Pourquoi augmenter le débit d’un poste de relevage urbain existant ?

Limites des solutions classiques : variateur de fréquence et pompes en parallèle

Lorsque le débit à relever augmente, la première idée consiste souvent à « pousser » davantage les pompes existantes grâce à un variateur de fréquence ou à les faire fonctionner simultanément en parallèle. Ces approches présentent toutefois des limites hydrauliques et mécaniques qu’il est indispensable de bien maîtriser. 

Augmenter la vitesse de rotation par variateur de fréquence permet de faire croître le débit et donc la HMT de la pompe, conformément aux lois d’affinité. Mais les pertes de charge dans la canalisation de refoulement augmentent avec le carré de la vitesse, comme le rappelle l’équation de Darcy–Weisbach, ce qui fait très rapidement dériver le point de fonctionnement vers des HMT élevées. On atteint alors les limites de puissance du moteur, du variateur et de la courbe hydraulique de la pompe, avec des risques accrus de cavitation, de vibrations et de fonctionnement en zone hors rendement optimal. 

La mise en parallèle de deux pompes identiques ne permet pas de doubler le débit comme on le croit parfois. Sur un réseau donné, la courbe de circuit s’oppose à cette augmentation théorique : le gain de débit reste souvent marginal, quelques pourcents seulement, suivant la pente de cette courbe de circuit, pour une forte augmentation de la consommation énergétique. 

Enfin, remplacer les pompes submersibles par des modèles plus puissants bute généralement sur des contraintes d’encombrement et de poids : fosse trop étroite, hauteur d’eau insuffisante pour le refroidissement, limite admissible des systèmes de levage, et risques de décantation si l’on surdimensionne la canalisation pour un débit de pointe rarement atteint. Ces constats ouvrent la voie à une approche différente : sortir les pompes de la fosse et passer sur une station de relevage « hors sol » équipée de pompes auto-amorçantes.

La station de relevage « hors sol » avec pompes auto amorçantes : une réponse technique efficace

L’idée consiste à conserver le poste enterré existant comme simple regard d’aspiration, en y implantant uniquement les canalisations d’aspiration et éventuellement des équipements de mesure de niveau, et à déporter les pompes en surface. On s’affranchit ainsi des contraintes dimensionnelles de la fosse et l’on peut installer des pompes centrifuges auto-amorçantes de gabarit supérieur, dimensionnées pour les nouveaux débits et HMT de projet. 

L’installation de la station « hors sol » se fait sans interruption de service, puisque les pompes submersibles existantes peuvent continuer à fonctionner pendant la mise en place des nouvelles canalisations d’aspiration. 

Hydrauliquement, l’utilisation de pompes auto amorçantes « hors sol » permet :

• de ne plus dépendre d’un volume mort en fosse pour le refroidissement des moteurs submersibles ;
• de réduire fortement le volume de marnage, donc de limiter les temps de séjour, les dépôts et les risques d’H₂S ;
• d’augmenter le débit pour cette nouvelle demande et les demandes futures
  
  

En configuration dite « station Turbo », la mise en série ponctuelle de deux pompes auto-amorçantes permet de vaincre des pertes de charge élevées dans une canalisation de refoulement existante et de porter le débit à un niveau qui serait inatteignable avec de simples pompes en parallèle. La même architecture peut être exploitée pour organiser des séquences de curage de la conduite : l’automate laisse monter le niveau en fosse, puis lance les deux pompes en série pour envoyer un débit et une pression élevés, mettant en suspension les éléments décantés.

Du point de vue exploitation, les avantages sont tout aussi significatifs :

• plus de travaux en espace confiné, les équipes interviennent en surface dans un environnement accessible
• plus de palan ni de manutention verticale lourde pour extraire les pompes ;
• accès direct à l’hydraulique, aux garnitures, à la motorisation et à l’instrumentation, ce qui réduit les temps d’immobilisation en maintenance ;
• possibilité de faire évoluer ultérieurement la puissance du moteur ou le modèle de pompe si le débit de pointe augmente à nouveau.
  
  

En réhabilitation de poste ou lorsqu’on ne dispose que d’un simple regard, cette stratégie permet de mettre en œuvre une solution de pompage au débit et à la pression requis par l’application, sans toucher au génie civil existant ni remplacer la canalisation de refoulement. On s’offre ainsi une réserve de flexibilité pour les futurs besoins, tout en sécurisant le fonctionnement hydraulique et la maintenance sur le long terme.