Plombier

Professionnel de la Plomberie

 

Les différents types d’installations

 On trouvera principalement trois types d’installations:

  • les installations de puisage, distribution d’eau et maintien de pression
  • les installations d’assainissement et d’évacuation des eaux pluviales
  •  les installations en circuit fermé: circulateurs de chauffage ou d’eau chaude sanitaire

 

 

PUISAGE – DISTRIBUTION D’EAU – MAINTIEN DE PRESSION

Il existe différentes manières de réaliser une installation de puisage et de distribution d’eau.

 

• Critères de choix

Le choix d’un type de pompe s’effectuera en Jonction de 4 critères principaux

 

1. La hauteur manométrique d’aspiration:

  • inférieure à 7 m: pompe rotative ou pompe volumétrique;
  • de 7 à 8,50 m: pompe volumétrique à élément tournant ou pompe centrifuge à amorçage automatique;
  • ·de 8 à 25 m: pompes centrifuges immergées ou hydro-éjecteur; • plus de 25 m: pompe de puits profond.

En altitude, la perte de hauteur d’aspiration est d’environ 0,12 m pour 100 m.

 

2. La nature du liquide à pomper:

  • eau sableuse: pompe centrifuge sans amorçage automatique;
  • eau chaude: lorsque la température de l’eau augmente, l’eau se vaporise plus facilement dans la tuyauterie d’aspiration, en conséquence, on réduira d’environ 10 % les hauteurs d’aspiration calculées;
    • pour les liquides particuliers (eau très calcaire, eau de mer, purin, huile .. .), il convient de se renseigner auprès des fabricants sur la compatibilité des modèles proposés.

 

3. Le prix d’achat et le coût de la maintenance

Le prix d’achat ne doit pas être le seul critère. Le coût de la maintenance reporté sur plusieurs années doit aussi être pris en    compte. Un particulier préférera acheter une pompe performante sur laquelle il n’aura pas de maintenance à faire, une collectivité pourra acheter une pompe de qua­lité, mais devra quand même effectuer une maintenance pluriannuelle pour assurer une continuité de service.

 » faudra comparer le prix d’achat, le coût de la maintenance et la durée de vie du modèle choisi pour pouvoir définir son coût d’amortissement annuel.

 

4. Le débit et la hauteur manométrique totale suffisante

Une fois le type de pompe choisi, il faudra trouver le modèle dont le débit correspond au tiers de la consommation journalière et qui vérifie les conditions suivantes

Hmt = Hauteur géométrique + pdC

+ Pression de service – Pression de charge

  • Hauteur géométrique: hauteur entre le niveau d’aspiration de la pompe et le point de puisage le plus élevé.
    • Pertes de charge: total des pertes de charge des tuyauteries d’aspiration et de refoulement et de tous les accessoires (pertes de charge linéaire et singulières).
    • Pression de service: pression minimum au point de puisage:
      • 0,3 bar minimum pour un appareil sanitaire;
      • 1 bar minimum à l’entrée d’un appartement;
      • 1 à 2 bar pour un mitigeur;
      • ·1 à 3 bar pour un mitigeur thermostatique; o 1 à 5 bar pour un arrosage …

 

  • Pression de charge: pression due à la différence de niveau entre le réser­voir et la pompe lorsque le réservoir est situé au dessus de la pompe (1 bar pour 10 m de hauteur d’eau).

 

 

• Pompes de surface

Elles restent accessibles facilement, la tuyauterie d’aspiration est fixe ou mobile (flexible annelé), un clapet antiretour est situé sur la crépine d’aspiration pour éviter le désamorçage de la pompe. Ce sont des pompes ayant une gamme de prix très large (quelques dizaines d’euros à plusieurs centaines d’euros) en fonction des performances souhaitées (débit, Hmt, durée de vie … ).

 

 

o Incidents de fonctionnement

  • Impossible d’amorcer: si l’eau disparaît, c’est-à-dire si l’on n’arrive pas à remplir la tuyauterie d’aspiration, c’est qu’il y a une fuite sur la tuyauterie ou que la crépine ferme mal. Parfois, des coups frappés sur la tuyauterie d’aspiration permettent de dégager le corps étranger logé sur le siège de la crépine, ou de débloquer le clapet.
  • Amorçage manqué: il y a généralement des entrées d’air sur la tuyauterie d’aspiration qui désamorcent la pompe. Il faut quand même vérifier si les calculs ont été bien faits et si la hauteur d’aspiration n’est pas trop grande (ce qui provoque le phénomène de cavitation).
    • Débit insuffisant: les causes peuvent être multiples:
      • mauvais calcul, les pertes de charge sont trop importantes;
      • un chiffon, de la terre, des feuilles bouchent le clapet de la crépine;
      • pour les moteurs triphasés, il faut vérifier si le moteur tourne dans le bon sens .

 

  • Débit irrégulier (pulsatoire): une petite entrée d’air à l’aspiration ou au presse-étoupe vient perturber le fonctionnement de la pompe.
  • Fuite au presse-étoupe: la grande majorité des pompes présentent une étanchéité complète sur l’arbre moteur; certains modèles encore munis de presse-étoupe nécessitent un entretien, dans ce cas, il faut refaire la garniture du presse-étoupe ou le resserrer.
  • Bruit exagéré: une pompe qui tourne fait normalement du bruit, mais un bruit excessif est le signe d’un dysfonctionnement, il faudra en identifier la cause:
  • o présence d’un corps étranger dans le corps de pompe (cliquetis); o usure du mécanisme de la pompe (roulements … ).

 

  • Cavitation: la pression à l’aspiration de la pompe est trop basse (dépres­sion importante) et l’eau se vaporise dans le corps de pompe (bruit de coups de marteau ou de scie), il faut reprendre les réglages de l’installa­tion sous peine de détruire la volute de la pompe.

 

  • Échauffement anormal: les températures de fonctionnement sont don­nées par les constructeurs, il arrive que des pièces mécaniques chauffent anormalement ou que le moteur présente une surchauffe. Dans ces deux cas, il y a lieu de se reporter aux indications du constructeur de la pompe. On pourra effectuer ce contrôle grâce à la thermographie (caméra ther­mique) en maintenance préventive (elle consiste à effectuer des images thermiques régulières des pompes afin d’identifier une modification dans leur fonctionnement).

 

• Pompes immergées

 

Les pompes immergées ont remplacé les pompes à arbre en ligne (moteur en surface relié à la roue située au fond du puits par un arbre de transmission) car elles offrent de bien meilleures performances. Le corps de pompe est toujours immergé et refroidi par l’eau du puits.

 

Ce sont des pompes multicellulaires de faible diamètre qui permettent de réaliser des forages de taille réduite. Il faut prévoir un système de levage pour remonter la pompe et sa tuyauterie.

    Elles sont généralement moins bruyantes que les pompes de surface (du fait de leur éloignement).

 

 

 

On trouvera principalement deux types d’étanchéité:

  • Étanchéité par résines: elle permet une très bonne étanchéité, l’eau circule entre le rotor et la chemise et permet un bon refroidissement, mais en cas de surchauffe, elle ne permet pas la réfection du bobinage du moteur car celui-ci est noyé dans la résine, il faut dans ce cas changer la pompe.
  • Étanchéité par bain d’huile: l’huile assure étanchéité et le refroidissement du moteur, elle est utilisée pour les fortes puissances et nécessite un contrôle périodique. Elle permet la réfection du bobinage du moteur en cas de surchauffe.

 

• Suppresseurs

Les suppresseurs permettent de créer une pression dans une installation de distribution qui sera comprise entre une valeur haute (maximale) et une valeur basse (minimale). Le fonctionnement de la pompe est géré par un pressostat différentiel, l’eau est stockée dans un réservoir sous pression contenant de l’air.

Il est possible de faire:

  • une surpression directe: du réseau vers le bâtiment, lorsque la pression du réseau n’a pas la puissance pour alimenter les étages supérieurs;
  • une surpression à partir d’une bâche de rupture: lorsqu’il n’est pas possible d’aspirer l’eau du réseau (réseau ancien, débit insuffisant. .. ), on utilise un réservoir tampon entre le réseau et le suppresseur;
  • une surpression par réservoir en toiture: le réservoir en toiture permet de garantir l’alimentation en eau en cas de coupure électrique;
  • une surpression par zone: lorsque le bâtiment est de grande hauteur, on divisera le bâtiment en plusieurs zones, chaque zone sera gérée par un système de surpression.

 

On distinguera principalement deux types de suppresseurs:

  • les suppresseurs à réservoir ouvert (sans membrane);

• les suppresseurs à réservoir fermé (à membrane ou à vessie).

L’eau puisée par la pompe est refoulée dans un réservoir en tôle, elle comprime l’air qui s’y trouve jusqu’à une pression haute définie par la régulation, la pompe s’arrête. Lorsqu’on ouvre un robinet de puisage, l’eau s’écoule sous l’effet de la pression fournie par l’air comprimé, la pression baisse progressivement jusqu’à atteindre la valeur de pression basse définie par la régulation, la pompe se remet en marche. La pression dans l’installation variera donc entre deux valeurs (minimale et maximale).

Ou trouve aujourd’hui des systèmes de surpression à pression constante.

Dans certains cas, on prévoira une pompe de secours pour garantir une continuité de service, on peut aussi prévoir parfois une pompe appelée pompe jockey pour compenser les fuites du réseau ou les soutirages à débit très faible, elle évite la mise en marche trop fréquente des pompes principales.

L’eau peut être puisée dans un réservoir ou directement sur le réseau si son fonctionnement ne met pas en dépression le réseau de distribution. Dans tous les cas, il conviendra de se renseigner auprès de la mairie ou du gestionnaire du réseau de distribution pour connaître les modalités de raccordement.

Les pompes étant des installations bruyantes, il faudra prendre les mesures nécessaires pour réduire la transmission du bruit dans le bâtiment.

 

 

o Suppresseurs à réservoir ouvert

Les suppresseurs à réservoir ouvert nécessitent un dispositif particulier qui renouvelle l’air contenu dans la cuve . Ce dispositif injecte de l’air dans le réservoir. L’air étant soluble dans l’eau, il disparaît petit à petit du réservoir; il faut le renouveler en permanence. Pour cela il existe différents moyens:

  • installation d’un dispositif permettant l’apport d’air lors du fonctionne­ment de la pompe (injecteurs d’air);
  • installation d’un compresseur d’air qui maintient une pression d’air défini par la régulation.

 

Ce dispositif est de nos jours peu utilisé pour les installations domes­tiques car elle constitue un apport d’oxygène dans les réseaux de dis­tribution qui va favoriser la corrosion, mais on le trouve encore sur des installations d’arrosage. On préférera l’utilisation de réservoirs à membrane.

 

Ce dispositif est de nos jours peu utilisé pour les installations domes­tiques car elle constitue un apport d’oxygène dans les réseaux de dis­tribution qui va favoriser la corrOSion, mais on le trouve encore sur des installations d’arrosage. On préférera l’utilisation réservoirs à membrane.

 

 

o Surpresseurs à réservoir fermé

Un réservoir à membrane permet la gestion de la mise en marche des pompes, il évite l’apport d’oxygène du réservoir ouvert . La pression va varier entre une valeur maximale et une valeur minimale; un pressostat permet la mise en marche et l’arrêt de la pompe. Il faudra dimensionner correctement le volume du réservoir tampon pour éviter une mise en marche trop fréquente du moteur, En effet, les moteurs des pompes chauffent au démarrage. Si le nombre de démarrages est trop fréquent, le système de refroidissement ne permet pas de maintenir une température acceptable dans le moteur, il y aura usure prématurée du moteur. Chaque constructeur précise le nombre acceptable de démarra­ges par heure en fonction des modèles.

 

 

La taille du réservoir tampon est très souvent définie par le construc­teur en fonction des caractéristiques de la pompe.

 

 

 

Pour sélectionner un système de surpression, il faudra définir:

  • la pression désirée,
  • les pertes de charge du réseau,
  • le débit maximal.

Les constructeurs proposent souvent dans leurs catalogues ou sur leurs sites Internet des logiciels ou des guides permettant le dimensionnement des installations, on pourra consulter leurs sites internet.

 

• Groupes de maintien de pression

Pour les installations plus importantes, on utilisera des groupes de maintien de pression constitués de plusieurs pompes montées en parallèle et d’un gestionnaire (généralement électronique) qui permettra la varia­tion de débit dans l’installation en maintenant une pression constante (figure 3.54).

Il est possible d’avoir plusieurs groupes de maintien de pression dans un même bâtiment. Les groupes de maintien de pression sont généralement livrés montés prêt à installer. Un ballon tampon est nécessaire. Les ballons tampons sont encadrés en pointillés sur la figure 3.55.

 

Il existe de nombreux systèmes en fonction des besoins, il conviendra de se renseigner auprès des constructeurs.

• Gestion des eaux pluviales

La récupération des eaux pluviales se développe depuis quelques années (démarche écologique, économie d’impôt. .. ). Elle peut servir pour l’arro­sage du jardin, pour les WC, pour la machine à laver après traitement.

Certains systèmes permettent, lorsque la cuve est vide, de passer auto­matiquement sur le réseau d’eau potable pour alimenter la distribution habituellement raccordée sur la cuve d’eau pluviale.

Il doit exister un dispositif interdisant la mise en contact de l’eau plu­viale avec l’eau du réseau d’eau potable.

Lorsque l’eau pluviale est utilisée pour l’alimentation des WC raccordés sur les réseaux de traitement des eaux usées, il est nécessaire de mesu­rer la quantité d’eau pluviale récupérée (à l’aide d’un compteur) et de déclarer cette quantité d’eau pour le calcul des taxes et redevances sur l’assainissement prélevées par la société qui gère le réseau de distribution d’eau publique et d’assainissement.

Un exemple de dimensionnement d’un réservoir d’eau pluviale est donné au tableau 3.2.

 

Les pompes sont souvent immergées, ce qui nécessite un système de levage et parfois des barres de guidage pour les modèles importants. On les trouve parfois en fosse sèche (installées à l’extérieur du bassin et reliées à celui-ci par une tuyauterie de raccordement, elles nécessitent un. refroidissement particulier).

Selon la granulométrie du liquide pompé, on utilisera des roues à aube semi-ouverte, monocanal, multicanal, vortex … Il faudra dans ce cas utili­ser les tableaux de sélection fournis par les constructeurs.

On trouvera différents types d’installations .

 

• Pompes eaux usées

La position, le nombre de pompes, le fonctionnement de l’armoire de gestion et éventuellement la présence d’alarme dépendra de la taille de l’installation et des risques de pollution.

 

On pourra prévoir une seule pompe sur les installations domestiques.

Sur les installations collectives, il faudra prévoir deux pompes pour assurer une continuité de service. Pour les installations présentant des risques de pollution, on installera en plus une pompe de secours.

Le volume du réservoir et le débit des pompes se calcule en fonction des débits probables définis dans les DTU. On trouvera des systèmes tout équipés (cuve, pompe, tuyauterie, accessoires et armoire électrique) prêts à installer (figure 3.56).

 

• Broyeur sanitaire

Il est possible de raccorder un appareil (WC, douche, lavabo … ), posi­tionné dans une pièce située en dessous de la tuyauterie d’évacuation des eaux usées. On utilisera un broyeur sanitaire raccordé au reste de l’instal­lation d’évacuation des eaux usées. La hauteur de refoulement est généra­lement de 4 à 5 m et peut atteindre une distance allant jusqu’à 100 m.

Le système est entièrement autonome, il suffit de le brancher sur une prise électrique et de raccorder la tuyauterie d’évacuation équipée d’un clapet antiretour. La tuyauterie d’allure horizontale doit présenter une pente d’au moins 1 % en direction de la tuyauterie d’évacuation.

Il existe des modèles adaptés à chaque usage .

 

On rencontrera principalement 2 types de circulateurs:

  • les circulateurs de chauffage,
  • les circulateurs d’eau chaude sanitaire.

 

La technologie des circulateurs (la gestion électrique et hydraulique) a fortement évoluée ces dernières années, afin d’améliorer les performances des appareils, des systèmes sur lesquels ils sont installés et de réduire for­tement leurs consommations électrique.

 

• Consommation électrique des circulateurs

Comme les appareils électroménagers, les circulateurs de chauffage font l’objet d’un classement en fonction de leur consommation électri­que. Ainsi, un circulateur de label A consomme jusqu’à 80 % d’énergie en moins qu’un circulateur de label D (un circulateur domestique de label D consomme jusqu’à 550 kWh par an (sur la base d’une saison de chauffage de 285 jours) alors qu’un circulateur domestique de label A ne consom­mera que 115 kWh par an).

Le remplacement d’un circulateur permet de réaliser plus d’économies d’électricité que le remplacement d’un réfrigérateur. Le retour sur investis­sement est rapide, entre deux et quatre ans (source Grundfos).

L’apparition du label énergie en 2005 a permis de classer les circula­teurs en fonction de leurs performances énergétiques (selon l’Association européenne des fabricants de pompes Europump, les circulateurs utilisent jusqu’à 15 % de l’électricité consommée dans un foyer européen moyen).

Cette classification ainsi que la réglementation thermique 2005 et la prise de conscience des utilisateurs sur la nécessité de réduire les consom­mations d’énergie ont, ces dernières années, profondément fait évoluer la conception d’une installation de chauffage. Des circulateurs à vitesse fixe (circulateurs classiques), on est passé aux circulateurs à pression propor­tionnelle, aux circulateurs à pression constante, puis au fonctionnement auto-adaptatif du circulateur.

D Caractéristiques des circulateurs

Les circulateurs sont principalement caractérisés par:  

  • le type d’usage (eau chaude sanitaire, solaire, chauffage, climatisation … ) ;
    • la température du liquide (exemple: circulateurs UPS 25-50: +2 De à + 110 De) ;
    • la pression maximale de service ;
    • la performance énergétique (label énergie A à G) ;
    • la classe d’isolation (isolation électrique) ;
    • l’indice de protection (protection contre les pénétrations de corps étran­gers ou les projections d’eau dans les parties électriques) ;
    • la présence d’une protection thermique (lorsque la protection thermique

 

est intégrée au moteur, la protection externe n’est pas nécessaire);

  • la puissance électrique et la densité nominale;
  • les caractéristiques hydrauliques (hauteur manométrique et débit);
  • la présence de capteurs (capteurs de pression, capteurs de température … ) qui permettent l’adaptation du fonctionnement du circulateur;
  • le type de raccordement (filetages, bride … ) et l’entraxe entre les deux raccords.

La référence du circulateur permet souvent de connaître les caractéris­tiques principales (figure 3.60).

 

• Circulateurs de chauffage

Le circulateur de chauffage permet de faire circuler l’eau dans un circuit fermé, de la production (chaudière, pompe à chaleur … ) vers les émetteurs (radiateurs, ventilo-convecteurs, planchers chauffants … ) par l’intermé­diaire d’un réseau de distribution.

Pour plus d’informations sur les installations, se reporter au chapitre 18 sur les installations de chauffage.

D Circulateurs simples

Les circulateurs simples représentent la grande majorité des circulateurs domestiques et collectifs encore en fonctionnement aujourd’hui; ils ont 1, 2 ou 3 vitesses. Ce sont principalement des circulateurs à rotor noyé (refroidi par l’eau du circuit), le corps du circulateur est souvent en fonte et la roue est traitée anticorrosion.

Lorsque l’installation présente un circuit ayant une perte de charge importante (radiateurs très éloignés de la chaudière, planchers chauf­fants … ), il est nécessaire de fournir une pression de refoulement constante quel que soit le débit dans l’installation (afin de garantir la circulation d’eau dans le circuit le plus éloigné, ou celui présentant la plus forte perte de charge).

On choisira dans ce cas une pompe à fonctionnement à débit constant dont la courbe caractéristique est celle de la figure 3.63.

 

Circulateurs autorégulés ou auto-adaptatifs

La généralisation de l’électronique permet une gestion complète d’une installation.

En plus du contrôle de la Hmt et du débit (adaptation du point de fonc­tionnement à l’évolution du réseau), on peut réaliser un contrôle de tem­pérature. Sur les réseaux où la température est fixe, il est possible de contrôler la température de retour de l’installation.

Si la température n’est pas conforme à la valeur de consigne, le fonc­tionnement de la pompe va évoluer pour corriger le défaut:

  • Si la température retour est trop faible, cela signifie que l’eau circule trop lentement dans l’installation, la pompe augmente son débit.
  • Si la température de retour est trop importante, cela signifie que l’eau circule trop vite dans l’installation, la pompe va diminuer son débit.

• Circulateur d’eau chaude sanitaire (ECS)

Dans une installation sanitaire individuelle (lorsque la longueur de tuyauterie est supérieure à 8 m), et dans les installations collectives, les longueurs de tuyauteries importantes imposent la pose d’un circulateur sanitaire pour:

  • réduire le temps d’attente lors d’un puisage (pour éviter d’avoir à vider la tuyauterie commune avant d’obtenir de l’eau chaude);
  • maintenir en température la colonne d’eau et limiter les risques de légion­nelle (température> 50 °C en tout point de l’installation).

Ces circulateurs sont conçus et installés spécialement pour cet usage, ils fonctionneront en continu, en régulation horaire ou en régulation ther­mostatique.

Le choix d’un circulateur d’ECS s’effectuera en fonction du point de fonctionn’3ment choisi. Il devra permettre une vitesse de circulation d’eau dans l’installation de 0,2 mis; la température de l’eau devra toujours être supérieure à 50 °C en tout point du circuit.

Le CSTB propose des fiches d’aide au dimensionnement des bouclages d’eau chaude sanitaire.

La gestion du fonctionnement du circulateur pourra être effectuée en fonction de:

  • la température: régulation thermostatique (le circulateur se met en route lorsque la température devient inférieure à la consigne);
  • les horaires: régulation par programmateur (on peut par souci d’écono­mie ne pas faire circuler l’eau dans la boucle la nuit).

 

Accessoires

MANOMÈTRES: TYPE, POSITION

Les manomètres sont gradués soit en mètres de colonne d’eau (mCE), soit en bar (10,2 m de hauteur d’eau correspond à une pression de 1 bar). On distingue (figure 3.65):

  • Les manomètres: ils indiquent une mesure de pression positive .
  • Les vacuomètres: ils indiquent une mesure de pression négative (mesure du vide).
  • Les manovacuomètres: ils peuvent indiquer à la fois une pression néga­tive ou positive. Ils se montent sur les emplacements prévus à cet effet par le constructeur de la pompe, à défaut aux plus près de la pompe mais en aucun cas sur la volute elle-même. Ils ne doivent pas rester en permanence sous pression, pour cela on utilise un robinet à trois voies permettant la purge d’eau lors de la fermeture.

 

Pour les pompes de puisage, on installera un vacuomètre à l’aspiration et un manomètre au refoulement. La différence entre les deux valeurs permettra de calculer la hauteur manométrique (figure 3.66).

pour les circulateurs où la pression à l’aspiration doit être positive, on uti­lisera un kit de mesure de pression composé d’une tubulure, de deux van­nes d’isolement, et d’un seul manomètre pour effectuer successivement la mesure de pression à l’aspiration puis au refoulement afin de calculer la hauteur manométrique (figure 3.67); l’utilisation d’un seul manomètre permet de réduire les erreurs de mesure dues à la précision de l’appareil.

 

            Pour effectuer les mesures de pressions en amont et en aval du circula­teur on procédera de la manière suivante:

  • ouverture de la vanne de la prise de pression située en amont du circula­teur et lecture de la pression: par exemple: P amont = 0,4 bar;
    • fermeture de la vanne de la prise de pression située en amont et ouver­ture de la vanne de la prise de pression située en aval du circulateur, lec­ture de la pression: par exemple Pavai = 1,6 bar;
    • fermeture de la vanne de la prise de pression située en aval du circulateur et ouverture du robinet de vidange du manomètre pour ne pas le laisser sous pression;

 

• calcul de la hauteur manométrique fournie par le circulateur:

Hmt = P aval- P amont = 1,6 – 0,4 = 1,2 bar

Cette hauteur manométrique permettra, à partir de la courbe de pompe, de lire graphiquement le débit de la pompe (voir courbe de pompe, figure 3.27).

ÉTANCHÉITÉ ET PRESSE-ÉTOUPE

Les joints utilisés pour l’étanchéité des parties fixes sont souvent en EPDM, en nitrile, en PTFE … , il faudra prendre soin de bien les positionner lors du remontage.

Le point le plus délicat pour l’étanchéité de la pompe est l’étanchéité autour de l’arbre qui est en mouvement.

La première technique utilisée a été le presse-étoupe. Pour réaliser l’étanchéité entre la partie fixe du moteur et l’arbre en mouvement, on bourrait d’étoupe de chanvre l’espace situé entre l’arbre et le corps de pompe, une bague métallique venait comprimer et garder en place cette étoupe. Une légère fuite subsistait et permettait la lubrification et le refroidissement du contact de la tresse avec l’arbre en mouvement. Il fallait évacuer cette eau à l’égout.

Aujourd’hui le presse-étoupe est remplacé par une garniture mécanique qui comprend une bague fixe (grain fixe ou siège) en contact avec une bague rotative (grain mobile); l’ensemble est lubrifié et refroidi par le liquide pompé.

Les matériaux utilisés pour réaliser ces garnitures dépendront des liquides pompés. Il faudra dans tous les cas respecter les consignes du constructeur (nature du liquide pompé, fonctionnement à sec … ) sous peine d’endommager les garnitures et de provoquer une fuite.

Selon le type de pompe, on trouvera aussi des joints toriques, des joints

à soufflet, des joints à lèvre …

CLAPETS ANTIRETOUR

Les clapets antiretour se montent sur plusieurs types d’installations:

  • installation de relevage des eaux usées,
  • ·installation de pompe en cascade, • installation de puisage …

Ils seront positionnés à différents endroits selon le type d’installation:

  • dans la crépine d’aspiration pour éviter le désamorçage de la conduite d’aspiration;
  • au refoulement de la pompe pour éviter le retour d’eau dans la pompe lorsqu’elle s’arrête (les pompes rotatives ne sont pas étanches) et main­tenir la pression dans l’installation;
  • au refoulement de chacune des pompes montées en cascade pour éviter la circulation d’eau dans les pompes à l’arrêt.

Les défauts constatés sur les clapets sont:

  • Le blocage du clapet en position ouverte (plus rarement fermée). Le blo­cage est dû le plus souvent à l’apparition de dépôts sur le mécanisme permettant le mouvement du clapet. On contrôlera la position de la cré­pine d’aspiration (pour ne pas aspirer les dépôts qui se trouvent au fond du puisard) dans le cas d’une pompe de puisage; ou l’on contrôlera la qualité d’eau (présence de calcaire) dans le cas d’une pompe de surpres­sion.
  • La fuite du clapet qui provoque lentement une baisse de pression dans l’installation ou le désamorçage de la tuyauterie d’aspiration. Il faudra nettoyer le clapet ou le remplacer.

Se reporter au paragraphe sur les coups de bélier au chapitre 21, Les désordres dans les installations de plomberie.

 

CRÉPINES

    La crépine doit se trouver au moins 30 cm au-dessous du niveau des basses eaux et au moins 50 cm au-dessus du fond du puits pour éviter d’aspirer les dépôts situés au fond du puits (figure 3.69).

 

FLOTTEURS ET CONTACTEURS DE NIVEAU

Les flotteurs ou contacteurs de niveau sont utilisés pour gérer le fonc­tionnement des pompes dans toutes les installations dans lesquelles il faut vider ou remplir un réservoir.

On trouve différents modèles de flotteurs .

• Flotteur contacteur à boule

  • Une boule métallique mobile change de position et vient créer un contact entre deux conducteurs électriques.
  • On a généralement des flotteurs à trois fils qui permettent d’avoir un contact en position haute et un contact en position basse. Ils peuvent être utilisés en contrôle de niveau pour remplir ou vider un réservoir. (Figure 3.70).

 

• Le contacteur de niveau

Il existe différents modèles, une partie mobile contenant un aimant va changer de position en fonction du niveau d’eau. Lorsque l’aimant est positionné en face du contact, il va provoquer sa fermeture (contact à fer­meture – normalement ouvert: NO) ou son ouverture (contact à ouver­ture – normalement fermé: NF ou NC) en fonction du modèle choisi.

Ils ont généralement deux fils, le sens de pose déterminera le mouve­ment possible (Figure 3.71).

 

Le même principe s’applique aux contacts à fermeture, le sens de pose sera déterminé par la fonction attribuée au flotteur (commande de la pompe, flotteur de sécurité, flotteur d’alarme … ).

Les flotteurs supportent un courant d’intensité faible; ils peuvent être utilisés en commande directe lorsque l’intensité de la pompe est faible (inférieure à 10A), mais sont de préférence utilisés dans les circuits de commande (très basse tension 24 V) pour limiter les risques électriques.

Lorsqu’ils sont utilisés en commande directe, il arrive que la boule métallique se soude au contact lorsqu’il y a formation d’un arc électrique à l’intérieur du flotteur (à l’ouverture d’un contact). Les contacts du flot­teur restent figés, il faut remplacer le flotteur .

D’une manière générale sur les installations importantes, on assure le fonctionnement de l’installation à l’aide de plusieurs flotteurs pour limiter les risques de défaillance.

Pour plus de détails, un exemple de schéma est donné au chapitre 17 sur les installations électriques.

Il existe des électrodes raccordées à des cartes électroniques qui pour­ront assurer la même fonction que les flotteurs. Lorsque le niveau d’eau monte et entre en contact avec une électrode, le courant peut passer entre les deux électrodes. La carte électronique détecte la présence d’eau et adapte le fonctionnement de l’installation en fonction des consignes données.

 

 

PROTECTIONS ÉLECTRIQUES

En fonctionnement normal, un moteur s’échauffe, il est refroidi par l’eau du circuit (rotor noyé) ou par l’air environnant (moteur ventilé). Lors­que le moteur force ou se bloque, l’intensité du courant circulant dans le moteur augmente, il chauffe davantage et n’est plus refroidi correcte­ment, sa température augmente. Pour éviter la détérioration des isolants du moteur et la mise en court-circuit du bobinage, on équipe les moteurs d’une protection thermique. On parlera indifféremment de surchauffe (élévation de la température), de surcharge (augmentation du travail du moteur), de surintensité (augmentation de l’intensité circulant dans le moteur), les trois phénomènes étant liés.

La protection électrique des moteurs (surchauffe, surcharge, surinten­sité) peut être réalisée de trois manières:

Protection interne au moteur: une sonde sensible à la température pla­cée dans le moteur le met à l’arrêt lorsqu’il chauffe trop, il redémarre automatiquement ou manuellement lorsqu’il refroidi. C’est le cas pour de nombreux circulateurs de chauffage et pompes de faible puissance. On parle de protection ipsotherme, on trouve aussi des Klixon intégrés dans le câblage électrique du moteur.

  • Protection par disjoncteur moteur: le contact est soumis au champ magnétique de l’aimant, il s’ouvre lors d’une surintensité. Le disjoncteur moteur le protège des surchauffes (surintensité), l’intensité de déclen­chement est réglable. Lorsqu’il y a surcharge électrique, le disjoncteur déclenche, il faut le réarmer manuellement. On utilise ce type de disjonc­teur pour les installations simples (un moteur isolé).
  • Protection par protection thermique: une protection thermique spécifi­que à chaque moteur est positionnée sur son alimentation électrique à la sortie du contacteur. Elle est réglable. En cas de surchauffe, un contact s’ouvre et interrompt l’alimentation du contacteur, ce qui provoque l’ar­rêt de la pompe. Le réarmement se fait manuellement.

 

MANCHETTES ANTIVIBRATILES

Lorsque la vibration de la pompe est importante, on prendra les précautions suivantes:

  • installer des manchettes antivibratiles sur les tuyauteries de raccordement pour éviter que la vibration ne se transmette dans les bâtiments par celle-ci;
  • installer la pompe sur des plots en caoutchouc pour éviter que le bruit ne se transmette par la maçonnerie.

 

ANTICOUP DE BÉLIER

Lorsqu’il Y a un clapet antiretour installé sur la pompe, la fermeture bru­tale du clapet peut provoquer un coup de bélier. Pour éviter ce coup de bélier, on prendra les mêmes dispositions que pour les installations d’eau sanitaire (se reporter au chapitre 21 sur les désordres de la plomberie).

 

VANNES D’ISOLEMENT

Placées sur la tuyauterie de refoulement, elles permettent le démon­tage et la maintenance de la pompe sans avoir à vidanger l’ensemble de l’installation. Il faut dans tous les cas interdire la fermeture d’une vanne pendant le fonctionnement de la pompe, par exemple, en démontant son volant.

 

Dans la pratique

CHOIX D’UNE POMPE

Le choix d’une pompe s’effectue toujours de la même manière:

  • Déterminer le débit (qv) nécessaire dans l’installation (en fonction de la puissance de chauffage, des besoins en en eau .. .).
  • Déterminer les pertes de charge totales (pdC) qui correspondent aux débits choisis (à cette étape il faut aussi déterminer le diamètre de la tuyauterie et la vitesse d’écoulement, ainsi que les accessoires – vannes, clapets, coudes .. .).
  • Déterminer les paramètres qui caractérisent installation pour définir le type de pompe:
    • type d’usage (relevage, assainissement.. .),
    • nature du fluide (eaux pluviales, eaux agressives … ),
    • position de la pompe (immergée, sur socle … ),
    • bruit (atténuation acoustique du local, proximité d’une chambre à cou­cher … ),
    • ·maintenance (installation collective, réglementation … ), o installation électrique (monophasé, triphasé … ).
      • Sélectionner la courbe de pompe qui correspond au point de fonctionne­ment (qv – pdC) de l’installation.
      • Effectuer les essais pour contrôler le fonctionnement.

 

 

AMORÇAGE – PURGE D’AIR

Lorsque la pompe n’est pas auto-amorçante, il faudra veiller à respecter quelques règles simples:

  • prévoir un orifice de remplissage comportant un entonnoir et une vanne isolement si l’amorçage doit être répété plusieurs fois dans l’année (mise hors d’eau de la pompe à cause des risques de gel), lorsque la pompe est utilisée le week-end par exemple;
  • respecter une pente sur la tuyauterie montante d’aspiration de 2 à 3 cm par mètre, sans contre-pente pour éviter le désamorçage de la tuyauterie .

 

Dans tous les cas, il faudra respecter les préconisations du constructeur.

REFROIDISSEMENT

 

 Si la pompe est utilisée dans les cas prévus par le constructeur, il n’y aura pas de problème particulier de refroidissement.

Les problèmes de refroidissement apparaissent lorsque les dépôts de calcaire sont importants et empêchent la libre circulation de l’eau autour de la pompe, ce qui réduit son refroidissement notamment dans le cas d’une pompe immergée.

 

LUBRIFICATION – JOINTS – USURE – GOMMAGE

Il faudra dans tous les cas, lors du choix d’une pompe, vérifier que le liquide pompé correspond bien aux caractéristiques prévues par le construc­teur, sinon la lubrification ne se fera pas dans de bonnes conditions.

L’entartrage ou incrustation de dépôts va provoquer une usure des bagues d’étanchéité de la pompe et des fuites sur la garniture mécanique.

Pour les circulateurs qui ne fonctionnent pas pendant quelques mois, les paliers du circulateur vont rester collés par les dépôts qui vont l’empêcher

de démarrer, c’est le gommage. Il faut dans ce cas ouvrir le bouchon situé dans l’axe du circulateur (attention: de l’eau chaude risque de s’écouler), et débloquer l’axe du circulateur avec un tournevis plat positionné dans la fente prévue sur l’arbre du circulateur (attention à la rotation lors du démarrage du moteur).

 

ÉTANCHÉITÉ

Les problèmes d’étanchéité sont principalement dus à l’usure des joints lors de conditions de fonctionnement anormales de la pompe.

 

SENS ET VITESSE DE ROTATION – CONTRÔLE

La vitesse de rotation s’exprime en tour par minute (tlmin), ce qui cor­respond en fait, à une fréquence (en min-1). Si un arbre moteur tourne à 500 tlmin, cela signifie que un point quelconque de cet arbre passe 500 fois par minute au même endroit.

 

On pourra donc trouver indifféremment les deux écritures:

500 tlmin = 500 min-1

Pour les pompes triphasées, si on inverse les trois phases lors du bran­chement, la pompe tournera à l’envers. Ces performances hydrauliques seront différentes des performances données par le constructeur, mais la pompe fournira tout de même un débit et une hauteur manométrique (les valeurs seront plus faibles que celles du constructeur). Pour rétablir le bon sens de rotation, il suffit d’inverser deux fils de phase.

SURDIMENSIONNEMENT ET SOUS-DIMENSIONNEMENT

Lorsque le point de fonctionnement se situe entre deux courbes de pompe, ou entre deux vitesses, on a le choix de surdimensionner ou de sous-dimensionner la pompe.

Un surdimensionnement va entraîner un débit plus important (bruits de circulation), une hauteur manométrique plus importante (qui peut pertur­ber le fonctionnement des organes de régulation), une vitesse de passage dans les émetteurs plus importante (ce qui va réduire le 68 et faire baisser le rendement global de l’installation), une surconsommation électrique du moteur de la pompe.

Un sous-dimensionnement de la pompe entraînera une légère baisse du débit et de la hauteur manométrique, ce qui se sera dans la plupart des

cas sans conséquences sur le fonctionnement de l’installation: le débit et la hauteur manométrique ont été le plus souvent surévalués.

Il faudra toutefois vérifier lors de la mise en service de l’installation que la hauteur manométrique est suffisante en contrôlant le bon fonctionne­ment de l’émetteur le plus défavorisé.

TEMPÉRATURE DE FONCTIONNEMENT – CONDENSATION – ISOLATION

Toutes les pompes ne sont pas prévues pour le même usage. Les moteurs sont conçus pour résister à différentes températures et environnements.

D’une manière générale, sur les installations de chauffage, on isolera les tuyauteries de distribution d’eau mais pas le corps de pompe qui doit refroidir.

Les pompes d’eau glacée ont des coffrets électriques prévus pour éviter les risques de condensation à l’intérieur du boîtier. Ils doivent être posi­tionnés au-dessus de la pompe.

NOMBRE DE MISE EN MARCHE PAR HEURE – PAR AN

Lors du démarrage d’un moteur, il se produit une surintensité lors de la mise en mouvement du moteur. Cette surintensité provoque un échauf­fement important du moteur. Le nombre de démarrages par heure est déterminé par le constructeur en fonction des capacités du moteur à se refroidir. Il faudra dans tous les cas respecter les préconisations du constructeur et dimensionner l’installation pour éviter un nombre de démarrages trop importants.

Lorsqu’une pompe et plus particulièrement un circulateur restent à l’ar­rêt pendant une période prolongée (période de non-chauffage en été), il est fréquent que la pompe se bloque par « gommage ». Les joints se collent sur l’axe du moteur et empêchent son démarrage.

Pour éviter cela, de nombreux constructeurs de chaudières murales pré­voient le démarrage et le fonctionnement de la pompe pendant quelques minutes pendant les périodes de non-utilisation pour éviter le gommage de la pompe.

BRUITS

 Les sources de bruits sur une pompe sont multiples: pièces mécaniques en mouvement, turbulence de l’eau, frottements, cavitation … Il conviendra de choisir la pompe et de concevoir l’installation de manière à réduire les causes de bruits.

Quelques règles simples pour réduire les bruits:

  • choisir une pompe de qualité;

effectuer un contrôle et un entretien régulier des pièces d’usure (roulements, roue à aube … );

  • fixer la pompe sur des supports antivibratiles;
  • réduire la transmission du bruit par les tuyauteries en utilisant les man­chons de dilatation sur les deux raccordements de la pompe;
    • respecter la règle des 5 D (longueur de tuyauterie droite supérieure à cinq fois le diamètre extérieur de la tuyauterie entre la pompe et un coude et entre deux accessoires) pour limiter les turbulences (figure 3.75).

 

CONTRÔLES À EFFECTUER

Les contrôles dépendent essentiellement du type de moteur et du type d’installation, il faudra se reporter aux différents paragraphes (pompe de relevage, surpresseurs … ) et aux recommandations des constructeurs.

DYSFONCTIONNEMENTS – DÉPANNAGE

Lorsque l’on constate la baisse des performances hydrauliques d’une pompe, il est nécessaire de contrôler l’usure de la volute et éventuellement de la remplacer.

On pourra de manière préventive envisager le remplacement des joints

d’usure pendant les périodes de non-utilisation.

 

 

THERMOGRAPHIE DES MOTEURS

La thermographie permet de détecter des zones anormalement chaudes sur les moteurs. Son utilisation est essentiellement préventive: on Com­pare d’une année sur l’autre ou d’une visite à l’autre les images prises POur analyser le disfonctionnement du moteur et l’apparition de zones chaudes qui sont les signes d’un dysfonctionnement à venir (figure 3.76).

TENSION – INTENSITÉ – SECTION OES CÂBLES

Les câbles électriques sont choisis de manière à ce que la perte de vol­tage ne dépasse pas 5 %. On trouvera des guides de choix dans les cata­logues des fabricants.

Le contrôle de l’intensité d’un moteur permet de détecter des anoma­lies de fonctionnement. Lorsqu’un moteur force, l’intensité absorbée aug­mente de manière importante, il suffit de mesurer l’intensité sur la phase du moteur et de la comparer à l’intensité marquée sur sa plaque signaléti­que pour détecter un éventuel dysfonctionnement sur la pompe.

 

PUISSANCE ÉLECTRIQUE

La puissance d’un moteur s’exprime en kilowatt mais on trouve encore des plaques signalétiques ou la puissance est indiquée en cheval-vapeur: 1 CV = 736 W

1 kW = 1,36 ev

Il est difficile d’effectuer un contrôle de fonctionnement à partir de la puissance électrique et du rendement sur les petits moteurs.

MESURE OES HMT – ÉVALUATION DES DÉBITS

Lorsque la pompe n’est pas trop « ancienne », on peut utiliser la courbe de pompe pour évaluer le débit à partir de la hauteur manométrique rele­vée au manomètre.

Si la pompe n’est pas trop usée, ses caractéristiques hydrauliques seront celles indiquées par le constructeur. À partir de la lecture de la hauteur manométrique (différence de pression entre la pression au refoulement et la pression à l’aspiration), on pourra graphiquement trouver la valeur du débit.

sage des machines à laver). Un tube est relié à la cuve, lorsque le niveau d’eaU monte, l’air contenu dans le tube est comprimé, la pression agit sur une membrane qui se déplace et vient fermer ou ouvrir un contact:

  • Sécurité manque d’eau: la sécurité manque d’eau est un dispositif qui, lorsque le niveau d’eau est trop bas, interdit le fonctionnement de la pompe pour éviter son fonctionnement à sec, ce qui endommagerait ses joints d’étanchéité et provoquerait son échauffement anormal.
  • Sécurité de débordement: la sécurité de débordement est un dispositif qui, lors du remplissage d’un réservoir, met à l’arrêt la pompe qui assure ce remplissage lorsque le niveau dépasse la valeur prévue (en cas de défaillance du flotteur de commande). Une alarme est actionnée pour

signaler le défaut.

Sur les systèmes de vidange de réservoirs, lorsque celui-ci menace de déborder, le flotteur d’alarme va permettre la mise en marche d’une deuxième pompe (pompe de secours) et le signalement du défaut.

• Télégestion et communication

L’évolution des appareillages électriques et notamment informatiques permet aujourd’hui la gestion des installations à distance. Si l’automate de contrôle est raccordé à une ligne téléphonique, éventuellement à un téléphone portable, le technicien de maintenance peut être averti direc­tement sur son téléphone du défaut présent sur l’installation. Certains systèmes permettent même la prise en main de l’installation à distance à l’aide d’un ordinateur.

Des relevés peuvent être réalisés à distance (pression, débit, tension … )

afin d’étudier le fonctionnement d’une installation, éventuellement de

forcer son démarrage.

Dans tous les cas, la connaissance du défaut permettra aux techniciens

de prévoir les pièces nécessaires à la réparation et parfois même d’être informés de la panne avant que le client ne constate un dysfonctionne-

ment.

 

MÉTHODES D’ÉVALUATION DES DÉBITS

Une autre méthode pour évaluer les débits d’une installation à tempé­rature constante, consiste à utiliser des relevés de température. Par exem­ple, si un radiateur est prévu pour fonctionner à pleine puissance avec un écart de température de 20°C entre l’entrée et la sortie, la mesure de cet écart de température permet de savoir si le débit qui circule à l’intérieur du radiateur est trop faible ou trop important. Si le débit est trop faible, l’écart de température sera plus important; si le débit est trop important, l’écart de température sera plus faible .

On pourra de manière simple évaluer si le débit fourni par la pompe est trop faible ou trop important. Cette méthode reste applicable à des ins­tallations simples qui ne nécessitent pas un équilibrage important. Dans les autres cas, on utilisera une méthode d’équilibrage approprié.

Il existe des appareils qui permettent de mesurer des débits sans démontage des tuyauteries (mesure par ultrasons … ).

 

GESTION DES INSTAllATIONS

• Gestion de niveau: flotteurs – contacteurs

La gestion de niveau peut être effectuée de différentes manières. On aura en général un flotteur de commande qui provoquera la mise en mar­che ou l’arrêt de la pompe, un flotteur de sécurité qui interdira le fonc­tionnement de la pompe s’il n’y a pas suffisamment d’eau (pour interdire le fonctionnement à sec de la pompe), un flotteur d’alarme qui préviendra en cas de dysfonctionnement du système (débordement de la cuve). Lors­que de pompes sont installées, le tableau électrique ou le programmateur permettra le fonctionnement alterné des deux pompes et la mise en mar­che forcée de la deuxième pompe en cas de défaillance .

• Gestion de pression: contacteur pressostatique

La gestion de niveau dans un réservoir d’eau propre peut être effectuée par des contacteurs pressostatiques (sur le même principe que le remplissage des machines à laver). Un tube est relié à la cuve, lorsque le niveau d’eaU monte, l’air contenu dans le tube est comprimé, la pression agit sur une membrane qui se déplace et vient fermer ou ouvrir un contact:

  • Sécurité manque d’eau: la sécurité manque d’eau est un dispositif qui, lorsque le niveau d’eau est trop bas, interdit le fonctionnement de la pompe pour éviter son fonctionnement à sec, ce qui endommagerait ses joints d’étanchéité et provoquerait son échauffement anormal.

Sécurité de débordement: la sécurité de débordement est un dispositif qui, lors du remplissage d’un réservoir, met à l’arrêt la pompe qui assure ce remplissage lorsque le niveau dépasse la valeur prévue (en cas de défaillance du flotteur de commande). Une alarme est actionnée pour signaler le défaut.

Sur les systèmes de vidange de réservoirs, lorsque celui-ci menace de déborder, le flotteur d’alarme va permettre la mise en marche d’une deuxième pompe (pompe de secours) et le signalement du défaut.

• Télégestion et communication

L’évolution des appareillages électriques et notamment informatiques permet aujourd’hui la gestion des installations à distance. Si l’automate de contrôle est raccordé à une ligne téléphonique, éventuellement à un téléphone portable, le technicien de maintenance peut être averti direc­tement sur son téléphone du défaut présent sur l’installation. Certains systèmes permettent même la prise en main de l’installation à distance à l’aide d’un ordinateur.

Des relevés peuvent être réalisés à distance (pression, débit, tension … ) afin d’étudier le fonctionnement d’une installation, éventuellement de forcer son démarrage.

Dans tous les cas, la connaissance du défaut permettra aux techniciens

de prévoir les pièces nécessaires à la réparation et parfois même d’être informés de la panne avant que le client ne constate un dysfonctionnement.

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2 commentaires

1  pompe centrifuge

une pompe pouvant marcher dans un forage de 110m de long

Ecrit le 19 janvier 2011 à 2:55

2  pompe centrifuge

UNE POMPE POUVANT MARCHER DANS UN FORRAGE DE 110M DE LONG

Ecrit le 19 janvier 2011 à 3:00

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