Les petites rivières font les grands fleuves. Si l’ensemble des pompes d’une usine ou d’une station d’épuration pouvait consommer 10 % en moins, l’économie serait certainement substantielle pour vous comme pour le pays et la planète. Une campagne sur la sensibilisation des rendements des moteurs électriques, au travers des certifications d’économie d’énergie (C2E), a permis d’installer un certain nombre de moteur IE4 et IE5.
Mais comment réaliser des économies d’énergie sur un poste de relevage ? Nous avons déjà débattu du rendement hydraulique d’une pompe de relevage mais regardons aujourd’hui comment la gestion du fonctionnement de la pompe dans le temps vous permettrait de réduire sensiblement la consommation électrique des pompes.
N’oublions pas que dans le coût du cycle de vie d’une pompe, la consommation énergétique représente la moitié de vos dépenses.
Ce n’est donc pas négligeable.
Le variateur de fréquence et son automate permettent de faire varier la fréquence et donc le débit de votre pompe de relevage. Mais comment est-ce que cet appareil peut vous faire réduire votre consommation électrique ?
Prenons un exemple simpliste pour illustrer ce propos.
Un poste de relevage doit relever des eaux chargées sur une certaine distance. Le débit est, comme dans la majorité des cas, fluctuant. Un débit de pointe de 200 m3/h est relevé et une pompe pour ce débit est installée.
Avec ce débit et en fonction du réseau de refoulement, la HMT (Hauteur Manométrique Totale) est de 20 mcE.
Suivant la formule de la puissance, nous avons 200 m3/h x 20 mcE / 367 x 0,58, soit 18,8 kW à l’arbre de la pompe.
Le débit entrant dans la fosse étant fluctuant, nous pourrions, par le biais d’un variateur de fréquence, lisser le débit moyen à 100 m3/h ou 150 m3/h. Comme les pertes de charges sont fonction du carré de la vitesse, avec un débit 2 x plus faible, nous aurons 4 x moins de pertes de charge à vaincre !
Dans notre exemple simpliste, la HMT se compose de 5 m de hauteur géométrique et du solde en pertes de charge. Pour 200 m3/h, nous avons donc 5 m de Hgéo et 15 mcE de pertes de charge.
En diminuant le débit par 2, nous diminuons les pertes de charges par 2², soit 3,75 mcE au lieu de 15 mcE.
Donc, pour 100 m3/h, nous avons le besoin d’une puissance à l’arbre de 100 m3/h x (5+3,75) / 367 x 0,58, soit 4,11 kW. Pour évacuer 200 m3 de la fosse sur une journée, la pompe à 200 m3/h fonctionnera une heure et consommera 18,8 kW. Si la pompe ne fonctionne qu’à 100 m3/h, elle devra fonctionner deux heures pour évacuer la même quantité, soit une consommation de 2 x 4,11 kW ou 8,22 kW.
Le gain énergétique est plus que conséquent pour le poste de relevage !
A une vitesse de rotation plus faible de la pompe, l’abrasion de l’effluent sur les organes internes de la pompe en sera fortement réduite. Moins de maintenance, moins de pièces détachées, moins d’immobilisation.
Avec un nombre de démarrage plus faible compte tenu de l’adaptation de la vitesse de rotation de la pompe par rapport au débit entrant, le moteur subira moins les intensités de pointe ponctuelles à chacun des démarrages.
Enfin, d’un point de vue mécanique, tant pour le moteur que pour la pompe, moins de démarrage engendre moins d’usure mécanique.
On ne peut bien sûr pas réduire la vitesse indéfiniment pour 2 raisons simples.
Une première, hydraulique.
Lorsqu’on pompe un liquide chargé, la vitesse d’écoulement de l’effluent dans la canalisation de refoulement pourrait ne plus assurer la suspension des solides et une décantation dans le bas du tuyau se fera ressentir. On limite cette vitesse d'écoulement à 0,5 à 0,6 m/s minimum. Si, dans notre exemple simpliste, notre canalisation présente un diamètre interne de 200 mm, nous serions limités à 100 m3/h environ.
Une seconde, technologique.
Sous une certaine fréquence (30 Hz environ), le ventilateur du moteur qui est sur le même arbre que le reste du moteur, va tourner à des vitesses trop faibles pour assurer un parfait refroidissement du moteur.
En conclusion, des solutions existent pour réduire la consommation énergétique de votre poste de relevage.
L’utilisation d’un variateur de fréquence est l'une d'entre elles.
En réduisant le débit moyen de la pompe, vous réduirez les pertes de charge qui sont fonction du carré de la vitesse.
L’économie d’énergie pour votre poste de relevage peut devenir conséquente. Et en ces temps d'augmentation des prix de l'énergie, c'est une solution rapidement amortie, sans compter les bienfaits mécaniques pour la pompe et le moteur.
Gamme de débit jusqu’à près de 900 m3/h - Pression de refoulement jusqu'à 3 bars - Passage libre jusqu’à 76 mm - Différents types de métallurgies et de joints en fonction de l’effluent à relever.
Dans le cas d’une réhabilitation d’un poste existant ou lorsque seul un regard est disponible, la station “hors sol” permettra de mettre en oeuvre la solution de pompage au débit et à la pression que requiert l’application, sans devoir changer le génie civil en place.