Les cinq erreurs lors du dimensionnement d'une pompe d'assèchement

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20 janvier 2021

La bonne pompe pour la demande

Les personnes devant effectuer une opération d'assèchement ont généralement le choix entre différents types et modèles de pompes. Un dimensionnement réfléchi et une bonne planification opérationnelle sont indispensables pour éviter des problèmes sur place et des coûts ultérieurs superflus. En effet, une solution apparemment avantageuse peut s'avérer très coûteuse en fonctionnement. Nous vous proposons un éclairage sur les différents moteurs, types et performances existants.

Assécher les fosses. Poser une dérivation pour l'assainissement de canalisations. Protéger les maisons, villages ou villes des inondations. Alimenter les foyers en eau d'extinction. Vider les puits de maintenance après la pluie. Évacuer l'eau de surface des carrières. Construire un pipeline, assainir un bassin portuaire. Assécher les stations d'épuration pour les travaux de maintenance. Les tâches des pompes d'assèchement sont presque plus nombreuses que le nombre d'appareils qui servent à les effectuer. Elles doivent toutes refouler de l'eau de toutes natures d'un point A à un point B, car elle gêne ou ne doit pas se trouver là.

Mais quelle pompe choisir ? Une pompe électrique submersible ou une pompe à installation à sec (pompe de surface) ? Quelles tailles de particules solides doivent-elles supporter, comment la pompe doit-elle être dimensionnée ? Et à quels coûts d'exploitation l'utilisateur doit-il s'attendre ? Même les professionnels font régulièrement des erreurs lorsqu'ils font leur choix. Ces erreurs peuvent être évitées grâce à un dimensionnement bien pensé.

Série Weda-D d'Atlas Copco

Les pompes électriques submersibles jouissent d'une certaine popularité car l'électricité est disponible sur de nombreux chantiers et ces appareils compacts et économiques peuvent également accomplir de nombreuses tâches. Les pompes de surface à essence ou diesel présentent quant à elles une grande autonomie. Ces machines occupent une place importante, surtout sur les petits chantiers, d'autant plus lorsqu'ils ne durent que peu de temps. Les applications ne doivent pas toutes être mises sur le même plan ; de même, il n'est pas recommandé de choisir ou de proposer la première pompe à portée de main dans le rayon. Car cette solution avantageuse et rapide entraîne souvent des coûts ultérieurs qu'un peu plus d'anticipation aurait pu éviter . Ainsi, le fluide à refouler peut poser problème ou le débit prévu sur le chantier peut s'avérer erroné. Ou la pompe doit être déplacée plus fréquemment sur le site, ce qui est plus ou moins difficile à mettre en œuvre selon le terrain et le type de pompe. Alors qu'une pompe submersible doit souvent être retirée de la fosse à l'aide d'une grue, une pompe à gazole peut facilement être déplacée à l'aide d'une chargeuse sur pneus. En tenant compte des coûts d'exploitation supplémentaires, une pompe submersible bon marché peut s'avérer être une solution moins pertinente par rapport à une pompe diesel. En revanche, dès le départ, celui qui réfléchit dans les détails à l'utilisation et au terrain sur place et qui dimensionne la pompe convenablement évite les mauvaises surprises. En outre, son usure est souvent moindre et sa durée de vie augmente.

Les utilisateurs ou les loueurs qui souhaitent une pompe adaptée doivent tenir compte des cinq points suivants pour effectuer le dimensionnement et faire leur choix :

Type de fluide
Puissance adaptée
Installation correcte et risque de cavitation
Type de moteur
Planification de l'intervention

Une seule erreur dans l'un de ces cinq domaines critiques peut compliquer la mise en œuvre, la rendre impossible ou entraîner des coûts considérables ultérieurement.

Se renseigner en premier lieu sur le fluide à refouler

Série Weda d'Atlas Copco

Le choix du mauvais système hydraulique de pompe est la première erreur importante et fréquente. C'est pourquoi, si vous êtes loueur, demandez tout d'abord à votre client quel type de fluide il doit pomper. Et si vous êtes utilisateur et que vous recherchez une solution par vous-même, soyez surpris si votre fournisseur ne vous pose pas la question. Il existe par exemple trois types de pompes submersibles conçues pour le refoulement de fluides précis:

1. Les pompes de drainage sont utilisées pour le traitement de l'eau ou l'assèchement des fosses. Elles sont dotées d'un passage de petit diamètre capable de traiter des corps étrangers de 12 mm maximum.

2. Les pompes à boues conviennent aux eaux usées légères. Elles sont typiquement mises en œuvre pour la construction de canalisations ou les eaux usées domestiques. Ces groupes viennent à bout de grosses particules jusqu'à 50 mm.

3. Pour les fluides à viscosité particulièrement élevée (boues sédimentaires, limon, etc.), il est recommandé d'utiliser des pompes de dragage. Les usines de production de gravier ou de béton font partie des applications spéciales qui nécessitent l'emploi de ces machines. Elles sont dotées d'un passage de moyen à grand diamètre.

Les différents systèmes hydrauliques de la pompe correspondent à différentes constructions et qualités de matériau des pompes. Chaque fluide à refouler présente également des exigences différentes en ce qui concerne l'étanchéité de l'arbre ou la vitesse de rotation du moteur de la pompe. La pompe d'assèchement doit par conséquent être choisie en fonction des besoins. Par exemple, une grande quantité de fibres, caractéristique des eaux usées légères, peut dans certaines circonstances ne plus pouvoir être refoulée par une pompe de drainage normale et peut très rapidement bloquer la machine. Par ailleurs, les coûts d'acquisition apparemment avantageux sont rapidement contrecarrés par les coûts d'immobilisation : les frais de montage et démontage imprévus de la nouvelle pompe submersible, les frais de déplacement aller et retour du dépôt jusqu'au chantier, les éventuels frais de réparation, ainsi que les frais de location ou d'investissement de la pompe de remplacement et les frais liés à l'arrêt du chantier.

Dimensionnement de la puissance de pompe adaptée

La deuxième erreur est en lien avec le mauvais dimensionnement de la puissance, laquelle dépend du débit et de la hauteur de refoulement. Prenons l'exemple des pompes centrifuges, lesquelles représentent environ 95 % de toutes les pompes d'assèchement présentes sur les chantiers. Il est nécessaire de connaître et de spécifier non seulement le débit en mètres cubes par heure, mais aussi la hauteur de refoulement prévue. Il faut en outre savoir que ces deux points sont interdépendants.

Chaque pompe présente une courbe de performance unique qui indique les points de fonctionnement possibles (et le point de fonctionnement optimal !). Lorsque le débit augmente, la courbe de performance montre que la hauteur de refoulement diminue. Si on recherche de grandes hauteurs de refoulement sur la courbe, on constate que le débit possible diminue pour chacune des pompes. Il faut donc connaître les deux valeurs cibles pour pouvoir dimensionner une pompe selon son point de fonctionnement optimal. En règle générale, ce point de rendement optimal apparaît sur la courbe de performance de chaque pompe. Par ailleurs, la hauteur de refoulement correspond à la pression de fonctionnement de la pompe. C'est pourquoi il faut également tenir compte pour cet indicateur des différences de hauteur à surmonter sur le terrain ainsi que des longueurs de flexibles.

Installation et cavitation

Une mauvaise installation, peut être assimilée à une mauvaise utilisation et représente de 90 à 95 % des causes les plus fréquentes de dommages causés aux pompes centrifuges (submersibles). Il arrive souvent que la pompe soit tout simplement jetée dans la fosse et qu'elle aspire des pierres ou d'autres corps étrangers pour lesquels elle n'est pas conçue.

Cette problématique peut être évitée grâce à trois scénarios possibles. D'une part, il est possible de travailler avec une crépine fixée à la pompe. La pompe peut également être installée dans l'eau, sur un socle qui ne doit pas pouvoir basculer et qui doit être sécurisé en conséquence. La troisième solution consiste à évacuer la pompe à l'aide d'un câble, sans qu'elle puisse se poser au sol, sauf si elle doit refouler de la boue sur ce même sol.

Pour les pompes installées à sec, ce sont plutôt les tuyaux plats qui posent problème car la pompe de surface génère une haute dépression qui entraîne la rétractation des tuyaux. Dans ce cas, les flexibles (spiralés) indéformables constituent le choix idéal, de préférence avec une crépine.

La cavitation est un autre problème. Elle peut être due à une mauvaise hauteur d'aspiration lors de l'utilisation de pompes installées à sec. Des bulles de vapeur se forment alors dans la pompe, laquelle peut imploser et endommager l'élément de construction. Cela ressemble à de l'usure mais ce n'est pas le cas, car il est possible d'éviter la cavitation ! Il convient d'agir et de réduire la vitesse jusqu'à ce que le groupe fonctionne de nouveau en douceur et sans à-coups, au plus tard lorsque la pompe produit des vibrations importantes. Si la puissance est toujours suffisante pour l'objectif poursuivi, c'est la meilleure solution. Dans le cas contraire, il est possible d'éviter les phénomènes de cavitation en plaçant la pompe le plus près possible de la fosse afin de réduire les différences de niveau, et en réduisant au maximum la longueur de la conduite d'aspiration, et donc les pertes de charge.

Type de moteur : Pompe submersible diesel ou électrique

La quatrième erreur est de choisir la motorisation inappropriée. Le type de moteur à privilégier dépend du débit, de l'infrastructure du chantier et des temps de construction. La prise de décision est rapide lorsqu'il n'y a pas de courant sur place et qu'un grand générateur électrique et d'une armoire électrique supplémentaire peuvent être nécessaires pour faire fonctionner une pompe électrique submersible. Si la puissance est adaptée, un groupe électrogène diesel est ici la solution la plus pertinente. Cela facilite le chargement et le raccordement. Il est alors possible de réduire les coûts de transport, de mise à disposition et d'installation. Dans un premier temps et dans tous les cas, il convient d'étudier attentivement le chantier avant de prendre une décision.

Planification correcte de l'intervention

Les coûts ultérieurs constituent l'une des erreurs les plus importantes dans le choix d'une pompe d'assèchement. Du point de vue du système hydraulique, il est toujours possible d'utiliser différentes pompes pour la plupart des tâches. Mais cela dépend des conditions sur place et des coûts ultérieurs. Ces coûts doivent toujours être minimisés grâce à une planification aussi prudente que possible tenant compte des frais de montage et de démontage, des frais de déplacement, des frais de réparation et des coûts éventuels d'une pompe de remplacement.

Outre ces paramètres, la hauteur d'aspiration des fluides à pomper joue également un rôle important. Une pompe à gazole n'est pas toujours le meilleur choix. Ces pompes auto-amorçantes atteignent leurs limites physiques à des hauteurs d'aspiration supérieures à neuf mètres. C'est pourquoi nous recommandons de privilégier les pompes submersibles à des hauteur d'environ 7,50 à 8,50 mètres.

Lors du dimensionnement d'une pompe d'assèchement, il convient de prendre en compte un certain nombre de paramètres qui ne sont pas forcément visibles du premier coup d'œil. Atlas Copco peut vous aider à choisir la machine appropriée. Un bref appel peut vous faire gagner du temps et de l'argent.