Un poste de relevage neuf est mis en service, les essais de démarrage se déroulent normalement, puis quelques semaines plus tard, aux heures creuses, la pompe se désamorce sans raison apparente. L'exploitant cherche d'abord la panne du côté de la garniture mécanique ou du clapet anti-retour, alors que le problème vient d'un paramètre fixé bien avant la pose de la première canalisation : le niveau bas d'arrêt. Nous avons déjà décrit dans un précédent article comment se forme un vortex au-dessus d'une bride d'aspiration insuffisamment submergée, un phénomène comparable à celui d'une baignoire qui se vidange. Reste une question que peu de bureaux d'études se posent au bon moment : à quel stade du projet cette hauteur de submergence doit-elle être fixée, et à partir de quelles données ? Cet article détaille les éléments à réunir dès la conception d'un poste neuf, les points à vérifier avant la validation du plan de génie civil, et les erreurs de dimensionnement qui obligent ensuite à reprendre l'ouvrage.
Le vortex se forme lorsque la hauteur d'eau au-dessus de l’entrée de la canalisation d'aspiration devient insuffisante pour un débit donné. Nous avons détaillé ce mécanisme dans notre article sur la submergence : la prise d'air qui en résulte fragilise l'amorçage de la pompe, accélère l'usure des pièces internes et réduit le débit réellement refoulé. Ce rappel posé, la vraie difficulté d'un poste neuf n'est pas de comprendre le phénomène, mais de le traiter au bon moment du projet.
Une fois le radier coulé et la fosse maçonnée, la profondeur disponible entre le point bas de l'ouvrage et la canalisation d’aspiration est figée. Corriger une hauteur de submergence insuffisante après coup impose alors de reprendre le génie civil, d'installer un puisard complémentaire ou de revoir à la baisse le débit d'exploitation, trois options coûteuses et difficiles à justifier auprès du maître d'ouvrage.
La hauteur de submergence doit donc être arbitrée en même temps que le choix de la pompe et de sa courbe de fonctionnement, avant la validation des plans de génie civil. C'est un paramètre de conception au même titre que la hauteur manométrique totale ou le diamètre de refoulement, pas un ajustement à effectuer une fois l'ouvrage terminé.
Trois données vous seront nécessaires avant de fixer le niveau bas d'arrêt. Le calcul de la hauteur de submergence part du débit maximal de pompage retenu pour le poste si les pompes ne sont pas pilotées par variateur de fréquence. Sinon, on peut partir du niveau de régulation où le débit va varier entre le débit max et le débit min acceptable. Le débit, rapporté au diamètre d'entrée, détermine la vitesse d'écoulement à l’entrée de la canalisation d'aspiration, et donc la hauteur d'eau minimale à conserver au-dessus d'elle.
Le diamètre de la canalisation d'aspiration de la pompe est la seconde donnée indispensable. Il conditionne directement cette vitesse d'écoulement : à débit égal, une section plus généreuse réduit la vitesse et abaisse la hauteur de submergence requise, une section plus étroite l'augmente.
Le type d'installation retenu change également la donne. Une pompe centrifuge auto-amorçante hors-sol s'alimente par une canalisation d'aspiration dont l'entrée doit rester immergée, tandis qu'une pompe submersible s'alimente directement par sa bride, positionnée près du fond de la fosse. Ces deux configurations n'ont ni la même géométrie d'implantation ni les mêmes contraintes de niveau bas, et doivent être documentées avant tout calcul.
Le dimensionnement proprement dit s'appuie sur un abaque qui relie la vitesse d'écoulement à l'entrée de la canalisation à la hauteur de submergence minimale requise. Vous devez effectuer cette lecture avec le débit maximal réel de la pompe retenue, et non avec une valeur approchée reprise d'un projet antérieur.
Lorsque la vitesse d'écoulement calculée conduit à une hauteur de submergence difficilement compatible avec la profondeur de fosse disponible, l'installation d'un cône divergent à l'entrée de la canalisation permet d'augmenter localement le diamètre et donc de réduire cette vitesse, sans modifier le diamètre nominal de la canalisation d'aspiration.
Dans le cas d'une pompe submersible, une seconde contrainte s'ajoute à celle du vortex : la plupart des constructeurs imposent de ne jamais dénoyer le moteur en cours de fonctionnement, afin de garantir son refroidissement. Vous devez alors combiner au niveau bas d'arrêt les deux exigences simultanément, et retenir pour la conception la plus contraignante des deux hauteurs, celle du refroidissement moteur ou celle de la submergence anti-vortex.
Souvent, le constructeur de la pompe submersible a conçu la bride d’aspiration en fonction du débit maximal de la pompe et de la hauteur de celle-ci afin de garder sa motorisation noyée.
La première erreur consiste à positionner l'entrée de canalisation trop près du radier pour limiter le volume de génie civil. Cela peut engendrer un bouchage de l’espace entre la canalisation et le fond du radier, voire, petit à petit, à l’ensabler.
La seconde erreur consiste à sur-dimensionner le diamètre d'entrée en pensant écarter tout risque de vortex. Une vitesse d'écoulement trop réduite fait chuter l’effluent sous la vitesse de décantation des matières en suspension, qui se déposent alors dans la fosse au lieu d'être entraînées vers le poste de traitement.
Enfin, reprendre un niveau bas d'arrêt standard, hérité d'un poste de relevage précédent, sans le recalculer pour le débit et le diamètre réels du projet en cours, reste l'une des causes les plus courantes de désamorçage constaté après la mise en service. Chaque poste de relevage a sa propre courbe de pompe et sa propre géométrie de fosse : vérifiez donc son calcul de hauteur de submergence avant de valider les plans, plutôt qu'après la mise en service.
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.
Le travail au sein d’un poste de relevage urbain d’eaux usées requiert des habilitations particulières, des interventions de curage régulier, des moyens de levage ponctuels… Une station “hors sol” avec des pompes auto-amorçantes directement en ligne sur la canalisation vous évite un contact avec l'effluent et les odeurs qui s’en dégagent.
