Le pompage et les pompes motorisées

LES POMPES MOTORISEES

Il existe deux grands types de pompes motorisées, les pompes centrifuges et les pompes volumétriques. Ces dernières conviennent pour élever des faibles débits d’eau à des pressions élevées (Karcher par exemple). Dans le domaine de l’eau potable, les seules pompes volumétriques couramment utilisées sont des pompes à motricité humaine pour lesquelles la dernière partie de ce chapitre est consacrée.

•Principe de fonctionnement des pompes centrifuges
Les pompes centrifuges font partie de la famille des turbopompes.
Dans les turbopompes une roue (rotor), munie d’aubes ou d’ailettes, animée d’un mouvement de rotation (arbre moteur), fournit au fluide l’énergie cinétique dont une partie est transformée en pression, par réduction de vitesse dans un organe appelé récupérateur (stator). Les turbopompes et les pompes centrifuges sont distinguées suivant la forme de la roue Cf. Figure 2 Figure 3.
La force motrice d’entraînement de l’arbre peut provenir d’un moteur thermique, d’un moteur électrique immergée ou émergée ou encore toute autre force comme, par exemple, une turbine sur un fleuve.

•Etanchéité d’une pompe centrifuge
La partie hydraulique (volute) dans laquelle tourne l’aube étant traversée par l’arbre du moteur, le système d’étanchéité est constitué d’un presse étoupe (graphite) enroulé autour de l’arbre et serré par un fouloir.

L’HYDRAULIQUE DE POMPAGE

Puissance d’une pompe
Pour véhiculer d’un point à un autre une certaine quantité d’eau, la pompe doit transmettre au liquide de l’énergie. Cette quantité d’énergie sera la même quelle que soit la technologie et est donnée par la puissance de la pompe. Cette puissance se calcule à l’aide du théorème de Bernoulli avec le bilan énergétique du système en considérant tous les paramètres tels que l’altitude de pompage, l’altitude de refoulement, la longueur et le diamètre des tuyaux. Cependant, afin de simplifier au maximum tous ces calculs, les praticiens utilisent deux paramètres qui caractérisent tout système de pompage dans un réseau : Débit (Q) et Hauteur Manométrique Totale (HMT).

Hauteur d’aspiration
La hauteur d’aspiration est théoriquement limitée à 10,33 m, ce qui correspond à la dépression maximale nécessaire pour faire le vide exprimée en hauteur de colonne d’eau sous une pression atmosphérique normale. Sous cette dépression, l’eau montera dans le tube d’aspiration. Cependant dans la pratique cette hauteur est bien moins élevée car une partie de la pression est nécessaire pour communiquer à l’eau la vitesse désirable et compte tenu des pertes de charge dans la conduite d’aspiration. D’autres part la pression d’aspiration dans la conduite ne doit pas descendre en dessous de laquelle la tension de vapeur d’eau est atteinte (évaporation de l’eau). Pour les pompages d’eau potable (température inférieure à 20°C) la tension de vapeur d’eau se situe autour de 0,20 mètres de pression. Au delà le pompage risque entraîner une évaporation de l’eau. Les bulles de vapeur d’eau ainsi formées dans le tube d’aspiration seront re-comprimées dans la partie hydraulique (refoulement) ce qui entraînera une détérioration excessive du rotor (phénomène d’usure). Ce phénomène appelé cavitation, diminue l’efficacité de la pompe et fait un bruit caractéristique provoqué par l’implosion des bulles de vapeur d’eau. En théorie, on aura en faisant abstraction de la pression nécessaire pour mettre en mouvement l’eau (cas de l’eau 20°C):
H d’aspiration = 10,33 – 0,2 – J(pertes de charge)