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3. L'hydraulique de pompage - missions-acf.org

7.1.2 Dimensionnement des stations de pompage solaire 30 ...... fonctionnement sur batterie avec stockage de l'énergie (frigo, éclairage, radio par exemple).




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LE POMPAGE
 TOC \o "1-3" 1. Généralités  GOTOBUTTON _Toc423612933  PAGEREF _Toc423612933 3
2. Les pompes motorisées  GOTOBUTTON _Toc423612934  PAGEREF _Toc423612934 4
3. L’hydraulique de pompage  GOTOBUTTON _Toc423612935  PAGEREF _Toc423612935 7
3.1 Puissance d'une pompe  GOTOBUTTON _Toc423612936  PAGEREF _Toc423612936 7
3.2 Hauteur d’aspiration  GOTOBUTTON _Toc423612937  PAGEREF _Toc423612937 8
3.3 Débit et Hauteur Manométrique Totale (HMT)  GOTOBUTTON _Toc423612938  PAGEREF _Toc423612938 9
3.4 Point de fonctionnement sur un réseau  GOTOBUTTON _Toc423612939  PAGEREF _Toc423612939 11
3.5 Courbes caractéristiques particulières  GOTOBUTTON _Toc423612940  PAGEREF _Toc423612940 12
3.5.1 Influence de la vitesse de rotation du rotor  GOTOBUTTON _Toc423612941  PAGEREF _Toc423612941 12
3.5.2 Vanner la canalisation de refoulement  GOTOBUTTON _Toc423612942  PAGEREF _Toc423612942 12
3.5.3 Montage de 2 de pompes identiquesen série  GOTOBUTTON _Toc423612943  PAGEREF _Toc423612943 13
3.5.4 Montage de 2 pompes identiques en parallèle  GOTOBUTTON _Toc423612944  PAGEREF _Toc423612944 14
3.5.5 Montage de 2 de pompes différentes  GOTOBUTTON _Toc423612945  PAGEREF _Toc423612945 15
4. Le choix d’une pompe motorisé  GOTOBUTTON _Toc423612946  PAGEREF _Toc423612946 16
4.1 choix d'une motopompe centrifuge de surface  GOTOBUTTON _Toc423612947  PAGEREF _Toc423612947 16
4.2 Choix d'une pompe électrique immergée  GOTOBUTTON _Toc423612948  PAGEREF _Toc423612948 18
5. L’alimentation électrique des pompes  GOTOBUTTON _Toc423612949  PAGEREF _Toc423612949 20
5.1 Puissance et intensité  GOTOBUTTON _Toc423612950  PAGEREF _Toc423612950 21
5.1.1 Notion de rendement  GOTOBUTTON _Toc423612951  PAGEREF _Toc423612951 21
5.1.2 Puissance électrique  GOTOBUTTON _Toc423612952  PAGEREF _Toc423612952 21
5.1.3 Intensité et tension  GOTOBUTTON _Toc423612953  PAGEREF _Toc423612953 22
5.2 Dimensionnement d’un générateur  GOTOBUTTON _Toc423612954  PAGEREF _Toc423612954 24
6. Les pompes d'épuisement  GOTOBUTTON _Toc423612955  PAGEREF _Toc423612955 25
6.1 Principe et matériel  GOTOBUTTON _Toc423612956  PAGEREF _Toc423612956 25
6.2 Pompes d'épuisement électriques  GOTOBUTTON _Toc423612957  PAGEREF _Toc423612957 26
6.3 Pompes d'épuisement pneumatiques  GOTOBUTTON _Toc423612958  PAGEREF _Toc423612958 27



7. Les Pompes à énergie renouvelable  GOTOBUTTON _Toc423612959  PAGEREF _Toc423612959 28
7.1 Le pompage solaire  GOTOBUTTON _Toc423612960  PAGEREF _Toc423612960 29
7.1.1 Energie solaire  GOTOBUTTON _Toc423612961  PAGEREF _Toc423612961 29
7.1.2 Dimensionnement des stations de pompage solaire  GOTOBUTTON _Toc423612962  PAGEREF _Toc423612962 30
7.2 L’énergie hydraulique  GOTOBUTTON _Toc423612963  PAGEREF _Toc423612963 32
8. Les pompes à motricité humaine  GOTOBUTTON _Toc423612964  PAGEREF _Toc423612964 35
8.2 Typologie des principales pompes à main  GOTOBUTTON _Toc423612965  PAGEREF _Toc423612965 36
8.3 Pompes à piston immergées  GOTOBUTTON _Toc423612966  PAGEREF _Toc423612966 38
8.3.1 principe de fonctionnement et matériel  GOTOBUTTON _Toc423612967  PAGEREF _Toc423612967 38
8.3.2 Exemple de pompes refoulantes à piston : Kardia, India Mark II, et Aquadev/Afridev  GOTOBUTTON _Toc423612968  PAGEREF _Toc423612968 40
8.3.3 Pompe aspirante à piston type VN6.  GOTOBUTTON _Toc423612969  PAGEREF _Toc423612969 43
8.4 Hydropompes - principe et matériel.  GOTOBUTTON _Toc423612970  PAGEREF _Toc423612970 44
8.4.1 Pompe à rotor - principe et matériel.  GOTOBUTTON _Toc423612971  PAGEREF _Toc423612971 46

LE POMPAGE
Le choix du système de pompage doit être fait en prenant en compte non seulement les contraintes techniques (type de pompe, énergie, hauteur de refoulement, débit, turbidité de l’eau), mais aussi les contraintes liées au contexte socio-économique (système de pompage accepté, disponibilité des pièces détachées, facilité de maintenance des pompes).

Ce chapitre donne les éléments théoriques permettant de dimensionner les stations de pompage courantes appropriées à notre domaine d’utilisation, illustrés par des exemples pratiques. Une partie de ce chapitre est consacrée aux pompes à énergies renouvelables solaire ou hydraulique.
Généralités
La typologie des pompes les plus utilisées est donnée dans le tableau ci-dessous.
Type de pompeUtilisationCaractéristiques et technologiepompe à motricité humaine


équipement de forages et puits aspirante installée en surface
( à piston VN6
refoulante avec partie hydraulique immergée
( à piston
( à baudruche hydraulique
( à vis pompe immergée
électriqueéquipement de forage et puits pour des débits > 2 m3/h, essais de pompagerefoulante
( centrifuge multi-étagéepompe d'épuisement
épuisement de fouilles (mise en eau de puits)
pompage sur eau de surfacerefoulante ou aspirante-refoulante
( centrifuge
( pneumatique à membrane
pompe de surface
électrique ou motopompepompage sur eau de surface
pompage de réservoir vers un réseau ou un autre réservoiraspirante-refoulante (hauteur d’aspiration limitée à 7 mètres)
( centrifugetableau  SEQ tableau \* ARABIC 1: typologie des pompes
Quelque soit le type de pompe, celle ci est constituée de 3 parties distinctes:
- la partie moteur qui fournit la puissance nécessaire au pompage,
- l'accouplement qui transmet cette puissance à la partie hydraulique,
- la partie hydraulique qui transmet cette puissance à l'eau pour la déplacer (l’aspirer et/ou la refouler).

Le principe de fonctionnement correspondant aux différents types de pompes est présenté dans le tableau suivant.
Partie moteur
AccouplementPartie hydrauliquepompe à motricité humainemain
piedlevier + tringleriepompe volumétrique (piston immergé ou émergé)motopompe de surfacemoteur thermique (diesel ou essence)arbre sur palierspompe centrifugepompe immergée électriquemoteur électrique immergéarbrepompe centrifuge à roues multi-étagéespompe d'épuisement pneumatiquecompresseurtuyau d'air comprimépompe volumétrique à membranetableau  SEQ tableau \* ARABIC 2: principe de fonctionnement des pompes usuelles


Figure  SEQ Figure \* ARABIC 1: fonctionnement d’une pompe centrifuge électrique de surface
Les pompes motorisées
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.  REF _Ref422114960 \* MERGEFORMAT Figure 2  REF _Ref422114953 \* MERGEFORMAT 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.


Figure  SEQ Figure \* ARABIC 2: forme de l’aube (roue) des pompes centrifuges


Figure  SEQ Figure \* ARABIC 3: Forme de la roue des turbopompes
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.


Figure  SEQ Figure \* ARABIC 4: presse étoupe




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).

La puissance absorbée sur l’arbre de la pompe est alors donnée par la formule suivante (cas de l’eau, poids spécifique égale à 1):





 EMBED Equation.2  P : puissance en kw, 1kw = 1,36 CV
HMT : Hauteur manométrique totale (mCE)
Q : débit (m3/h)
 EMBED Equation.2  : rendement de la pompe. Le rendement optimum de la pompe (entre 0,8 et 0,9) se situe au voisinage de la plage d’utilisation de la pompe (courbe de rendement donnée par le constructeur).

La puissance du moteur nécessaire pour entraîner la partie hydraulique est toujours supérieure à la puissance absorbée par l’arbre compte tenu des pertes divers dues à la transmission, d’erreurs de calcul des pertes de charge produite au niveau de la pompe et du couple de démarrage.
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)

Plus généralement, les possibilités d’aspiration d’une pompe de surface en fonction de ces caractéristiques et de ces conditions d’installation seront déterminées grâce au NPSH (net positif suction head = hauteur de charge nette absolue). Celui ci est donnée par le constructeur en fonction du débit de la pompe et des conditions d’installations. La hauteur géométrique d’aspiration plus les pertes de charges devra toujours être inférieur au NPSH requis par la pompe.
La hauteur d’aspiration joue aussi sur la hauteur de refoulement totale que la pompe pourra atteindre.

Pour aspirer au delà de cette hauteur, il sera nécessaire d’utiliser non plus une pompe aspirante, mais une pompe immergée refoulante.
Les pompes aspirantes, avec un hydro-éjecteur sont des cas particuliers de pompes de surface aspirantes qui pourront relever de l’eau au delà de la hauteur d’aspiration théorique. Une partie de l’eau fournie par la pompe est en effet refoulée et recyclée dans l’hydro-éjecteur (2 ème tube dans le forage) pour permettre de relever des hauteurs d’eau supérieures à 10 mètres. Le rendement de la pompe est d’autant plus faible.


Types de pompes de surfaceHauteur maximale d’aspirationexemples de pompe pompes à main à piston émergéentre 7 et 10 mètres selon modèlestype VN6, Birmanie..
petites pompes centrifuges électriquesmaximum 8 mètres toutes marques, toutes originespompes centrifuges électriques de taille importante voir le NPSH systématiquementtoutes marques Grundfos, KSB, Voguel, motopompes centrifuges de surface (moteur essence)jusqu’à 10 mètres avec talentpompes robins, Tsuruni moteurs Hondamotopompes centrifuges de taille importante (moteur diesel)voir le NPSH
maximum 7 mètres.pompes sur moteurs Lister par exempletableau  SEQ tableau \* ARABIC 3: hauteur d’aspiration en fonction du type de pompe
Débit et Hauteur Manométrique Totale (HMT)
Ces 2 paramètres traduisent directement le débit d'exploitation et la hauteur à laquelle la pompe devra refouler. Celle ci est majorée des pertes de charges et de la pression de refoulement dans la conduite et s’écrit donc sous cette forme :
 EMBED Equation.2 
HMT hauteur manométrique totale (mCE)ha+hrhauteur d'aspiration + hauteur de refoulement (m)Jperte de charge fonction de la longueur du tuyau, des accessoires (vannes, coudes)Prpression résiduelle (mCE) pression à la sortie du tube de refoulementCourbe caractéristique d’une pompe
Pour une pompe donnée, plus la HMT est élevée, plus le débit que pourra fournir la pompe sera faible. Les différents couples de points (HMT, débit) forme la courbe caractéristique de la pompe. Hors du voisinage de cette courbe, la pompe ne sera pas dans sa configuration optimum, induisant une baisse de rendement. Cf.  REF _Ref422121579 \* MERGEFORMAT Figure 5.

Les pertes de charge J
La formule utilisée pour calculer les pertes de charge (frottement du fluide sur les parois et changement de section ou de direction) est la formule de Colebrook expliquée dans le chapitre réseau.
Les pertes de charge J sont fonctions des pertes linéaires (longueur totale de conduites La + Lr) et des pertes de charge singulières (crépines, coudes, vannes). Ces dernières peuvent être estimées à 10% des pertes de charge linéaires.

Dans le cas d’une pompe de surface, les pertes de charge singulières seront calculées précisément pour connaître la hauteur maximale d’aspiration (limitée par le NPSH).




Figure  SEQ Figure \* ARABIC 5: courbe caractéristique de la gamme des pompes
SP 8A Grundfos et courbes de rendement et de puissance.
Point de fonctionnement sur un réseau
Le point de fonctionnement de la pompe est le couple HMT/Débit correspondant au fonctionnement de la pompe compte tenu des pertes de charge dans le réseau. Lors de l'installation de la pompe un point de fonctionnement sera trouvé, débit et HMT vont s'équilibrer.

Si l'on veut connaître à l'avance ce point de fonctionnement il faut réaliser un graphe représentant la courbe caractéristique du réseau. Ce graphe est tracé en calculant les pertes de charge pour différents débits fictifs dans le réseau. Le point d'intersection de cette courbe avec la courbe caractéristique de la pompe donne le point de fonctionnement de la pompe sur ce réseau.

Q
(l/mn)hauteur géométrique H (m) (Ha + hr)pertes de charges J
mCEHMT totale (m)
HMT = H + J02502512525934250253257300254469380256691
 Figure  SEQ Figure \* ARABIC 6: point de fonctionnement
Courbes caractéristiques particulières
Influence de la vitesse de rotation du rotor
La vitesse de rotation de l'arbre est généralement mesurée en tours/minute.
Si la vitesse de rotation d'une pompe donnée passe de n1 à n2 tours par minute (rpm = rotation par minute) le débit Q, la HMT et la puissance absorbée P varient dans les rapports suivants:

 EMBED Equation.2   EMBED Equation.2   EMBED Equation.2 
 EMBED Equation.2 
Un moteur thermique ou électrique à courant continu permet de faire varier cette vitesse pour l'adapter à une situation donnée. On trouve donc chez certains constructeurs des courbes caractéristiques de pompes pour des vitesses de rotation différentes. Cf.  REF _Ref423179678 \* MERGEFORMAT Figure 7.
Généralement les pompes électriques ont une vitesse de rotation égale à 3000 tours/minute pour les moteurs asynchrones bipolaires (vitesse de rotation = fréquence / nombre de paires de pôles du moteur). C'est le cas de toutes les pompes immergées sans régulateur de vitesse.
Vanner la canalisation de refoulement
En diminuant la section de passage de l’eau par vannage, il est possible de diminuer le débit de la pompe (augmentation des pertes de charge singulières). Il en résulte immédiatement une baisse de rendement de la pompe et une augmentation de la puissance à développer. Sur les stations de pompage importantes, le vannage aura donc des répercutions au niveau de la consommation électrique du moteur de la pompe.

D’autre part un trop fort vannage peut entraîner un risque de sortir de la plage d’utilisation de la pompe et augmente les contraintes mécaniques sur la pompe (poussée au niveau de l’axe de la pompe).


Figure  SEQ Figure \* ARABIC 7: courbes caractéristiques en fonction de la vitesse de rotation
Montage de 2 de pompes identiquesen série
Le montage de 2 pompes en série permet d'augmenter fortement la hauteur de refoulement. Si l'on conserve le débit initial d’une pompe seule, la HMT est doublée. Pratiquement, pour construire la courbe caractéristique correspondante il suffit d’additionner les HMT.
La pompe présentée ici (TEF2-50 motopompe Tsurumi - moteur Robin) permet de pomper 200 l/mn à 50 mètres. 2 pompes de ce modèle en série pourront pomper un débit équivalent de 200l/mn avec une HMT de 100m. Si le débit n’est pas bridé, le point de fonctionnement s’établira sur la courbe de fonctionnement du réseau. Cf.  REF _Ref422224195 \* MERGEFORMAT Figure 9.


Figure  SEQ Figure \* ARABIC 8: montage de 2 pompes en série



Fonctionnement
débit
l/mnHMT
mCE
pompe seule sur le réseau
200
50
pompes en série sur le réseau
290
65pompes en série avec vannage du débit
200
100
Figure  SEQ Figure \* ARABIC 9


Montage de 2 pompes identiques en parallèle
Le montage de 2 pompes en parallèle permet d'augmenter fortement le débit pompé sur un réseau. Mais compte tenu que les pertes de charge J croîtront proportionnellement au débit, celui-ci ne pourra être multiplié par 2. Pratiquement, il suffit d’ajouter les débits de chaque pompe en conservant la HMT pour tracer la courbe caractéristique. Cf.  REF _Ref422225152 \* MERGEFORMAT Figure 11


Figure  SEQ Figure \* ARABIC 10: montage de 2 pompes en parallèle



fonctionnementdébit
l/mnHMT
mCE
pompe seule

240
43
pompes en // sur le réseau

320
57
Figure  SEQ Figure \* ARABIC 11

Montage de 2 de pompes différentes
Le montage en série ou en parallèle de pompes de caractéristiques différentes est possible. Le principe est le même, en série on additionne les HMT, et en parallèle les débits. En traçant la courbe caractéristique de l'ensemble des 2 pompes et celle du réseau, on détermine alors le point de fonctionnement.
Sûr l’exemple ci-dessous, pour une HMT supérieure à 30 mètres, il ne sert à rien de coupler ces 2 pompes, le débit ne sera pas augmenté. Par contre pour une HMT de 20, le débit de pompage sera de 600 l/mn au lieu de 350 l/mn avec la pompe TEF2 50 seule.


Figure  SEQ Figure \* ARABIC 12: 2 pompes différentes montées en parallèle
Le choix d’une pompe motorisé
choix d'une motopompe centrifuge de surface
 EMBED Word.Picture.6 
Figure  SEQ Figure \* ARABIC 13: motopompe de surface
Exemple
Dans le cas ci-dessus la motopompe doit aspirer de l'eau à 5 m de profondeur et la refouler à 25 mètres de hauteur. La conduite utilisée a un diamètre intérieur de 40,8 mm (DN 50), la longueur totale au sol de la conduite de refoulement est de 200 m et celle de la conduite d'aspiration est de 6 m. Le débit requis est de 2 l/s soit 120 l/mn. On désire une pression résiduelle de 1 bar, soit 10 mètres de colonne d’eau. La hauteur manométrique totale est égale à:
HMT = Ha + Hr + J linéaires + Pr + Jsingulières
HMT = (5 + 25) + (206 ( 5,85 %) + 10,33 + 10% de Jlinéaire = 53 mCE

Avec : 1 bar = 10.33 mCE dans les conditions normales de température et de pression
5.85 % est le coefficient de pertes de charge par m de tuyau pour les conditions énoncées (tuyau de DN 50, débit de 2 l/s)

Le calcul de la HMT permet de déterminer le couple HMT, débit (53m, 120 l/mn) afin de choisir la pompe appropriée par rapport aux courbes caractéristiques des pompes. Ici, la pompe qui correspond est la TEF2-50 Cf.  REF _Ref423188727 \* MERGEFORMAT Figure 12.
Les constructeurs présentent les caractéristiques des pompes par des faisceaux de courbes. Cf.  REF _Ref422233758 \* MERGEFORMAT Figure 15.

Une fiche technique sera réalisée pour éviter les confusions au niveau du traitement de la commande (choix des conduites, marquage, type de carburant etc..).

DN aspiration mm
DN refoulement mm
débit max. l/minute
HMT max. m
point fonctionnement
débit l/mn
HMT m
type d'utilisation
type de moteur
puissance (cv:tr:mn)50
1(40 + 2(25
400
75

120
53
pompage en rivière
ROBIN EY-20D
5.0 / 4000
 EMBED Word.Picture.6 types / carburants4 temps, refroidissement par air, essence
Choix d'une pompe électrique immergée

Figure  SEQ Figure \* ARABIC 14: pompe électrique refoulante immergée multi-étagée

Calcul de la HMT (idem 4.1)
HMT = (60 + 25) + (260 ( 5.85 %) + 10.33 + J singulière ( 101 mCE

En toute logique, les pertes de charge singulières doivent être calculées. Dans le cas d’une pompe immergée refoulante (pas de hauteur d’aspiration limitée), ce terme sera négligé à ce niveau.

Codification des pompes
pompe SP 5 A 12
SP : Submersible Pump
5 : gamme de débit d’exploitation (5 m3/h)
12 : nombre d’étages (multi-étagée).






Figure  SEQ Figure \* ARABIC 15: gamme des pompes Grundfos

Pour notre exemple on recherche une pompe capable de débiter 7,2 m3/h à 110 mCE. Il faut donc choisir la série SP 8A, Cf.  REF _Ref422233758 \* MERGEFORMAT Figure 15 et dans cette série celle qui comporte 25 étages. Cf.  REF _Ref422233914 \* MERGEFORMAT Figure 16.

La pompe peut fonctionner sur réseau électrifié ou avec un générateur; le raccordement comprend alors:
( un câble étanche pour raccorder la pompe au boîtier de commande
( un boîtier de commande faisant la liaison avec le générateur ou le réseau

Diamètre des pompes immergées Grundfos
A titre indicatif, vous trouverez ci-dessous les diamètres extérieurs des pompes pour équiper des forages en 4 et 6’’ (100 et 150 mm).

Gamme de pompeDiamètre (mm)Diamètre (mm)Diamètre (mm)SP1A - 5A95SP8A - 5 à 25101SP8A - 30/50138SP 14A101SP 45 A145 à 192


Figure  SEQ Figure \* ARABIC 16: Abaque de détermination du nombre d'étages d'une pompe pour une série donnée (ici SP 8A-25)
L’alimentation électrique des pompes
En fonction des possibilités et des contraintes de terrain, l’alimentation électrique provient:
- du secteur (milieu urbain essentiellement)
- d’un générateur (là ou il n’y a pas de réseau correcte)
- d’un système d’énergie solaire.

Chaque système comporte ses contraintes propres (niveau technique requis, coût de l’équipement et de fonctionnement, durée d’amortissement, maintenance des équipements) qui doivent être évaluées. Toutes choses étant égales par ailleurs, une installation solaire est plus performante en terme de coût de fonctionnement, quasi nul (hors amortissement) mais reviendra beaucoup plus chère à l’achat que l’installation d’un générateur classique.

AlimentationEléments à dimensionner ou à vérifierSur secteurViabilité du secteur : coupures, chutes de tension.
Installation d'un transformateur
Câble d'alimentation (longueur et () et pertes de puissanceSur générateurPuissance du générateur
Câble d'alimentation (longueur et ()SolairePuiss. nécess. ( nbre de panneaux photovoltaïques
Onduleur - Câble d'alimentation (longueur et ()tableau  SEQ tableau \* ARABIC 4: caractéristiques techniques de différentes alimentations
Puissance et intensité
Quelque que soit le type d’alimentation électrique, il est primordial d’évaluer la puissance absorbée par le moteur électrique de la pompe. Nous avons vu au début de ce chapitre comment calculer la puissance hydraulique en fonction de la HMT et du débit. Nous devons maintenant déterminer l’intensité et la puissance électrique consommée par le moteur de la pompe.
Notion de rendement
En fonction du type de transmission entre la partie pompe et la partie moteur, le rendement entre la puissance mécanique et la puissance absorbée par le moteur sera de:
- 10 à 15% dans le cas d’une transmission direct par arbre.
- 30% dans le cas d’une transmission par courroie.
Puissance électrique
( La puissance apparente: P = U ( I en kVA ; c'est la puissance utilisée pour désigner les générateurs.

( La puissance réelle: P = U ( I ( Cos( en Kw ; c'est la puissance qui sert au calcul de la consommation des moteurs. Elle tient compte du facteur de puissance réactive Cos(, égal à 0.8.
Intensité et tension
Sur les plaques signalétiques des moteurs, sont notées 2 termes d’intensités:
( intensité nominale In : c'est l'intensité en marche normale.
( intensité de démarrage Id : c'est l'intensité absorbée lors du démarrage du moteur, supérieure à In

Intensité nominale absorbée par le moteur
- en courant continu:  EMBED Equation.2 

- en courant alternatif monophasé:  EMBED Equation.2 

- en courant alternatif triphasé:  EMBED Equation.2 

Pn : puissance nominale du moteur de la pompe en Kw
U : tension en Volt
In : Intensité nominale donnée en A
 EMBED Equation.2  : rendement du moteur
Le rendement d’un moteur est d’autant plus élevé que le moteur est puissant. Pour des moteurs de 50 kw, le rendement sera de l’ordre de 0,85 et pour des moteurs de l’ordre de 1 kw le rendement sera plus faible de l’ordre de 0,70. Le rendement des moteurs diminue lorsque les pertes de charge hydraulique augmentent. On définit alors une intensité I, de pleine charge qui correspond au fonctionnement de la pompe à pleine charge, avec les pertes de charge minimales et le meilleur rendement. Le vannage (augmentation des pertes de charge) va bien provoquer une baisse de rendement du moteur et donc une consommation supérieure au régime normal. (Cf page  PAGEREF _Ref423318282 12)

Pour des moteurs à courant alternatif de 1 à 10 Kw tournant à 3000 tr/mn on aura donc les intensités suivantes:
Monophasé 220 V5 A par KwTriphasé 220 V3.8 A par KwTriphasé 380 V2.2 A par Kw
Intensité et de démarrage Id puissance nécessaire
Lors du démarrage du moteur la puissance absorbée est très nettement supérieure à la puissance nominale (couple de la pompe importante pour démarrer le moteur électrique et sa partie hydraulique de 0 à 3000 tr/mn). La tension étant fixe, c'est l'intensité qui s'accroît.
Les constructeurs donnent généralement le rapport  EMBED Equation.2  qui permet de connaître l'intensité absorbée lors du démarrage direct de la pompe. La valeur réelle (de l’ordre de 6) est notée sur la plaque du moteur de la pompe.

La puissance du générateur ou du secteur sur lequel est branché la pompe doit pouvoir supporter cette intensité Id. C’est donc avec ce terme Id que sera calculé la puissance du générateur nécessaire au fonctionnement d’une pompe à partir de la formule P (kVA) = U x Id.

Compte tenu que cette intensité est absorbée sur un temps très court, nous verrons comment appliquer ce calcul pour dimensionner les générateurs.

Chute de tension
Le moteur fonctionnera de manière optimale à une tension précise. La section des câbles d'alimentation doit être calculée pour ne pas subir une chute de tension aux bornes du moteur supérieure à 5%. La section des câbles est donnée par la formule suivante:

 EMBED Equation.2  A section du câble (mm2)
L : longueur du câble (m)
( : résistance du câble (( 0.02 (.mm2/m)
I : intensité (A)
C : coefficient fonction de l'alimentation
U : tension nominale (Volt)
(U : pertes maxi de tension (5%)
C =  EMBED Equation.2  démarrage direct ; monophasé
 EMBED Equation.2  démarrage direct ; triphasé

Puissance moteur en KwMonophasé 220VTriphasé 220 VTriphasé 380 V0.553 (1.5 mm24 (1.5 mm24 (1.5 mm21.13 (2.5 mm24 (1.5 mm24 (1.5 mm22.2-4 (2.5 mm24 (1.5 mm23.7-4 (2.5 mm24 (1.5 mm25.5-4 (4 mm24 (1.5 mm211-4 (6 mm24 (2.5 mm2tableau  SEQ tableau \* ARABIC 5: Section de câble en fonction de la puissance moteur et de l'alimentation (ligne de 100 mètres et plus)
Dimensionnement d’un générateur
Le générateur sera choisi en fonction des caractéristiques du moteur de la pompe. Une pompe triphasée sera toujours alimentée par un groupe fournissant du courant triphasé. Une pompe monophasée, pourra être alimentée par un groupe monophasé ou triphasé de préférence pour réduire les problèmes d’intensité de démarrage. Un boîtier de démarrage sera nécessaire pour les pompes monophasées.
Les calculs théoriques présentés ci-dessous, ne suffisent pas pour dimensionner un groupe correctement car ils ne prennent pas en compte les caractéristiques des générateurs qui diffèrent selon la technologie de la génératrice. Pour les gammes de puissance relativement faible (< 10 kVA), nous proposons une approximation satisfaisante.
Pour des puissances beaucoup plus élevées, des démarreurs progressifs sont le plus souvent installés pour s’affranchir des problèmes d’intensité de démarrage.

Calcul théorique des puissances (moteur et groupe)
Les caractéristiques de la pompe SP8A-25 sont données par le constructeur:
Inominal = 8.9 A
Id / In = 4.4 (< 6)
Cos( = 0.87

Id = 8.9 ( 4.4 = 39.2 A

- Puissance consommée par le moteur de la pompe:
P(w) = U ( I ( Cos( = 380 ( 8,9 ( 0.87 = 2,9 Kw
- Puissance requise par le générateur en Volt-Ampère
P(VA) = U x I = 380 x 8,9 = 3,4 kVA

- Puissance requise par le générateur au démarrage:
P (kVA) = U ( Id = 380 ( 39.2 = 14.8 kVA

La puissance du groupe requise, alimentant cette pompe d’après les calculs devrait être de 14 kVA. En fait 2 facteurs sont pris en compte dans le dimensionnement final,
- la fréquence du démarrage,
- le moteur est triphasé, et subit donc un couple au démarrage plus faible qu’un moteur monophasé.

Calcul empirique (approximation pour les groupe < 10 kVA)
La puissance du groupe sera du double de la puissance consommée par le moteur de la pompe, majorée de 25 %.
P groupe = P pompe ( 2 + 25%

Soit pour cet exemple, Pgroupe = 3.3 kw ( 2 + 25% = 8.25 kVA
Les pompes d'épuisement
Principe et matériel
Ces pompes refoulantes sont capables de pomper en eau chargée (boue, sable) contrairement aux pompes immergées classiques. Elles sont utilisées pour épuiser les fouilles des chantiers de terrassement par exemple.
Nous avons testé ce type d’équipement pour l’épuisement des puits, pour la mise en eau des ouvrages. En effet, pour cet usage les motopompes de surface sont limitées par leur hauteur d’aspiration maximale de 10 mètres et pour des raisons de sécurité évidentes, il est totalement exclu de descendre la motopompe dans un puits lorsque les puisatiers travaillent (évacuation des gaz d’échappement impossible).

Elles peuvent être aussi utilisées pour tout pompage sur rivière, pour alimenter une station de traitement d’eau (réseau d’urgence) ou pour l’irrigation par exemple.

L'expérience nous a conduit à développer 2 types de pompes présentées ci dessous:
( les pompes d'épuisement électriques
( les pompes d'épuisement pneumatiques

Pour les chantiers de puits, les pompes pneumatiques malgré leur coût (pompes + compresseur) nous apparaissent plus adaptées (robustesse, sécurité, pas d’électricité au fond de fouille). Elles fonctionnent avec un petit compresseur de chantier, fournissant au minimum 6 bars et 35l/s, qui s’avère très utile sur les chantiers (fonctionnement d’un marteau piqueur par exemple).

Par contre, pour tout pompage sur rivière (eau potable ou irrigation), les pompes électriques d’épuisement sont plus adaptées de part leur faible encombrement, leurs performances hydrauliques (HMT, Débit), leur coût d’achat et de fonctionnement moindre (consommation faible d’un générateur par rapport à un compresseur).
Pompes d'épuisement électriques
Les caractéristiques du modèle présenté en font une pompe polyvalente pour les situations courantes. Il existe évidement d’autres gammes de pompes en fonction des utilisations spécifiques.

Modèle 2102 HT 234
dimension et poids
poids: 50 kg
hauteur ( diamètre: 660 ( ( 470
diamètre de refoulement: 2"
puissance et alimentation
P nominale: 4.6 kW
U = 380 V, 50 Hz triphasé
ou 220 V, 50 Hz triphasé
Figure  SEQ Figure \* ARABIC 17: pompe d’épuisement électrique
Pompes d'épuisement pneumatiques

Figure  SEQ Figure \* ARABIC 18: montage d’une pompe pneumatique et d’un marteau piqueur. Alternance des phases de pompage (vanne pompe ouverte) et des phases de fonçage (vanne marteau ouverte).
Les inhalations d'air chargé d'huile sont toxiques (masques pour les ouvriers) et il est conseillé de régler le lubrificateur au minimum. On pourra simplement lubrifier les équipements quotidiennement et ainsi s’en affranchir.
Le modèle que nous avons sélectionné est une pompe à membrane dont vous trouverez les caractéristiques ci-dessous.

dimension et poids
poids: 31 kg
hauteur ( largeur ( longueur:
60 ( 40 ( 35
DN refoulement: 2"1/2
consommation d'air comp 6 bar
débit d'air: 34 l/s
DN entrée air: 3/4" EMBED Word.Picture.6 



Figure  SEQ Figure \* ARABIC 19: pompe d’épuisement à membrane
Les Pompes à énergie renouvelable
Le pompage solaire est une technologie maintenant bien maîtrisée par les constructeurs. Cette solution peut se rélèver intéressante pour l’alimentation en eau d’un village de taille moyenne. Les débits exploités et HMT restent limités (maximum 100 m3/j à 10 mètres). Au delà, la surface des panneaux solaires à installer devient vite importante et l’installation très onéreuse. La maintenance de ces installations doit être considérée au même titre qu’une installation classique même si les coûts de fonctionnement sont quasi nuls. Il faudra s’assurer de la disponibilité des pièces détachées et de la formation de techniciens à cette technique. Enfin le solaire peut induire une fausse idée du coût de l’eau et de la maintenance de l’installation.

L’expérience de pompe fonctionnant en utilisant la force du courant du Nil, à Juba au Soudan, nous a paru une alternative qui méritait d’être présenté dans ce chapitre sur le pompage à énergie renouvelable.
Le pompage solaire
Energie solaire
Des panneaux solaires convertissent l'énergie solaire (agitation des photons) en énergie électrique (agitation des électrons).
Cette énergie peut être accumulée dans des batteries (accumulateurs) pour permettre un fonctionnement continu, ou transmise directement à l’appareil électrique. On distingue:
( fonctionnement "au fil du soleil", dit ‘’fil de l’eau’’ dans le cas du pompage
( fonctionnement sur batterie avec stockage de l'énergie (frigo, éclairage, radio par exemple).

Le pompage solaire se fait toujours au fil de l’eau pour s’affranchir des accumulateurs qui sont des équipements onéreux à changer tous les 2/3 ans. Sur un réseau d’eau, le réservoir à une fonction similaire à un accumulateur.

( les panneaux solaires fournissent la puissance nécessaire au fonctionnement de la pompe. Le montage de ceux-ci en série permet d'obtenir la tension voulue au convertisseur (on additionne les tensions de chaque module).
( le convertisseur permet l'alimentation en courant alternatif 220V de la pompe à partir du courant continu fourni par les panneaux solaires. Le débit de la pompe et donc la vitesse de rotation du rotor variera en fonction de l’ensoleillement avec un débit maximum au milieu de la journée.
L'électricité produite par les panneaux est un courant continu d'une intensité de quelques ampères, sous une tension de 12 à 18V, fournissant une puissance selon les modèles de 60 à 90 Wc. (4,86A, 18,5V et 90Wc pour les BP Solar 590).

Le rendement des panneaux solaires est fonction de l'ensoleillement et de l'angle d'exposition d’une part et de la température des cellules d’autres part.
Ces 2 paramètres dépendent de la latitude et des caractéristiques climatologiques et géographiques de la zone d'implantation. Une étude est obligatoire pour chaque cas afin de connaître la surface de panneaux nécessaire à la pompe.






















Dimensionnement des stations de pompage solaire
Principe
Pour définir la puissance utile au fonctionnement de la pompe dévellopée par les panneaux solaires, les données minimums sont :
- La situation géographique pour déterminer l’ensoleillement et a radiation solaire globale (HSP : Hour Sun Pic)
- Le débit, et la HMT

On procèdera ainsi:
Définir le HSP (Kwh/m2/j) qui est fonction de la durée en heure de l’ensoleillement max. et de la durée du jour. Ce HSP est donc défini par rapport à la latitude de la zone de travail. Cf. Tables en annexe.

Choisir une pompe en fonction du débit et de la HMT. Cf. Tableau ci dessous.

Utiliser les abaques de rendement des pompes fournis par le constructeur qui donne en fonction du HSP la puissance nécessaire développée Wp par les panneaux pour faire fonctionner la pompe dans cette gamme de débit, et de HMT. Se reporter à l’abaque en annexe.
Déterminer le nombre de panneaux : Wp/Pn (Puissance nominale d’un panneau).

Vérifier la tension nominale pour le fonctionement de l’onduleur (selon les modèles).

Calculer le débit instantané à l’ensoleillement maxi à l’aide de l’abaque donnant le débit en fonction de la puissance Wcc = 0,8 x Wp

Exemple d’une station de pompage
Données : - HMT 65 m, Q = 10 m3/jour
- Station au Mali, HSP = 5,7 kWh/m2

On choisi une pompe SP3A-10, l’abaque ci joint nous donne une puissance utile au moteur de Wp = 1400 w.
En équipant l’installation de panneaux BP Solar 590 à 90 Wc, le nombre de modules solaires est de : Wp/Pn = 1400/90 = 15,5 panneaux

L’onduleur fonctionne sous une tension nominale de 110 V, il faut donc 7 panneaux de 18 V montés en série.
La station est composée de 21 panneaux, 7 modules en série et 3 en parallèle.

Le débit instantané est Wcc = 1890(90x21) x 0,8 = 1512 W, d’après l’abaque, cela donne 3,5 m3/h.

Gamme des pompes Grundfos Solairse
A titre indicatif, voici la gamme des principales pompes solaires Grundfos et leur gamme de débit moyen journalier. (HSP = 5,7 et Température 30 °C - 20° latitude Nord - inclinaison 20 °)



PompeHMT (m)Débit moyen journalier (m3/j)SP1,5A-2180 - 120 10 SP2A-1550 - 12015SP3A-1030 - 7020SP5A-72-5035SP8A-52 - 2860SP14A-32 -15>100L’énergie hydraulique
Les pompes Garman, fabriquées sous un brevet anglais, en Angleterre et a Khartoum au Soudan, sont des pompes centrifuges de surface utilisant seulement la force motrice du courant des rivières, par l’intermédiaires de pales fixées sur une hélice pour entraîner l’arbre de la pompe.

Ces pompes peuvent fonctionner en continu, (24h/24) dès lors que le cours d’eau présente un courant minimum de 0,85m/s et une profondeur suffisante de 3 mètres environ.
Le domaine d’application de ces pompes est bien sûr l’eau potable, mais aussi l’eau agricole, où pour l’irrigation, elles paraissent encore plus appropriées : faible hauteur de refoulement, coût de fonctionnement réduit à la seule maintenance des pompes et des hélices (les pales), absence de carburant.


Figure  SEQ Figure \* ARABIC 20: pompe Garman installée sur un radeau

Le choix des pales de l’hélice entraînant l’arbre de la pompe est fonction de la vitesse du courant et de la profondeur du cours d’eau. Le tableau ci dessous nous indique les différentes longueurs des pales susceptibles d’être installées en fonction des caractéristiques du cours d’eau.


vitesse du courant - longueur des pales d’héliceprofondeur0.7 à 1 m/s1 m/s à 1.2 m/s1.2 m/s à 1.4 m/s2.5 à 3 m----80 cm3 à 3.5 m--100 cm80 cm3.5 à 4 m120 cm100 cm80 cm
Courbes caractéristiques des pompes installées sur le Nil à Juba (Sud-Soudan)

Ces 2 pompes montées en série refouleront jusqu’à 2 l/s à une HMT de 25 mètres.

Détermination de la vitesse de rotation de la pompe
La vitesse de rotation de la pompe est ici fonction de la vitesse du courant mais aussi du diamètre des poulies qui transmettent cette rotation vers l’arbre de la pompe.

 EMBED Equation.2  (: diamètre des poulies ou arbres
(: vitesse de rotation des axes (t/min.)

Par exemple, la rotation de l’arbre de l’hélice est de 21 révolutions par minute, l’arbre de la pompe tournera à 2320 tours par minute dans les configurations de poulies suivantes:

pouliediamètre (mm)(1
(2
(3
(449.5
5.6
50
4
Test de performance de la pompe
D’une façon empirique on mesure la vitesse de l'arbre de la turbine en rotations par minute (rpm) à vide et en charge (pompe connectée par le jeu de courroies à l’arbre de l’hélice).
Le ratio r = (vide / (charge donne la performance de la pompe installée.
 EMBED Equation.2 
ratiomodification à entreprendrer < 1.45Diminuer le diamètre de la poulie de la pompe1.45 < r 1,65Augmenter la taille des pales de la turbine
Augmenter le diamètre de la poulie de la pompe
Liste du matériel nécessaire au montage d'une pompe Garman.
Le prix d’une pompe Garman, fabriquée à Khartoum revient à 2000 USD.

matériel nécessaire à la fabrication
qtépompe centrifuge simple de type 32/13, 40/13 ou 50/13
centrifugal pump1arbre de transmission de la turbine (tube galva 3")
rotor shaft1grandes, moyennes ou petites pales (80, 100 ou 120 cm)
longest, médium or shortest blades3palier roulements à bille pour l'arbre de la turbine
rotor shaft bearing2courroie pour l'arbre de la turbine
rotor shaft belt1 + sparecourroie de transmission à l'abre de la pompe
pump belt1 + sparepalier roulement à bille intermédiaire intermediate
shaft bearings2grande poulie
big pulley2câble acier inox pour treuil
winch câble1clapet de pied anti retour avec crépine
intake none return valve1manomètre pression de refoulement
pump pressure gauge1radeau flottant pour installation de la pompe
frame1câble acier d'ammarage du radeau
mooring cable1pont d'accès au radeau
access walkway1Les pompes à motricité humaine
L’utilisation des pompes à motricité humaine, dites pompes à main est largement diffusée pour équiper les forages et les puits, permettant de disposer d’un point d’eau propre au niveau du village.

Des modèles de pompes à main plus résistantes ont été développés pour mieux répondre aux contraintes rencontrées sur le terrain, ou elles sont souvent soumises à une utilisation intensive.

La majorité des pompes manuelles sont des pompes volumétriques à piston immergé et commandé par une tringlerie mécanique ou hydraulique (système développé par A. Vergnet). Certaines sont capables de refouler l’eau sur une hauteur de plus de 60 mètres.

Le choix des pompes
Il existe sur le marché de nombreuses pompes à main avec chacune des caractéristiques propres. Le choix d’une pompe à main s’effectuera selon des critères techniques et socio-économiques.

Critères techniquesCritères socio-économiquesprofondeur de pompage et débit souhaité
diamètre de la pompeexistence d’un réseau de distribution de pièces de maintenancefacilité d’installation et de maintenancepompe éprouvée et acceptée par la population,résistance et fiabilité de la pompepompes déjà installées dans la zonetype de pompage particulier :
- refoulement dans un réservoir
- entraînement avec une courroie + moteurdirectives de l’état ou inter-agence
directives de l’UNICEF
coût
Type de pompe Diamètre du tubagepompe aspirante type VN62" - 50mmVergnet 3C3"- 75 mmautres pompes4" - 100 mmKardia K654’’1/2 - 112 mmtableau  SEQ tableau \* ARABIC 6: diamètre du tubage minimum pour l’installation des pompes
Typologie des principales pompes à main
Les pompes à main sont classifiées en fonction de leur profondeur d’installation : les pompes aspirantes pour des niveaux dynamiques inférieurs à 7m, les pompes refoulantes pour les niveaux dynamiques supérieurs à 7 m et les pompes adaptées aux grandes profondeurs de pompage (> à 35 m).

 EMBED MSGraph.Chart.5 \s 
tableau  SEQ tableau \* ARABIC 7: plage de fonctionnement des pompes manuelles courantes

Les pompes Vergnet et Monolift ont la capacité de refouler au dessus de la fontaine dans un réservoir par exemple (étanchéité de la tête de pompe).

Débits des pompes à main
Les débits d’exploitation sont fonction de la profondeur d’installation et du type de pompe. A titre d’exemple, voici les débits produits par :
- Une Aquadev : 1,4 à 1,8 m3/h installée à 15 mètres de profondeur,
- Une pompe aspirante VN6 : 1,5 à 1,8 m3/h à 6 mètres,
- Une HPV 60 Vergnet : 1 m3/h à 35 mètres.

Les débits moyens sont donnés par les constructeurs en fonction de la cadence de pompage (Nb. de coups par minute).

Pompes à piston immergées
principe de fonctionnement et matériel

Figure  SEQ Figure \* ARABIC 21: Principe de fonctionnement d’une pompe à piston


Figure  SEQ Figure \* ARABIC 22: Etanchéité au niveau du piston: segments

Les segments sont en frottement permanent et constituent donc des pièces d'usure. Certains constructeurs ont éliminé les segments en améliorant la forme des pistons (segments ou équivalents intégrés dans la masse, joints hydrauliques).
Clapets: il existe toutes sortes de clapets à bille, coniques, à opercule coulissant, en champignon... Un dysfonctionnement au niveau du clapet entraîne une baisse de performance de la pompe voire un désamorçage complet.


Figure  SEQ Figure \* ARABIC 23: Cylindre de corps de pompe Kardia
Exemple de pompes refoulantes à piston : Kardia, India Mark II, et Aquadev/Afridev
Pompes Kardia K65 et K50 (plus grande profondeur)

Fabricant: Preussag AG

Description:

Tête de pompe et levier en acier galvanisé.

Tringlerie et colonne en inox et tubes PVC à visser.

Corps de pompe, piston et cylindre en inox. Diamètre K65, 70 mm ext.
K50, 50 mm ext..

Poids total (25m) 110 kg

prix: 12 000 FF départ usine (30 m)

Performances(40 coups/mn.)
K65 1m3/h à 30 m
K50 672 l/h à 45 m
avantages
Très bonne résistance à la corrosion
Facilité d'installation (PVC vissés)
Qualité de fabricationinconvénients
Desserrages fréquents des vis de fixation des roulements à bille du levier (peut être résolu par l'emploi de produit comme le Frenbloc)
Coût d’achat élevéExpériences AcF: Libéria, Sierra Leone, Guinée.


Pompe India Mark II


Fabrication locale

Fabrication Française : Sovema



Description:

Tête de pompe en acier galvanisé

Tringlerie et colonne en acier galva

Corps de pompe en fonction des fabrications, Inox (Mali) ou Laiton (Inde).

poids total: 120 Kg pour 25 m

prix: 4000 à 5000 FF (25 m)

Performances (40 coups par mn.)
700 l/h à 25 m

avantages
Subventionnée par l'UNICEF cette pompe est accessible à petit prixinconvénients
Pb de transmission avec la chaîne.
Trépied obligatoire pour l'installation (pompe lourde).
La version Mark III est trop lourde
(tube en 3’’ galva).Expériences AcF: Ouganda, Sud-Soudan, Haïti, Asie
Pompe distribuée par Unisse aux organisations.







Pompe Aquadev / Afridev

Fabricants:
Aquadev - Mono pumps (Angleterre)

Fabrications locales : Kenya, Mozambique


Description:

tête de pompe:
inox microsoudé

tringlerie et colonne:
acier et PVC

corps de pompe:
PVC revêtu acier inox
piston synthétique

poids total: 100 Kg pour 25 m

prix indicatif : 5000 FF départ usine (pour une profondeur d’installation à 25 m )

Performance:(50 coups/mn.)
1,3 m3/h

avantages
Bonne qualité de fabrication de l'Aquadev
Démontage complet du piston et du clapet de pied sans retirer le tube PVC
inconvénients
Colonne PVC à coller donc démontage difficile.
Qualité moyenne du PVC suivant la fabrication (Afridev).
Fixation des tringles Afridev par crochet peu fiable.Expériences ACF: Somalie, Kenya, Mozambique.
 Pompe aspirante à piston type VN6.
Ce type de pompe d'un faible coût (30 $) fabriqué localement en Asie du Sud Est peut être installé sur des ouvrages ou le niveau statique est au-dessus de 7 mètres de profondeur (expérience AcF au Cambodge et en Birmanie sur de nombreux ouvrages). Sa simplicité de conception et de fabrication en fait une pompe peu onéreuse mais sujette à de nombreuses ruptures du corps de pompe (corps de pompe en fonte de qualité médiocre). La qualité de fabrication diffère en fonction des pays (Bangladesh, Viêt-nam, Birmanie).
L’installation d’un clapet de pied est indispensable car le clapet dans le cylindre est souvent de qualité moyenne.
Un socle en acier, sur lequel les boulons d’embase seront vissés, sera réalisé pour éviter de sceller les boulons dans la dalle du puits.


Figure  SEQ Figure \* ARABIC 24: pompes aspirantes type VN6
Hydropompes - principe et matériel.
Les hydropompes, principalement développées par Vergnet S.A., sont des pompes refoulantes qui fonctionnent avec une transmission hydraulique entre le cylindre immergé et la tête de pompe en éliminant ainsi toutes pièces mécaniques.

La baudruche, cylindre de caoutchouc déformable, varie en volume à l'intérieur d'un corps de pompe étanche. La commande est hydraulique car la déformation de la baudruche est pilotée par un "fluide hydraulique", de l'eau, mis sous pression depuis la surface par le piston (pédale).


Figure  SEQ Figure \* ARABIC 25: principe de fonctionnement de l’hydropompe Vergnet



Hydropompe Vergnet
3 modèles : HPV 30 - 60 - 90

Fabricant: Vergnet S.A.


Description HPV 60:

Tête de pompe en acier galvanisé

Cylindre de pédale en inox

Tube de commande et de refoulement en polyéthylène haute densité.

Corps de pompe, cylindre en inox, et baudruche en caoutchouc.
Clapets: billes

poids total: 45 Kg pour 25 m

prix: 7000 à 8000 FF (30 m)

Performances : 1,15 m3/h à 30 m
avantages
Très bonne résistance à la corrosion
Facilité d'installation et de réparation
Peu de pièces d'usure et montage et démontage aisé
Pompes très légères
Bon rapport qualité/prixinconvénients
Désamorçages fréquent de la commande hydraulique sur les anciens modèles. Modèles récents auto-amorçage.
Baudruche chère mais garantie 5 ans.
Commande à pédale parfois mal perçue par certaines communautésExpériences ACF: Libéria, Madagascar, Côte d'Ivoire, Cambodge, Angola, Sahara Occidental. Kits d’urgence sur les 3 modèles référencés AcF20, AcF30, AcF40 développé par Vergnet SA.

Pompe à rotor - principe et matériel.
La pompe fonctionne sur le principe de variation volumétrique.
L'élément de pompage (partie hydraulique) comprend un rotor hélicoïdal en alliage d'acier qui tourne à l'intérieur d'un stator en caoutchouc élastique à double hélice.

Le rotor est mis en mouvement depuis la surface par l'intermédiaire d'un arbre guidé par des paliers. Ce type de technologie est très adapté pour une motorisation de la pompe par courroie.

La pompe Monolift a l'avantage de pouvoir monter en charge au niveau de la fontaine et donc de refouler dans un réservoir surélevé afin de favoriser ensuite une distribution gravitaire par exemple.


Figure  SEQ Figure \* ARABIC 26: refoulement avec un pompe Monolift

Pompe Monolift

Fabricant: Mono Pumps Angleterre, Euroflo pompe (Afrique du Sud)



Description:

superstructure en fonte

Arbre principal en acier inox ou galva

Colonne en acier galvanisé

corps de pompe, rotor en laiton chromé, stator (acier et caoutchouc)

clapet de pied en polyéthylène

poids total: 420 Kg pour 60

prix: 13000 FF départ usine (60 m)


avantages
Robuste et bien adaptée aux grandes profondeurs
Motorisation facile
possibilité de refouler l'eau à 15m au dessus de la fontaineinconvénients
Renvoi d'angle fragile (casse des engrenages)
Manivelle dure à tourner (parfois impossible pour les enfants)
Sensible à la corrosion
.Expériences ACF: Ethiopie et Somalie.
La pompe Monolift paraît plus adaptée dans sa version motorisée.
Il est également possible de monter des pompes de types différents en série ou parallèle.
 Sections normalisées: 1.5, 2.5, 4, 6, 10 mm²


Action contre la Faim

le pompage

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courbe caractéristique du réseau pour différents débits Valeurs des pertes de charge J fonction du débit

Ha (dénivelé) + Pr (pression résiduelle)

panneaux solaires
sur châssis

convertisseur
continu-alternatif

panneaux solaires
sur châssis


panneaux solaires
sur châssis


forage

pompe

Le piston descend, le clapet de refoulement s'ouvre alors que le clapet d'admission se ferme: La chambre se vide.

Le piston monte, le clapet d'admission s'ouvre, le clapet de refoulement se ferme: la chambre se remplit d'eau.


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