. our des puissances eaucoup plus élevées) des démarreurs progressifs sont le plus souvent installés pour saffrancir des prolèmes dintensité de démarrage. •
Calcul théorique des puissances #moteur et groupe&
0es caractéristiques de la pompe G$+/25 sont données par le constructeur' Inominal C $.E + Id , In C 4.4 W 6 7osφ C D.$! Id C $.E × 4.4 C 3E.2 + / uissance consommée par le moteur de la pompe' B6 C 8 × I × 7osφ C 3$D × $)E × D.$! C 2)E (B / uissance requise par le générateur en Volt/+mpère V+6 C 8 % I C 3$D % $)E C 3)4 *V+ / uissance requise par le générateur au démarrage' *V+6 C 8 × Id C 3$D × 3E.2 C 14.$ *V+ 0a puissance du groupe requise) alimentant cette pompe daprès les calculs devrait tre de 14 *V+. "n fait 2 facteurs sont pris en compte dans le dimensionnement final) / la fréquence du démarrage) / le moteur est tripasé) et suit donc un couple au démarrage plus faile quun moteur monopasé. •
Calcul empirique #approximation pour les groupe + 1, -./&
0a puissance du groupe sera du doule de la puissance consommée par le moteur de la pompe) maForée de 25 L.
P 5&#u"e P "#$"e
2 B 2/
Goit pour cet e%emple) groupe C 3.3 *B × 2 < 25L C $.25 *V+
6.
LES POMPES D!ÉPUISEMENT
2
e#%i!n n!raliée 1.5 2.5 4 6 1/
- 2/ -
le pompage
6.1
P&inci"e e% $a%'&ie*
7es pompes refoulantes sont capales de pomper en eau cargée oue) sale6 contrairement au% pompes immergées classiques. "lles sont utilisées pour épuiser les fouilles des cantiers de terrassement par e%emple. Nous avons testé ce t-pe déquipement pour lépuisement des puits) pour la mise en eau des ouvrages. "n effet) pour cet usage les motopompes de surface sont limitées par leur auteur daspiration ma%imale de 1D mètres et pour des raisons de sécurité évidentes) il est totalement e%clu de descendre la motopompe dans un puits lorsque les puisatiers travaillent évacuation des ga décappement impossile6. "lles peuvent tre aussi utilisées pour tout pompage sur rivière) pour alimenter une station de traitement deau réseau durgence6 ou pour lirrigation par e%emple. 0:e%périence nous a conduit & développer 2 t-pes de pompes présentées ci dessous' les pompes d:épuisement électriques les pompes d:épuisement pneumatiques our les cantiers de puits) les pompes pneumatiques malgré leur coRt pompes < compresseur6 nous apparaissent plus adaptées roustesse) sécurité) pas délectricité au fond de fouille6. "lles fonctionnent avec un petit compresseur de cantier) fournissant au minimum ars et 35l,s) qui savère très utile sur les cantiers fonctionnement dun marteau piqueur par e%emple6. ar contre) pour tout pompage sur rivière eau potale ou irrigation6) les pompes électriques dépuisement sont plus adaptées de part leur faile encomrement) leurs performances -drauliques @MA) #éit6) leur coRt dacat et de fonctionnement moindre consommation faile dun générateur par rapport & un compresseur6.
6.2
P#$"es !'"uise$en% '*ec%&i)ues
0es caractéristiques du modèle présenté en font une pompe pol-valente pour les situations courantes. Il e%iste évidement dautres gammes de pompes en fonction des utilisations spécifiques. Modèle 21D2 @A 234 dimension et poids poids' 5D *g auteur × diamètre' D × φ 4!D diamètre de refoulement' 2X puissance et alimentation nominale' 4. * 8 C 3$D V) 5D @ tripasé ou 22D V) 5D @ tripasé
pompe épuisement électri!ue 41
haute pre$$i!#
36 m 31 n e 26 T M 21 H
6 1 1
31
51
débit en m /%
- 21 -
71
Action contre la Faim a##eau de $u$pe#$i!# p!ur "'le a"ier !u "!rde alie#tati!# %le"trique
ra""!rdee#t p!ur le re(!ulee#t
a$pirati!#
@i5u&e 17? "#$"e ’'"uise$en% '*ec%&i)ue 6.3
P#$"es !'"uise$en% "neu$a%i)ues
"!pre$$eur !'ile
tuyau d&air "!pri%
*a##e de r%partiti!#
lu'ri(i"ateur
p!pe d&%pui$ee#t $u'er$i'le
arteau piqueur
@i5u&e 1
- 22 -
le pompage dimension et poids poids' 31 *g auteur × largeur × longueur' D × 4D × 35 #N refoulement' 2X1,2 consommation d'air comp 0 bar déit d:air' 34 l,s #N entrée air' 3,4X
pompe épuisement pneumati!ue 71 61 51 41 31 HMT en m 21 1 1
6
21
26
31
36
débit en m/%
@i5u&e 1F? "#$"e ’'"uise$en% = $e$(&ane 7.
LES POMPES 8 ÉNERGIE RENOU9ELA:LE
0e pompage solaire est une tecnologie maintenant ien ma>trisée par les constructeurs. 7ette solution peut se rélèver intéressante pour lalimentation en eau dun village de taille mo-enne. 0es déits e%ploités et @MA restent limités ma%imum 1DD m3,F & 1D mètres6. +u del&) la surface des panneau% solaires & installer devient vite importante et linstallation très onéreuse. 0a maintenance de ces installations doit tre considérée au mme titre quune installation classique mme si les coRts de fonctionnement sont quasi nuls. Il faudra sassurer de la disponiilité des pièces détacées et de la formation de tecniciens & cette tecnique. "nfin le solaire peut induire une fausse idée du coRt de leau et de la maintenance de linstallation.
- 23 -
Action contre la Faim 0e%périence de pompe fonctionnant en utilisant la force du courant du Nil) & ua au Goudan) nous a paru une alternative qui méritait dtre présenté dans ce capitre sur le pompage & énergie renouvelale.
7.1
Le "#$"a5e s#*ai&e
".1.1 #nergie solaire #es panneau% solaires convertissent l:énergie solaire agitation des potons6 en énergie électrique agitation des électrons6. 7ette énergie peut tre accumulée dans des atteries accumulateurs6 pour permettre un fonctionnement continu) ou transmise directement & lappareil électrique. n distingue' fonctionnement Xau fil du soleilX) dit Yfil de leau dans le cas du pompage fonctionnement sur atterie avec stoc*age de l:énergie frigo) éclairage) radio par e%emple6. 0e pompage solaire se fait touFours au fil de leau pour saffrancir des accumulateurs qui sont des équipements onéreu% & canger tous les 2,3 ans. Gur un réseau deau) le réservoir & une fonction similaire & un accumulateur. les panneau% solaires fournissent la puissance nécessaire au fonctionnement de la pompe. 0e montage de ceu%/ci en série permet d:otenir la tension voulue au convertisseur on additionne les tensions de caque module6. le convertisseur permet l:alimentation en courant alternatif 22DV de la pompe & partir du courant continu fourni par les panneau% solaires. 0e déit de la pompe et donc la vitesse de rotation du rotor variera en fonction de lensoleillement avec un déit ma%imum au milieu de la Fournée. 0:électricité produite par les panneau% est un courant continu d:une intensité de quelques ampères) sous une tension de 12 & 1$V) fournissant une puissance selon les modèles de D & ED c. 4)$+) 1$)5V et EDc pour les ? Golar 5ED6.
0e rendement des panneau% solaires est fonction de l:ensoleillement et de l:angle d:e%position dune part et de la température des cellules dautres part. 7es 2 paramètres dépendent de la latitude et des caractéristiques climatologiques et géograpiques de la one d:implantation. 8ne étude est oligatoire pour caque cas afin de conna>tre la surface de panneau% nécessaire & la pompe.
pannea" !laire "r #hi
#!nver%ie"r #!n%in"-al%erna%i'
pannea" !laire "r #hi pannea" !laire "r #hi '!rae
p!pe
- 24 -
le pompage
".1.2 $imensionnement des stations de pompage solaire •
Principe
our définir la puissance utile au fonctionnement de la pompe dévellopée par les panneau% solaires) les données minimums sont ' / 0a situation géograpique pour déterminer lensoleillement et a radiation solaire gloale @G ' @our Gun ic6 / 0e déit) et la @MA n procèdera ainsi' 1. #éfinir le @G (B,m 2 ,F6 qui est fonction de la durée en eure de lensoleillement ma%. et de la durée du Four. 7e @G est donc défini par rapport & la latitude de la one de travail. 7f. Aales en anne%e. 2. 7oisir une pompe en fonction du déit et de la @MA. 7f. Aaleau ci dessous. 3. 8tiliser les aaques de rendement des pompes fournis par le constructeur qui donne en fonction du @G la puissance nécessaire développée p par les panneau% pour faire fonctionner la pompe dans cette gamme de déit) et de @MA. Ge reporter & laaque en anne%e. 4. #éterminer le nomre de panneau% ' p,n uissance nominale dun panneau6. 5. Vérifier la tension nominale pour le fonctionement de londuleur selon les modèles6. . 7alculer le déit instantané & lensoleillement ma%i & laide de laaque donnant le déit en fonction de la puissance cc C D)$ % p •
Exemple d’une station de pompage
#onnées '
/ @MA 5 m) ; C 1D m 3 ,Four / Gtation au Mali) @G C 5)! *,m 2
n coisi une pompe G3+/1D) laaque ci Foint nous donne une puissance utile au moteur de p C 14DD B. "n équipant linstallation de panneau% ? Golar 5ED & ED c) le nomre de modules solaires est de ' p,n C 14DD,ED C 15)5 panneau% 0onduleur fonctionne sous une tension nominale de 11D V) il faut donc ! panneau% de 1$ V montés en série. 0a station est composée de 21 panneau%) ! modules en série et 3 en parallèle. 0e déit instantané est cc C 1$EDED%216 % D)$ C 1512 ) daprès laaque) cela donne 3)5 m3 ,. •
)amme des pompes )rundfos olairse
+ titre indicatif) voici la gamme des principales pompes solaires Krundfos et leur gamme de déit mo-en Fournalier. @G C 5)! et Aempérature 3D H7 / 2DH latitude Nord / inclinaison 2D H6
ompe
@MA m6
G1)5+/21 G2+/15
$D / 12D 5D / 12D
- 25 -
#éit mo-en Fournalier m3 ,F6 1D 15
G3+/1D G5+/! G$+/5 G14+/3
7.2
3D / !D 2/5D 2 / 2$ 2 /15
Action contre la Faim 2D 35 D 91DD
L’'ne&5ie ;&au*i)ue
0es pompes Karman) fariquées sous un revet anglais) en +ngleterre et a (artoum au Goudan) sont des pompes centrifuges de surface utilisant seulement la force motrice du courant des rivières) par lintermédiaires de pales fi%ées sur une élice pour entra>ner larre de la pompe. 7es pompes peuvent fonctionner en continu) 24,246 dès lors que le cours deau présente un courant minimum de D)$5m,s et une profondeur suffisante de 3 mètres environ. 0e domaine dapplication de ces pompes est ien sRr leau potale) mais aussi leau agricole) oZ pour lirrigation) elles paraissent encore plus appropriées ' faile auteur de refoulement) coRt de fonctionnement réduit & la seule maintenance des pompes et des élices les pales6) asence de carurant.
@i5u&e 2? "#$"e Ga&$an ins%a**'e su& un &aeau 0e coi% des pales de lélice entra>nant larre de la pompe est fonction de la vitesse du courant et de la profondeur du cours deau. 0e taleau ci dessous nous indique les différentes longueurs des pales susceptiles dtre installées en fonction des caractéristiques du cours deau.
i%esse u c#u&an% > *#n5ueu& es "a*es ’'*ice "&##neu& 2.5 & 3 m 3 & 3.5 m 3.5 & 4 m
D.! & 1 m,s // // 12D cm
1 m,s & 1.2 m,s // 1DD cm 1DD cm
- 26 -
1.2 m,s & 1.4 m,s $D cm $D cm $D cm
le pompage
•
Courbes caractéristiques des pompes installées sur le Nil à Juba
!ud"!oudan# courbes caractéristi!ues des pompes &arman tpe 2/( et 50/( - vitesse du courant 0)*5 + 0), m/s - grandes pales 36 31 E m 26 n e T 21 M H
43=24
61=24
6 1 1;1
2;1
3;1
4;1
5;1
6;1
débit en l/s
7es 2 pompes montées en série refouleront Fusqu& 2 l,s & une @MA de 25 mètres. •
étermination de la itesse de rotation de la pompe
0a vitesse de rotation de la pompe est ici fonction de la vitesse du courant mais aussi du diamètre des poulies qui transmettent cette rotation vers larre de la pompe.
ω p!+pe =
φ1 φ 3 × ×ω φ 2 φ 4 %"r$ine
φ' diamètre des poulies ou arres ω' vitesse de rotation des a%es t,min.6
2
ar're de la tur'i#e
3
4
4 5
ar're de la p!pe "e#tri(u)e
ar e%emple) la rotation de larre de lélice est de 21 révolutions par minute) larre de la pompe tournera & 232D tours par minute dans les configurations de poulies suivantes'
"#u*ie
ia$%&e +$$,
φ1 φ2 φ3
4E.5 5. 5D 4
- 27 -
Action contre la Faim φ4 •
"est de performance de la pompe
#une faQon empirique on mesure la vitesse de l:arre de la turine en rotations par minute rpm6 & vide et en carge pompe connectée par le Feu de courroies & larre de lélice6. 0e ratio r C ωvide , ωcarge donne la performance de la pompe installée.
&a%i#
$#iica%i#n = en%&e"&en&e
r W 1.45 1.45 W r W1.55 9 1)5
•
#iminuer le diamètre de la poulie de la pompe [one acceptale de fonctionnement 0e ratio 1)55 constitue le meilleur réglage +ugmenter la taille des pales de la turine +ugmenter le diamètre de la poulie de la pompe
Liste du matériel nécessaire au montage d'une pompe )arman%
0e pri% dune pompe Karman) fariquée & (artoum revient & 2DDD 8G#.
<.
$a%'&ie* n'cessai&e = *a a(&ica%i#n
qté
pompe centrifuge simple de t-pe 32,13) 4D,13 ou 5D,13 centrifugal pump arre de transmission de la turine tue galva 3X6 rotor shaft grandes) mo-ennes ou petites pales $D) 1DD ou 12D cm6 longest3 médium or shortest blades palier roulements & ille pour l:arre de la turine rotor shaft bearing courroie pour l:arre de la turine rotor shaft belt courroie de transmission & l:are de la pompe pump belt palier roulement & ille intermédiaire intermediate shaft bearings grande poulie big pulle4 cJle acier ino% pour treuil 5inch c6ble clapet de pied anti retour avec crépine inta-e none return ale manomètre pression de refoulement pump pressure gauge radeau flottant pour installation de la pompe frame cJle acier d:ammarage du radeau mooring cable pont d:accès au radeau access 5al-5a4
1 1 3 2 1 < spare 1 < spare 2 2 1 1 1 1 1 1
LES POMPES 8 MOTRI0ITÉ HUMAINE
0utilisation des pompes & motricité umaine) dites pompes & main est largement diffusée pour équiper les forages et les puits) permettant de disposer dun point deau propre au niveau du village.
- 28 -
le pompage #es modèles de pompes & main plus résistantes ont été développés pour mieu% répondre au% contraintes rencontrées sur le terrain) ou elles sont souvent soumises & une utilisation intensive. 0a maForité des pompes manuelles sont des pompes volumétriques & piston immergé et commandé par une tringlerie mécanique ou -draulique s-stème développé par /% .ergnet 6. 7ertaines sont capales de refouler leau sur une auteur de plus de D mètres. •
Le choix des pompes
Il e%iste sur le marcé de nomreuses pompes & main avec cacune des caractéristiques propres. 0e coi% dune pompe & main seffectuera selon des critères tecniques et socio/ économiques.
0&i%&es %ecni)ues
0&i%&es s#ci#>'c#n#$i)ues
profondeur de pompage et déit souaité diamètre de la pompe facilité dinstallation et de maintenance résistance et fiailité de la pompe t-pe de pompage particulier ' / refoulement dans un réservoir / entra>nement avec une courroie < moteur
e%istence dun réseau de distriution de pièces de maintenance pompe éprouvée et acceptée par la population) pompes déF& installées dans la one directives de létat ou inter/agence directives de l8NI7"= coRt
A-pe de pompe pompe aspirante t-pe VN Vergnet 37 autres pompes (ardia (5
#iamètre du tuage 2X / 5Dmm 3X/ !5 mm 4X / 1DD mm 41,2 / 112 mm
%a(*eau 6? ia$%&e u %u(a5e $ini$u$ "#u& *’ins%a**a%i#n es "#$"es <.1
T;"#*#5ie es "&inci"a*es "#$"es = $ain
0es pompes & main sont classifiées en fonction de leur profondeur dinstallation ' les pompes aspirantes pour des niveau% d-namiques inférieurs & !m) les pompes refoulantes pour les niveau% d-namiques supérieurs & ! m et les pompes adaptées au% grandes profondeurs de pompage 9 & 35 m6.
- 29 -
Action contre la Faim
Tpe et mar!ue de pompe en fonction de la profondeur
0 -(0 $ompes aspirantes tpe 3 " 4H 0
-20
e r t 1 -0 m n e r -0 u e d n o -50 f o r $
Tara / ergnet H$ 0 !uadev / 4ardia / olanta / 6ndia ergnet H$ 0 ergnet H$ ,0 / 7$M /8urga
-0 -.0 -*0
%a(*eau 7? "*a5e e #nc%i#nne$en% es "#$"es $anue**es c#u&an%es 0es pompes Vergnet et Monolift ont la capacité de refouler au dessus de la fontaine dans un réservoir par e%emple étancéité de la tte de pompe6. •
ébits des pompes 7 main
0es déits de%ploitation sont fonction de la profondeur dinstallation et du t-pe de pompe. + titre de%emple) voici les déits produits par ' / 8ne +quadev ' 1)4 & 1)$ m3, installée & 15 mètres de profondeur) / 8ne pompe aspirante VN ' 1)5 & 1)$ m3, & mètres) / 8ne @V D Vergnet ' 1 m 3 , & 35 mètres. 0es déits mo-ens sont donnés par les constructeurs en fonction de la cadence de pompage N. de coups par minute6.
- 3/ -
le pompage
<.2
P#$"es = "is%#n i$$e&5'es
8.2.1
!rincipe de fonctionnement et matériel
piston coulissant
clapet de refoulement chambre
clapet d'admission crépine
a$pirati!#
re(!ulee#t
e pi%!n !n%e le #lape% d:adii!n :!"vre le #lape% de re'!"leen% e 'ere la #ha$re e repli% d:ea".
e pi%!n de#end le #lape% de re'!"leen% :!"vre al!r &"e le #lape% d:adii!n e 'ere a #ha$re e vide.
@i5u&e 21? P&inci"e e #nc%i#nne$en% ’une "#$"e = "is%#n
pi$t!#
$e)e#t$
@i5u&e 22? E%anc'i%' au nieau u "is%#n ? se5$en%s Les se5$en%s sont en frottement permanent et constituent donc des pièces d:usure. 7ertains constructeurs ont éliminé les segments en améliorant la forme des pistons segments ou équivalents intégrés dans la masse) Foints -drauliques6.
- 31 -
Action contre la Faim 0*a"e%s ? il e%iste toutes sortes de clapets & ille) coniques) & opercule coulissant) en campignon... 8n d-sfonctionnement au niveau du clapet entra>ne une aisse de performance de la pompe voire un désamorQage complet.
ra""!rdee#t p!ur la "!l!##e d&e-haure
tri#)le relia#t le pi$t!# au $y$t,e %"a#ique e# $ur(a"e
"ha're du pi$t!#
"lapet de pied @a$pirati!#
"r%pi#e
pi$t!# a*e" "lapet
'!u"h!# de (!#d
@i5u&e 23? 0;*in&e e c#&"s e "#$"e a&ia
- 32 -
le pompage %.2.2 #&emple de pompes refoulantes ' piston ( )ardia* India Mar+ II* et ,quadev,fridev
P#$"es a&ia 6/ e% / +"*us 5&ane "&##neu&, =aricant' reussag +K #escription' Ate de pompe et levier en acier galvanisé. Aringlerie et colonne en ino% et tues V7 & visser. 7orps de pompe) piston et c-lindre en ino%. #iamètre (5) !D mm e%t. (5D) 5D mm e%t.. oids total 25m6 11D *g pri%' 12 DDD == départ usine 3D m6 erformances4D coups,mn.6 (5 1m3, & 3D m (5D !2 l, & 45 m
aan%a5es
inc#n'nien%s
Arès onne résistance & la corrosion =acilité d:installation V7 vissés6 ;ualité de farication
#esserrages fréquents des vis de fi%ation des roulements & ille du levier peut tre résolu par l:emploi de produit comme le =renloc6 7oRt dacat élevé E4"'&iences Ac@? 0iéria) Gierra 0eone) Kuinée.
- 33 -
Action contre la Faim
P#$"e Inia Ma& II =arication locale =arication =ranQaise ' Govema
#escription' Ate de pompe en acier galvanisé Aringlerie et colonne en acier galva 7orps de pompe en fonction des farications) Ino% Mali6 ou 0aiton Inde6. poids total' 12D (g pour 25 m pri%' 4DDD & 5DDD == 25 m6 erformances 4D coups par mn.6 !DD l, & 25 m
aan%a5es
inc#n'nien%s
Guventionnée par l:8NI7"= cette pompe est de transmission avec la ca>ne. accessile & petit pri% Arépied oligatoire pour l:installation pompe lourde6. 0a version Mar* III est trop lourde tue en 3 galva6. E4"'&iences Ac@? uganda) Gud/Goudan) @aUti) +sie ompe distriuée par 8nisse au% organisations.
- 34 -
le pompage
P#$"e A)uae A&ie =aricants' +quadev / Mono pumps +ngleterre6 =arications locales ' (en-a) Moamique
#escription' tte de pompe' ino% microsoudé tringlerie et colonne' acier et V7 corps de pompe' V7 revtu acier ino% piston s-ntétique poids total' 1DD (g pour 25 m pri% indicatif ' 5DDD == départ usine pour une profondeur dinstallation & 25 m 6 erformance'5D coups,mn.6 1)3 m3,
aan%a5es
inc#n'nien%s
?onne qualité de farication de l:+quadev 7olonne V7 & coller donc démontage #émontage complet du piston et du clapet difficile. de pied sans retirer le tue V7 ;ualité mo-enne du V7 suivant la farication +fridev6. =i%ation des tringles +fridev par crocet peu fiale. E4"'&iences A0@? Gomalie) (en-a) Moamique.
- 35 -
Action contre la Faim %.2.3 !ompe aspirante ' piston tpe V/. 7e t-pe de pompe d:un faile coRt 3D \6 fariqué localement en +sie du Gud "st peut tre installé sur des ouvrages ou le niveau statique est au/dessus de ! mètres de profondeur e%périence +c= au 7amodge et en ?irmanie sur de nomreu% ouvrages6. Ga simplicité de conception et de farication en fait une pompe peu onéreuse mais suFette & de nomreuses ruptures du corps de pompe corps de pompe en fonte de qualité médiocre6. 0a qualité de farication diffère en fonction des pa-s ?anglades) Vit/nam) ?irmanie6. 0installation dun clapet de pied est indispensale car le clapet dans le c-lindre est souvent de qualité mo-enne. 8n socle en acier) sur lequel les oulons demase seront vissés) sera réalisé pour éviter de sceller les oulons dans la dalle du puits.
ti)e du pi$t!#
pi$t!# $!rtie
"lapet
"lapet
tu'e d&e-haure
8
@i5u&e 2-? "#$"es as"i&an%es %;"e 9N6
- 36 -
le pompage
<.3
H;&#"#$"es > "&inci"e e% $a%'&ie*.
0es -dropompes) principalement développées par Vergnet G.+.) sont des pompes refoulantes qui fonctionnent avec une transmission -draulique entre le c-lindre immergé et la tte de pompe en éliminant ainsi toutes pièces mécaniques. 0a audruce) c-lindre de caoutcouc déformale) varie en volume & l:intérieur d:un corps de pompe étance. 0a commande est -draulique car la déformation de la audruce est pilotée par un Xfluide -drauliqueX) de l:eau) mis sous pression depuis la surface par le piston pédale6. ASPIRATION
REFOULEMENT
pi$t!#
(luide hydraulique
'audru"he d%(!ra'le
"lapet
"!rp$ de p!pe
@i5u&e 2/? "&inci"e e #nc%i#nne$en% e *’;&#"#$"e 9e&5ne%
- 37 -
Action contre la Faim
H;&#"#$"e 9e&5ne% 3 $#*es ? HP9 3 > 6 > F =aricant' Vergnet G.+.
#escription @V D' Ate de pompe en acier galvanisé 7-lindre de pédale en ino% Aue de commande et de refoulement en pol-ét-lène aute densité. 7orps de pompe) c-lindre audruce en caoutcouc. 7lapets' illes
en ino%)
et
poids total' 45 (g pour 25 m pri%' !DDD & $DDD == 3D m6 erformances ' 1)15 m3, & 3D m
aan%a5es
inc#n'nien%s
Arès onne résistance & la corrosion #ésamorQages fréquent de la commande =acilité d:installation et de réparation -draulique sur les anciens modèles. eu de pièces d:usure et montage et Modèles récents auto/amorQage. démontage aisé ?audruce cère mais garantie 5 ans. ompes très légères 7ommande & pédale parfois mal perQue ?on rapport qualité,pri% par certaines communautés E4"'&iences A0@? 0iéria) Madagascar) 7Ote d:Ivoire) 7amodge) +ngola) Gaara ccidental. (its durgence sur les 3 modèles référencés +c=2D) +c=3D) +c=4D développé par Vergnet G+.
- 38 -
le pompage %.3.1 !ompe ' rotor - principe et matériel. 0a pompe fonctionne sur le principe de variation volumétrique. 0:élément de pompage partie -draulique6 comprend un rotor élicoUdal en alliage d:acier qui tourne & l:intérieur d:un stator en caoutcouc élastique & doule élice. 0e rotor est mis en mouvement depuis la surface par l:intermédiaire d:un arre guidé par des paliers. 7e t-pe de tecnologie est très adapté pour une motorisation de la pompe par courroie.
0a pompe Monolift a l:avantage de pouvoir monter en carge au niveau de la fontaine et donc de refouler dans un réservoir surélevé afin de favoriser ensuite une distriution gravitaire par e%emple.
@i5u&e 26? &e#u*e$en% aec un "#$"e M#n#*i%
- 39 -
