Pompes turbines expliquées : conception, fonctionnement et applications

Une pompe turbine est une pompe centrifuge principalement utilisée pour pomper l'eau de puits profonds ou d'autres plans d'eau souterrains et artificiels vers les systèmes de distribution d'eau. Une pompe centrifuge se compose d'un arbre de pompe, d'un dispositif rotatif appelé roue (impeller), et d'un moteur ou engine. Une pompe turbine peut comporter plusieurs roues semi-ouvertes ou fermées, aussi appelées « étages ». Une plaque métallique appelée chemise (shroud) soutient les aubes de la roue dans une roue ouverte ou semi-ouverte, alors que dans une roue fermée, la chemise enserre les aubes. La pompe a aussi un point d'aspiration d'eau et un point de refoulement.

Moteur et hauteur manométrique totale

Le moteur est généralement placé au-dessus du niveau d'eau, mais des types submersibles existent selon les besoins. L'énergie totale prise par la pompe pour déplacer l'eau de la source (réservoir d'alimentation) au point de refoulement est appelée hauteur manométrique totale (total head). La hauteur manométrique totale d'une pompe puissante peut dépasser plusieurs centaines de pieds (plus de 70 mètres).

Fonctionnement

En fonctionnement, l'eau entre au centre de la roue rotative, appelé « œil » de la roue. L'arbre de pompe est une tige d'acier qui transmet la puissance du moteur à la roue. L'eau est accélérée et poussée le long des aubes d'une roue à la suivante, le cas échéant, et enfin sort de la pompe. Ainsi, l'énergie électrique est convertie en énergie mécanique, faisant circuler l'eau sous une pression spécifique. De ce fait, plus d'eau entre dans la pompe depuis la source.

Caractéristiques et types

Généralement, les pompes turbine ont une hauteur manométrique constante, et l'eau s'écoule uniformément à haute pression. Les étages peuvent être connectés en série pour augmenter la capacité de hauteur. Deux types courants : pompes submersibles et pompes turbine de puits profonds (vertical turbine pumps).

Pompes submersibles

Comme leur nom l'indique, elles ont un moteur submersible ; la pompe est installée juste au-dessus du moteur, et les deux composants sont suspendus dans l'eau. Elles utilisent des roues fermées et sont faciles à installer et entretenir. Elles fonctionnent seulement à l'électricité et peuvent pomper l'eau de puits très profonds et tortueux. Cependant, elles sont susceptibles d'être frappées par la foudre et nécessitent un flux constant d'eau à travers le moteur.

Pompes turbine de puits profonds / verticales

Spécialement fabriquées pour pomper l'eau de puits. Moins chères que les submersibles pour petits diamètres. Elles ont des roues ouvertes ou semi-ouvertes, qui doivent être ajustées périodiquement pour un bon fonctionnement. Utilisées principalement dans les puits où la surface de l'eau fluctue régulièrement. Elles peuvent fonctionner à la combustion interne ou à l'électricité. L'installation et la réparation sont plus difficiles et coûteuses que pour d'autres pompes centrifuges, mais elles offrent un débit et un rendement élevés.

Applications

Les pompes turbine à eau servent pour l'irrigation, la lutte contre l'incendie, l'hydroélectricité, et le traitement des eaux usées. L'avantage majeur est leur bas régime (RPM) avec une hauteur manométrique haute et constante, permettant le pompage continu depuis des puits profonds.