Voici ce que vous devez prendre en compte lors de la sélection de pompes submersibles
Pour assurer l’efficacité maximale des stations de relevage des eaux usées, il faut tenir compte de certains éléments lors de la sélection des pompes submersibles. Vous en apprendrez plus dans la suite de cet article.
Pour assurer l’efficacité maximale des stations de relevage des eaux usées, il faut tenir compte de certains éléments lors de la sélection des pompes submersibles. Vous en apprendrez plus dans la suite de cet article.
La conception des pompes submersibles pour eaux usées dépend de plusieurs facteurs d'influence
Les stations de pompage transportent, en tant que stations de pompage principales ou intermédiaires, les eaux chargées et usées domestiques, industrielles ou urbaines, ainsi que les eaux pluviales. Outre les pompes centrifuges installées en fosse sèche, des groupes motopompes submersibles sont souvent utilisés. Lors de la sélection, il faut toutefois tenir compte d’exigences propres au système. Les facteurs les plus divers ont une influence sur le fonctionnement des pompes à eaux usées. Il faut notamment tenir compte du tracé de la tuyauterie, de la teneur en matières solides ainsi que du type d’installation pour un fonctionnement sans problème.
Alors, par où commencer la sélection ? Quels sont les facteurs à prendre en compte pour garantir un fonctionnement aussi long et sans problème que possible des groupes motopompes submersibles utilisés et, en fin de compte, de l’ensemble de la station de relevage des eaux usées ?
Toujours considérer la station de relevage des eaux usées dans son ensemble
Lors de la sélection d’un groupe motopompe submersible, il faut avant tout garder à l’esprit que celui-ci n’est qu’un composant de l’installation pour eaux usées. La sécurit é de fonctionnement et l’efficacité d’un groupe motopompe submersible ne sont assurées que si l’installation et ses systèmes, le fluide pompé (caractéristiques et composition), la régulation et le mode de fonctionnement sont harmonisés avec les caractéristiques et l’hydraulique de la pompe.
Grâce à des années de collaboration intensive avec des concepteurs, des installateurs et d’autres hommes de terrain, KSB a pu acquérir une grande expérience en matière de sélection de groupes motopompes submersibles dans les stations de relevage des eaux usées, expérience que nous souhaitons partager avec vous. Voici donc les principaux paramètres d’étude ainsi que des conseils pratiques pour une sélection réussie des groupes motopompes submersibles.
Paramètres d’étude et caractéristiques de dimensionnement
L’obtention d’un débit et d’une hauteur manométrique déterminés est au centre de la sélection d’un groupe motopompe submersible. La hauteur manométrique est calculée à partir de la différence de hauteur des réservoirs et des pertes de charge par frottement dans la tuyauterie et les composants associés. Le débit réel dépend d’une série de facteurs dont il faut absolument tenir compte lors de la sélection d’un groupe motopompe submersible.
Pour une sélection optimale de la pompe, il convient tout d’abord de calculer le plus précisément possible le point d’intersection entre la courbe caractéristique de la pompe et la courbe de réseau - c’est là que se situe la plage de fonctionnement optimale, dans laquelle la pompe fonctionne avec le meilleur rendement hydraulique. Pour le calcul, la hauteur manométrique H (en mètres) doit être mise en relation avec le débit d’eaux usées souhaité Q (en m3/h). Les limites de fonctionnement sont caractérisées par les valeurs Qmin et Qmax.
Débit (Q)
Il est extrêmement important de déterminer le plus précisément possible le débit requis ou le débit à relever pour dimensionner correctement la plage de fonctionnement du groupe motopompe submersible et, par conséquent, la taille de la station de relevage des eaux usées. Il en résulte un fonctionnement efficace de la pompe.
Hteur manométrique totale (H)
La hauteur manométrique totale d’une pompe est l’énergie par unité de masse du fluide divisée par l’accélération due à la pesanteur. Il est important de connaître les éléments suivants pour déterminer la hauteur manométrique : le niveau du fil d’eau du canal d’alimentation, les niveaux de démarrage et d’arrêt des pompes, le profil en long entre la pompe et l’exutoire de refoulement, les robinets, raccords, pièces façonnées et tuyauteries installés, avec indication de leurs diamètres nominaux (DN) et coefficients de perte de charge (ζ) ainsi que le niveau de liquide de l’exutoire de refoulement.
NPSH
Le NPSH indique la capacité d’aspiration d’une pompe. Il exprime la pression minimale à l’aspiration dont chaque pompe a besoin pour fonctionner de manière fiable et sans cavitation. D’une manière générale, on distingue le NPSH3% (cavitation admissible avec une chute de la hauteur manométrique de 3 %) de la pompe, dont l’acronyme est NPSHR (NPSH requis ou charge nette absolue requise à l’aspiration), et le NPSH de l’installation, dont l’acronyme est NPSHA (NPSH disponible ou charge nette absolue disponible à l’aspiration). Le NPSH3% peut être influencé par la forme et la conception de la roue du groupe motopompe submersible et par sa vitesse de rotation.
Puissance absorbée
La puissance absorbée est la puissance mécanique fournie par l’entraînement, absorbée à l’arbre ou l’accouplement de la pompe. La puissance absorbée ne doit pas être confondue avec la puissance disponible au niveau du moteur (puissance d’entraînement ou puissance nominale du moteur PN). Celle-ci est indiquée par le constructeur du moteur sur la plaque signalétique.
Fonctionnement en parallèle et courbes débit-hauteur réduites
En fonctionnement en parallèle, le débit total se compose des débits de chacune des pompes correspondant à la hauteur manométrique. De la hauteur manométrique des pompes individuelles, il faut défalquer la part dynamique des pertes de charge dans les tuyauteries individuelles jusqu’au raccordement au collecteur. La courbe caractéristique de réseau du collecteur ne comporte que les pertes de charge à partir du point de raccordement des tuyauteries individuelles.
Un calcul des pertes de charge permet de déterminer la hauteur manométrique
Pour calculer les hauteurs manométriques réellement nécessaires pour une installation de pompage, il faut déterminer les pertes de charge. La base est tout d’abord l’exigence du projet : une quantité X d’eaux usées (en litres) doit être transportée du point A au point B. Les vitesses d’écoulement recommandées pour les eaux usées permettent d’évaluer les sections de tuyauterie. Dans ce contexte, il convient de respecter les vitesses minimales pour le transport sûr des matières solides tout en tenant compte des considérations économiques concernant les vitesses d’écoulement maximales. Les diamètres qui en résultent permettent de calculer les pertes de charge.
Les pertes de charge (HV) dans les tuyauteries droites peuvent être calculées comme suit :
Les pertes de charge (HV) dans les robinets et les raccords de tuyauterie peuvent être calculées comme suit :
Conseils utiles
Voici quelques conseils précieux pour éviter les erreurs fréquentes ou contourner les difficultés qui peuvent survenir lors de la sélection :
- Considérer la pompe et l’installation dans son ensemble
- Choisir le type de roue et le matériau en fonction du fluide pompé
- Faire en sorte que le point de fonctionnement soit proche du point de meilleur rendement / dans la plage de fonctionnement optimale
- S’assurer que les vitesses d’écoulement minimales dans les tuyauteries horizontales et verticales sont respectées
- Tenir compte de la vitesse périphérique au niveau du diamètre extérieur de la roue
- Vérifier le niveau d’eau minimum dans le réservoir d’aspiration pour éviter les vortex aérés
- Tenir compte de la fréquence de démarrages des groupes motopompes submersibles
- Calculer les courbes débit-hauteur réduites
- Tenir compte de la vitesse d’écoulement minimale pour l’ouverture des clapets de non-retour
- Vérifier le pompage d’un groupe seul vers le collecteur.
Conclusion
Le choix de la pompe appropriée dépend en grande partie des conditions de service. Par conditions de service, on entend en premier lieu les caractéristiques du fluide pompé (p. ex. température, densité, viscosité, teneur en matières solides, teneur en sable ou autres particules), le débit prévu, la hauteur manométrique nécessaire, le comportement d’aspiration, la vitesse de rotation ainsi que le mode d’installation du groupe motopompe submersible. Pour la sélection, il est également nécessaire de disposer d’informations sur : la taille et les paramètres de raccordement des entraînements, les modes de fonctionnement, la fréquence de démarrages attendue ainsi que les influences de l’installation et de l’environnement (émission de bruit maximale, vibrations autorisées, autres vibrations se produisant dans les tuyauteries, etc.).
KSB se fera un plaisir de vous conseiller dans l’étude et la sélection de votre station de relevage des eaux usées. Contactez-nous !
Produits adaptés
Amarex KRT
Groupe motopompe submersible monocellulaire, à installation horizontale ou verticale, en construction monobloc, avec différentes formes de roue nouvelle génération, pour installation noyée ou sèche, stationnaire ou transportable, avec moteur à faible consommation d'énergie, disponible en version protégée contre les explosions.
Sewatec
Pompe à volute pour installation horizontale ou verticale avec différentes formes de roue nouvelle génération, avec bride de refoulement selon norme DIN ou ANSI, disponible en version protégée contre les explosions.