Concevoir de meilleures stations de pompage pour les eaux pluviales

Alors que le nombre d’événements climatiques violents augmente, les villes ont besoin d’infrastructures capables de prendre en charge les eaux pluviales au-delà de leur niveau normal. Les stations de pompage ont un rôle crucial dans la protection des communautés contre les eaux pluviales. C’est pourquoi il est essentiel que la station soit correctement conçue. Farzad Ferdos, spécialiste de la mécanique des fluides numérique (MFN, souvent désignée par le terme anglais « computational fluid dynamics »), explique comment Xylem apporte son aide dans la conception de stations de pompage pouvant traiter de plus importants volumes d’eau, de manière plus rapide, plus efficace et à des coûts d’exploitation inférieurs.

Que comprend la conception d’une station de pompage ?

« La conception d’une station de pompage se compose de différents éléments. Elle comprend une conception hydraulique axée sur les conditions d’écoulement dans la fosse et au niveau de l’alimentation de la fosse. Mais également, une conception de surveillance et de contrôles, y compris les contrôles liés aux pompes et aux éléments électriques, une conception pratique, qui comprend les accessoires et les vannes et enfin l’ingénierie civile. De notre point de vue, le but principal d’une conception de station est de s’assurer que les conditions d’écoulement sont acceptables pour les pompes Xylem. »

À quels défis doivent faire face les clients avec les stations de pompage ?

« La plupart du temps, quand un client se plaint qu’une de ses pompes ne fonctionne pas, le vrai problème vient de la conception de la station de pompage, pas de la pompe en elle-même. Dans ce genre de cas, les conditions d’écoulement dans la fosse et la façon dont les pompes sont positionnées et fonctionnent empêchent les pompes de fonctionner correctement.
Pour assurer un bon fonctionnement, il ne faut pas seulement une bonne pompe, mais également une bonne conception de station et un système de contrôle adéquat. Si tous ces éléments ne fonctionnent pas correctement les uns avec les autres, des problèmes vont vraisemblablement survenir. Cela peut comprendre un colmatage des pompes, une pré-distribution excessive, une rapidité de distribution inégale au niveau de l’alimentation de la pompe, des tourbillons ou des flottements persistants de débris, ainsi qu’une accumulation de sédiments. Cela peut finalement entrainer une défaillance du système.

En revanche, lorsque tous ces éléments fonctionnent bien ensemble, vous pouvez obtenir un pompage efficace avec des coûts d’exploitation les plus bas possible et des cycles de vie du produit plus longs. 

Est-ce que la conception d’une station et la technologie de pompage sont généralement bien intégrées ?

« Pas toujours. Généralement, nous donnons le plus tôt possible des conseils concernant les technologies de pompage. Nos clients nous font confiance pour leur fournir la pompe adéquate en fonction des conditions de fonctionnement envisagées, telles que le débit, la pression, le type de matériaux, etc. Malheureusement, ils ne font pas toujours la même chose pour la conception de la station.

En effet, la conception de la station relève de l’ingénierie civile et est généralement réalisée par des consultants. Certains cabinets sont experts dans la conception de stations et peuvent apporter une solution adaptée à chaque projet. Cependant, certains utilisent un modèle standard qui n’est pas forcément adapté aux besoins de l’opération. Auxquels cas, il y aura certainement des problèmes. »

Comment Xylem aide les clients à résoudre ces problèmes ?

« Lors de la conception des stations, nous réalisons une analyse hydraulique approfondie afin de garantir une bonne exécution dans toutes les conditions d’exploitation. Une manière d’aider les clients est de leur fournir notre agencement standard de stations préconçues, qui a déjà fait ses preuves. Nous pouvons également les aider grâce à des logiciels de mécanique des fluides numérique (MFN), qui peuvent simuler des débits pour n’importe quelle configuration spécifique.

Nous utilisons cette méthode pour tester différents scénarios pour une certaine conception. Nous pouvons utiliser la MFN pour créer une station de pompage totalement nouvelle pour un client ou pour contrôler une conception de station qu’il nous a fournie. Cette méthode se révèle de plus en plus pertinente et devient une pratique courante de conception de station. »

Pourquoi la mécanique des fluides numérique est si importante dans les applications liées aux eaux pluviales ?

« Les stations de collecte des eaux pluviales sont généralement des projets de grande ampleur qui nécessitent d’être adaptés. Ils représentent un gros investissement pour nos clients et ils s’attendent a minima que nous garantissions la performance de nos pompes. Pour les applications liées aux eaux pluviales, nous pouvons utiliser la MFN pour nous assurer que les conditions hydrauliques sont réunies pour que les pompes fonctionnent comme prévu. 

Jusqu’à présent, le seul outil officiellement reconnu pour la vérification de la conception d’une station était la modélisation à l’échelle en laboratoire. Néanmoins, la MFN est de plus en plus reconnue et les études de MFN sont davantage demandées par les dirigeants de villes soucieux de garantir un fonctionnement optimal de leurs stations de pompage, quelques soit les conditions de débit. La numérisation à un impact sur tout le secteur et la conception des stations s’inscrit également complètement dans cette transformation. »

Quels sont les avantages pour les clients du travail de conception de station de pompage de Xylem ?

« Il y a plusieurs avantages que l’on peut regrouper en différentes catégories : les avantages en termes d’investissement, les avantages pour le fonctionnement et l’entretien, et les avantages pour la diminution des urgences ou de la maintenance imprévue.

Nos conceptions de stations de pompage permettent généralement de diminuer la dimension des stations, ce qui réduit le coût d’investissement. Pour le fonctionnement et l’entretien, nous fournissons des conditions hydrauliques optimales pour les pompes, ce qui améliore leur fonctionnement et diminue la sédimentation. Nos conceptions de pompes et stations de pompage réduisent également le colmatage et le risque de défaillance de la station.

Pour en savoir plus sur la conception de stations de pompage, consultez le manuel de Xylem sur les eaux pluviales

 Télécharger The Complete Guide to Stormwater Management