Module ACQUISITION DU SAVOIR - edsp68.fr · Description et principe de fonctionnement d’une pompe...

GmFOR Mise à jour le 25 mai 2013(version 3) sur 22

Objectif :

� Mettre en œuvre une motopompe dans le cadre d’un exercice pratique. Recommandations :

� Préparation de la séquence indispensable � Séquence théorique avec illustration et mise en pratique avec explications pratiques � Utilisé la manœuvre en annexe : « mise en aspiration de la MPR en binôme » � Phase pratique : sur un site approprié pour réaliser des aspirations. � Utiliser des motopompes si possibles à défaut une autopompe. � Explication succincte du principe de fonctionnement (amorçage, mise en pression) nous ne

formons pas des COD 1 Supports/outils:

� Document COD1. � Document Acquisition du savoir « TOP 1 Aspiration. »

Minimum de performance demandé :

� Monter une ligne d’aspiration complète : en vérifia nt l’état et la présence des joints et en effectuant un serrage simultané.

� Savoir effectuer un nœud de batelier et un nœud d’a marrage provisoire. � Connaître les règles de sécurité : EPI et placement de la MPR � MPR callée et placée parallèlement au point d’eau s i l’endroit n’est pas aménagé.

FI SPV - Module TOP 1

ACQUISITION DU SAVOIR

«ASPIRATION»


Evaluation de l’apprenant : Evaluation formative de l’apprenant à la fin, objectif atteint si connaissance du minimum de performance demandé. Proposition du GMFOR : Faire la phase pratique sous eau et plusieurs fois à sec pour prendre l’habitude de monter et démonter la ligne d’aspiration. Référence :

� Schémas nationaux - TOP1 � Les documents de formation du GMFOR «Aspiration »

Disponible sur le site : http://www.edsp68.fr/telechargements/EDSP/2_Docs_st agiaires/

� Equipiers � Prérequis évaluation filtre certificative � Equipier DIV � Documents Apprenants � TOP 1 « Aspiration »

Descriptif des séquences :

Sécurité individuelle et collective

� EPI : Tenue F1 manches baissées, ceinturon, casque (tenue de feu en opération) � MPR callée et placée parallèlement au point d’eau si l’endroit n’est pas aménagé.

Les pompes centrifuges

� Description et principe de fonctionnement d’une pompe centrifuge : ouïes, roue à aubes,

diffuseurs, volute. � Description et principe de fonctionnement d’un amorceur : anneau d’eau, éjecteur à gaz.

Notion d’hydraulique

� définition : débit, pression, pertes de charge.

Mise en application

� Aspiration à l’aide d’une motopompe � Montage de la ligne d’aspiration : un nœud de batelier à la crépine et le premier demi raccord

pour diriger la ligne d’aspiration. 50 cm pour le flotteur � Pression nécessaire.


Document rédigé par Yves HIRTH 2009

Descriptif du module:

LES POMPES CENTRIFUGES

Sommaire:

A. Généralités B. Description C. Fonctionnement D. Différents types de pompes

E. Refroidissement de la pompe

F. Nomenclature d’une pompe

G. Les amorceurs

H. Mise en œuvre

I. L’amorçage


A. Généralités :

� C’est un accessoire qui permet d’obtenir de l’eau sous pression � La pompe centrifuge ne permet pas l’aspiration, elle sera toujours munie d’un dispositif

d’amorçage (une pompe à vide)

� La pompe sert à relever les pressions et non les débits

B. Description :

� D’une roue à aube = rôle d’impulseur

� D’un corps de pompe = rôle de volute

� D’une roue à aube fixe = rôle de diffuseur

Les ouïes La volute La roue à aube (impulseur)


C. Fonctionnement :

L’impulseur :

� Tourne à grande vitesse sur son axe � L’eau pénètre axialement par l’ouïe � Projette l’eau vers la périphérie grâce à la force centrifuge � L’éjection de l’eau crée une légère dépression permettant à l’eau de l’extérieur d’entrer dans la

pompe La volute : Elle a trois buts :

� Réduire les turbulences � Canaliser l’eau vers la sortie de pompe � Réduire la vitesse de l’eau par augmentation de la veine fluide

Le diffuseur :

� N’existe pas sur toutes les pompes � Il a un rôle complémentaire à la volute � Il réduit les turbulences et fait perdre de la vitesse à l’eau � Il est indispensable lorsqu’il s’agit d’une pompe multicellulaire

En conclusion, la pompe centrifuge est un appareil hydraulique qui augmente la pression de la veine liquide qui la traverse.

Coupe transversale d’une pompe


D. Les différents types de pompes : � Les pompes monocellulaires : Ces pompes ne comportent qu’un seul étage donc qu’une seule roue à aube.

� Les pompes multicellulaires : Ces pompes peuvent avoir jusqu’à trois étages Les pressions obtenues dans chaque étage s’ajoutent

� Les pompes basses et haute pression : Cette pompe comporte 3 étages de pression L’eau sortant du 1er étage fournit l’eau basse pression Puis le 2ème et 3ème étage prennent le relais et fournissent la haute pression qui est de environ 40 bars

+ +


E. le refroidissement d’une pompe (engin pompe) : � Un moteur ou une pièce en mouvement insuffisamment refroidi, s’échauffe, ce qui peut

provoquer de graves incidents mécaniques. La température va s’élever aux alentours de 70° à 80°. Pour que le refroidissement soit convenable il faut une pression de refoulement de 2 à 3 bars au minimum.

� Ce refroidissement peut se faire soit par :

� circuit ouvert = REFOULEMENT � circuit fermé = SAUTERELLE

� Ci-dessous, schéma type, d’un engin pompe muni d’une citerne

Cas particulier de la MPR :

� le refroidissement de la pompe peut se faire de deux manières : � par circuit ouvert = REFOULEMENT � par circuit fermé = SORTIE BASSE DE POMPE


F. La nomenclature d’une pompe :

La norme française prévoit un certain nombre d’essais hydrauliques permettant de classer les pompes par catégorie en imposant des performances minimales. Deux grandeurs sont retenues pour classer les pompes :

� Le débit � La pression

Les essais prévus par la norme NFS 61-510 sont :

� Un essai de durée et vérification de l’autonomie de marche. � Un essai chronométré d’amorçage. � La mesure du demi-débit à la pression nominale. � Le contrôle du débit nominal à la pression nominal. � La mesure de la pression maximale aux 2/3 du DN. � La mesure du débit maximal aux 2/3 de la pression.

G. Les amorceurs. L’amorceur est un accessoire de la pompe centrifuge qui a pour rôle de créer un vide dans le corps de pompe et la ligne d’aspiration afin de permettre à l ’eau de la nappe d ’alimentation, poussée par la pression atmosphérique, de s’écouler jusqu’à la roue a aubes. Les différents types d’amorceurs :

1) Anneau d’eau (le plus couramment utilisé sur les MPR) 2) Ejecteur hydraulique

3) Ejecteur d’échappement ou éjecteur à gaz 4) A piston

5) A membrane


En service dans le département du Haut-Rhin :

� Amorceur à anneau d’eau � Amorceur à éjecteur d’échappement ou éjecteur à gaz (répandus sur les nouveaux VPI

non PL)


Amorceur à anneau d’eau L’amorceur a anneau d’eau est une pompe volumétrique qui crée et défait des volumes. Le corps de l’amorceur est remplie d’eau qui sous l’effet de la rotation d’une roue a palettes d’axe excentré, forme un anneau d'étanchéité. Entre l’anneau d’eau et la roue a palettes, des volumes apparaissent puis au fil de la rotation disparaissent. Lors de l’apparition d’un volume, un vide (une dépression) est créé qui permet d’aspirer par une fenêtre dite « d’aspiration » l’air contenu dans le corps de pompe et la ligne d’aspiration. Quand le volume disparaît, une surpression est créée qui chasse l’air vers l’extérieur par une fenêtre dite de « refoulement ». Une fois que le contact entre l’eau et les pales de la roue est réalisé, le travail de l’amorceur est terminé. La qualité d’un amorceur sur un engin d’incendie se mesure au temps qu’il met pour amorcer la pompe. Mécaniquement, l’amorceur à anneau d’eau est une pompe entraînée par le moteur. Il peut se trouver sur le même arbre de transmission de la pompe, auquel cas il sera entraîné en permanence, cela produit une usure inutile de cet organe. Automatiquement entraîné par l’intermédiaire de roues a friction, il peut être débrayé ou embrayé à la demande, auquel cas, il est asservi a un dispositif qui l'entraîne des que la pression dans le corps de la pompe centrifuge est inférieur à une certaine valeur (de 1 à 3 bars suivant le constructeur). Le boîtier amorceur est fixé sur le corps de pompe au moyen d’un axe pour permettre sa mobilité


Le piston hydraulique débraye le boîtier en le soulevant pour dégagé la roue du contact de l’arbre de transmission. Le piston débraye le boîtier lorsque la pression à l'intérieur du corps de pompe est supérieure à 1bar (3bars pour certaines pompes) par l'intermédiaire d’une canalisation branchée sur la sortie de refoulement de la pompe.


L’amorceur du type éjecteur d’échappement (ou à gaz) Ce type d’amorceur utilise les gaz d’échappement du moteur.

Rappel : VENTURI

Fonctionnement :

MOTEUR

Collecteur d’échappement

POMPE

Vanne A Vanne B

Sortie pendant Sortie normale l’amorçage d’échappement

Fonctionnement: il est basé sur le principe suivant: un fluide gaz ou autre, passant à grande vitesse dans un ajutage subit dans cet ajutage une contraction telle qu’il se produit un vide au niveau de celui-ci. Cette zone de vide étant mise en relation avec la pompe et les aspiraux, l’amorçage est déclenché. Nota: le système s’oppose dans une certaine mesure à un fonctionnement normal du moteur pendant l’aspiration. Ne pas négliger le graissage du moteur tournant car des incidents mécaniques sont possible suite au régime élevé à froid.

Gaz d’échappement

Air / eau

POMPE

Aspiraux

A proximité du passage d’un fluide à très grande vitesse se produit un phénomène de dépression.


DISPOSITIF D’AMORCAGE (EJECTEUR GAZ D’ECHAPPEMENT)

Levier de commande

Papillon

Bille

Clapet anti-retour

Injecteur

Échappement Corps de pompe

Robinet d’isolemt.


Mise en œuvre de la pompe en aspiration

1°) Positionnement de la MPR Si possible parallèle au plan d’eau, horizontale et calé (perpendiculaire si le plan de station est aménagé) 2°) Aspiration sur un point d’eau Mise en œuvre, fiche manœuvre 4.1 et BAL Établir la ligne d’aspiration munie de la crépine, du flotteur, de la commande en vérifiant la présence et le bon état des joints des demi-raccords qui seront bien serrés. La crépine devra être immergée de plus de 30 cm, sans toucher le fond (boue, gravillons,…) Pendant ce temps : Il convient de démarrer et faire tourner au ralenti les MPR à refroidissement autonome 3°) Préparer l’amorceur

� Remplir d’eau s’il s’agit d’un anneau d’eau � Vérifier le niveau d’huile s’il s’agit d’un amorceur à palettes mobiles. � Ouvrir la vanne d’alimentation extérieure, fermer toutes les autres vannes (refoulement)

ainsi que les purges. � Si nécessaire accélérer (amorceur entraîné par le cran de pompe) aux environs � de 2000 à 2500 tours / minute pour les véhicules ESSENCE � Si l’amorceur est entraîné par un moteur électrique indépendant, un ralenti accéléré sera

suffisant au niveau de l’entraînement pompe. � Pendant l’amorçage, l’aiguille du vacuomètre passe progressivement de 0 à une valeur

négative correspondant à la hauteur de la colonne d’eau ( profondeur d’aspiration ) indiquant ainsi le bon déroulement de la manœuvre . La pompe est amorcée lorsque l’eau coule de façon continue par le tuyau de décharge de l’amorceur et que l’aiguille du manomètre de pression de refoulement se met à dévier.

� D’autres indications doivent également être prises en compte par le conducteur (affaissement de la ligne d’aspiration, changement de bruit lorsque la pompe se met en charge, consommation d’huile et changement de bruit des amorceurs à palettes mobiles, enclenchement et déclenchement des amorceurs débrayables…)

� Ouvrir progressivement les vannes de refoulement et accélérer de façon à obtenir la pression convenable.

� Refroidissement.


4°) Indication à disposition du conducteur Le tableau de bord AR d’un engin pompe fournit plusieurs indications, notamment :

� La pression d’alimentation en entrée de pompe � La dépression en entrée de pompe � La pression de refoulement en sortie de pompe

Sur les véhicules récents ces informations sont prises en compte par :

� Un Mano-vacuomètre d’alimentation � Un manomètre de pression de refoulement

Sur les véhicules anciens on distingue encore :

� Un vacuomètre (à ouvrir si aspiration, à fermer si PI) � Un manomètre de pression d’alimentation (à fermer si aspirations, à ouvrir si PI) � Un manomètre de pression de refoulement (peut rester ouvert en permanence)

5°) Précautions d’utilisation :

� Créer toujours un circuit d’eau dans le corps de pompe dans le cas ou aucune lance ne débite.

� Se souvenir de la pression de chaque type de lance et des pertes de charge dans les établissements.

� Mise en place d’un raccord filtre en aspiration. � Mise en place d’une crépine en aspiration. � Il est recommandé de laisser le raccord filtre monté en permanence. � Surveiller le refroidissement moteur (MPR ou MPP à circuit ouvert). � En cas de gel, vidanger pompe et amorceur ainsi que le bloc-moteur des MPP et MPR si le

circuit de refroidissement est ouvert. �

6°) Refroidissement de la pompe : Lorsque les pompes doivent être maintenues en pression et qu’elles ne débitent pas en permanence il y aura risque d’échauffement. Il convient alors de créer un circuit de refroidissement vers l’extérieur en ouvrant très légèrement la purge de pompe ou un refoulement. Cette consigne est applicable que l’on soit en aspiration ou en alimentation extérieure. A titre indicatif, une pompe atteint 40° C, donc risque des détériorations, après 5 minutes de fonctionnement à 10 bars s’il n’y a aucun débit en sortie.


7°) Le coup de bélier : Définition : Le coup de bélier est un phénomène de surpression, en principe accidentel, dû à une variation brutale de débit tel qu’une manœuvre trop rapide d’une lance, d’une vanne de refoulement,… Cette surpression peut être de l’ordre de 10 à 12 bars. Conséquences : Il se traduit par une forte surpression au niveau des pompes ainsi que dans les établissements et ayant notamment pour effets :

� Déstabilisation des portes lances � Déchaussement et éclatement des tuyaux � Détérioration des matériels, notamment des pompes

Conduite à tenir : Manœuvrer doucement les vannes, ceci quelles qu’elles soient (poteau d’incendie, engin pompe, division, lance,…..).


8°) Cavitation : Définition : Il y a cavitation lorsque le débit demandé en sortie de pompe est supérieur à celui amené en entrée de pompe. Conséquences : Il y aura formation de « cavités » ou plus exactement de micro poches de vide qui auront tendance à imploser et à provoquer une corrosion mécanique (arrachement de matière) se traduisant par une usure prématurée des pompes. Un bruit caractéristique est perceptible. Les lances seront mal alimentées avec toutes les conséquences que cela suppose (portée, qualité des jets, écran de protection,….) et les tuyaux d’alimentation auront tendance à s’aplatir. Conduite à tenir :

� Réduire les débits et pression de refoulement � Augmenter l’alimentation de l’engin grâce à une deuxième ligne � Réduire les débits des LDV au strict nécessaire.

Remarque : Les pompes sont fréquemment amenées en phase de cavitation, parfois même sans que le conducteur ne s’en aperçoive. En effet une sauterelle de remplissage citerne totalement ouverte nécessitera près de 75 m3/h sous 10 bars (si LDT en action). Dès que la Pr > 3 bars, on n’ouvrira donc la sauterelle que partiellement.


L’amorçage 1°) Introduction : Les pompes centrifuges équipant les véhicules d’incendie sont alimentés soit :

� Par citerne s’il s’agit d’un porteur d’eau � Par BI ou PI, ou avec un engin en relais. Dans ce cas il y aura une pression d’alimentation. � En aspiration dans un plan d’eau.

2°) Définition:

L’aspiration consiste à se servir de la pression atmosphérique qui s’exerce sur la surface d’un plan d’eau pour faire monter le liquide dans la ligne d’aspiration jusqu’à la pompe. Pour cela les pompes

centrifuges ont besoin d’un accessoire (indispensable) capable de réaliser le vide dans la ligne d’aspiration ainsi que dans la pompe elle-même : L’AMORCEUR.

3°) Expérience de Torricelli :

On réalise le vide dans un tube à essai obturé à l’aide du pouce.

Le tube à essai toujours vide et bouché par le pouce est plongé dans un bac rempli par exemple d’eau.


Remarque : Selon le liquide utilisé, la hauteur de la colonne sera différente.

Explication : Cette expérience, réalisée par Torricelli, fut expliquée par Pascal quelques années plus tard. C’est la pression atmosphérique (1 bar, 1 kg/cm2, 1 atmosphère) agissant sur la surface libre du liquide, qui pousse celui-ci dans le tube (où la pression est égale à 0 bar).

En retirant le pouce, on constate que le liquide monte dans le tube.

Vide 76cm de mercure Pa ou Pression atmosphérique 10.33 m d’eau

(0.76 x 13.6 = 10.33 x 1)


Hauteur géodésique d’aspiration : Hga théorique = 10.33 mètres Hga pratique ≈≈≈≈ 8.50 mètres Dénivelée maxi pour les essais hydrauliques = 6.50 mètres 4°) Application : Cette expérience trouve une application pratique lorsqu’une pompe centrifuge est mise en aspiration.

L’amorceur placé sur la pompe a pour objet de réaliser le vide, ce qui est une condition indispensable pour parvenir à l’aspiration. A chaque fois que l’on effectue une manœuvre d’aspiration, on renouvelle en quelque sorte l’expérience de Torricelli.

Refoulement Axe de la pompe

Dénivelée

Hauteur géodésique d’aspiration

Pompe


Manœuvre : « Mise en aspiration d’une MPR par un binôme »

Matériel :

� 5 Aspiraux (nouvelle norme) � 2 tricoises de 100

� Crépine + flotteur � Une commande

« La MPR est callée et placée parallèlement au point d’eau, si l’endroit est aménagé la MPR

peut être placée perpendiculaire au point d’eau»

LE BINÔME

� Sort les aspiraux et les disposent parallèlement au plan d’eau à proximité de la MPR.

� Vérifie la présence (et l’état) des joints, assemble les aspiraux et assure le serrage des raccords à l’aide des clefs tricoises : un équipier soulève légèrement la ligne et la calle entre ses bottes, le

deuxième assure le serrage complet des deux demi-raccords avec les deux tricoises simultanément

� Assemble crépine et flotteur à l’extrémité de la ligne d’aspiration.

� Sécurise l’amarrage de la crépine au moyen de la commande en faisant un nœud de batelier sur le demi-raccord de la crépine et le demi-raccord du tuyau : laissé un brin de 50cm de commande avec

le mousqueton (fig1). � Sécurise le flotteur en l’amarrant au mousqueton du brin de 50cm de commande (fig2).

� Amarre la ligne d’aspiration au moyen de la commande en sac à la MPR avec un nœud d’amarrage provisoire (avant la mise à l’eau).

� Raccorde la ligne à l’engin (avant la mise à l’eau).

� Met la ligne à l’eau avec l’aide du conducteur et vérifie la bonne immersion de la crépine

� Procède à l’aspiration et peut diriger éventuellement la ligne d’aspiration au moyen de la commande fixée à la MPR.

Fig.1 Fig.2


« ETABLISSEMENT DES LANCES – MANŒUVRES EN BINÔMES »

M 4.1

Manœuvre : ALIMENTATION de l’engin par ASPIRATION PENDANT L’ENGAGEMENT :

Le binôme d’alimentation (BAL) : Emporte son matériel de base + Les 5 aspiraux nécessaires (nouvelle norm e) à l’établissement et 2 tricoises de 100 Le conducteur : Emporte crépine + flotteur * Avant toute manœuvre, les binômes descendent les dé vidoirs de l’engin

BINÔME D’ALIMENTATION CONDUCTEUR

- Sort les aspiraux et les disposent parallèlement au plan d’eau et à proximité de l’engin

- Assemble crépine et flotteur à

l’extrémité de la ligne d’aspiration

- Assemble les aspiraux et assure le serrage des raccords à l’aide de clefs tricoises (maintien des aspiraux entre les chevilles)

� Sécurise l’amarrage de la crépine au moyen de la commande en faisant un nœud de batelier sur le demi-raccord de la crépine et le demi-raccord du tuyau : laissé

un brin de 50cm de commande avec le mousqueton. � Sécurise le flotteur en l’amarrant au mousqueton du brin de 50cm de la

commande.

- Prépare l’engin à l’aspiration

� Amarre la ligne d’aspiration au moyen de la commande en sac au véhicule avec un nœud d’amarrage provisoire (avant la mise à l’eau).

� Raccorde la ligne à l’engin (avant la mise à l’eau). -raccorde la ligne à la

pompe

� Procède à la mise à l’eau, peut diriger éventuellement la ligne d’aspiration au moyen de la commande fixée au véhicule.

- Procède à l’aspiration

- Se met à la disposition du Chef d’agrès

COMMANDEMENTS

« Pour l’alimentation de l’engin par aspiration, en r econnaissance »

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