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COD 1 SDIS 04 - MONCERE Serge THEVAND

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LES POMPES ET AMORCEURS
SOMMAIRE
Les pompes
Les pompes volumétriques
Les pompes centrifuges
Différentes configurations
Les amorceurs
Ejecteur à gaz
Amorceur à anneau d’eau
Amorceur rotatif à palettes
Amorceur à piston ou à membrane
Vanne d’amorçage pilotée ou clapet d’amorçage
Dispositifs complémentaires
Vérin d’amorçage
Manomètre et vacuomètre
Régulation automatique
Schéma hydraulique
La cavitation
Précautions d’emploi
Entretien
Exercices
LES POMPES
Définition :
Une pompe est un appareil permettant de déplacer un fluide en lui donnant un débit et une
vitesse.
Lorsqu’une pompe est entrainée par le moteur de traction elle est appelée : Autopompe.
Lorsqu’elle est entrainée par un moteur auxiliaire elle est appelée : Moto pompe.
Les pompes utilisées par les pompiers :
Toutes nos pompes sont des pompes centrifuges
On en trouve deux types : les pompes de refoulement
Les pompes d’épuisement
La pièce principale de la pompe est le rouet. Il chasse le liquide vers l’extrémité des aubes. Il
donne une vitesse au liquide.
Vue d’un rouet démonté
Ejection
de l’eau
Sens de
rotation
Ejection
de l’eau
Entrée de
l’eau
(Aspiration)
L’eau éjectée vient frapper les ailettes du diffuseur ce qui transforme sa vitesse en pression
Vue d’un diffuseur démonté (pièce fixe)
Position
du rouet
(pièce
mobile)
Vue d’un corps de pompe
Le corps de pompe contient le diffuseur et le rouet.
A REMARQUER : la forme en coquille d’escargot, destinée à continuer la transformation de la
vitesse de l’eau en pression, après le diffuseur
Ces pompes centrifuges ne peuvent travailler qu’en charge, l’eau doit être au contact du
rouet pour que le système fonctionne.
Un dispositif d’amorçage est donc obligatoirement ajouté à la pompe pour permettre
d’amener l’eau au contact du rouet.
LES AMORCEURS
Différents types
Ces dispositifs permettent de créer le vide dans un corps de pompe. Ce vide est remplacé par
l’eau, sur la surface de laquelle s’exerce la pression atmosphérique.
-
L’éjecteur à gaz
L’amorceur à anneau d’eau
L’amorceur rotatif à palettes
L’amorceur à piston ou à membrane
Ejecteur à gaz :
On force le passage des gaz d’échappement dans un cône de Venturi dont le corps
communique avec le corps de pompe. La dépression ainsi crée fait le vide dans le corps de
pompe.
34
Anneau d’eau :
C’est une pompe volumétrique avec une turbine excentrée.
Dans le carter de l’amorceur sont aménagées deux fenêtres, une d’admission relié au corps de
pompe et une de refoulement (plus petite relié au refoulement.
L’amorceur est rempli d’eau,
La turbine en tournant plaque l’eau sur les parois du carter et réalise un joint hydraulique.
L’air qui entre par la fenêtre d’aspiration est emprisonné entre les palettes et est évacué par la
fenêtre de refoulement.
L’air ainsi chassé du corps de pompe est remplacé par l’eau.
Schéma du dispositif :
A noter : ce dispositif est toujours doté d’une vanne pilotée anti-retour
Vannes d’amorçage pilotées ou clapets d’amorçage :
Ce sont des vannes automatiques qui fonctionnent à dépression et qui permettent de mettre en
liaison, l’amorceur et le corps de pompe.
Vanne pilotée
Clapet :
Rotatif à palettes :
C’est une pompe volumétrique avec une turbine excentrée composée de palettes mobiles en
bakélite.
Le principe de l’amorçage est identique à l’amorceur à anneau d’eau, mis à part que la mobilité
des palettes dans leur logement supprime la nécessité d’un joint hydraulique.
Un système de lubrification évite l’échauffement et assure le graissage des palettes.
Cette huile de lubrification est contenue dans un bocal relié au corps de l’amorceur.
Piston ou membrane :
Son principe de fonctionnement est celui de la pompe volumétrique à piston.
Demi-coupe d’un amorceur à membrane
Dispositifs complémentaires :
Vérin d’amorçage
Il relie l’amorceur et le corps de pompe.
Il est relié par une canalisation souple au collecteur de refoulement de la pompe. C’est par cette
canalisation qu’il reçoit la pression du collecteur.
Lorsque la pression est inférieure à 3 bars il vient coller l’amorceur sur l’arbre d’entrainement de
la pompe.
Lorsque la pression est supérieure à 3 bars il débraye l’amorceur de l’arbre d’entrainement.
Manomètre :
Indique la pression dans le collecteur de refoulement. Il peut être placé sur le collecteur ou sur
un tableau.
Vacuométre :
Indique une dépression ou une hauteur d’aspiration.
L’aiguille se déplace sur la gauche.
Il indique également la pression d’alimentation lorsque la pompe est alimentée sur un hydrant.
L’aiguille se déplace vers la droite.
Il peut être placé sur l’entrée de la pompe ou sur un tableau.
Les modes d’alimentation en eau
Sur poteau ou bouche d’incendie :
•
A moins de 10m :
Le conducteur déroule un tuyau de 100mm - 10 m.
Le raccorde à l’alimentation pompe après avoir mis le raccord filtre et le raccorde à l’hydrant
après l’avoir purgé.
•
A plus de 10 m - 20 m :
Le conducteur déroule un tuyau de 70mm - 20 m
La manœuvre est identique à la précédente, si ce n’est qu’il sera souhaitable d’installer un
collecteur à clapet à l’ouïe de pompe.
Par l’établissement :
• Le conducteur déroule un tuyau de 70mm - 20m
• L’établissement hydraulique qui part du point d’attaque au point d’eau est fait à l’aide du dévidoir
tiré par le BAL. Lorsque l’équipe passe à proximité de l’engin, le conducteur prend le raccord de
l’établissement qui va vers le point d’eau et le raccorde de suite à sa pompe après avoir mis son
raccord filtre et le collecteur à clapet; (Arrivé au point d’eau le BAL ouvre sans ordre. Il est
souhaitable que le tuyau soit déjà raccordé à la pompe)
• Ensuite il raccorde le deuxième raccord sur un refoulement de la pompe.
• Le tuyau déroulé lui permet de prolonger un des deux tuyaux.
• Il ouvre également sans ordre sur l’établissement qui part au point d’attaque.
En aspiration :
• Le conducteur place judicieusement son engin, de préférence parallèle au cours d’eau ou à la
nappe d’eau.
• Il prépare son matériel, aspiraux, crépine, tricoises, commande, et, si l’eau est chargée, un panier
en osier pour faire un premier filtre avant la crépine
• Avec un aide il monte la ligne d’aspiration en partant de la crépine. Avant chaque raccordement il
contrôle la présence des joints .
• La ligne montée, il relie avec la commande la crépine et les aspiraux et l’amarre à l’engin.
• C’est une fois que la ligne est amarrée qu’il l’immerge.
•
•
•
•
•
•
Si la ligne d’aspiration doit être immergée dans un cours d’eau avec du courant, une deuxième
commande sera attachée à la crépine de façon à l’arrimer à contre courant.
La crépine doit être immergée à une profondeur suffisante. 15 à 20 cm d’eau au dessus d’elle
sont nécessaire pour ne pas risquer des entrées d’air.
Il ne faut pas enfoncer la crépine sur les sols meubles. Elle sera maintenue entre deux eaux au
moyen d’un flotteur.
Pendant l’intervention, le conducteur veille à ce que des herbes, papiers, feuilles ne viennent
obstruer la crépine.
Après avoir raccordé la ligne d’aspiration à la pompe, il ferme tous les refoulements, ouvre son
vacuomètre et monte le régime du moteur à 2400 tr /mn.
L’aspiration ainsi obtenue, il baisse le régime moteur et ouvre progressivement le refoulement.
Schéma :
Alimentation avec l’ Hydro-éjecteur :
C’est une manœuvre particulière qui est mise en œuvre, lorsque la hauteur d’aspiration pour alimenter
l’engin est trop importante et ne peut être réalisée au moyen des aspiraux.
L’engin doit posséder un volume d’eau suffisant pour pouvoir assurer la mise en fonction de l’hydroéjecteur.
Le conducteur prépare l’hydro-éjecteur, un tuyau de 45 mm 20 m et un tuyau de 70 mm 20 m. Il
raccorde le tuyau de 45 sur l’orifice d’alimentation de l’hydro-éjecteur et celui de 70 mm sur le
refoulement.
Il amarre l’hydro éjecteur avec une commande.
Il raccorde le tuyau de 45 sur un refoulement de l’engin, et place le tuyau de 70 dans le trou d’homme de
la tonne. Il descend au moyen de la commande l’appareil dans la nappe d’eau et l’attache au véhicule.
Pression de refoulement 8 bars.
Il contrôle le remplissage de sa tonne en regardant la jauge et en jouant sur l’accélération.
S’il alimente un autre engin, il veille à ce que le débit de refoulement ne soit pas supérieur au débit de
l’hydro éjecteur.
Alimentation avec une turbo pompe :
C’est une manœuvre particulière qui est mise en œuvre, lorsque la hauteur d’aspiration pour alimenter
l’engin est trop importante et ne peut être réalisée au moyen des aspiraux.
L’engin doit posséder un volume d’eau suffisant pour pouvoir assurer la mise en fonction de la turbo
pompe.
L’alimentation de la turbo pompe s’effectue par le demi-raccord de 65 mm (1).
Le raccord de 65 mm (2) est le retour de l’eau servant à la mise en œuvre de la turbine.
Le tuyau qui lui est raccordé revient dans la tonne par le trou de remplissage supérieur.
Le raccord de 65 mm situé sur la partie basse de la turbine (3) est le collecteur qui remonte
l’eau épuisée.
Le tuyau qui lui est raccordé rejoint également la tonne à l’orifice de remplissage ou au trou
d’homme.
1
2
Pression
en bar à
l’emplacement
de la pompe
6
8
10
3
Débit d’eau
d’entrainement
en l/*mn
850
950
1100
Débit d’eau puisée en l/mn
pour une hauteur de
6m
8m
10 m 12 m 15 m
1280 1170 1030 860 560
1540 1430 1310 1190 980
1870 1780 1700 1610 1450
Alimentation extérieure :
Lorsqu’un véhicule est alimenté par un autre engin, le conducteur du premier raccorde le tuyau sur
l’orifice d’alimentation de la pompe après avoir mis un raccord filtre.
Il alimente sa tonne par la canalisation qui est réservée à cet usage.
Il en contrôle le débit et la pression avec sa vanne de coupure.
Certains véhicules disposent d’une alimentation tonne séparée de la pompe. Cette canalisation possède
un limiteur de pression et de débit pour éviter de déformer la citerne en cas de surpression.
Les orifices de refoulement ne doivent pas être utilisés comme canalisation permettant le remplissage
de la tonne.
Pour les véhicules possédant des citernes dont le mode de remplissage se trouve directement sur le
coté de celles ci, limiter la pression de remplissage à 4 bars et ouvrir la trappe du trou d’homme située
sur la partie supérieure de la tonne.
Même pour les citernes munis de clapet de décharge, une trop forte pression d’alimentation et un retard
sur l’ouverture du clapet suffisent à déformer la cuve.
Rappel sur l’aspiration :
La mise en aspiration d’une pompe consiste à faire le vide dans le corps de pompe et dans la ligne
d’aspiration, c'est-à-dire expulser l’air qu’ils contiennent afin que cet air soit remplacé par l’eau poussée
par la pression atmosphérique qui appuie sur le plan d’eau.
La hauteur d’aspiration est limitée à 8m au niveau de la mer.
Régulation automatique :
Certaines pompes sont pourvues d’un dispositif automatique de contrôle et gestion.
Ce dispositif permet une surveillance, notamment pour :
- La régulation de la pression.
- Le manque d’eau et la cavitation.
- La température moteur et pompe.
- La pression d’huile.
- Et toute anomalie dans le fonctionnement du moteur.
Ces dispositifs sont connus sous le nom de « servamatic, salamandre etc.. » Chaque
constructeur de pompe utilise sa propre régulation.
Précautions d’utilisation :
L’emploi d’une pompe nécessite certaines précautions d’utilisation afin de permettre une
marche dans de bonnes conditions.
•
•
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A la mise du cran de pompe, le moteur doit être au ralenti.
Ne jamais faire tourner la pompe sans eau.
Si la pompe ne refoule pas (lances fermées) établir un circuit fermé avec la tonne
pour permettre son refroidissement.
Si elle possède un amorceur débrayable ne pas la laisser tourner au ralenti.
Accélérer pour décoller l’amorceur.( 3 à 4 bars)
Respecter les pressions fournies par le constructeur.
En cas de pression trop importante sur un hydrant, fermer sur celui-ci ou réduisez à
l’entrée de la pompe.
Purger les poteaux ou bouches d’incendie avant de les raccorder à la pompe.
Placer des raccords filtres lorsque vous êtes en alimentation extérieure
En aspiration sur vos tuyaux d’aspirations vérifier la présence des joints et contrôler
le serrage des raccords. Ne pas oublier la crépine.
Ne pas oublier de fermer les purges.
Ouvrir progressivement sur les refoulements
Ralentir progressivement la pompe, avant de la stopper.
En hiver ouvrir les purges et les vannes de refoulement pour éviter le gel.
Rincer la pompe après utilisation en eau salée ou chargée.
Entretien :
Actuellement les pompes nécessitent peu d’entretien.
Certaines possèdent des graisseurs, d’autres des carters d’huile. Il faut donc se référer à la
documentation du constructeur pour la périodicité et étapes d’entretien.
Notions d’hydraulique :
Ces notions d’hydraulique viennent compléter efficacement les informations reçues sur les
pompes et permettent au conducteur de l’engin pompe ou de la moto pompe de l’utiliser dans
de bonnes conditions en respectant le matériel et les établissements de tuyaux.
Le débit :
C’est une quantité de fluide ( volume ) qui traverse une section ( surface ) par unité de temps
( vitesse ).
Il est représenté par le signe Q souvent donné en m 3 / h ou en l / mn
Q
=
S
x
V
Dm³/s
dm²
dm/s
l/mn
m²
m/s
M³/h
m²
m/s
La vitesse V sera donnée comme une constante de 2,5 m / s
Les pertes de charge :
Elles sont causées par le frottement de l’eau sur la paroi interne des tuyaux.
===>
Paroi lisse
===>
Paroi en toile
Les pertes de charges s’expriment en bar par hectomètre ( 100m )
Le symbole est J
Elles sont proportionnelles à la longueur de l’établissement.
Elles sont proportionnelles au carré du débit.
Elles sont inversement proportionnelles au diamètre du tuyau.
Elles sont indépendantes de la pression, seul le débit compte.
Tableau des pertes de charge :
TYPE DE TUYAU
Diamètre en mm
PERTES DE CHARGE
HECTOMETRIQUES
DEBIT
En 1/mm
En m3/h
bars/hm
mCE/hm
60
90
250
500
1000
1000
1000
500
3.6
5.4
15
30
60
60
60
30
1,7
3,6
1,5
0,55
0,28
1,3
0,5 à 1
0,5 à 1,5
17
36
15
5,5
2,8
13
5 à 10
5 à 15
PIL 20mm semi-rigide
PIL 25mm souple
PIL 45mm souple
PIL 70mm souple
PIL 110 mm souple
Aspiral DN 100mm
Colonne sèche 100mm
Colonne sèche 65 mm
Les pertes de charge dans les tuyaux sont données pour un débit. Lorsque l’on fait varier ce
débit, chose que l’on fait fréquemment en utilisant les lances à débit variable on modifie les
pertes en charges hectométriques.
Comment les calcule t on ?
Exemple :
tuyaux de 45 mm
Nouveau débit
Nouveau débit ²
-------------------------------Ancien débit ²
400²
-------250²
Remarque
X
1,5 =
:
débit 250 l/mn
J = 1,5 b
400 l/mn
X
anciennes pertes en charges
2,56 X 1,5 =
3,84 bars / hm
Si on double le débit on quadruple les pertes en charges.
Le dénivelé
Tous les établissements hydrauliques ne se font pas sur un plan horizontal. II y a des
établissements dans les étages et des établissements à flanc de collines.
Pour cela tous les 10 m de dénivelé positif nous perdrons 1 bar de pression.
A l’inverse lorsque nous aurons 10 m de dénivelé négatif nous gagnerons 1 bar de pression.
L’altitude
Elle joue sur l’aspiration. On perd 1,25 m par Km d’élévation. Soit 0,125 m pour
100 m
La pression de refoulement
Elle se calcule en additionnant les pertes en charges dans les tuyaux et la pression nécessaire
à la lance.
P = J + PL
Tableau de pression des lances
Dénomination
Lance LDT
Petite lance
Grosse lance
Lance GP
LDV 500
LDV 1000
Ajutage
Débit (Q) en
(entrée/sortie)
l/min
20/7
58 l/min
40/14
250 l/min
65/18
500 l/min
65/25
1000 l/min
40/-100 - 500 l/min
65/-350 - 1000 l/min
Pression (P) en Bar à la
lance
3,5
3,5
5,7
6,1
6
7
Calcul de la longueur d’un établissement
Nous pouvons tous un jour avoir à se poser la question : A quelle distance vais-je pouvoir
établir une lance ou placer une moto pompe en relais. ?
Une pompe se caractérise par un débit en l / mn et une pression en bars.
Soit
1000 / 15 1000 / 10
2000 / 10
2000 / 15
L’indice de pompe est donné par la multiplication du débit et de la pression.
1000 x 15 = 15000
si je diminue le débit, j’augmente la pression.
Ex : A quelle distance puis je établir une lance de 65 /18 à 5,7 b
Nouveau débit 500 l / mn
donnent 15000 / 500 = 30 b disponibles
Pression théorique disponible
30 b – 5,7 b = 24,3 b
Longueur de l’établissement
24,3 b / 0,55 = 44,18 hm
Pour une moto pompe il faudra toujours au minimun 1 bar de prise de relais.
Avec le même calcul on peut alimenter une moto pompe à
Pression théorique disponible 30 b – 1b = 29 b
Longueur de l’établissement
29 b / 0,55 = 52,7 hm
Nota : à la pression théorique disponible se retrancheront également les pertes de charge dues
au dénivelé.
EXERCICES
N° 1
Calculer la pression de refoulement de cet engin pompe de 1000 l/mn 15 b sachant qu’il
alimente 2 LDV 500 à 6b .
Etablissement de 70 mm sur 200 m
Etablissement de 45 mm sur 40 m .
N° 2
Vous êtes conducteur d’un CCF 6000 . Vous êtes alimenté.
Vous devez alimenter une moto pompe placée en relais sur un établissement de grande
longueur.
Le dénivelé entre votre point de station et la moto pompe est de + 45 m
L’établissement desservant la moto pompe est constitué de 80 m de tuyaux de
70 mm et de 240 m de tuyaux de 45 mm.
Le débit demandé est de 300 l/mn.
A quelle pression devez vous refouler pour fournir un minimum de 1 b à l’entrée de la moto
pompe ?
N° 3
Un engin pompe non alimenté, ayant une capacité en eau de 2000 l établit
2 LDV 500 sur division alimentée par 560 m d’établissement en tuyaux de 70 mm.
La 1 ére LDV débite 300 l/mn
La 2 éme LDV débite 200 l/mn.
Quelle doit être la pression de refoulement pour avoir 6 b aux lances ?
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