LES ESSAIS DE POMPES Groupement Formation SDIS 66

LES ESSAIS NORMALISES La norme française sur les spécifications communes des véhicules des services de secours et de lutte contre l'incendie (N.F.S. 61-510) prévoit un certain nombre d'essais hydrauliques dynamiques. Ces essais concernent les pompes des auto-pompes et des motopompes ; ils permettent en particulier de classer les pompes par catégories en imposant des performances minimales.

Les essais hydrauliques sont basés sur deux grandeurs remarquables : le débit nominal QN . la pression nominale PN .

a - Définitions Le débit nominal et la pression nominale correspondent en principe au point de rendement maximum d'une pompe. Les définitions que donne la norme EN 1846 sont un peu différentes de ce principe général et s'énoncent comme suit :

"Le débit nominal est le débit, exprimé en litres par minute, obtenu sous une dénivelée de 3 mètres et sous une pression minimale dite pression nominale, mesurée à la sortie de pompe et fixée par chaque norme particulière."

La définition du débit nominal et de la pression nominale permet de classer les pompes en fonction de leurs capacités nominales. La désignation de la pompe se fait par la valeur de son débit nominal suivi de la valeur de sa pression nominale. Exemples : QN = 1 500 l/mm. PN = 15 bars Pompe 1 500 -15

b - Différents essais prévus à la Norme La norme prévoit différents essais pour un engin-pompe (auto-pompe ou moto-pompe) qui permettent de tester l'ensemble moteur-pompe et de lui donner un agrément dans une catégorie. Ces essais permettent également à l'utilisateur, qui ne dispose pas forcément des courbes caractéristiques à tout instant, de connaître un certain nombre de capacités minimales de son engin.

Les essais prévus sont les suivants 1. Essai de durée et vérification de l'autonomie de marche. Cet essai se fait en aspiration avec une dénivelée de 3 mètres aux capacités nominales de la pompe ; il permet de tester en fonctionnement continu, pendant une durée fixée en fonction du type, la pompe et la consommation en carburant du moteur ;

2. Essai d'amorçage (durée d'aspiration). Cet essai est effectué sous une dénivelée de 6,50 m et consiste à mesurer la durée écoulée entre la mise en oeuvre de l'amorceur et la sortie de l'eau au refoulement. Cet essai est répété trois fois consécutivement et les valeurs obtenues ne doivent pas excéder :

35 secondes pour les débits nominaux inférieurs à 500 l/mn, 30 secondes pour les débits nominaux de 500 et 750 l/mn, 40 secondes pour les débits nominaux de 1 000 et 1 500 l/mn, 60 secondes pour les débits nominaux  2 000 l/mn ;

3. Contrôle du débit nominal à la pression nominale, durant au moins 10 minutes ; 4. Mesure de la pression maximale aux 2/3 du débit nominal. Le débit maximal doit être supérieur à 1,20 fois la pression nominale ; 5. Mesure du débit maximal aux 2/3 de la pression nominale. Le débit maximal doit être supérieur ou égal à 1,20 fois le débit nominal.

Tous ces essais doivent s'effectuer sous une pression atmosphérique de 1 013 Hp pour une température d'eau comprise entre 4C et 20 C. ( HP = Hecto Pascal ) ( 4°C = émission de vapeurs de l’eau) La norme prévoit une formule de correction quand les conditions d'essais ne sont pas normales. De plus elle donne les tableaux de mesure pour les différents types de pompes à incendie. Il est intéressant de se munir du tableau concerné lors de la réception d'une pompe neuve.

DEFINITIONS A CONNAÎTRE Le plan de station. C'est le plan supposé horizontal, sur lequel est placé l'engin pompe lors des essais. Le plan d'eau. C'est le plan horizontal de la surface libre de la nappe d'eau utilisée pour les essais.

La dénivelée C'est la différence de niveau mesurée en mètres, entre le plan d'eau et le plan de station.

La Hauteur Géométrique d ’Aspiration C'est la différence de niveau mesurée en mètres, entre le plan d'eau et l ’axe de la pompe.

ENTRETIEN DES POMPES ET AMORCEURS Une pompe centrifuge ne demande qu'un entretien réduit. Après une mise en manoeuvre dans des eaux chargées: la rincer avec de l'eau propre, vérifier et compléter son graissage ainsi que celui de l'amorceur.

Pour éviter la formation d'oxyde sur les turbines: faire des essais en pression, au moins une fois par mois. Vérifier tous les quinze jours le fonctionnement du système d'amorçage: Pour cela, s'assurer que les vannes de refoulement sont bien fermées ainsi que le robinet du conduit de refroidissement du moteur.

Lancer le moteur et faire fonctionner l'amorceur. L'indication du vide doit alors s'établir en quelques secondes, jusqu'à 8 ou 9 mètres au manomètre. Si le vide ne s'établit pas: rechercher les entrées d'air et vérifier tous les joints: bouchons, raccords d'aspiration, bouchons de vidange (amorceur et pompe).

INCIDENTS DE FONCTIONNEMENT 1. Amorçage difficile ! L'aiguille de l'indicateur de vide saute par secousses; il y a entrée d'air à la pompe, Vérifier: Si les bouchons de vidange sont en place, bien vissés et si leurs joints sont en bon état le serrage des raccords d'aspiration et l'état de leurs joints.

2. L'aiguille de l'indicateur de vide monte régulièrement, puis retombe brusquement ! Vérifier le serrage de la tuyauterie d'aspiration.

3. L'amorçage se fait régulièrement, mais le manomètre indique un vide trop important pour la hauteur d'aspiration ! L'incident peut venir : soit de ce que la crépine est bouchée partiellement, soit de ce que la garniture intérieure d'un tuyau d'aspiration est décollée et obstrue partiellement le passage. De ce fait, l'eau n'arrive pas en quantité suffisante à la pompe qui se désamorce dès qu'on ouvre une vanne de refoulement.

4. L'amorçage a été fait régulièrement, la pompe a fonctionné normalement, puis le débit est devenu nul, avec augmentation du régime du moteur ! La crépine est complètement bouchée ou un tuyau d'aspiration est obstrué.

5. L'amorçage a été fait régulièrement, le débit de la pompe est anormalement insuffisant ! Vérifier si l'entrée de la turbine n'est pas obstruée (oubli d'un chiffon dans la tubulure ou la pompe, ou dans un tuyau d'aspiration, présence de cailloux dans la turbine).

6. La pompe, après avoir fonctionné régulièrement, se désamorce ! Dans ce cas, le moteur prend un régime élevé, l'eau n'arrive plus aux lances. Vérifier le serrage des raccords des tuyaux d'aspiration. S'assurer que la crépine est suffisamment immergée.

7. La Cavitation ! (schémas 1 et 2). Quelle est la pression de l'eau à l'entrée d'une roue à aubes de pompe centrifuge en aspiration sur une nappe d'eau ? En régime statique, la pression d'entrée de la pompe est égale à la hauteur de colonne d'eau capable de la pression atmosphérique corrigée par les facteurs de température et d'altitude.

En régime dynamique, quand la pompe débite, cette valeur de pression d'entrée est à minorer en tenant compte de : la mise en vitesse de l'eau qui nécessite une certaine énergie cinétique provenant d'une transformation d'énergie de pression ; la perte de charge dans la ligne d'aspiration qui augmente avec le débit et la longueur de la ligne d'aspiration ;

la perte de charge à l'entrée de la pompe pour permettre à l'eau d'arriver au contact des pales de la roue à aubes. Cette perte de charge dépend de la pompe et augmente considérablement avec le débit. En tenant compte de ces facteurs, la pression à l'entrée de la roue à aubes peut atteindre des valeurs très faibles, inférieures à la tension de vapeur d'eau pour la température considérée.

Que se passe-t-il alors ? L'eau se vaporise et des bulles de vapeur d'eau apparaissent dans la veine liquide. Lors du passage dans la roue à aubes la pression augmente et devient à nouveau supérieure à la tension de vapeur. Les bulles de vapeur d'eau ne peuvent plus exister et elles se résorbent en "implosant".

Cette production de "cavités" dues à des bulles ou poches de vapeur dans la masse liquide en écoulement est génératrice de chocs très violents (bruit de bétonnière) et de corrosions mécaniques rapides et spectaculaires pouvant détruire très rapidement les organes de la pompe (roue et diffuseur).

En fait les érosions constatées sont dues essentiellement aux chocs considérables qui se manifestent lorsque les bulles ou poches de vapeur se résorbent par condensation rapide dans les zones où la pression reprend une valeur suffisante. Le conducteur a beau accélérer sa pompe, celle-ci continue à débiter, elle n'est pas désamorcée mais la pression de refoulement chute.

En pratique, la cavité apparaît pour les fortes hauteurs d'aspiration et pour les forts débits. Comme il n'est en général pas possible d'agir sur la hauteur d'aspiration, il faut agir sur le débit de la pompe, en le limitant, pour sortir d'une zone de cavitation. Une autre solution serait d'agir sur les pertes de charge dans la ligne d'aspiration en les diminuant.

Il faut alors dédoubler la ligne d'aspiration (deux lignes d'aspiraux de  100 mm) ou en augmenter la section (une ligne d'aspiraux de  150 mm). Le problème de la cavitation est trop souvent négligé par les sapeurs-pompiers. C'est une erreur, car une pompe ne peut fournir sa pleine capacité que si elle fonctionne en dehors d'une zone de cavitation.

Pour une eau à 25° une H.G.A de 6 m, la pression théorique maximale d’entrée de pompe et de 4m. Schéma 1.

Pour une eau à 25° une H.G.A de 3 m, la pression théorique maximale d’entrée de pompe et de 7m. Schéma 2.

EXERCICES: T.P. Pour terminer, faire réaliser par les stagiaires des manœuvres d’aspiration sur le terrain, avec simulation des incidents énumérés précédemment.

FIN