Telechargé par Abdelhakim Brahmi

Guide de conception des stations de pomp

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GUIDE DE
CONCEPTION- DES
STATIONS D E POMPAGE
zy
zyxwvuts
J. DJOUKAM
Juin 1999
zy
zyx
zyxwv
zy
.
TABLE DES MATIERES
00000000
zyx
zyx
zyx
CHAPITRE 1 : GENERALITES ..................
..............................................................................
1.1. D é h t i o n du domaine ..........................................................................................................................
4
1.2. Rappels d‘hydraulique .......................................................................................................................... 4
1.2.1. Les pertes de charge linéaire ...............
........................................................... 4
2.2.Théorème de Bernouilli ............................
.............................................................. 5
1.2.3. Ligne de charge et ligne piézométrique ...................................
.......................................
5
1.2.4. Caractéristique d’une conduite ................................................
1.2.5.Débit équivalent .................................................................................................................. 7
CHAPITRE 2 : PROCESSUS D’ELABORATION DUN PROJET DE STATION DE POMPAGE ....................... 8
2.1. Introduction ......................................................................................................................................... 8
2.2. Les grandes lignes du projet ................................................................................................................. 8
2.2.1. Definition du caractere generai du projet .......
........................................................ 9
2.2.2. Définition du service attendu .
............................................................. 9
2 . 2 . 3 . Les contraintes de site ............................................................................................
.... 10
..
2.2.4. Rappels des dispositions générales ....................................................................................... 11
..
2.2.5 Choix d’une disposition generale .......................................................................................... 13
CHAPITRE 3 : CHOIX DES POMPES ................................................................................................................... 17
3.1, Introduction .........................................................................................................................................
17
3 .2. Choisir le nombre de groupes de pompage ..... ................................................................................ 17
. .
................................................................................
17
3.3. Choisir le système de régulation ......................
..
3.4. Choisir une vitesse de rotation ............................................................................................................ 18
3 . 5 . Conduite de la définition des groupes de pompage ..............................................................
. .
3.5.1. Description du besoin .........................................................................................
3.5.2. Choix de la pompe correspondant au besoin ......... .......................................................... 26
3.5.3. Etude du fonctionnement de l’installation ............................................................................ 30
CHAPITRE 4 : CHOIX DES DlSPOSITlONS PARTICULIERES ......................................................................... 33
4 . 1 . Introduction ......................................................................................................................................... 33
4 7 . Protection de la prise d’eau contre les transports solides ...................................................................... 33
4 3 . Protection contre les incidents d’origines hydrauliques ..................................................................... 33
4.4. Protection contre les incidents d’origines électriques ...........................................................................
35
4.5. Détermination d’un ballon anti-bélier par la méthode de Meunier et Puech ........................................... 35
4.6. Détermination des groupes electrogenes ............................................................................................ 40
4 6 . I . Description des caractéristiques d’un groupe ................................................................... 40
4 6 2 Choix du nombre de groupes et du type pour l’électrification des zones isolées ................... 41
4.6.3. Critères de choix d’un groupe électrogène ......................................................................... 42
4.7. ECONOME D‘UNE INSTALLATION DE POMPAGE .................................................................... 44
4.7 1 . Coùts d’investissement ........................................................................................................ 44
. .
4.7 2 . Coùts d’exploitation ......................................................................................................... 34
4 7 . 3 . Amortissements ................................................................................................................. 45
4 7 4 . Coùts du projet ................................................................................................................... 47
zyx
I
I
1
zyxw
zyx
zyxw
LISTE DES TABLEAUX
Tableau
<*
11
no 1 Coefficient des pertes de charge linéaires
Pages
5
2 Compatibilité des dispositions générales avec le marnage
13
3 Compatibilité des dispositions générales avec la vitesse de l'eau
14
4 Compatibilité des dispositions générales avec le débit soiide-
14
4 bis Compatibilité des dispositions avec le débit solide
14
5 Compatibilité des dispositions générales avec l'exposition au vent
15
6 Compatibilité des dispositions générales avec le type de fondation
15
zyxwvuts
7 Comptabilité des dispositions générales avec le niveau stabilise
dans les puits et forages
16
8 Choix de la motorisation
18
9 Choix de la vitesse suivant q, H et le type d'énergie
18
1O Adaptation des groupes motopompes à la catégorie de station de
pompage
19
11 Adaptation des groupes motopompes aux dispositions générales
19
12 Données de base pour la sélection d'une pompe
20
13 Cadre de description du besoin
26
14 Spécifications techniques du groupe de pompage pompe
sélectionnée
32
15 Protection à l'amont de la station
33
16 Protection a l'aval de la station
34
17 Protection électrique.
35
2
LISTE DES FIGURES
Figure
II
zyx
zy
1
Ligne de charge et ligne piezornetnque
2
caractéristique de conduites en parallèle
3
Caractéristique d'une conduites et de conduites en série
11
4
Disposition en aspiration
11
5
Disposition en charge
12
6
Disposition tour
12
7
Disposition en Estacade
12
8
Disposition en Exhaure et reprise
12
9
Disposition flottante
13
6
7
1O Plage d'utilisation des groupes de surface
22
11 Plage d'utilisation des groupes spécialises
23
zyx
12 Détermination des diamètres des conduites d'aspiration et de
refoulement
13 Choix d'un modèle de pompe dans le diagramme synoptique
14 Etude du point de fonctionnement.
24
28
31
CHAPITRE 1 : GENERALITES
zy
zyxw
.-
zy
1 .l.Définition du domaine
Les stations de pompage sont utilisées dans différents domaines. Elles utilisées en
Assainissement, dans plusieurs domaine de l'Industrie. (Hydro-électrique, pétrole, etc.) et
beaucoup plus en hydraulique (Alimentation en eau potable, Irrigation...).
Le présent travail repose, pour l'essentiel, sur l'usage hydraulique des stations de pompage.
Une extension pourra être faite intégrer l'assainissement.
Les utilisateurs potentiels visés sont les nouveaux projeteurs dont l'E.1.E.R. assure la
formation d'une grande partie.
Nous allons d'abord présenter des généralités sur l'hydraulique avant d'aborder l'analyse de
la démarche de conception d'un projet de station de pompage.
1.2. Rappels d'hydraulique
1.2.1. Les pertes de charae linéaire
La circulation de l'eau dans une conduite provoque des pertes d'énergie dues à l'état de la
conduite (frottement de I'eau contre les parois) et aussi a des changements de direction.
zyxwvu
zyxwvut
zyxwvu
L'énergie ainsi perdue s'appelle perte de charge (J) ; j = J/L est la perte de charge linéaire
pour une conduite de longueur i.Son unité est m/m.
L'expression générale de j est : j h* V2/(2*g*D) où :
V = vitesse de l'écoulement (m/s) ;
g = accélération de la pesanteur
D = diamètre de la conduite ;
h = coefficient de perte de charge
Les travaux menés dans ce domaine ont permis d'établir des formules pratiques de calcul
de j.
Lesdonnées sont:
j : perte de charge unitaire (m/m)
Q : débit (m3/s)
D : diamètre intérieur (m)
h : viscosité cinématique de I'eau
178
A = 1 + 0.00337t + 0.000221t2
avec t= température de l'eau en Oc ; h= la viscosité cinématique de l'eau en '
m / s 106
k rugosité absolue (Colebrook) (m)
Ks : rugosité Manning Strickler
K : Rugosité William et Hazen
4
Formule de Colebrook
j=
Formule de Manning j =
8Q'
zyxwvu
zyxwvu
zyxw
zyxwvu
zyxwvut
zyxw
zyxwv
2.51/2106
k
dgDï
410'3Q'
x2K,'D16'3
Formule de William et Hazen j =
2.2.Théoreme de Bernouilii
10.66Q' 852
8j2 DJ871
zyxwvutsrq
"En tout point d'un filet liquide pris dans une masse liquide de fluidité parfaite en mouvement
permanent et soumis a la seule action de la pesanteur, de la cote, la hauteur représentative de la
pression et la hauteur représentative de la vitesse forment une constante".
1
Z
P
V
9
m
z+~
/ +m~2 / 29 = H = constante
: altitude (m)
: pression relative (bar)
(mesurée par rapport à la pression atmosphérique)
: vitesse (mk)
: accélération de la pesanteur
: masse volumique du liquide
1.2.3. Liane de charge et ligne piézométrique
k
ligne de charge
I
ligne piézomètri
1II
1
zyx
h.
I
II
1
Fiqure 1 : Ligne de charge et ligne piézometrique
5
zyxwvu
zyxwvuts
zyxwvu
zyxwvuts
zyxwvu
zyxwvut
_., clPrIlquant ie théorème de Bemouilli nous obtenons :
au point A : HA = ZA + P ~ / ' i +
r VA^/ 2g
au point B : HE =Zg + P d a + V $ /
2g
EntreA et B il y a une perte d'énergie : JAB(perte de charge entre A et B)
Nous déduisons HA = H g +JAB ;
Cette expression peut se mettre sous la forme suivante :
Les points de niveau (2+ P/m + V2/2g) forment une droite appelée ligne de charge.
Les points de niveau (Z + P/a)forment une droite appelée ligne piézométrique.
On appelle côte piézométrique un point de la ligne piézométrique :
côte piézométrique = Z + P/a.
Dans la pratique le terme V212g est négligeable et ligne de charge et ligne piézométrique
sont confondues.
zyxw
En alimentation en eau potable V est de l'ordre de 0,5 à 1 3 mis
V2/2g vane alors de 0,Ol a 0 , l m et
P/a varie de 10 à 100 m.
Dans les réseaux d'irrigation en charge V est de l'ordre de 1 à 3 m/s
V2/2g varie alors de 0,05à 0,5 rn et
P/a varie de 30 a 300 rn.
1.2.4. Caractéristique d'une conduite
La caractéristique d'une conduite est la courbe qui traduit les variations de pertes de charge
en fonction du débit.
Elle est généralement représentée dans un système de coordonnées (Q, H) avec
i l = Hgeo + J ; (Hgéo = hauteur géométrique) ;
- Conduites en parallèle
zyxwvu
Soient Cq(H = F1(Q) ) et C2 (H = F2(Q) ) les caractéristiques de deux conduites montées
en parallèle. Désignons par C(H = F(Q) ) la caractéristique résultante.
On a la relation suivante : (Q, H) C e ii existe Q i et Q2 tel que QI + Q2 = Q et H = FI(Q),
H = F2(Q) ;
Fiaure 2 : Caractéristique d'une conduite et de conduites en série de conduites en série
6
zyxwvu
zyxwvu
zyxw
Pour les hauteurs inférieures a h C est confondues avec C2
- Conduites en série
Soient Cq(H = FI(Q) ) et C2 (H = F2(Q) ) les caractéristiques de deux conduites montées en
série. Désignons par C(H = F(Q)) la caractéristique résultante.
On a la relation suivante : (a, H)
C
il existe H l et H2 tel que H l + H2 = H
et H1 = F1(Q), H2 = F2(Q) ;
niveau statique
I
I
zyxwvu
zyxwvu
c
B
a'
Q
*P
Fiaure 3 : Caractéristique de conduites en série
1.2.5. Débit éauivalent
Nous avons jusque la traité de conduites qui assurent un service d'extrémité : le débit est
constant d'une extrémité a une autre. Mais dans la réalité une conduite assure souvent un service
en route.
Soit q le débit servi sur une unité de longueur et L la longueur de la conduite. A l'entrée de la
conduite nous avons un débit Qo = Q1 + qL OU Q 1 est le débit d'extrémité. Le débit équivalent est
le débit Q d'extrémité qui entraînerait la même perte de charge J. La loi de perte de charge linéaire
peut se mettre sous forme j = kQ2/Dm.
Sur un tronçon élémentaire dx le débit desservi est qdx. A un point x (x
par la conduite est Q(x) = Qo - qx = Q1 + q(L-x).
t
L) le débit porté
Soit dJ la perte de charge élémentaire : dJ = (kQ(x)2iDm)dx) = (k/Dm) (Qq + q(L - x))2 dx
Si nous intégrons sur la longueur L, J = k/DmIL
(QI+ q(L-x))2 dx
a J = WDm[Q12x - Qlq(L-x)2 - (q2(L-x)3)/3]L
= J = kUDm[Qi2x - QqqL+ (q2L2)/3)
Le débit équivalent est Q/(KLQ2/Dm) = (KL(Qi2 + Q1qL + q2L2/3))
=j
Q = ( Q q 2 + QqqL + q2 L2/3)11*
Nous pouvons écrire que :
(Qi2
+ QlqL + q2 L2/4) < Q < (Qq2 + Q1qL + (&/2)q2L2)
~j Q1qLl2)~
< Q2 < (QI + (1 &)qL)2
a
(Q1 + qLQ) < Q
< (Qq + ( 1 I f i ) q L )
Nous en déduisons que : Q1 + 0,5qL < Q < Q1 + 0,58 qL
En général Q est pris égal a Qq + 0 3 5 CIL.
7
zyxw
zyxwv
.
._<
.
I_
.
CHAPITRE 2 : PROCESSUS D'ELABOMTION D'UN PROJET
DE STATION, DE POMPAGE
2.1. Introduction
La conception d'un projet en général fait appd & des connaissances qui sont d e deux
natures :
- des connaissances théoriques
- des connaissances pratiques résultant de l'expérience.
Dans le domaine des stations de pompage, l'établissement d'un projet n'échappe pas a
cette règle générale : la démarche d'établissement d'un projet de stations de pompage est
partiellement intuitive, partiellement déductive.
L'impact de l'une ou l'autre partie de la démarche dépend de l'expérience et de l'esprit de
synthèse du projeteur. Toutefois les deux parties sont indispensables.
zyxwvu
La démarche adoptée ici consiste, pour le projeteur, à définir progressivement chaque
élément de son projet a partir d'une étude détaillée des contraintes et en utilisant des
connaissances résultant de l'expérience. Cette démarche revient donc à découper le projet en un
ensemble de sous-projets et de procéder a l'étude de chaque sous-projet.
La méthode est la suivante :
-tracer les grandes lignes du projet par une définition des dispositions générales du projet ;
- choisir la pompe qui répond aux besoins définis précédemment : étude du fonctionnement
de la pompe ;
- enfin, prendre les dispositions particulières liées aux contraintes de fonctionnement de la
station de pompage.
zyxwvutsr
Nous allons maintenant expliciter la démarche exposée précédemment et voir les moyens
dont dispose le projeteur pour mener son projet.
2.2. Les grandes lianes du Droiet
Le travail dans la première phase du projet constitue a situer le contexte du projet par :
- une définition du caractère général de la réalisation
- une définition du service attendu
- la prise en compte des contraintes de site
- le choix des dispositions générales.
8
zyxwvut
zyxw
zyxwvu
zyxwv
zyxwvut
2.2.1. Definition du caractere qeneral du pmiet
II s'agit pour le projeteur, de définir essentiellement la catégorie d e station d e pompage, de
déterminer la ressource en eau qui sera utilisée et éventuellement décider du fractionnement de la
réalisation dans le temps et dans l'espace.
Les stations de pompagesont regroupées en six (6) catégories :
- Alimentation en Eau Potable
- Irrigation
- Industrie
- Assainissement rural
- Assainissement urbain.
Dans le cadre du présent travail, seules les trois premières catégories sont prises en
compte.
La ressource en eau est soit :
- l'eau de surface : cours d'eau (rivières, fleuves) ou plan d'eau (barrage) ;
- l'eau souterraine : puits ou forage.
Le fractionnement de la réalisation dans le temps permet :
- d'éviter une sous-utilisation de la réalisation au départ
- une bonne adaptation a l'évolution quantitative et qualitative de la demande et contribue a
une bonne rentabilité financière de la réalisation.
Le fractionnement dans l'espace permet de créer des stations dispersées situées a
proximité des besoins a satisfaire.
Si le principe de fractionnement est adopté, la réalisation peut être d'une
progressivité, faible, normale ou élevée.
La qualité du service, la compétence du service d'entretien existant, la nécessité d'une
régulation automatique et le choix de la motorisation (électrique ou diesel) sont des paramètres qui
peuvent être définis (s'ils ne sont pas imposés) ou des contraintes a prendre en compte.
2.2.2. Définition du service attendu
Après avoir localise le site, le projeteur détermine les besoins que la station de pompage doit
satisfaire.
La localisation du site se fait par ses coordonnées géographiques, la côte du terrain (en
mètre).
Une carte de distribution est ensuite établie faisant ressortir pour chaque point de distribution
le débit, la côte du terrain et la pression de service.
Le débit (QT) total à fournir est déterminé par sommation :
En désignant par Qi le débit au point de distribution i, on a.QT = C Qi.
9
zyxwvuts
Si les besoins varient en fonction des périodes, c'est généralement le cas, il doit alors
déterminer le débit maximal (Qmax), débit de pointe et le débit minimal (Qmin) que la station doit
être a mesure de satisfaire.
'
II calcule la hauteur manométrique totale (HMT) qui correspond à l'énergie que la pompe
doit consommer pour porter l'eau aux points de distribution. Un choix judicieux du site permet de
minimiser la hauteur manométrique.
2.2.3. Les contraintes de site
La station doit être située en tenant compte de la nature de la ressource en eau et
notamment :
- du niveau des plus basses eaux (PBE)
- du niveau des plus hautes eaux (PHE)
La différence entre les plus hautes eaux et les plus basses eaux donne le marnage.
-
- du débit solide
Une station de pompage ne doit pomper que de l'eau. Aussi la présence en quantité
importante de débit solide est une contrainte dont il faut tenir. On entend par débit solide les corps
flottants, les matériaux en suspension (sables, limons), le charriage de fond (graviers) qu'on peut
trouver dans l'eau.
zyxwvut
zyx
- De la qualité du site
Dans le cas d'une eau souterraine, le principal probleme est celui de la pérennité de la
ressource. II est conseillée d'avoir un débit stabilisé d'essai de pompage de longue durée
supérieur au débit requis pour le projet et si possible que le débit stabilisé soit le double du débit
du projet.
Quand la ressource est un cours d'eau, II est conseillé d'établir la station à une partie stable
du lit du cours d'eau. Le tracé du lit peut être fait, par reconstitution, a l'aide des cartes existantes
ou directement par une reconnaissance sur le site. Suivant la hauteur d'eau une estimation est
faite sur le débit solide. Une estimation, par relevé de mesure, est faite sur la vitesse de l'eau en
crue. La qualité du site dépend de ta nature des berges et des rives :
zyxwvutsr
.
- s'il y a érosion des berges, suivant l'intensité, le site est très exposé ou exposé.
- s'il y a de la végétation sur les berges ou si les rives sont constitués de matériaux non
érodables le site est peu exposé ou sûr.
- a l'extérieur amont d'un méandre le site est peu expose.
- le site est à rejeter s'il y a présence d'un confluent a i'amont.
Lorsque la ressource est un barrage, suivant les dispositions de ce dernier, la prise d'eau
pourra être plus ou moins imposée. La meilleure solution est la construction de la prise en aval du
barrage et en charge. Mais on peut aussi faire une prise d'eau a l'amont de la digue en bordure de
la retenue, avec un chenal d'alimentation en période d'étiage. La qualité du site dépend de sa
situation par rapport au vent. Le site sera considéré sûr s'il est sous le vent exposé s'il est au vent.
S'il est au vent avec un vent fort et un plan d'eau profond, le site est très exposé. II est peu exposé
quand il est au vent avec un faible et un plan d'eau peu profond.
1
voir éléments de base pour le choix des pompes
zyxwvut
10
- l'environnement
zy
zyxwv
z
zyxwvu
Cimplantation d'une station de pompage doit être faite en tenant compte des effets sur
l'environnement. En particulier, on évitera d'installer la station dans urr site où il y a risque certain
de pollution du milieu aquatique.
- Les fondations
La nature des sols du site, leur capacité à supporter ou leur influence sur le génie civil de la
station, influencele choix des dispositions générales.
2.24. Rappels des dispositions qenerales
Avant d e voir comment le projeteur fait un choix des dispositions.générales, voyons qu'estce qu'une disposition générale, et quelles sont les différentes dispositions.
zyxw
On entend par disposition générale, la manière dont la station de pompage est installée par
rapport à la ressource.
On distingue six (6) dispositions générales :
La disposition en aspiration
C'est une disposition courante pour les groupes motopompes et les stations de faible
importance et lorsqu'on ne peut pas faire autrement.
I
I
1
1
Fiqure 4 : Disposition en aspiration
La disposition en charge
La disposition en charge est la plus souhaitable si elle est réalisable.
Fisure 5 : Disposition en charge
11
La disposition Tour
zyxwvuts
Cette disposition est une disposition classique et convient bien aux débits importants et a
des conditions de sécurité élevées.
Elle permet de s'affranchir d'un marnage important (de I'ordre de 10 mètres).
La sécurité de fonctionnement est élevée même en site exposé.
-
u
Fiqure 6 : Disposition Tour
Fiqure 7 : Disposition en estacade
Fiqure 6 : Disposition Tour
zyxwvuts
U
La disposition Estacade
U
U
C'est une disposition relativement rare qui ne peut être établie que dans un couranr taible.
Elle est choisie pour u n e berge peu marquée, des fondations incertaines et une structure
généralement métallique.
La disposition Exhaure-Reprise
Elle permet des réalisations rapides et est souvent employée dans les installations de
chantier. Elle s'adapte à un fort marnage.
zyxwvuts
zyxwvu
Fiqure 8 : en exhaure et reprise
12
. -
zy
zyx
zyx
zy
zyxwvut
zyxwvu
La disposition Flottante
Cette dispositiom correspond à. des écoulements lents ou l
e marnage est important. Elle
nécessite un entretien et un contrôlesérieux.
Si la ressource est un cours d'eau, la vitesse de la rivière doit être faible et il ne doit pas y
avoir des corps flottants.
\
\
\\
Fisure 9 : Disposition flottante
2.2.5 Choix d'une disposition qénérale
Le choix des dispositions générales est basé sur les tableaux ci-après, qui en fonction des
contraintes de site, indiquent les possibilités d'utilisation des dispositions.
A l'intersection d'une contrainte (colonne du tableau) et d'une disposition (ligne du tableau)
se trouve une information qui doit être exploitée comme suit :
-
l'information "bien adaptée" traduit le fait que la disposition peut être utilisée pour la
contrainte sans prise de précautions spéciales.
-
pour une disposition qu'on n'est pas très sûr d'être adaptée à une- contrainte, ou pour
laquelle contrainte, ou pour laquelle contrainte il faut prévoir des dispositions spéciales,
l'information est "possible".
- l'information "déconseillée" indique pour une disposition générale, une incompatibi-lité avec
une contrainte.
Avant de passer à la présentation des tableaux, signalons qu'ils ne sont pas établis de
manière formelle : les plages d'utilisation sont données approximativement.
Tableau no 2 : compatibilité des dispositions générale avec le marnage
Ce tableau s'applique quand la ressource utilisée est un cours d'eau ou un plan d'eau.
13
zyxwvutsr
zyxwvuts
zyxw
Tableau no3 : compatibilité des dispositions générales avec la vitesse de l'eau
Vitesse
(m)
O a 0.5
0.5 à 1
là2
plus de 2
En charge
bien adaptée
bien adaptée
déconseillée
déconseillée
En aspiration
bien adaptée
déconseillée
déconseillée
déconseillée
Tour
bien adaptée
bien adaptée
bien adaptée
bien adaptée
bien adaptée
bien adaptée
possible
déconseillée
Disposition
Estacade
Exhaure-Reprise
Flottante
1
1
bien adaptée
bien adaptée
1
1
bien adaptée
bien adaptée
1
possible
1
déconseillée
1
1
déconseillée
déconseillée
Ce tableau s'applique quand la ressource est un cours d'eau.
Tableau no4 : compatibitité des dispositions générales avec le débit solide
Transports solides
Graviers
Sables
Limons
Feuilles
(corps flottants
entre eaux)
Corps flottants
(en surface)
possible
possible
déconseillée
déconseillée
Disposition
En charge
1
En aspiration
1
possible
1
possible
1
déconseillée
1
déconseillée
Tour
bien adaptée
bien adaptée
bien adaptée
bien adaptée
Estacade
bien adaptée
bien adaptée
bien adaptée
bien adaptée
Exhaure-Reprise
déconseillée
déconseillée
bien adaptée
possible
Flottante
déconseillée
déconseillée
bien adaptée
possible
Tableau no4 bis : compatibilité des dispositions générales avec le débit solide
Pour le cas d'un plan d'eau, le transport solide est seulement fait de corps flottants en
surface.
14
zyxwvuts
zyxwvu
1
zyxwv
zyxwvut
Pour ces deux tableaux, une contrainte n'est prise en compte que si elle est présente sur le
site.
Tableau no5 : compatibilitédesdispositions générale avec l'exposition au vent
Pour les cours d'eau et les plans d'eau, l'exposition du site au vent et autres risques,
constitue une contrainte dont ilfaut tenir compte.
Disposition
En charge
~
Sûr
Feu exposé
1
déconseillée
1
déconseillée
1
possible
1
bienadaptée
~~~
~
En aspiration
déconseillée
déconseillée
possible
bien adaptée
Tour
bien adaptée
bien adaptée
bien adaptée
bien adaptée
déconseillée
possible
bien adaptée
bien adaptée
déconseillée
déconseillée
possible
bien adaptée
Estacade
Exhaure-Reprise
Flottante
1
possible
1
bien adaptée
1
déconseillée
1
bien adaptée
Tableau no6 : compatibilité des-dispositions générales avec le type de fondation
La fondation du site est une contrainte qui a une incidence importante sur le Génie Civil des
stations.
Fondation
1 En charge
Alluvions
franches
Roche
Disposition
1
bien adaptée
~~
~
1
bien adaptée
Sables
1
déconseillée
Vases
1
déconseillée
En aspiration
bien adaptée
bien adaptée
déconseiilée
déconseillée
Tour
bien adaptée
bien adaptée
bien adaptée
déconseillée
Estacade
bien adaptée
bien adaptée
bien adaptée
bien adaptée
1 Exhaure-Reprise 1
Flottante
1
~
possible
bien adaptée
1
bien adaptée
bien adaptée
1
bien adaptée
bien adaptée
1
bien adaptée
bien adaptée
Le tableau est pris en compte quand la ressource est un plan d'eau ou un cours d'eau.
1
zyxwvutsrqponmlk
zyxwvutsr
zyxwvuts
zyxwvuts
1
1
Tableau no7 : Compatibilité des dispositions générales avec le niveau stabilisé dans
les puits et forages
En fonction de la profondeur du niveau stabilisé, les possibilités de choix de dispositions
générales pour les eaux souterraines (puits ou forage) sont données dans le tableau ci-après.
NS (m) *
Disposition
En charge
Arbre vertical
En charge
groupe immergé
Exhaure-Reprise
0à5
5à7
bien adaptée
possible
possible
possible
possible
bien adaptée
7 à 20
20 à 50
plus de 50
déconseillée
déconseillée
déconseillée
bien adaptée
bien adaptée
déconseillée
bien adaptée
bien adaptée
bien adaptée
* Hns = Profondeur du niveau stabilisé, essai longue durée.
Pour qu'une disposition soit réalisable il faut qu'il existe, pour chaque contrainte du site, une
compatibilité (bien adaptée ou possible) entre la disposition et la contrainte.
Une disposition déconseillée est rejetée.
Afin d'opérer un choix final le projeteur se sert de l'incidence du caractère général de la
réalisation sur les dispositions générales :
-
Les dispositions en Aspiration, Estacade, Exhaure-reprise, Flottante sont déconseillées si
la qualité de service attendu de la station est élevée ;
-
Toutes les dispositions autre que la disposition en Aspiration nécessite une régulation
automatique.
- La régulation automatique est aussi nécessaire en cas de puits ou forage.
- La disposition Flottante nécessite obligatoirement une motorisation électrique.
- La motorisation n'a pas d'incidence sur les dispositions en Charge ou en Aspiration.
- Une motorisation électrique offre plus de sécurité qu'une motorisation diesel.
- Quant aux coûts approximatifs :
* ils sont faibles pour la disposition en charge ;
* très faibles pour la disposition en aspiration ;
*très élevés pour une disposition en tour ;
élevés pour une disposition estacade ;
* faibles pour les dispositions exhaure-reprise et flottante.
16
zyxwv
zyxw
zyxwvuts
zyxwvut
zyxwvut
CHAPiTRE 3 : CHOIX DES POMPES
3.1. Introduction-
La pompe est i'élément central dans une staüon d e pompage : c'est le coeur d e la --on.
Le projeteur, après avoir determine une disposition générale: doit maintenant déterminer la pompe
qui réponde aux besoins du projet.
Avant le choix de la pompe certains paramétres restent encore à
3.2. Choisir le nombre de qrouoes de pomwcle
II peut être choisi
- comme le quotient Qmax/Qmin arrondi.
- en fonction du système de régulation (voir plus loin)
3.3. Choisir le système de régulation
Si la nécessite d'une régulation a été retenue le choix du système de régulation se fait en
fonction du graphique joint en annexe.
II existe quatre systèmes de régulation qui sont :
- la régulation avec réservoir à surface libre (RSL) ;
- la régulation avec réservoir sous pression (RSP) ;
- la régulation avec débitmètre (DEB) ;
- la régulation à l'aide d'un moteur à vitesse variable (W).
La régulation a pour but d'adapter le fonctionnement de la pompe en fonction des
demandes. En alimentation en eau potable, par exemple, les demandes ne surviennent pas
toutes au même moment.
Les systèmes de régulation sont classés dans l'ordre de fiabilité suivant :
- réservoir à surface libre
- débitmètre
- réservoir sous pression
- vitesse variable.
Le système de régulation influe sur le nombre de groupe de pompes qu'on peut utiliser. Ce
nombre varie de :
- 2 a 6 pour le premier système de régulation (RSL) ;
- 2 a 3 pour le second (RSP) ;
- 4 à 6 pour les débitmètres (DEB) ;
- 3 a 6 pour les moteurs a vitesse variables (VV).
17
zyxwvutsrq
zyxwvu
3.4. Choisir une vitesse de rotation
Le choix d’une vitesse se fait sur la base :
- de la motorisation et :
- des valeurs de q et H.
-,
zyxwvuts
zyxw
sécurité
++
Moteur électrique
Moteur thermique
-
coût
Observation
Si possible
pas toujours possible
-
Tableau no9 : Choix de la vitesse suivant q, H et le type d’énergie
N vitesse (Vmn)
725
Electrique
débit (Ils)
HMT (m)
> 1000
< 100
Diesel
débit (Ils)
HMT (m)
-
1450
2900
10 à 1000
10 2 300
1 à 100
10 à 300
20à200
10 à 100
10 à 50
10 à 50
3.5. Conduite de la définition des groupes de pompage
La sélection d’un groupe moto-pompe suppose comme préalable, le choix du site d’implantation de la
station de pompage. II s’agit de choisir dans le catalogue d’un constructeur la machine hydraulique qui
convient le plus au problème à résoudre. C’est un processus en trois étapes comprenant :
- La description du besoin ;
- La recherche de la pompe correspondant au besoin décrit ;
- l’étude du fonctionnement de l’installation équipée de la ou les pompe(s) choisie(s) ;
zyxwvuts
La sélection d’une pompe s’appuie sur des données de bases qu’il faut d’abord rassembler. Le tableau
de la figure N”9 rappelle celles à prendre en compte pour le pompage de l’eau.
L‘objet de ce chapitre est de permettre au lecteur de maîtriser les principes, les critères et les
démarches permettant de conduire convenablement chaque étape de la sélection.
3.5.1. Description du besoin
-
3.5.1 -1 Choix du type de groupe
Les tableaux ci-après donnent la compatibilité du groupe de pompage à la catégorie de station de
pompage et aux dispositions générales.
Dans ces tableaux les conventions sont les suivantes :
BA
signifie bien adapté ;
P
signifie possible ;
D
signifie déconseillé ;
18
Catégorie
station
zyxwvut
zyxw
IRRl
ND
ASS UR
ASS RU
BA
BA
D
D
BA
BA
D
D
BA
BA
D
D
BA
P
P
D
D
AEP
groupes
Horizontal
BA
Verticalisé
Arbre
Vertical
Immergé
forage
Immergé
épuisement
BA
D
BA
P
D
D
Immergé
exhaure
I mmergé
hélice
D
BA
P
BA
BA
D
BA
P
P
BA
P
adduction d'eau potable
Irrigation
Assainissement Rural
Assainissement Urbain
Industrie
N.B. : AEP
lRRl
ASS RU
ASS UR
IND
zyxw
L'assainissement n'est pas indue dans la présente étude, mais pour une future extension
les conditions des deux tableaux sont prises en compte.
Tableau no 11 : Adaptation des groupes motopompes aux dispositions générales.
Groupes
motopompes
En
Tour
Estacad
e
Exhaure
Reprise Flottante
Forage
Puits
En
charge
Horizontal
D
D
BA
BA
D
D
P
P
Verticalisé
D
P
P
P
P
P
D
BA
Arbre
Vertical
P
BA
D
D
BA
BA
D
D
Immergé
forage
BA
BA
D
D
D
D
D
D
Immergé
épuisement
BA
P
BA
D
P
P
P
P
Immergé
exhaure
D
P
BA
D
P
P
P
P
Immergé
hélice
D
D
BA
D
P
P
D
D
Aspir.
zyxwvutsrq
zyxw
zyx
zyxwv
Puits ou forage profond
Lorsqu’on doit pomper de l’eau d’un forage ou d’un puits profond, les types de groupes possibles
sont :
- groupes de surface, si le niveau dynamique de l’ouvrage n’est pas a plus de 7 m du niveau du
terrain naturel;
- groupes immergés de forage, les groupes à ligne d’arbre verticale, ou groupes submersibles si le
niveau dynamique de l’ouvrage est à plus de 7m du niveau du terrain naturel.
Tableau N O 1 2 : données de base pour la sélection d’une pompe
Données topociraphiaues
Profil en long de la conduite de refoulement
Côtes du plan d’eau a l’aspiration et au refoulement
Côte d’implantation de la ou des pompe(s)
Côte d’un éventuel point haut sur le profil en long de la conduite de refoulement
Circuit hvdrauliaue
Nature et longueurs conduites d’aspiration et de refoulement
Diamètre conduites d’aspiration et de refoulement
Singularités à l’aspiration et au refoulement des pompes dans la station
Nature de l’eau
Température moyenne
Eau chargée ou eau claire ? Si eau chargée, préciser la nature de la charge.
Eau corrosive ? abrasive ?
Viscosité et poids spécifique
Environnement qéneral.
Altitude moyenne
Température moyenne
Utilisation prévue de l’eau
Sources d’énergie possible
Catalogues de constructeurs de pompes
Capacité de la pompe
Débit à pomper
Hauteur manométrique totale
Eau de surface ou puits peu profond
Si la ressource est une eau de surface ou un puits peu profond, le choix du type de groupe doit
prendre en compte la clarté de l’eau :
Pour de l’eau claire, si la distance verticale de la côte minimale du plan d’eau à la côte d’implantation
présumée de la pompe ne dépasse pas 7 m, il est préférable d’utiliser des groupes de surface en
charge ou en aspiration. Ils sont fiables, ont des bons rendements et sont économiques. On peut aussi
utiliser des groupes immergés de forage en installation horizontale ou des groupes submersibles mais
ils ne se justifient pas dans ces conditions.
zyxwvut
zyxwvut
20
zyxw
Lorsque le niveau minimal du plan d'eau de la ressource se trouve à plus de 7 m en-dessous de la côte
d'implantation présumée de la pompe, on peut choisir entre les groupes à ligne d'arbre verticale, les
groupes submersibles et les groupes immergés de forage.
Pour le pompage des eaux chargées, les groupes submersibles s'imposent. Ils présentent les
avantages suivants : II n'y a aucun risque de désamorçage et de colmatage de la conduite d'aspiration
qu'on aurait par exemple avec les groupes de surface. Ils ne nécessitent qu'un génie civil léger et
fonctionnent avec un faible niveau de bruit. Toutefois, des groupes de surface équipé de roue a large
section de passage peuvent aussi être utilisés.
3.5.1.2. Choix du tvpe de pompe
Diagramme de la figure N o l19 permet, pour les groupes de surface, de déterminer le type de pompe de
série en fonction du débit à pomper et de la hauteur manométrique totale. Pour les groupes spécialisés,
le diagramme de la figure 120 No permet d'adapter plus précisément le type de groupe au besoin. Dans
ce dernier cas, le type de roue devant équiper la pompe peut être choisi en considérant la valeur de la
vitesse spécifique ou la nature du liquide à pomper.
3.5.1.3. Nature du matériaux de la roue et du corps de pompe
Lorsqu'on doit pomper un liquide corrosif, il faut choisir le corps de pompe et la roue en acier inoxydable.
Si le liquide est abrasif, il faut préférer le matériau fonte ou un matériau moins dur avec les pièces
d'usure en contact avec le liquide revêtues de caoutchouc ou de polyuréthanne. Si le liquide n'est ni
abrasif ni corrosif, c'est le bronze qui convient.
3.5.1.4. Choix de l'étanchéité au passaqe
II faut choisir entre la garniture de presse-étoupe à tresses et la garniture mécanique. La capacité du
service de maintenance peut être un critère déterminant. En effet l'entretien d'une garniture mécanique
demande une plus grande competence quecelle d'une garniture de presse étoupe à tresses. Les
pompes immergées de forage et les pompes submersibles sont toujours équipées de garnitures de
mécaniques.
zyxwvu
3.5.1.5. Performances de la pompe
Définition du circuit hydraulique:
II convient d'abord, de définir la côte d'implantation des pompes et la côte du point de refoulement de
l'eau. II faut ensuite, définir les tracés et les diamètres des conduites d'aspiration et de refoulement.
Enfin, il faut faire le choix des singularités du réseau.
Les critères d'implantation des pompes ne sont pas les mêmes pour les groupes de surfaces, les
groupes spécialisés (groupes immerges, groupes à ligne d'arbre vertical, groupes submersibles). Les
groupes de surface doivent être en permanence hors d'eau. Ils sont par conséquent implantes soit audessus du niveau-des plus hautes eaux (station en aspiration), soit au-dessous du même niveau
(station en charge) dans un abri protégé des inondations.
Les fabricants de groupes spécialisés proposent dans leurs catalogues, des types d'installation pour leur
matériel. II n'est pas mal de s'y conformer, mais ilfaudra de plus s'assurer que le tirant d'eau au-dessus
des groupes est suffisant pour éviter la formation de vortex pendant le pompage. La conséquence en
serait le désamorçage de la pompe.
Nous avons déjà dit que la conduite d'aspiration doit être courte. II convient d'ajouter que son tracé doit
être régulier, sans contre pente, et comporter le moins de singularités possible.
21
400
zyxwvutsrq
z
a
(D
__
zyxwvutsrqp
zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZ
H
ri
N
w
zyxwvutsrqp
zyxwv
Fibüre 12: detemination des diamètres des concknteç d’aspkatgmet de refoatément
zyxwvutsr
zyxwvutsrqponm
zyxwvuts
zyxwvuts
zyxwvut
600
500
400
300
250
200
160
120
1 O0
80
60
50
40
30
25
20
3
1 1,2 1,6 2
4
zyxwv
zy
5 6 8 1012 1620
30 40506C 80100 140 200 300
C é b i t en litres par seconde
Diamétres intérieurs des conduites d’aspiration e t de refoulement
(Les chiffres indiqués le long des courbes indiquent les vitesses)
v,
=
vd =
vitesse cm m/s dans la conduite d’aspiration SL
vitesse o n m / s dans la conduite de refclulement
24
DL
z
zyxwvut
zyxwv
zyxwvutsrq
L'étude du tracé de la conduite de refoulement doit permettre de fixer définitivement le point de la
conduite de refoulement à considérer pour le calcul de la HMT. Ce point peut être différent du point où
on veut amener l'eau s'il y a un point haut intermédiaire important. Pour s'en assurer, il faut tracer la
ligne piézométrique de la conduite de refoulement : si cette ligne piézométrique passe au-dessous du
profil en long au niveau d'un point haut, alors ce point haut est celui de refoulement de la station. II faut
alors adopter la côte du terrain naturel en ce point comme côte imposée de la ligne piézométrique ; elle
servira a la détermination de la hauteur géométrique de la station de pompage
Le point de refoulement de l'eau peut être le point le plus défavorisé d'un réseau sous pression un canal
à ciel ouvert, ou un réservoir à niveau variable. Lorsque le point de rejet est un réservoir à niveau
variable, il faut déterminer les niveaux hauts et bas dans ce réservoir. Lorsque le point de rejet fait partie
d'un réseau, il faut connaître non seulement la côte de rejet mais la pression de service en ce point.
On peut déterminer les diamètres des conduites d'aspiration et de refoulement de chaque pompe, ainsi
que le diamètre du collecteur, en se référant au graphique de la figure N"121. II donne les débits
maximaux admissibles. Le diamètre de la conduite de refoulement de l'installation se détermine a l'aide
des formules de détermination des diamètres économiques données en annexe.
Débit à pomper
Le débit total de la station de pompage se détermine aisément à partir des consommations spécifiques
et a l'aide de formules et méthodes de calculs fournies dans les cours d'adduction d'eau potable et
d'irrigation. Le nombre de pompes dans la station dépend de la modulation du débit en fondion du
temps et du mode de régulation choisi ; il permet de fixer le débit d'une pompe.
Hauteur manométrique totale
La hauteur manométrique se détermine une fois que le circuit hydraulique est défini à partir des formules
vues au chapitre 4 sur le fonctionnement d'une installation de pompage.
3.5.1.6. Spécification du besoin
Découlant de ce qui précède, les informations à fournir pour décrire le besoin sont données ci-après.
Tabieau N"'i3: cadre de description du besoin
- qualités de I'efluent ( eau claire ou chargé ?
- source d'énergie possible ;
- utilisation prévue de la pompe
agressive ? corrosive ?) ;
-type de groupe ;
- type de pompe ;
- débit et hauteur manométrique ;
- vitesse de rotation
- nature matériaux corps et roue de la pompe ;
zyxwvuts
zy
-type d'étanchéité au passage de l'arbre.
3.5.2. Choix de la Dompe cotrespondant au besoin.
II faut se reporter à un catalogue de constructeur. II vaut mieux choisir le catalogue d'un constructeur
bien représenté dans le pays, ayant une bonne réputation, et qui offre bien sûr, le produit désiré.
26
zyxw
zyxwvuts
zyxwvu
zyxwvut
zyxwvu
Dans le catalogue du constructeur, il faut d'abord choisir une série de pompes. Les constructeurs
présentent en effet différentes séries de pompes selon le domaine et les conditions d'utilisation. Pour
choisir, il faut ccmparer les spécifications du besoin avec la description générale des pompes de chaque
série fournie par le constructeur.
3.5.2.2- Choix du modèle de DomPe :
II faut se reporter au diagramme général de la série pour la vitesse d'entraînement choisie. Le
diagramme synoptique donne les plages d'utilisation des différents modèles proposés par un fabricant
en fonction du débit et de la hauteur manométnque totale, pour une fréquence du courant d'alimentation
donnée.
Le choix de la vitesse d'entraînement de la pompe doit être fait en ayant à l'esprit que les groupes à
grandes vitesses d'rntraînement ont des NPSHr élevés et s'usent vite d'une part, qu'à travail égal les
groupes a grande vitesse sont pius peiits dont moins chers à l'achat.
La fréquence du courant dans les pays francophone est en général de 50
saxons, elle est de 60 HZ.
HZ. Dans les pays anglo-
Dans le diagramme synoptique le modèle de pompe qui convient au projet se trouve à l'intersection de
la vertical passant par la valeur du débit désiré et de i'horizontale passant par la valeur de la nauteur
manométrique totale calculée dans les conditions les plus défavorables. (fi9 122)
La désignation des modèles est généralement codée, mais la grille de décodage est toujours donné
dans le catalogue du constructeur.
zyxwvuts
3.5.2.3. Caractériçtiaues du modèle :
Courbes caractéristiques
Pour déterminer !es courbes caractéristiques, il faut se reporter au diagramme particulier du modèle.
Pour les pompes de surface, le diagramme particulier présente les courbes caractéristiques du modèle
de pompe en fondion des différents diamètres de roue pouvant équiper le modèle. Elles sont souvefit
présentées sur un plan verticale, les unes au-dessus des autres. On peut ainsi le long de
la verticale passant par un débit donné et a l'intersection des courbes correspondant à une roue
donnée, lire la pression, la puissance âbsorbée, le rendement et le NPSHr.
Pour déterminer le diamètre de la roue, on utilise uniquement la plage du diagramme donnant les
caractéristiques débithauteur en fonction du diamètre de la roue. L'intersection de la verticale passant
par la valeur du débit désiré et de l'horizontale passant par la valeur de la hauteur manométrique totale
tombe généralement entre deux courbes caractéristiques correspondant à deux diamètres de roues
différents. On peut adopter ia courbe immédiatement au-dessus de ce point d'intersection comme
courbe caractéristique de la pompe . Le diamètre de la roue correspond généralement au chiffre indiqué
un extrémité de wurbe. Ce choix implique un débit plus élevé que le débit objectif au point de
fonctionnement.
On peut aussi adopter comme courbe hauteur débit de la pompe celle immédiatement en bas du point
d'intersection. Le diamètre de la roue se déduit alors comme dans le premier cas. Mais ce choix
implique un débit plus faible que le débit objectif au point de fonctionnement. Le choix entre les deux
options doit être fait en considérant la possibilité de modification de la durée de pompage et les
rendements au point de fonctionnement
27
B
400
zy
zy
a
(D
300
H
11
200
zz
100
50
40
zyx
. <
.
l
.
.
..
.
zyx
zyxw
zyxwvu
On pourrait ordonner un rognage de la roue supérieure pour s’adapter exactement au point voulu. Nous
le déconseillons en Afrique Pour trois raisons : premièrement, c’est une opération de professionnels qui
ne peut être réalisée partout; deuxièmement, faire la commande au constructeur pourrait revenir
beaucoup plus cher que d’adopter tout simplement une roue de son catalogue ; enfin, il est rare qu’une
station de pompage fonctionne au même point de fonctionnement tout le temps.
i
Pour les groupes ligne d’arbre vertical, les courbes caractéristiques sont données par nombre
d’étages pour différents diamètres de forage. Les courbes hauteuddébit sont données par étage et pour
différentes vitesses de rotation du moteur. II faut d’abord déterminer la hauteur manométrique par étage
et ensuite isoler la courbe permettant d’élever le débit voulu a cette hauteur.
La deuxième plage du diagramme donne le rendement de la pompe en fonction du débit pour
différentes vitesses de rotation. La courbe de rendement du projet est celle correspondant la vitesse de
rotation de la courbe hauteuddébit déterminée précédemment.
Pour les groupes immergés de forage, les courbes caractéristiques du modèle correspondent pour
différents diamètres de forage à des tranches de débit et de hauteur. Une première plage du diagramme
permet de choisir le nombre d’étages nécessaire pour élever le débit voulu a la hauteur manométrique
totale du projet. Une deuxième plage du diagramme permet, en fonction du débit a pomper de
déterminer le point de fonctionnement par étage de l’installation
Pour les groupes submersibles, les courbes caractéristiques de certains modèles sont présentées
comme celles des pompes de surface et doivent être exploités de la même manière. Four d’autres, les
courbes caractéristiques donnent plutôt les plages d’utilisation du modèle en fonction du débit et de la
hauteur. Elles permettent seulement de déterminer la puissance du moteur d’entraînement de la pompe.
Si on veut avoir les caractéristiques habituelles, il faut en faire la demande au constructeur.
Y
*)
Autres caractéristiques
II faut relever les caractéristiques du modèle qui sont nécessaires pour l’étude du génie civil, l’étude
économique de la station et le calcul des coûts de transport. II s’agit notamment des principales côtes
d’encombrement, des diamètres des orifices d’aspiration et de refoulement de la pompe, du poids et
des paramètres électriques du moteur d’entraînement.
3.5.3. Etude du fonctionnement de l’installation
3.5.3.1 PomDes centrifuqes
Point de fonctionnement le plus défavorable
zy
Le point de fonctionnement le plus défavorable correspond, rappelons le , à la situation où la hauteur
géométrique et les besoins sont à leurs valeurs maximales. Si I’on fait du pompage dans une rivière
pour l’irrigation d’un périmètre, le point de fonctionnement défavorable correspondra a l’étiage absolu du
cours d’eau et a la demande d’eau maximum sur le périmètre.
La pompe a été choisie avec le couple (Q.H) correspondant au point de fonctionnement défavorable.
Mais le point de fonctionnement est l’intersection de la courbe caractéristique débit hauteur de la ou des
pompe(s) et de la courbe caractéristique réseau de l’installation. Cette dernière est une parabole de
concavité tournée vers le haut et dont nous connaissons un point : celui ayant servi au choix de la
pompe. II nous suffit maintenant de déterminer deux autres points pour construire la courbe.
29
zyxw
zy
zy
zyxwvutsrq
On recalcule la HMT de l'installation pour deux autres débits, l'un à 20 % au-dessus, l'autre à 20 % audessous du débit désiré. En joignant les trois points dans la plage du diagramme correspondant à la
caractéristique débdhauteur, on détermine le point de fonctionnement, à l'intersection avec la
caractéristique de la ou des pompe(s). Le point de fonctionnement est caractérisé par les paramètres Q,
H, D,q et NPSH, qui peuvent tous être lues sur le diagramme.
Le point de fonctionnement étant connu, on vérifie qu'il n'y a aucun risque de cavitation . Pour cela, on
calcule le NPSHd au point de fonctionnement et on s'assure que l'on a bien NPSHd > NPSH,. Si ce
n'est pas le cas on redimensionne certains éléments de l'installation (conduite d'aspiration, hauteur
d'aspiration) et on refait la vérification. Si l'insatisfaction persiste, il faut changer de pompe.
Point d e fonctionnement favorable :
Lorsque la pompe choisie satisfait au test de non cavitation au point de fonctionnement le plus
défavorable, on passe à l'étude du point de fonctionnement favorable. Cette étude n'est pas nécessaire
pour les pompes hélicocentrifuge, et les pompes a hélice. Le point de fonctionnement favorable
correspond, rappelons le, à la situation où la hauteur
géométrique de l'installation et les besoins en eau sont a leurs valeurs minimales. Dans l'exemple du
pompage dans une rivière pour l'irrigation d'un périmètre, cela correspondrait au niveau de crue
maximale de la rivière et a une irrigation d'appoint par pompage.
La hauteur manométrique totale est la somme de la hauteur géométrique calculée entre les plans d'eau
maximum a l'aspiration et minimum au refoulement, et des pertes de charge calculées avec les besoins
minimum du périmètre.
zyxw
Pour trois débits bien choisis, on calcule les hauteurs manométriques totales correspondantes et on
trace la courbe caractéristique réseau de l'installation. Son intersection avec la courbe caractéristique
débiühauteur de la pompe est le point de fonctionnement de l'installation. Le point de fonctionnement
est caractérisé comme ci-dessus par les grandeurs Q, H, 7 et NPSH,. Ici, il faut vérifier la condition de
non cavitation et comparer les puissances absorbées en fonctionnement le plus défavorable et en
fonctionnement favorable.
La puissance absorbée la plus importante servira de base pour fixer la puissance installée du moteur
3.5.3.2. Pompes à hélice et pompes hélicocentrifuqes
II n'est pas nécessaire d'étudier le fonctionnement favorable. II faut seulement déterminer le diamètre de
la roue, le point de fonctionnement le plus défavorable, la puissance et les caractéristiques électriques
du moteur d'entraînement.
30
zyxwvutsr
zyxwvuts
Fiqure 14: étude du point de fonctionnement
zyxwvut
zyxwvut
zyx
zyxwvutsrqp
A = point de b z r b o w ou chargeavarine f e r m k
8 = p o l n l de fwictimnmen~:
31
( Q= O >
.. . .
._
zyxwvu
3.5.3.3. Présentation des résuitats
Tableau NO14 : spécifications techniques du groupe de pompage pompe sélectionnée
~~~~~
1. Spécifications du type de pompe.
- désignation ;
- tension d’utilisation ;
- fréquence du courant
- vitesse de rotation ;
- étanchéité au passage de l’arbre
~~~
- Hauteur manométrique nominale ;
- Diamètre de la roue ;
- Diamètres orifices d’aspiration et de refoulement
- Poids ;
- Côtes d’encombrement
3. Points de fonctionnement.
- Point de fonctionnement le plus défavorable ;
- Point de fonctionnement favorable ;
- Puissance du moteur d’entraînement de la pompe
- Courant nominal et courant de démarrage ;
- Tension d’utilisation.
- matériau roue et corps de pompe
zyxw
- domaine d’utilisation.
2. Spécification du modèle choisi.
- Nom du constructeur
- Nom de la série de pompe
- désignation ;
- débit nominal;
32
zyxwvu
CHAPITRE 4 : CHOIX DES DISPOSITIONS PARTICULIERES
4.1. Introduction
zyxwvu
Dans la dernière phase d'établissement de son projet, le projeteur doit prendre certaines
dispositions spéciales afin de garantir un bon fonctionnement de la station.
En fonction des résultats et choix précédents certaines précautions doivent être prises.
Ces précautions se traduisent par la mise en place de dispositifs de protection.
4.2. Protection de la prise d'eau contre les transports solides
II s'agit essentiellement de prendre les dispositions et ce, dans le cas des eaux de surface,
pour protéger la prise de la pompe afin d'éviter au maximum le transport solide. Le choix de ces
dispositions dépend du tirant d'eau à l'étiage (TEE). Le tirant d'eau à l'étiage est la profondeur
maximale des eaux en période de plus basses eaux :
zyx
Si TEE > = 2 m : la prise peut être établie sans précaution spéciale sur la rive.
Si TEE est de 1 a 2 m : installé un dispositif de prise en queue de poisson ou utiliser un
groupe d'épuisement en exhaure.
Si TEE est de 0,5 à 1 m : si le fond est assez dur pour y creuser un chenal on reconstitue un
fond de deux mètres sinon établir un barrage de reprise.
Si TEE < = 0,5 m : un barrage de reprise est nécessaire.
4.3. Protection contre les incidents d'oriqines hvdrauliques
Les tableaux ci-après donne les diverses protections possibles à l'amont et à l'aval de la
station de pompage
Tableau 15 : Protections à l'amont de la station
zyxwvut
zyxwvu
zyxwvutsr
Interrupteur à
flotteur
Eau de
surface
Puits et
Régulateurs
immergés
Electrodes de
niveau
manostat et
horloge
A
P
P
A
D
D
A
A
Tableau 16 : Protection à l'aval de la station
ballon
antibélier
Cas
d'utilisation
protection
conduite de
refoulement
A = adapté
P = possible
ventouses à
3 fonctions
vidanges
phénomènes Aux points
bas
gazeux
Ventouse
simples
Cheminée
d'équilibre
Aux points stations a
faible HMT
hauts
33
régulateur
de pression
avale
HMT au
départ
excessive
Soupapes de
décharge
lutte contre la
surpression
zyxwvut
zyxw
4.4. Protection contre les incidents d'oriqines éledrhues
-
Relais à minimum discontacteur
d'intensité
différentiel
A
Disjoncteur
manque ou
inversion de
phase
Mise SOI
sous tension
MlSe
Isolement moteur
et discontacteur
Sous-intensité
SurintençitA
ntensité
Sectionneur
A
A
A
A
A
A= adapté
4.5. Détermination d'un ballon anti-bélier par la méthode de Meunier et Puech
zy
A. DONNEES DE BASE
A.1. Profil en lona de la conduite
II faut disposer du profil en long de la conduite, montrant aussi la ligne piezomètrique entre le
ballon et le réservoir.
La méthode utilise difiérentes pressions (statique, dynamique,...). II importe de bien faire la
différence entre pression absolue et pression relative.
A.2. Paramètres adimensionnels
On connaît l'équation de la caractéristique liant les valeurs de cote et débit entre ballon et
réservoir.
zyxwvutsr
zyxwvu
zyxwvuts
On peut rendre adimensionnel les débits et les cotes en divisant les premier par Qo, les
seconds par P s L'équation devient
2
f-
a
- gs Ps
q b =z, f-q, a
gs ps
+ J - jd "
PS
A est un coefficient sans dimension qui rend compte de l'importance du coup de bélier.
Par ailleurs, on pose
jK.tiaK
Po
- Ps
35
est un coefficient
dimension qui rend compte des pertes de charge dans la conduite de refoulement.
zyx
zyxwv
zyxw
zyxwv
zyxwvutsrqponmlkjihgf
zyx
zyx
zyxwvu
zyxw
Par analogie avec le coefficient des pertes de charge en ligne, on définit
- Un coefficient Kv des pertes de charge à la base du ballon en phase de vidange
K, =
L
Perte à la vidange pour Ie débit Qo
ps
(3)K
I
- Un coefficient des pertes de charge à la base du ballon en phase de remplissage
Kr =
Perte de charge au remplissage pour le débit Q3
(4)
ps
Au niveau du ballon on peut écrire
A volume = At x Q
fl
P
AV
-
=
AV
V
y -.
Si on prend At
QL, il vient
a
avec PVy = Po
AP
__
P
=
= cste,
d'où
L
- ,et sachant par ailleurs que
a
= - y - QL
aV
AP = - y- Q,,L
à l'instant initial, on peut donc écrire -
P
avo
On pose p = QoL et on définit un coefficient B tel que B = pXA =
av0
LQo
'O.
Pour des raisons
avo ps
pratiques on remplace souvent P s par Po dans cette formule.
On a alors :
B est un nombre sans dimension qui rend compte de la capacité de détente du ballon de
protection.
Enfin, on définit aussi un coefficient en rapport avec le temps de vidange du ballon
avec T = durée de la phase de vidange
36
zyxwvu
zyxwvu
Régimes
Initial
(dynamique)
Pression minimum
(fin de vidange)
Pression maximum
Final
Pression absolue
PO
Volume d'air
"min
Vmax
Pmsr
Ps
Vmi"
vc;
vo
A.4. Abaques supoortde la méthode
zyxwvu
zyxwv
zyxwv
zyxwv
La méthode s'appuie sur 13 abaques ; comprenant
- les abaques pour la détermination de la dépression (no1 a 9)
- les abaques pour la détermination de la surpression (no 1O a 12)
- les abaques pour la détermination de la durée de vidange du ballon (no 13).
B. OBJECTIFS DE LA METHODE
zy
- Détermination du volume du ballon
- Détermination de la perte de charge a la base du ballon en phase de vidange
- Détermination du temps de vidange.
C. DEMARCHE PRATIQUE
C.I. Calculer Po. Ps, a et Uo
C.2. Etablir qu'une protection Dar ballon est nécessaire
Sans ballon la dépression en tête atteint
s.
On
g
en déduit les pressions relatives au droit
du ballon, au réservoir et au point caractéristiques de la conduite (par exemple au point haut).
S'il apparaît par endroit des pressions relatives négatives, voir si elles peuvent être
comblées par exemple par une aspiration auxiliaire. Dans le cas contraire on peut adopter une
protection par ballon.
-
C.3. Déterminer la surpression maximal (Pmax) a ne pas dépasser au ballon.
On trace la ligne de surpression admissible en décalant le profil en long vers le haut d'une
valeur égale à celle de la pression maximale admissible du tuyau.
Pmax est défini par la ligne horizontale évitant tout risque sur la conduite
C.4. Calculer A et K
A et K sont encadrés par des valeurs A1 et A2 , K i et K2 appartenant aux séries proposées
pour les abaques. On a donc
K i < K < K2
A1 < A < A 2
37
zyx
zyxwv
zyx
zyxwvuts
zyxwv
zyxwvutsr
C.5. Construction de la liqne de cavitation en variables réduite
On construit d'abord le profil en long par l'équation
zsoi
(x) =
(Z(x) - 2 ballon) + 10,33
ps
(l),
puis la ligne de dépression admissible par l'équation :
Zadm (x)=
(Z(x) - 2 ballon)
+ P, + marge
(2)
ps
=
tension
de
vapeur
saturante
Pv
Marge = Marge de sécurité au-dessus de la pression de vapeur saturante.
En pratique, pour K1 puis K2, on sélectionne les abaques correspondant a A1 et A2. On y
reporte les points caractéristiques de la courbe (2) et on détermine les valeurs maximum de B telle
que la ligne de dépression correspondante ne coupe pas la ligne de dépression admissible. On
P min en traçant les courbes de dépressions maximum en contact
-
détermine aussi les valeurs de
ps
avec les courbes des dépressions admissibles.
B et
P min
-pour
K et A sont déterminés par interpolation selon les schémas suivants
ps
U
B pour K
I
I
A1
I
I
A2
Fi
Prnin
Pmin
22
U
P min
pour K
P min
ps
ps
C.6. Calcul du volume total du réservoir
On a le volume initial V, = LQ, U,
gp, B
38
pour K
zyxwvuts
zy
zy
zyxwvut
zyxwv
zyxwvuts
Pmin
De -on détermine Pmin, puis la cote piezometrique minimale au ballon égale a Z ballon
PS
+ Pmin - 10,33.
Le volume d'air en fin de détente est
p)
IJY
v,,
=
v,
avec y = 1,2
pmll
La capacité totale du ballon est
"totale = 1$2"mm
C.7. Pertes de charae au remdissaae du ballon.
Pmax - P
On connaît A, B et K par les calculs précédents. On calcule
' , puis on sélectionne
PS
les abaques qui conviennent aux valeurs de K.
Pour A1 et A2 on détermine dans chacune des abaques, les valeurs de Kr à l'intersection de
Pmax - P
et de la courbe correspond a B (surpression maximale).
l'horizontale passant par
Ps
La valeur de Kr pour A et K est détermine par interpolation selon le schéma donne en C5.
On peut alors déterminer le diamètre du clapet percé par la formule
d=
D=
avec
diamètre du clapet percé en m
Diamètre de la conduite de la conduite de refoulement en m
C.8.Durée de la vidanqe
Pour A, B et K on détermine dans l'abaque no 13 la valeur de a et on calcule la durée de la
vidange par la formule.
L
T=cc.-.A
a
avec
T = durée de la vidange en secondes ;
L = longueur de la conduite de refoulement en m ;
a = célérité des ondes en m/s ;
A= coefficient sans dimension, de la méthode.
39
4.6. Déterminationdes qroulies électroqènes
zyxw
zyxw
4.6.1. Description des caractéristiques d’un qroupe
Le groupe électrogène se compose essentiellement :
[Dll-d’un moteur thermique, de son tableau de commande et ses accessoires permettant
d’en contrôler le fonctionnement,
- d’un alternateur avec son dispositif d’excitation et de régulation,
- d’une armoire d’appareillage électrique de commande et de contrôle,
- d’un châssis commun et de son habillage, adapté aux conditions d’emploi.
Le moteur thermique, pour la gamme de puissance correspondant aux besoins de
l’électrification des zones isolées est un DIESEL fonctionnant au fuel domestique.
Les groupes sont répartis dans 4 classes de service correspondant chacun à un type
d’usage.
SERVICE A : Groupe de Production
Marche continue possible à 414 de charge pendant 24/24h.
II faut dans ce cas soigneusement choisir la puissance du groupe et ne lui faire subir aucune
surcharge.
SERVICE B : Groupe de Production
Marche continue mais limités à 4 O00 h/an et à charge
Possibilité de fonctionner 24/24h pendant certaines périodes.
Possibilité de surcharge transitoire de 1O % environ pendant 1 heure par jour.
SERVICE C :
Marche à charge variable acceptant une surcharge de 1 O %.
Service quotidien inférieur ou égal à 12 heures. Durée totale annuelle limitée à 2 O00 heures.
Peut-être utilisé comme groupe de production pour courtes durées.
SERVICE D :
Marche occasionnelle à charge variable sans surcharge.
Service d’une durée annuelle maximale de 500 heures.
II s’agit des groupes dits de secours
40
Tension foumie :
zyxwvut
zyxw
zyxwvut
zyxwvuts
zyxw
k 1,5 % de la nominale pour un facteur de puissance compris entre 0,T et 1 et une charge
équilibrée à 10 % près.
4.6.2. Choix du nombre de groupes et du Wpe pourl’électrificaüon des zones isolées
Les moyens de production doivent être adaptés à la nature de la distribution envisagée :
- distribution intermittente
6 h /24 h : éclairage
Un seul groupe pourra suffÏr (prévoir cependant la coupure pour l’entretien, pendant
quelques jours par an).
- distribution semiconünue
12 h/24 h : éclairage, quelques besoins artisanaux, quelques
(pompage).
zy
quelques services
Deux groupes suffisent en général si la puissance minimale se situe entre 50 et 100 YOde
la puissance nominale de base.
zyxwvuts
La coupure totale est évitée dans cette solution.
Si la puissance minimale est inférieure à 50 YO de la puissance nominale, un 3“” groupe
sera prévu pour assurer les périodes de veilles et éviter ainsi l’encrassement des moteurs qui
seraient surdimensionnés.
- distribution continue
24 h/24 h dans les agglomérations où existe une activité industrielle et artisanale
suffisamment importante.
Trois groupes minimum sont nécessaires, en pncnipe de puissance différente pour
permettre la meilleure adaptation aux charges et éviter un fonctionnement en dessous de 50 % de
la puissance nominale.
Si le réseau permet d’éviter la marche en parallèle cela est préférable.
Sinon, la nécessité de coupler oblige à choisir des groupes dont les puissances ne sont
pas dans un rapportn supérieur à 2.
En général, le neutre n’est pas couplé pour éviter la circulation des harmoniques entre les
machines.
La répartition des puissances actives est assurée à k 10 %.
On choisira donc une puissance telle que :
P à fournir inférieure ou égale à :
0,85a 0,9x
Puissance des groupes.
41
zyxwvuts
Le couplage nécessite des appareillages spéciaux, en particulier pour visualiser la
synchronisation des vitesses :
- lampes de phase,
- sy nc hronoscope,
- voltmètre différentiel,
- coupleur contrôlant fréquence et tension avant couplage.
4.6.3. Critères de choix d’un qrouoe électroqène
Environnement
- pression barométrique : la puissance du moteur thermique varie avec l’altitude (- 1 % pour
100 m),
- température ambiante : nécessite en principe une étude particulière si elle dépasse 38” C,
- degré hygrométrique : standard 70 %,
- atmosphère poussiéreuse (+ ou -).
Ces éléments vont avoir une influence sur la puissance et sur le type de refroidissement
(aéro, eau + échangeur eau).
Choix de la puissance
zyx
zyxwvutsr
La puissance est donnée en KVA pour un facteur de puissance de 0,8.
Un groupe de puissance P est donc dimensionne pour fournir sous 400 volts :
- une intensité
1 = P(KVA)/UJ;;r
- une puissance active P ( KW ) = P (KVA) x 0,8.
- Notion de capacité transitoire
La fermeture d’un circuit pour alimenter une charge provoque sur le groupe ce que l’on
appelle un impact.
Pour le démarrage des moteurs notamment, on aura à assurer transitoirement une
puissance qui pourra être supérieure à la puissance nominale.
zyxw
Les coefficients de surcharge transitoire sont particuliers à chaque constructeur et type de
groupe.
On peut cependant retenir des coefficients que l’on retrouve fréquemment :
. les aiternateurs admettent en général un impact compris entre O et 2 fois leur puissance
nominale (la chute de tension transitoire instantanée peut alors atteindre 25 %.
. les moteurs DIESEL admettent un impact à vide de O à 50 % de leur puissance
nominale active, et en charge un impact de 66 % de la puissance nominale dans la
limite de leur puissance maximale de secours.
42
zyxwvuts
zyxwvu
- Définition de la puissance en réqime établi
Soit P 1 la puissance en KVA,
P 2 la puissance active en K W .
II faudra PG supérieur ou égal à P 1,
et P G supérieur ou égal à P 2/0,8.
- Définition de la puissance en réqime transitoire
Ce calcul est nécessaire lorsque l’installation comporte des moteurs importants (c’est-à-dire
d’une puissance nominale supérieure à 10% de la puissance totale de l’installation en régime
établi), présentant de forts courants d’appel au démarrage.
Le calcul à mener consiste à déterminer le cas le plus défavorable pour la puissance active,
à venfier que cette marche transitoire est admissible par le groupe pour la marche à régime établi
ou à déterminer un nouveau groupe dans le cas contraire.
Le cas le plus défavorable pourra être par exemple :
. le démarrage du plus gros des moteurs de l’installation,
. le démarrage aléatoire d’un moteur quand tout est alimenté,
. la reprise totale de l’installation,
. le démarrage du dernier moteur d’une cascade,
. la magnétisation d’un transformateur.
zyx
zy
zyxwvu
zyxwvuts
zyxw
zyxwvutsrq
zyxw
Exemple de dimensionnement :
L’installation à alimenter est constituée de 50KW d’éclairage incandescent ; d’un ensemble
de petits moteurs démarrés séparément et constituant une charge de 7 9 K W à cos9 = 0.85,soit
135A,et d’un compresseur frigonfique à marche automatique thenostatée ayant un In = 70A a
cos9 = 0.80, un ldlln = 7 et cos9 = 0.40 au démarrage.
P1 en KVA en régime établi
P1=
KVA
xU A
P2 en K W en régime établi
P1= 50 + ( 1 3 + 70)0.400&
P1 = 192 KVA
P2 =50+(135+ 70)0.400&x0.85
P2 = 170 K W
c
+CI
P2 =
43
KW +
(c
I x U A Cosp)
zyxwvut
zyxwvutsr
zyxwvuts
zyxw
zyxwvuts
Le régime transitoire le plus défavorable est le démarrage aléatoire du compresseur.
P’1 en régime transitoire
- Charge initiale
- Charge initiale
P =50 + ( 1 35~0.400A)= 143KVA
- impact
- impact
P = ~ O X ~ X O . ~ O =339KVA
OXJ~
P = 339 KVA x COS <p d = 136 KW
.d’où charge maximale transitoire kVA
P’1-3 39+14 3-482 kVA .
d’où charge maximale transitoire kW
P’2-129+136-265 kW.
P’2 en régime transitoire
P =50 + (135x0.400&x0.85)=129KW
Le groupe a retenir devra pouvoir satisfaire aux besoins en régime établi et en régime transitoire
PG> P1 et PG>
PG> P2+0.8 et PG > P2+0.8
..P’1
2
PG> 170+0.8 - 212 KVA
PG> 265+0.8 - 331 KVA
PG > 192
PG> 482+2-241
Le groupe sera un ACB 330 délivrant 350 KVA en secours.
4.7. ECONOMIE D‘UNE INSTALLATION DE POMPAGE
L’économie d’une installation de pompage comprend les coûts d’investissement, les coûts
d’exploitation et les coût d’amortissement.
zyxwvut
4.7.1. Coûts d’investissement
II s’agit de toutes les dépenses initiales au titre des fournitures et des travaux nécessaires pour la
réalisation de la station de pompage.
4.7.2. Coûts d’exploitation
a)Energie
Consommation en fuel des moteurs thermiques
(densité du fuel : 0,85)
- 10 à 20 CV 250 g OU 0,294 I/CV/h
- 28 à 46 CV : 190 g OU 0,223 I/CV/h
- 60 à 100 CV : 180 g OU 0,211 IICVIh
- au-dessus de 100 CV: 170 g ou 0,21 IICVlh
Consommation de lubrifiants des moteurs thenniaues
Moteur thermique d’une puissance
- au-dessous de 50 CV : 0,005 I/CV/h
- au-dessus de 50 CV : 0,003 I/CV/h
44
Coût de I’énerqie et des consommables
zyxw
Le prix de du fuel et des consommables varie d’un pays à un autre. Le prix de l’énergie électrique annuel est
donné par une formule du type :
zyxwvu
CE=TF* P+TP*t*P
CE = coûts énergétiques annuels ;
TF = terme fixe du tarif applicable en FCFA par KW souscrit par an.
P = h s s a n c e de l’installation en KW
t = durée annuelle de fonctionnement en heures
TP= terme proportionnel du tarif applicable en FCFAKWh consommé
Au Burkina Faso. on retiendra les valeurs suivantes :
Terme fixe (TF) en FCFAKW souscrit Terme proportionnel (TP) en
FCFAKWh co11somme
Courant
~
zyxwvuts
zyx
zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA
BT
20 083
Triphasé 4 fils
Moyenne tension
44 370
57
108
43
94
A
Heures pleines : de Ohà 10h, de 14h à 16h et de 19 h à 24h
Heures de pointe
: de 10h a 14 h et de 16h à 19 heures
b) Entretien
Frais d’entretien
zyxw
Les dépenses de réparation et d’entretien normal pour les moteurs peuvent se déduire par les formules
empiriques suivantes, à paxtir du prix d’achat A
- moteurs thermiques : une révision équivalente à 8% de la valeur d’achat tous les 1000 heures de
fonctionnement ;
- moteurs électrique : une révision équivalente à 1% de la valeur d’achat toutes les 1O00 heures de
fonctionnement.
Les dépenses d’entretien de la station de la station de pompage se décomposent en :
- entretien des pompes
- Génie civil conduites et apparedlage hydraulique
: 10% de la valeur d’achat par an
: 1% de la valeur d’achat par an
Frais de surveillance
A déterminer selon la grde de salaire du pays, le nombre et les catégories d’employé
4.7.3.Amortissements
a) Durée de vie des moteurs
Moteurs électriques
30.000 heures
Moteur diesel de puissance entre :
- 10et20CV
4.000 heures
- 28/31 et 42/46 CV 5.000 heures
- 50et95CV
10.000 heures
- au-dessus de 100 CV
12.000 heures
45
Moteur à essence
Groupe électrogène
Bélier hydraulique
Pompes à piston
Turbopompe
8.000 heures
15.000 heures
45.000 heures
25.000 heures
30.000 heures
zyxwvutsrq
b) Durée de vie du Génie Civil
Le Génie Civil comprend des massifs, des bâtiments et la tuyauterie ( toute nature). On admet
forfaitairement une durée de vie de 30.000 heures.
cl Détermination annuité de renouvellement
zyxwvuts
On connaît l'amortissement horaire du Génie Civil et du matériel. En considérant la durée
annuelle de fonctionnement réelle, on détermine la durée de vie en année.
zyxwvutsrqponmlkj
L'annuité de renouvellement est donné par la formule :
i
Cl=
1-(1+$"
.Y,
Avec i= taux d'intérêt,
n= durée de vie,
a = annuité de renouvellement
Va = Valeur d'achat ou coût de réalisation
Exemple
zyxwvu
zyxwv
7 zyxw
zyx
zyx
Durée annuelle de fonctionnement réel
Matériel
1O00 heures
Taux
d'année 3'amortissement
2000 heures
1
Nbre
'année
Nbre
Taux
i'année d'a mortissement
Y3
3000 heures
Taux
i'amor:issement
%
%
- Pompe
30
6,5
15
9,6
10
13
- Moteur électrique
30
65
15
9,6
10
10,6
11,3
6
19,7
4
28,2
- Moteur a essence
17,3
4
28,2
2,6=3
36,7
- Génie Civil
6,5
15
9,6
10
13
1-
Moteur diesel de +
de
100 cv
d) Amortissement de l'emprunt
46
1
zyxwvuts
zyxwv
zyxwvutsrqponmlk
zyxwvu
zyxwv
zyxwvu
zyxwvutsrqponmlkjih
zyxwvut
d) Amortissement de I’emrmnt
Ii est fonction du montant de l’emprunt, du taux d’intérêt et de la durée de l’empnint. L’annuité de
remboursement se détermine par la formule :
a=
i
XE
1- (1 + i)-”
Avec i= taux d’intérêt,
n= durée de remboursement
a = annuité de remboursement
E = montant de l’emprunt
4.7.4. Coûts du projet
Les coùts du projet comprennent
- les coûts d’investissementactualisés donnés par la formule :
Avec Ia = Coûts d’investissement totaux actualisés
Io = Investissement de départ
Ik = investissement de l’année k
a = taux d’actualisation
- le coût total actualisé du projet
Avec CT = coût total actualisé du projet
Ck = montant total des coûts d’exploitation à l’année k
Ia = coûts d’investissement totaux actualisés
a = taux d’actualisation
- Prix de revient du mètre cube d’eau pompé
Avec P = Prix de revient du mètre cube d’eau pompé
Vk = volume pompé à l’année k
HMT = Hauteur manométrique totale de l’installation
Ia et Ck ont été définis plus haut
47
GROUPE DE POMPAGE
J. Djoukam
zyxw
Juin 1999
48
zy
zyxwv
zyxw
- groupe immergé
Eau claire?
MARNAGE<Srn
I
l
Groupes électropornpe
submersible
I
d'arbre verticaie
1
- pompe centrifuge monoceiiuiaire
- pompe
. muiticeiluiaire
Oui
- pompe héiico-centrifuge
- pompe à hélice
- pompe centrifuge double corps
I
1
1<
Eaux usées + particules
de grande dimension
eaux usées + boue +
particules solides
Roue vortex
1
1
fibres longues
k
l
zyx
1_1
zy
zyxw
zyxwvu
Roue dilacératrice
presse étoupe
Etanchéité par garniture mécanique
f
Oui
h i
v
Fonte, Acier inox
- roue revêtue de
Oui
Acier inox ou roue revètue
caoutchouc OU de
poly-uréthane dans le
cas des liquides
corr0sif.s
t
v
Description du besoin
- Type de groupe
- Type de pompe.
- Hauteur manornétnque totale - Débit
- Vitesse de rotation
- Nature étanchéité au passage de l'arbre
49
+
'I
1
zyxwvutzyxwvu
srqponmlkzyx
zyxwv
jihgfed
2. SPECIFICATIONS TECHNIQUES DETAILLEES DU GROUPE
ICatalogue dés constructeurs
1
1
c
Editer les spécification
techniques détaillées du groupe
Décalquer les courbes caracteristiques
d’entrainement du groupe
oui
Cavitation?
Calcul NPSHd
zy
zyx
,
t
l
Point de fonctionnement
favorable
t
P - caractéristique nbre minimum
Tracer la caractéristique des pompes
-Tracer
la caractéristique réseau
Q, HMT, Pabs, NPSHr, q
Spécifications détaillées du groupes
- Nom du constructeur de pompe
favorable: Qmin, Hgeomin
I
Non
Cavitation?
t
I
oui
Pompe centrifuge ?
zyxwvutsr
Edition des spécifications
techniques détaillées du
ou changer de pompe
- Désignation de la série chez le
constructeur
- Modèle de pompe
- Diamètre de la roue (ou des roues)
- Point de fonctionnement le plus
défavorable
- Point de fonctionnement le plus
favorable
NPSHd
Puissance n o d i s é e du moteur
d’entraînement
- Intensité nominale et de démarrage
C o q du moteur
Poids du groupe
- Principales côtes d’encombrement
50
-
-
Téléchargement