par
SULZER FRERES S.A.
WINTERTHUR (Suisse)
L'approvisionnement en eau dépasse de plus en plus le domaine communal ou régional, c’est-à-dire qu'il s'étend bien au-delà de l'alimentation directe des villes ou localités diverses, à la réalisation de services de distribution intercommunaux. Dans toutes les parties du monde, de nombreuses installations sont en service ou en cours d'étude pour pomper à de longues distances, vers des régions plus ou moins arides, de grosses quantités d'eau captées dans des cours d'eau ou des lacs.
Ces installations de transport ne se limitent toutefois nullement à la fourniture d'eau potable et, dans nombre de cas, il s'agit de fournir de grandes quantités d'eau pour des usages industriels, par exemple pour l'alimentation de centrales de force motrice thermiques, tandis que d'autres possibilités s'ouvrent au transport d'eaux de mer ou saumâtres aux fins d'injection dans des champs pétrolifères.
Ces applications nécessitent des stations de pompage de grande puissance, capables souvent de surmonter des hauteurs de refoulement élevées (parfois même à travers des tunnels tracés dans les montagnes) pour amener l'eau dans la région de son emploi.
Les caractéristiques de service des pompes ainsi nécessaires atteignent, quant à leurs débits, aux hauteurs de refoulement et aux puissances absorbées, des valeurs que l'on ne connaissait réellement, au cours des années 1950-1960, que dans les pompes d’accumulation de centrales hydro-électriques.
Les débits unitaires peuvent atteindre jusqu’à 40 000 mètres cubes/heure environ, tandis que les hauteurs de refoulement
peuvent aller jusqu'à 600 mètres, et des exécutions ont déjà été réalisées avec des puissances de l'ordre de 60 000 kW par machine.
Les exigences de la fabrication, de même que du transport, imposent certaines limites quant à la grandeur des pompes, en relation avec le débit total demandé, ce qui conduit normalement à une répartition de celui-ci sur plusieurs unités ; les solutions les plus économiques seront nécessaires pour maintenir les dimensions des machines dans des limites raisonnables, soit, par exemple, l'application de vitesses de rotation aussi élevées que possible.
Diversité des constructions.
Jusqu'à une certaine limite dans les données de service, on applique principalement la construction dite « split casing », à un ou à deux étages, le plus souvent en disposition horizontale (figures 1 et 2). La bâche de la pompe étant partagée dans le plan horizontal de l'axe, il suffit d'en soulever la partie supérieure pour pouvoir ensuite démonter rapidement le rotor en vue d'inspections ou de révisions. L'emploi le plus
fréquent de la roue à aubes à double ouïe d'entrée, avec roues supplémentaires éventuelles adossées en même disposition, a l'avantage de compenser à peu près complètement la poussée axiale.
Au-delà de certaines limites dans la hauteur de refoulement (400 m environ), on applique des pompes multicellulaires à bâche fermée, le plus souvent en disposition verticale (figure 3).
Avec la construction en bâche « split casing » — dans laquelle les tubulures d'entrée et de sortie sont venues de fonte avec la partie inférieure du bâti — aussi bien qu'avec l'exécution en bâche fermée, les travaux de révision n'obligent à aucun démontage d'une partie quelconque des conduites, ce qui est un énorme avantage dans le cas de machines de pareille grandeur.
Des exigences portées à l'extrême.
Les pompes assurant le transport d'eau sont soumises à des exigences extrêmement sévères quant à la sécurité de service, car une défaillance de ces machines peut souvent entraîner de graves conséquences.
À côté de la conception des caractéristiques hydrauliques, il est important pour le constructeur d'examiner avec la plus grande attention les problèmes de cavitation, de corrosion et d'érosion. En vue de parer aux risques d'une cavitation critique, il s'agit en premier lieu d'étudier soigneusement l'implantation adéquate en assurant à la pompe la hauteur de charge nécessaire à l'entrée.
Dans le plus grand nombre des installations de ce genre, l'eau à transporter est prise dans des cours d'eau, de sorte qu'elle peut être plus ou moins sablonneuse ; il faut donc, pour empêcher une intense abrasion par le sable, employer des matériaux alliés, de haute résistance, pour l'exécution de parties soumises à l'action du liquide, c'est-à-dire essentiellement pour les roues à aubes et les bâches. L'adjonction de bassins de décantation préalable, à la prise d'eau, peut bien réduire la teneur en sable jusqu'à un certain point, sans toutefois éliminer complètement les risques d'érosion. Enfin, pour le refoulement d'eau salée (eaux de mer), par exemple au fins d'injection dans les terrains pétrolifères, on emploiera en particulier des aciers au chrome et des alliages coulés correspondants.
De longues conduites de refoulement, de profil en long parfois défavorable, imposent une étude particulièrement attentive des problèmes de coups de bélier, pour prévoir les dispositifs de protection nécessaires en cas de défaillance des machines d'entraînement (par exemple une panne de courant). Ici aussi, le reflux d'eau éventuellement possible à travers l'installation peut porter sur des débits de même importance que dans les pompes d'accumulation des centrales hydro-électriques.
Exemples d’installations.
Mentionnons ici brièvement quelques-unes des nombreuses installations de transport d'eau à longues distances :
Celle de « Tugela-Vaal », en Afrique du Sud, prend l'eau dans la rivière Tugela pour la refouler, par un tunnel de 4 m de diamètre et de plus de 1000 m de longueur, à travers la Montagne du « Dragon », jusque dans la région du « Reef », pour couvrir des besoins industriels et domestiques, en augmentation incessante. La station de pompage de « Jagersrust », construite à cet effet, contient quatre pompes à haute pression à quatre étages, capables de fournir chacune un débit de 110 000 m³ par jour.
Deux importants projets pour l'extension de la distribution d'eau dans les villes de Brasilia et de Caracas, en Amérique du Sud, sont actuellement en voie de réalisation. Il s'agit, dans la ville de Brasilia, d’améliorer et d'agrandir les installations d'alimentation en eau potable dans les quartiers de Taguatinga, de Ceilandia et de Gana, ainsi que dans les zones industrielles prévues pour l'avenir par le plan d'aménagement. La station de pompage refoule de l'eau brute légèrement sablonneuse, prise dans le Rio Descoberto, puis traitée dans une installation d’épuration. L’équipement comprend en tout trois groupes de pompage avec un débit total de 14 400 m³ par heure.
Au Venezuela, la station de pompage de Camatuy, en cours de construction avec l'extension de la distribution d'eau à Caracas, devra alimenter en eau plus de trois millions de personnes. Amenée du lac artificiel de Camatagua, par l'intermédiaire d'une station de pompage existante, l'eau parvient, par une conduite de 60 km de longueur, à une installation de traitement où elle est rendue potable. Elle est ensuite refoulée par douze groupes de pompage (six pompes par station), en deux paliers, dans un réservoir situé 750 m plus haut, et d'où elle est distribuée dans les différentes zones de consommation. Le débit refoulé par chaque pompe est de 10 800 m³/h, avec une puissance absorbée de 13 700 kW par groupe.
Le système d’alimentation en eau de la rivière Komati, appartenant à la « Electricity Supply Commission », en Afrique du Sud, sert à pourvoir en eau diverses centrales motrices thermiques. L’eau, prise de la rivière Komati, est amenée à ces centrales par un certain nombre de stations de pompage, avec une puissance absorbée totale de 50 000 kW. Les conduites appartenant à ce réseau d’alimentation ont en tout une longueur d’environ 125 km.
En Arabie Saoudite, la Société ARAMCO construit une installation de transport d’eau de mer, destinée à l'injection dans les terrains pétrolifères. Cette eau y est amenée par quatre pompes à deux étages, le second avec roue à double ouïe d'entrée, d'un débit unitaire de 10 200 m³/h à une hauteur de refoulement de 384 m ; la puissance absorbée est de 12 820 kW par unité. Les pompes, entraînées par des turbines à gaz, forment, avec celles-ci, des groupes installés à ciel ouvert en plein désert, du type dit « out of doors ». Amenée dans les champs pétrolifères, l'eau est reprise par des pompes spéciales qui l'injectent dans la couche rocheuse pour en extraire sous pression, vers la surface, le pétrole brut qu'elle contient.
J. KUNDIG.
