Une pompe à flux radial (également connue sous le nom de pompe centrifuge) est une pompe à vitesse dans laquelle un rotor déplace différentes quantités d'eau par rotation en fonction de la vitesse de rotation, ce qui projette l'eau vers l'extérieur à angle droit par rapport à l'arbre. La pompe est utile pour toutes les phases d'une situation d'urgence.

Les Pompes à flux radial fonctionnent en forçant l'eau vers le bord extérieur d'un rotor, où la décharge est capturée par le corps de la pompe et l'énergie cinétique est convertie en énergie de pression avant de quitter la pompe. Lorsque cela se produit, une zone de pression négative est créée à l'entrée de la chambre de la pompe, qui à son tour attire l'eau dans la pompe. Ces pompes peuvent être entraînées par l'électricité (réseau ou solaire) ou directement par des moteurs diesel/essence, et elles peuvent être situées au niveau du sol (pompes aspirantes) ou submersibles.

Considérations sur la conception

Les pompes à flux radial peuvent fonctionner sur une gamme de profondeurs allant jusqu'à environ 400 mètres, avec des débits allant jusqu'à 280 000 L/heure à des hauteurs de chute inférieures. En général, elles sont bonnes pour les exigences de débit plus élevées, car leur efficacité mécanique augmente avec des débits plus élevés. Pour les pompes de forage, un clapet anti-retour est généralement installé après les rotors. Une considération importante de conception des pompes à vitesse est que le débit d'eau peut varier considérablement avec les différences de hauteur de chute, ce qui signifie qu'une conception soignée est nécessaire pour répondre aux exigences de débit. Cela implique de créer une courbe de système basée sur l'altitude totale à laquelle l'eau doit être transportée plus toute perte d'énergie supplémentaire (de frottement) dans le tuyau à différentes vitesses de pompage (voir S.7 ). Sur cette base, une pompe est choisie là où la courbe de la pompe coupe la courbe du système au débit souhaité. Les points de fonctionnement de la pompe doivent également être efficaces. Une pompe qui fonctionne à un débit inefficace peut développer de multiples problèmes qui réduisent la durée de vie de la pompe (par exemple, l'usure des joints et des roulements, ou la cavitation). Le choix de la pompe doit également correspondre à l'alimentation électrique du site (mono ou triphasé). Si ce type de pompe est entraîné à l'aide de l'énergie solaire, un entraînement à fréquence variable (VFD) est nécessaire (voir S.10 ). Il est donc essentiel de rechercher l'expertise appropriée en matière de pompes pour garantir un choix de pompe efficace.

Des pompes à turbine unique (à un étage) sont disponibles, où la hauteur de chute opérationnelle de la pompe est déterminée par le type et la vitesse de la roue. Lorsqu'un pompage à des hauteurs de chute plus élevées est nécessaire (par exemple, dans les forages), plusieurs turbines peuvent être construites en série dans une pompe (appelée à plusieurs étages), ou des pompes à un étage peuvent également être reliées en série pour doubler la hauteur de la courbe de la pompe. Les pompes peuvent également être installées en parallèle, avec deux ou davantage de pompes desservant un même tuyau. Ici, le débit de la courbe de la pompe est doublé, ce qui augmente le volume qui s'écoule en fonction de l'intersection avec la courbe du système. Les Pompes de forage ont le moteur situé en dessous de la prise d'eau, et le moteur est refroidi par une partie du débit qui est détourné devant le moteur. Lorsque cela ne se produit pas (par exemple, sous les filtres dans un forage ou dans un puits de grand diamètre), un écran doit être utilisé pour diriger d'abord l'eau devant le moteur.

Les Pompes d'aspiration à flux radial qui sont directement attelées sur un châssis et avec un moteur à combustion sont souvent utilisées comme pompe à usage général en situation d'urgence. Pour de telles pompes, il existe une hauteur maximale à laquelle l'eau peut monter dans une canalisation en fonction de la pression atmosphérique, elle-même variable avec l'altitude (voir A.2 ). Une autre considération de conception pour les pompes aspirantes motorisées est de s'assurer qu'une pression suffisante est maintenue à l'orifice d'aspiration pour éviter l'usure prématurée de la pompe due à la cavitation (voir A.5 ).

Matériaux

Les matériaux nécessaires comprennent les étages de la pompe, un moteur de pompe ou un moteur et la conduite montante (il peut s'agir de divers matériaux, mais le fer galvanisé est souvent utilisé).

Applicabilité

Les Pompes à flux radial sont souvent utilisées en situations d'urgence, principalement parce qu'elles sont largement disponibles, bien qu'elles nécessitent une conception de pompage plus détaillée, en particulier pour les forages (voir I.8 ). Elles conviennent à différents types d'eau en fonction de la conception de la pompe. Certaines pompes à un étage sont conçues pour pomper des solides, tandis que les pompes de forage à plusieurs étages ont tendance à avoir moins d'espace entre le rotor et le revêtement, de sorte que les solides peuvent endommager la pompe. Elles sont utilisées pour les applications d'eau potable et non potable.

Fonctionnement et entretien

Les pompes à flux radial installées au niveau du sol sont plus faciles à entretenir, car tout est facilement accessible. Cependant, de nombreuses pompes sont submersibles, ce qui signifie que tous les tuyaux doivent être retirés pour réparer ou remplacer la pompe elle-même. La réparation et l'entretien seront de plus en plus probables lorsque les pompes n'ont pas été dimensionnées correctement pour le système de canalisations (par exemple, fonctionnent de manière inefficace) ou ne sont pas dimensionnées ou positionnées correctement pour un forage (par exemple, une vitesse excessive à travers un filtre attire des particules qui dégradent la pompe, voir I.8 ). La réparation des pompes doit être effectuée dans un atelier spécialisé, la stratégie de fonctionnement et d'entretien consiste donc à disposer de pompes de rechange en cas de problème. Le métal est utilisé pour une partie de ce type de pompe ; lorsque ces composants entrent en contact avec les eaux souterraines avec un pH de 6,5 ou moins, la corrosion est susceptible de se produire, ce qui signifie un remplacement plus fréquent des pièces affectées. Pour ce type de pompe, la colonne montante en fer galvanisé est plus à risque que les autres pièces métalliques, qui sont en acier inoxydable.

En situation d'urgence, les principaux problèmes de fonctionnement des pompes d'aspiration à flux radial proviennent de problèmes avec la conduite d'aspiration. Ces pompes ne peuvent pas pomper de l'air, donc des fuites ou des sas dans la conduite d'aspiration peuvent empêcher la pompe de fonctionner. Lors du démarrage du pompage, les pompes doivent être amorcées, en s'assurant que le tuyau d'aspiration soit connecté à la pompe avec la rondelle en caoutchouc (sinon, de l'air fuit dans le système) et qu'il n'y a pas de trous dans le tuyau d'aspiration.

Santé et sécurité

Les connexions électriques de la pompe au câble doivent être correctement jointes avec de la résine étanche pour éviter les chocs électriques ou l'électrocution. Ceci est particulièrement important lorsque des pompes sont utilisées pour assécher une structure lorsqu'une personne est présente (par exemple, un puits creusé protégé pendant la construction). La qualité chimique de l'eau peut également devenir un problème avec certaines pompes métalliques. Lorsque les eaux souterraines ont un pH de 6,5 ou moins, l’infiltration du fer des tuyaux peut entraîner un risque indirect pour la santé, et le plomb peut s'échapper de certaines soudures et raccords quel que soit le pH, entraînant un risque direct pour la santé (voir A.2 ).

Coûts

Les Pompes à flux radial sont relativement peu coûteuses, avec des coûts commençant à 100 USD, et il existe une large gamme de marques et de modèles concurrents. Le coût augmente avec l'augmentation du débit ou des besoins en hauteur de chute.

Considérations sociales et environnementales

Généralement, ces types de pompes sont bien acceptés par les gens. Un risque de surexploitation des ressources en eau (souterraine) doit être pris en considération lors de l'utilisation de ce type de pompe. Pour les pompes à moteur, les principales considérations environnementales concernent l'utilisation de consommables (lubrification, huile, produits chimiques) et de sources d'énergie. Un plan de confinement et d'élimination appropriés des consommables doit être mis en place. La pompe peut également fonctionner à l'énergie solaire (voir S.10 ) pour limiter l'impact environnemental de son fonctionnement.