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Ecole Nationale du Génie de l’Eau et de l’Environnement de Strasbourg Optimisation de la mise en place d’une station de pompage à Fouka – Algérie Mémoire de Fin d’Etude Ingénieur diplômé de l’ENGEES VERGER Jean Juin 2009

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Ecole Nationale du Génie de l’Eau et de l’Environnement

de Strasbourg

Optimisation de la mise en place d’une station

de pompage à Fouka – Algérie

Mémoire de Fin d’Etude Ingénieur diplômé de l’ENGEES

VERGER Jean Juin 2009

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Remerciements Je tiens à remercier M Noureddine SMALI ainsi que tout le personnel de FARMEX, pour le

soutien qu’ils ont pu me fournir. Ceci tant pour les connaissances qu’ils ont su me

transmettre que pour les investissements matériels qu’ils ont concédés, permettant ainsi la

réalisation du projet.

Merci à Michael PROST pour son soutient et son suivi tout au long du stage.

Merci à Julien BRUYERE et Thibaut MAES pour leurs conseils tant d’un point de vue

technique que commercial.

Enfin merci également à tous les stagiaires avec qui j’ai eu l’opportunité de travailler pour

leur bonne humeur quotidienne.

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Résumé :

Optimisation de la mise en place d’une station de p ompage à Fouka - Algérie

La présente étude a été réalisée pour la mise en place d’une station de pompage d’eau potable à Fouka, en Algérie. Elle vise à réduire les aléas lors de la réalisation des travaux. Elle se situe durant la phase de production du matériel, avant le début de l’installation. Elle se divise en trois parties principales. La première partie résulte d’un travail d’appropriation de la solution technique proposée. Elle comprend une vérification hydraulique du projet et la rédaction d’un protocole de fonctionnement. La seconde partie passe en revue le matériel nécessaire à l’installation. Elle coordonne les fournisseurs pour les productions de matériel en cours. Elle détermine le matériel non prévu dans l’offre technique. Elle explicite les conditions d’installation par la production de plans guides de génie civil et détails d’installation. Enfin une troisième partie propose des variations sur le fonctionnement de la station. Spécifiquement sur des solutions proposant une variation continue de la vitesse. Elle présentera également une réflexion sur les risques liés au coup de bélier. Abstract :

Optimisation for the implementation of a pumping pl ant in Fouka – Algéria

This study has been conducted for the implementation of a drinking water pumping plant in Fouka – Algeria. It aims to reduce hazards during the workings. The study takes place during the supplying phase, before the installation starts. It is divided in three main parts. The first part consists in the understanstanding of the technical solution suggested. It includes the hydraulic checking of the project and the composition of a working protocole. The second part analyses the equipment necessary for the implementation. It coordinates the suppliers for the incoming equipment productions. It dertermines the equipment which was not planed in the technical offer. It explains the conditions of implementation, thanks to the production of guiding maps for civil engineering and details of implementation. Finally, the last phase suggests variations on the pumping plant operation, more specifically solutions with continuous speed changes. It also estimates the risks linked to water hammer.

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Sommaire Remerciements ........................................................................................................................... 3 Sommaire ................................................................................................................................... 5 Liste des figures ......................................................................................................................... 7 Liste des abréviations ................................................................................................................. 8 Introduction ................................................................................................................................ 9 1 Présentation de l’entreprise .............................................................................................. 11 2 Contexte d’étude .............................................................................................................. 13

2.1 Contexte global ........................................................................................................ 13 2.2 Contexte local........................................................................................................... 13 2.3 Méthodologie et objectifs......................................................................................... 14

3 Description du projet ........................................................................................................ 15 3.1 Contraintes d’exploitation ........................................................................................ 15

3.1.1 Description des conditions amont .................................................................... 15 3.1.2 Description des conditions aval........................................................................ 16 3.1.3 Prescriptions générales de fonctionnement ...................................................... 16

3.2 Vérifications hydrauliques ....................................................................................... 17 3.2.1 Description du réseau et charge maximale à la pompe .................................... 17 3.2.2 Calcul du NPSH ............................................................................................... 19

3.3 Prescriptions de fonctionnement de la station de pompage ..................................... 20 3.3.1 Modes de fonctionnement de la station............................................................ 20 3.3.2 Choix des pompes ............................................................................................ 20 3.3.3 Démarrage des pompes .................................................................................... 20 3.3.4 Nombre de pompes à utiliser............................................................................ 21 3.3.5 Arrêt des pompes.............................................................................................. 22 3.3.6 Vanne de décharge ........................................................................................... 23 3.3.7 Sécurité............................................................................................................. 23 3.3.8 Fonctionnement avec un seul réservoir ............................................................ 23

4 Coordination technique et implantation ........................................................................... 25 4.1 Génie Civil et implantation du matériel ................................................................... 25

4.1.1 Câblage électrique ............................................................................................ 25 4.1.2 Matériel électrique............................................................................................ 26 4.1.3 Capteurs divers ................................................................................................. 27 4.1.4 Canalisations .................................................................................................... 27

4.2 Electricité ................................................................................................................. 29 4.2.1 Description de l’architecture électrique ........................................................... 29 4.2.2 Choix du régime de neutre pour l’installation.................................................. 31 4.2.3 Alimentation des pompes ................................................................................. 33 4.2.4 Conception de la liaison TGBT – Transformateurs ......................................... 35 4.2.5 Vérification TGBT ........................................................................................... 35

4.3 Electromécanique ..................................................................................................... 37 4.3.1 Alarme thermique moteur ................................................................................ 37 4.3.2 Câblage............................................................................................................. 37 4.3.3 Arrêt d’urgence ................................................................................................ 38 4.3.4 Calculs de puissance des moteurs .................................................................... 38 4.3.5 Schéma de tuyauterie et instrumentation .........................................................40

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4.4 Fabrication et tests des pompes................................................................................ 41 4.4.1 Facteurs de tolérance........................................................................................ 41 4.4.2 Organisation des tests de pompes..................................................................... 41

4.5 Gestion des expéditions............................................................................................ 45 4.5.1 Planification des expéditions............................................................................ 45 4.5.2 Gestion administrative...................................................................................... 47

5 Propositions et réflexions ................................................................................................. 49 5.1 Réflexion sur le coup de bélier................................................................................. 49

5.1.1 Cas d’un arrêt brutal ......................................................................................... 49 5.1.2 Durée de fermeture........................................................................................... 53 5.1.3 Bilan sur le coup de bélier................................................................................ 53

5.2 Propositions de solutions alternatives ...................................................................... 54 5.2.1 Pompes à vitesse variable................................................................................. 54 5.2.2 Contrôle de débit par vannage.......................................................................... 55

5.3 Surcoût d’une solution continue en vitesse .............................................................. 57 Conclusion................................................................................................................................ 59 Bibliographie............................................................................................................................ 60 Annexe 1 – Organigramme FARMEX Technologies .............................................................. 63 Annexe 2 - Schéma global de l’usine de dessalement ............................................................. 65 Annexe 3 – Station de pompage, vue en plan .......................................................................... 67 Annexe 4 – Ligne de pompe, détail d’installation ................................................................... 69 Annexe 5 – Courbes caractéristiques des pompes ................................................................... 71 Annexe 6 – Détail d’installation des capteurs qualités ............................................................ 73 Annexe 7 - Détail d’installation des capteurs de niveau .......................................................... 75 Annexe 8 – Détail d’installation – partie extérieure du collecteur principal............................ 77 Annexe 9 – Coefficients relatifs au mode de pose pour l’installation des câbles ................... 79 Annexe 10 – Récapitulatif des câbles de commande ............................................................... 81 Annexe 11 – P&ID et nomenclature ........................................................................................ 83 Annexe 12 – Volumes et poids admissibles par containers ..................................................... 85 Annexe 13 – Détermination du débit des pompes en fonction de la vitesse. ........................... 89 Annexe 14 – Vanne annulaire motorisée ................................................................................. 91

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Liste des figures Figure 1 : Instruments de mesure sur la partie amont de la station de pompage...................... 15 Figure 2 : Schéma de principe du réseau aval .......................................................................... 17 Figure 3 : Hauteur géométrique d’élévation ............................................................................ 19 Figure 4 : Variations du nombre de pompes en fonctionnement selon le niveau d’eau........... 22 Figure 5 : Propriétés mécaniques des câbles d’alimentation.................................................... 25 Figure 6 : Comparatif des coûts sur la partie extérieure du collecteur principal......................28 Figure 7 : Rajouter nom des transfos virer/rendre lisible le tableau binaire + n° pompes....... 30 Figure 8 : Représentation schématique d’un régime TNC (extrait de [8]).............................. 31 Figure 9 : Schéma de mise à la terre type TNC à modifier ...................................................... 31 Figure 10: Schéma de mise à la terre (rouge PE+N, vert PE)................................................. 32 Figure 11 : Séparation du conducteur de neutre à partir d’un régime TNC issu de [12]......... 34 Figure 12 : Détail d’alimentation du dispositif de couplage .................................................... 36 Figure 13 : Bobinages triphasé................................................................................................. 39 Figure 14 : Raccordement étoile .............................................................................................. 39 Figure 15 : Raccordement triangle ........................................................................................... 39 Figure 16 : Valeurs des facteurs de tolérance extrait de [11].................................................. 41 Figure 17 : Rapport de test vitesse lente pompe n°2................................................................ 42 Figure 18 : Résultats des tests vitesse réelle pompe n°2 .......................................................... 43 Figure 19 : Interprétation des résultats des tests sur la pompe n°2 .......................................... 44 Figure 20 : Planning des expéditions ....................................................................................... 46 Figure 21 : Schéma de propagation du coup de bélier............................................................. 49 Figure 22 : Approximation des surpressions et dépressions par la méthode de la valeur majorante.................................................................................................................................. 50 Figure 23 : Loi de fermeture de vanne – coupure partielle du débit ........................................ 52 Figure 24 : Coup de bélier partiel............................................................................................. 52 Figure 25 : Débit en fonction de la vitesse de rotation pour une pression de 24 bars.............. 55 Figure 26 : caractéristique de fonctionnement des pompes ..................................................... 56 Figure 27 : Comparatif des coûts en fonction des méthodes de variation de débit.................. 57

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Liste des abréviations Divers : AFD : Agence Française de Développement FAO : Food and Agriculture Organization FED : Fond Européen de Développement ONU : Organisation des Nations Unies PME : Petites et Moyennes Entreprises SARL : Société Anonyme à Responsabilité Limitée TFE : Travail de Fin d’Etude η : Rendement Hydraulique : a : célérité de l’onde DN : Diamètre Nominal H : charge hydraulique HMT : Hauteur Manométrique Totale NPSH: Net Positive Suction Head OI: Osmose Inverse P&ID: Piping and Instrumentation Diagramm PFA : "pression de fonctionnement admissible". Pression interne, non compris le

coup de bélier, qu'un composant peut supporter en toute sécurité de façon continue en régime hydraulique permanent.

PMA : pression maximale admissible". Pression interne maximale, y compris le coup de bélier, qu'un composant peut supporter en toute sécurité de façon sûre en service.

Q : Débit U : vitesse d’écoulement Z : Pression Electricité : IEC : Norme électrique d’échelon international PE : Conducteur de protection N : Conducteur de Neutre PEN : Conducteur de Neutre et Protection confondus TGBT : Tableau Général Basse Tension UTE : Norme électrique d’échelon Français Indices : 0 : indique le régime transitoire g : indique le point de garantie. Le point de garantie est le point de fonctionnement

prévu d’une pompe. Cette notion est extraite de [11].

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Introduction J’ai réalisé mon stage TFE au sein de la société FARMEX Technologies dans l’Hérault (34). Le thème du stage était l’optimisation des travaux de la station de pompage d’eau potable à Fouka, Algérie. Cette expérience m’a permis de découvrir le rôle des PME spécialisées dans le développement et la coopération Nord/Sud. Le projet que j’ai eu l’occasion de suivre montre les spécificités et difficultés relatives aux projets réalisés à l’export. Lors de la réalisation d’un projet d’eau potable dans un pays du sud, en particulier lorsqu’il s’agit d’un chantier relativement complexe, les conséquences tant en termes de temps que de coût sont rapidement importantes. On comprend dès lors l’importance que revêtent une coordination et un suivi minutieux de toute la préparation d’un tel projet. Ce mémoire comporte une présentation succincte de l’organisme d’accueil, présente le contexte, les objectifs et les méthodes. Il établira ensuite une description détaillée du projet à travers plusieurs paramètres : son avancée au début de l’étude, une vérification des contraintes hydrauliques et une prescription du mode de fonctionnement. Il détaillera ensuite le travail de coordination et vérification nécessaires à la réalisation du projet. Enfin un dernier chapitre proposera des réflexions sur la solution technique retenue ainsi que des variations possibles.

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1 Présentation de l’entreprise

Présentation générale

La société Farmex Technologies, SARL au capital de 100 000 €, a été crée en 1993. Le siège social se situe à Mèze dans l’Hérault.

Elle emploie 30 personnes dont le tiers est constitué de consultants à l’international.

Historiquement, il faut savoir que l’activité autour de l’irrigation et de l’eau potable a commencé en 1938 avec le grand oncle maternel de M. Smali.

C’est donc naturellement que la société a orienté son domaine de compétence dans la gestion de la ressource en eau où elle intervient comme « Assembleur et Intégrateur de Solutions Techniques ».

Elle est spécialisée dans la conception et la réalisation de projets clés en main, à l’export, pour :

� l’eau potable � l’assainissement � l’irrigation � la réutilisation des eaux usées épurées

Aujourd’hui, elle a acquis un savoir-faire qui lui permet de s’imposer à l’international vers de nombreux pays, dont notamment :

� le Maghreb � le Moyen et Proche-orient � l’Asie � les Caraïbes

Les prestations englobent la fourniture et l’installation des équipements électromécaniques, le génie civil et l’assistance technique par la formation et le suivi. Le travail en réseau et la mutualisation des forces et des moyens sont les atouts majeurs de la société.

Les compétences et la qualité des missions effectuées ont permis de conquérir des marchés importants et d’être référencé auprès des opérateurs comme :

� la FAO � l’ONU

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� l’AFD � La FED

face à des concurrents tels que Veolia, Vinci, la Lyonnaise des Eaux (Suez Environnement) ou encore la SAUR.

C’est ainsi que près de 450 projets ont pu voir le jour à travers le monde. Ils ont permis à 1 300 000 personnes d’accéder à l’eau potable et l’irrigation de quelques 35 000 hectares :

• Jamaïque : station de potabilisation de 200 m3/h et 17 stations de pompage, avec financement FED.

• Yémen : mise en place de 22 stations de pompage.

• Asie du Sud-est : station de pompage de 3 x 1800 m3/h avec télégestion.

• Afrique de l’Est : réhabilitation d’une station d’épuration de 100 000 EH.

En 2003, Farmex a été primée au Sénat Français et a reçu le prix « Éthique et Coopération Internationale » pour ses actions de transfert de technologies et de formation auprès des opérateurs dans le domaine de l’hydraulique urbaine, à St Vincent et à Ste Lucie (Caraïbes).

Aujourd’hui la société est en expansion et les activités s’orientent de plus en plus vers des appels d’offres qui traitent des projets sur l’eau potable.

Elle souhaiterait aussi étendre son savoir-faire dans la mise en place de systèmes de réutilisation des eaux usées épurées pour l’irrigation agricole et l’arrosage des espaces verts.

Farmex Technologies est aussi membre des groupes :

SWELIA qui est un réseau d’entreprises spécialisées dans la filière eau, soutenu par la DRIRE, la Région Languedoc - Roussillon et le Département de l’Hérault, dans lequel Farmex est un acteur du conseil d’administration. Ce regroupement permet de créer une dynamique régionale pour le développement et l’innovation technologique.

ADEPTA (Association pour le Développement des Échanges Internationaux de Produits et Techniques Agroalimentaires) qui regroupe des entreprises, des centres techniques, des instituts de recherche et des cabinets d’ingénierie.

EIA (European Irrigation Association) dont la mission est de contribuer à l’amélioration de la gestion de la ressource en eau à travers la mise en place de systèmes d’irrigation performants, la formation ou encore l’établissement de normes et de directives.

Pour plus d’information le lecteur pour se référer à l’organigramme de l’entreprise fourni en annexe 1.

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2 Contexte d’étude Lorsque l’on réalise un projet à l’export il est bon de garder à l’esprit les diverses spécificités du contexte local. Ceci est nécessaire d’un point de vue technique, dans la mesure où il est impératif d’adapter les caractéristiques dudit projet aux contraintes physiques locales (température…). Cependant appréhender les spécificités culturelles revêt également une importance particulière dans la mesure où cela oriente parfois l’utilisation d’une solution technique particulière.

2.1 Contexte global L’Algérie est un pays dont la plus grande partie du territoire est aride. L’alimentation en eau potable du pays est donc un enjeu majeur de développement, en particulier en milieu urbain. Disposant de ressources importantes en énergie fossile (sous forme de pétrole et de gaz), le gouvernement a décidé d’axer sa stratégie de sécurisation en eau sur le dessalement d’eau de mer. Un impact direct de cette politique a été de développer la production aux alentours de la ville d’Alger. Ainsi, prochainement, grâce à la mise en service des stations d'El-Hamma à Alger et prochainement d'Oueb-Sebt et Tipaza et de Cap-Djinet, la capacité totale de production d'eau dessalée atteindra les 700.000 m3/jour simplement pour la capitale. Cette capacité correspond à la consommation de 4 à 5 millions de personnes sur les 6 millions que compte la capitale. C’est dans cette vague que s’inscrit le projet de la station de dessalement à Fouka dans la région de Tipaza. Ces projets de grande envergure sont de plus une vitrine de la politique du pays. Ils bénéficient d’une attention particulière du gouvernement, ce qui implique une certaine pression quant à leur réalisation. La part esthétique du projet devient alors un paramètre non négligeable. L’Algérie est également un pays où la religion Musulmane est majoritaire. Il faudra donc intégrer différents paramètres tels que des jours fériés différents où encore le ramadan lors de la planification.

2.2 Contexte local Dans le cadre de sa politique de sécurisation en eau de la ville d’Alger, le gouvernement algérien a lancé deux appels d’offres. Un premier concernant la construction d’une station de pompage de 120 000 m3/j sur le site de Fouka, un deuxième concernant la concession d’exploitation de cette même station pendant les 25 années suivant sa mise en service. Le premier appel d’offre a été remporté par la société Myah Tipaza. Cette société ayant pour actionnaire à 51 % les sociétés SNC-Lavalin et Actionna et à 49 % Sonatrach et ADE (Algérienne Des Eaux). La société Sonatrach est une entreprise algérienne et un acteur majeur du secteur de l’énergie locale. Le deuxième appel d’offre a été remporté par un consortium réalisé entre les sociétés SNC-Lavalin et Actionna. Le montant global de la station s’élève à 150 millions de dollars. La société FARMEX y intervient en tant que sous-traitant au niveau de la station de pompage d’eau traitée. Un plan global de l’installation de dessalement est fourni Annexe 2.

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Une première remarque est que le consortium SNC-Lavalin / Acciona est intéressé par l’exploitation de l’usine de dessalement, il est donc logique qu’il porte une attention toute particulière à la durabilité des solutions proposées. Dans ce mémoire on fera référence aux différents acteurs sous les appellations suivantes : Maître d’ouvrage – l’acheteur : le gouvernement algérien Le client : le consortium formé par SNC-Lavalin et Acciona Le sous-traitant : FARMEX Technologies Les fournisseurs : entreprises responsable de la production de matériel. Les

principaux fournisseurs de ce projet sont - ITT Lowara pour la fabrication des pompes

- Schneider électricité pour les tableaux de démarrages et armoires électrique - Itecom pour l’armoire automate.

De plus l’installation du matériel sera effectuée par l’entreprise algérienne TRAMECO. Les travaux seront cependant bien supervisés par l’entreprise FARMEX.

2.3 Méthodologie et objectifs Au début de cette étude, l’appel d’offre de réalisation de la station de pompage a été remporté par la société FARMEX. Une offre technique a été proposée, imposant un certain choix de matériel. Le service rendu par FARMEX concerne une partie « étude » aussi bien qu’une partie « travaux ». Elle est donc en partie responsable de la validité de la solution. Ce type de procédure n’est pas habituel chez FARMEX et c’est le premier projet réalisé par la société présentant une telle complexité. Les objectifs de cette étude seront donc les suivants :

- Le premier objectif sera constitué d’une appropriation de la solution technique proposée. Ce travail sera effectué en deux temps. On effectuera tout d’abord une vérification hydraulique de l’installation en fonction des contraintes du projet. Ceci permettra ensuite de proposer un protocole de fonctionnement de l’installation. Ce protocole sera à terme exploité par la société Itecom pour la rédaction d’un programme de pilotage.

- Le deuxième temps sera constitué d’un travail de préparation d’implantation et de

coordination technique. Cette partie comprend l’examen de l’ensemble du matériel retenu dans le but de rédiger des plans d’installation. Une partie du matériel étant partiellement défini, il faudra assurer la coordination technique des différents fournisseurs pour assurer l’adéquation des différents éléments proposés.

- Enfin on effectuera une analyse de la solution proposée. Elle permettra de répondre à

certaines questions soulevées lors de la présente étude et proposera des solutions techniques alternatives à certains points du projet.

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3 Description du projet L’objectif de cette partie est d’établir le fonctionnement détaillé de la station. Pour ce faire on présentera les contraintes hydrauliques et contractuelles du projet et les prescriptions générales de fonctionnement. Le contrat liant le sous-traitant au client impose la réalisation d’une vérification hydraulique. Celle-ci présentera le comportement du réseau hydraulique extérieur. Une fois ceci établi, la présente étude établira le fonctionnement détaillé de l’installation.

3.1 Contraintes d’exploitation Comme il a été présenté précédemment, la station de pompage qui fait l’objet de cette étude est une sous-partie d’une station de dessalement d’eau de mer. Le protocole fixé par le maître d’ouvrage est de fixer au jour j la production de la station au jour j + 1. La production maximale est de 120 000 m3/j. Le refoulement se fera dans deux réservoirs : vers le réservoir de Hai mouaz avec un débit compris entre 0 et 60 000m3/j ; vers le réservoir de Sahel avec un débit compris entre 60 000 et 120 000m3/j. L’ouvrage pompera directement l’eau traitée depuis les réservoirs de sortie de station. La capacité de ceux-ci sont alimentés par 6 racks d’osmose inverse fonctionnant à débit constant autour de 830m3/h. Le nombre de racks en marche sera fixé à partir de la consigne journalière. La station de pompage devra être asservie sur ceux-ci. Les deux § suivants détaillent les conditions hydrauliques fournies par le client.

3.1.1 Description des conditions amont L’eau traitée du procédé d’osmose inverse (OI) est dirigée après reminéralisation vers le réservoir d’eau traitée d’une capacité de 3600 m³, lequel est divisé en deux compartiments. Le fonctionnement à un compartiment est possible mais rare (seulement lors de l’entretien). Le système de production d’eau fonctionne sur la base d’une consigne de débit stable introduite par l’exploitant à partir de la salle de contrôle de l’usine OI. On retrouve les instruments de mesure suivants pour le contrôle de la station de pompage d’eau traitée à la sortie des unités de production des unités d’osmose inverse :

Type Nom Position Référence

6 transmetteurs de débit

FT-314 A à

FT-314 F

À la sortie des racks d’osmose inverse

017254-0000-49D1-3-0011

1 transmetteur de débit

FT-322 En aval des racks d’osmose inverse vers les réservoirs de

lavage chimique 017254-0000-49D1-3-0013

Figure 1 : Instruments de mesure sur la partie amont de la station de pompage

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Il est compris que, pour maintenir un débit nominal constant à la sortie des unités d’osmose inverse, la vanne de contre-pression à la sortie des unités d’osmose inverse sera modulante. Le mode de contrôle de cette vanne est fonction du débit de consigne. Cette lecture de débit pourra servir à la gestion de la station de pompage d’eau traitée. Pour plus de précision, le débit utilisé pour le lavage chimique (FT-322) pourra être soustrait de la somme des débitmètres FT-314 A à F.

3.1.2 Description des conditions aval L’eau est pompée vers le réseau externe. Le client reçoit un débit journalier relativement fixe. La pression de refoulement contractuelle est de 22 à 24 bars, mais cette valeur est théorique. En pratique, il est prévu que les pompes fonctionnent au meilleur point d’efficacité énergétique correspondant à une pression de refoulement fixe estimée entre 22 et 24 bars. Un débitmètre électromagnétique est localisé à la sortie de la station de pompage avant le raccordement au réseau externe. L’eau est refoulée vers le réseau externe et éventuellement vers les deux réservoirs de l’acheteur. Il est prévu que les niveaux d’eau de cet endroit seront affichés à l’usine, mais l’exploitation de l’usine ne doit pas en tenir compte. Dans un tel cas, le surplus d’eau est évacué vers la mer. On notera de plus que seul un des deux réservoirs est en service actuellement ; le second réservoir étant actuellement en projet.

3.1.3 Prescriptions générales de fonctionnement Pour une meilleure compréhension le lecteur peut se référer à :

- annexe 3 : Réservoirs et station de pompage d’eau traitée. Vue en plan - annexe 4 : Ligne de pompe.

La station est composée de deux réservoirs communiquant par le fond. Ils peuvent être isolés par une vanne située dans le mur mitoyen pour les opérations de maintenance. Le pompage s’effectue à partir de 7 lignes de pompes installées en parallèle qui refoulent dans un collecteur commun de DN 900. Les lignes A ; B ; C puisent dans le réservoir 1 et les lignes D ; E ; F ; G dans le réservoir 2. Des vannes de contrôle CLAVAL sont prévues au refoulement. Elles fonctionneront en mode de maintien de pression amont dans le but de maintenir les pompes à un point de fonctionnement fixe à 24 bars. Elles disposent d’une électrovanne de contrôle permettant de les fermer totalement. Au maximum 6 pompes pourront fonctionner en parallèle. Le débit de la station de pompage devra être asservi sur le débit entrant dans le réservoir d’eau traitée, limitant ainsi la présence de personnel technique pour des opérations ponctuelles. En sortie de station un débitmètre électromagnétique est prévu pour la comptabilisation de l’eau produite.

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Une vanne de décharge est située dans la chambre en aval de la station de pompage. Même si le comportement hydraulique et les protections prévues sur le réseau externe sont la responsabilité de l’acheteur, cette vanne de décharge devra assurer un rôle de soupape dans le but de minimiser le coup de bélier.

3.2 Vérifications hydrauliques L’étude préliminaire réalisée par le client définit l’utilisation de pompes dont le point de fonctionnement optimal en termes de rendement est à 24 bars. Contractuellement le sous-traitant a une clause de vérification lui imposant de vérifier le bon fonctionnement hydraulique de la station. Il paraît donc utile d’effectuer une rapide vérification de la HMT nécessaire des pompes. Un deuxième point qu’il est crucial de vérifier est le NPSH. En effet pour éviter une usure prématurée des roues des pompes, il est nécessaire de vérifier que, même à leur régime maximum, il n’apparaîtra pas de phénomène de cavitation.

3.2.1 Description du réseau et charge maximale à la pompe Il est possible de schématiser le réseau de la manière suivante :

Figure 2 : Schéma de principe du réseau aval

On peut voir sur le schéma ci-dessus que la station alimente deux réservoirs. La répartition des débits entre les deux réservoirs sera réalisée au niveau du point M par un dispositif de répartition sur lequel on ne dispose d’aucune indication à ce jour. Pour les calculs suivants on négligera la perte de charge entre la station de pompage et le point M. Cette distance, d’une longueur de 50 m générera en effet des pertes de charge négligeables face aux plusieurs km de conduites. Du point de vue des pertes de charges, la charge en M peut s’écrire :

Réservoir H. Mouaz Alt. 228NGA

Station Fouka Alt. 8 NGA

Réservoir Sahel Alt. 192 NGA

DN 900 k = 0,15 L= 4000

Q1

DN900 k= 0,15 L= 9000

Q2

M

H

S

P

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HM = HP – j (Q1+Q2)

HM = HH + j1 (Q1)

HM = Hs + j 2(Q2)

Ce qui permet de déduire une charge à la pompe de :

HP = j (Q1+Q2) + HH + j1 (Q1) ou

HP = j (Q1+Q2) + Hs + j2 (Q2)

La conduite de P à M mesurant 50 mètres on peut négliger les pertes de charges s’y trouvant. On peut donc exprimer la perte de charge maximale à :

HP = HH + j1 (Q1) ou

HP =Hs + j2 (Q2)

D’après les informations fournies par l’acheteur on a : Q1max = 60 000 m3/j et Q2max = 120 000 m3/j Hp = Zp + HMT HH = 228 HS = 192 On en déduit une HMT maximale nécessaire pour la station de pompage de :

HMT = Max ([HH – Hp + j1 (Q1)] ; [HS – Hp + j2 (Q2)])

D’après la formule de Colebrook, j1(Q1max) = 4,21 m et j2(Q2max) = 3,87 m Le cas le plus défavorable sera donc pour le réservoir H. Mouaz qui implique une HMT nécessaire de 224 m. On notera que cette HMT correspond à environ 22 bars. Il est prévu au refoulement des pompes un stabilisateur de pression amont réglé sur une pression de consigne de 24 bars (245 m). Ceci offre une marge de sécurité confortable quant à l’éventualité de pertes de charges singulières non comptabilisées. En revanche, la consommation d’énergie sera probablement plus élevée que nécessaire. Cherchons à estimer le surplus de consommation généré pour un jour de pointe où la production est fixée à 120 000 m3. D’après les courbes caractéristiques (Annexe 5), sur un réglage du stabilisateur de pression amont à 245 m, la pompe fonctionne à une puissance absorbée à l’arbre de 670 kW et un débit de 834 m3/h. Pour produire les 120 000 m3/h il faut 144h de fonctionnement (pouvant être réparties sur plusieurs pompes). Avec un rendement moteur de 96 % cela se traduit par une énergie consommée de 100,5 mWh. Si l’on fixe le réglage du stabilisateur de pression à 224 m, on a un débit de 950 m3/h pour une puissance absorbée à l’arbre de 730kW. Il faut 126h de fonctionnement à ce régime pour

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satisfaire les conditions. Avec la même hypothèse de rendement moteur on obtient une énergie totale consommée de 96mWh. Ainsi les conditions de réglages dues aux précautions nécessaires face à la méconnaissance du réseau génèrent un surplus de consommation de 10mWh par jour de pointe.

3.2.2 Calcul du NPSH On cherche ici à observer rapidement si les conditions d’installation des pompes retenues permettent d’éviter le phénomène de cavitation. Pour cela on se place dans le cas où les conditions d’exploitation sont les plus restrictives. On considère la cote d’eau dans le réservoir au plus bas. Le point de fonctionnement de la pompe est fixe. Le NPSH requis est de 5,72 m. L’axe de la pompe est situé 0,43 m au-dessus de la cote minimale du réservoir. On pose

- NPSHd le NPSH disponible - NPSH r le NPSH requis - Patm la pression atmosphérique - Ps la pression de vapeur saturante - jasp les pertes de charges à l’aspiration

Figure 3 : Hauteur géométrique d’élévation

Le phénomène de cavitation apparaît dans le cas où NPSHd<NPSHr Soit NPSHd – NPSHr <0 Or NPSHd = (Patm – Ps)/ρg – ha –jasp Ceci se traduit par jasp > (Patm – Ps)/ρg – ha – NPSHr Dans ces conditions, le phénomène de cavitation apparaît lorsque les pertes de charges sont supérieures à 4 mètres. Cet ordre de grandeur est équivalent aux pertes de charges générées

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par plusieurs centaines de mètres de canalisations. On peut donc considérer l’installation correcte du point de vue de la cavitation.

3.3 Prescriptions de fonctionnement de la station d e pompage Ce chapitre cherche à établir le fonctionnement de la station. Il sera présenté dans des chapitres ultérieurs des compléments nécessaires à apporter à ces prescriptions de fonctionnement.

3.3.1 Modes de fonctionnement de la station La gestion de la station sera effectuée à partir d’un automate de commande. Deux modes de fonctionnement sont prévus pour le fonctionnement de la station : manuel et automatique. En mode automatique, la station de pompage fonctionne selon des données reçues du centre de contrôle de l’usine de dessalement (débitmètre, nombre de pompes haute pression en fonction) et en fonction du niveau d’eau dans les réservoirs d’eau traitée. Durant ce mode de fonctionnement aucune intervention sur site n’est nécessaire. Il correspond au fonctionnement le plus fréquent de l’installation. En mode manuel, la station de pompage est sous le contrôle de l’opérateur qui peut commander le départ ou l’arrêt de n’importe quelle pompe à partir des boutons poussoirs « Marche » et « Arrêt » situés sur l’interface de l’armoire automate. Le mode manuel nécessite une intervention humaine sur site. Il sera utilisé pour certaines phases critiques telles que la mise en route, les phases de tests et de réglages divers. Ce mode devra donc permettre le réglage de différents paramètres indiqués dans les paragraphes suivants.

3.3.2 Choix des pompes En mode automatique, le choix de la pompe à démarrer se fait sur la base d’un compteur qui enregistre le nombre d’heures de fonctionnement des pompes. Ce système permet d’uniformiser les temps de fonctionnement des pompes et de faire une permutation des pompes utilisées. Quand le système veut démarrer une pompe automatiquement, il cherche la pompe qui a le compteur le plus petit. Quand il veut arrêter une pompe, il cherche la pompe qui a le compteur le plus grand. La gestion du nombre de démarrages horaires maximum des pompes est indiqué au §3.3.7.

3.3.3 Démarrage des pompes Le démarrage des pompes sera asservi aux conditions suivantes :

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� Vanne d’aspiration ouverte à 100 % (indiqué par le capteur de position sur la vanne à l’aspiration de la pompe).

� Vanne de refoulement fermée à 100 % (indiqué par le capteur de position sur la vanne au refoulement de la pompe). On choisit ce démarrage pour limiter les coups de bélier au démarrage des pompes.

� Réservoir d’eau traitée rempli à 50 % minimum (uniquement pour le mode automatique) (indiqué par un capteur ultrason placé dans chaque réservoir). Ceci permet d’assurer que, lors de la commande de démarrage, la volute de la pompe sera en charge. On évite ainsi les problèmes d’amorçage.

� Le démarrage des pompes suivra une rampe de 15 secondes établie par la configuration usine du démarreur progressif. Ceci permet de limiter l’appel d’intensité du au démarrage.

Une fois la pompe démarrée, l’ouverture de la vanne de refoulement (passage du mode vanne fermée- stabilisateur de pression amont) est faite automatiquement par l’activation de l’électrovanne de commande située sur cette vanne. Si la vanne n’est pas ouverte à l’intérieur d’un délai paramétrable, un signal d’erreur est donné et la pompe est arrêtée. Pour limiter le coup de bélier, on imposera une vitesse d’ouverture de la vanne de refoulement via le robinet à pointeau situé sur celle-ci (ce réglage doit être réalisé manuellement). Le réseau en aval étant construit par un tiers, les caractéristiques hydrauliques sont inconnues. De façon à diminuer les risques sur le réseau, le temps d’ouverture et de fermeture de la vanne de refoulement doit être long et reste à définir.

3.3.4 Nombre de pompes à utiliser Il n’a pas été prévu de dispositif de modulation du débit. On jouera donc pour ce faire sur le nombre de pompes en fonctionnement et le tampon offert par le réservoir d’eau traitée.

En fonction de l’usine de dessalement La station de pompage est « esclave » du fonctionnement de l’usine de dessalement. Le nombre de pompes à utiliser sera donc en fonction de la quantité d’eau traitée par l’usine. Dans tous les cas son nombre est limité à 6. Les données reçues par l’usine de dessalement telles qu’illustrées figure 1 serviront à déterminer le nombre de pompes à utiliser. Un sélecteur virtuel permettra d’utiliser les données suivantes pour sélectionner le nombre de pompes à utiliser :

� Nombre de pompes haute pression en fonctionnement

� Débit produit par l’usine de dessalement :

( )

−−−−= ∑

sm

smFTsmFFTàAFTArrondiNp

/232,0

/322/3143143

33

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En fonction du niveau d’eau dans le réservoir De façon à éviter de tomber en trop-plein ou de vider le réservoir d’eau traitée, le nombre de pompes doit également être en fonction du niveau de celui-ci. Tel qu’illustré sur la figure suivante, les actions suivantes devront être prises :

� Niveau bas (8,4 mètres): Arrêt d’une pompe

� Niveau très bas (8,1 mètres): Arrêt de toutes les pompes

� Niveau haut (13,9 mètres): Départ d’une pompe

Figure 4 : Variations du nombre de pompes en fonctionnement selon le niveau d’eau

Le basculement vers le nombre de pompes normales doit se faire lorsque le niveau de 50 % du réservoir est atteint.

3.3.5 Arrêt des pompes En fonctionnement normal, sur une commande de fermeture d’une pompe (soit manuellement par l’opérateur ou automatiquement par le système), la vanne de refoulement fermera automatiquement avant l’arrêt des pompes. De même que pour l’ouverture, la vitesse de fermeture sera commandée par un robinet à pointeau situé sur la vanne. Cette fermeture devra être lente pour limiter le coup de bélier. L’arrêt des pompes sera effectué en roue libre. Ceci permet un arrêt rapide de la pompe et limite la montée en pression lors de la fermeture de la vanne. Ce type de fermeture a pour but de réduire les coups de bélier sur le réseau en aval. Les caractéristiques de ce réseau étant inconnues, le temps de fermeture de la vanne de refoulement devra être long.

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3.3.6 Vanne de décharge De façon à protéger le réseau et la station de pompage, une protection a été ajoutée au niveau de la chambre de débitmètre. Une vanne de décharge s’assurera d’éliminer tout dépassement de pression pouvant engendrer des problèmes dans la conduite. Cette vanne de décharge sera ajustée pour éviter les surpressions supérieures à 24 bars. Cette valeur pourra être optimisée lors de la mise en service en fonction des caractéristiques hydrauliques du réseau en aval.

3.3.7 Sécurité

Sécurité générale Cette section regroupe les signaux et les verrouillages assurant le bon fonctionnement de la station de pompage :

� Arrêt d’urgence général (sur l’armoire et/ou près des pompes) arrête toutes les pompes.

� Détection poire niveau très bas, arrêt de toutes les pompes

� Surveillance pressions minimum et maximum au collecteur de refoulement

� Pression minimum : canalisation insuffisante remplie ou rupture de canalisation

� Pression maximum : fonctionnement des pompes contre une vanne fermée.

Sécurité individuelle des pompes

� Sécurité interne au groupe motopompe à partir des sondes PT100 (mesure de température des bobinages du moteur, surveillance de la température, des paliers du moteur et de la pompe)

� Sécurité interne au groupe motopompe (fautes reçues par les démarreurs progressifs : défaut courant, température…)

� Surveillance de la position de la vanne à l’aspiration de la pompe. Si le signal « vanne ouverte » est perdu, la pompe doit être arrêtée.

� Limitation du nombre de démarrages consécutifs et par heure des groupes motopompes. Les données « constructeur » indiquent un seul démarrage horaire. Lorsqu’une pompe est arrêtée elle devra être rendue indisponible par l’automate.

� Arrêt des pompes au dépassement de la pression à la sortie de chaque pompe (en fonction d’un délai paramétrable ; supérieur au temps de fermeture de la vanne de refoulement). Cet arrêt sera commandé par un interrupteur de pression situé directement entre le refoulement et la vanne de régulation.

3.3.8 Fonctionnement avec un seul réservoir Deux solutions ont été proposées pour le fonctionnement à deux réservoirs.

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Solution 1 : Ajout de deux entrées sur l'automate : "maintenance réservoir #1" et "maintenance réservoir #2". Ces commandes pourraient être soit actionnées depuis l'automate sur site soit relayées depuis le poste de contrôle général. La commande "maintenance réservoir #1" aurait pour conséquences :

- arrêt ou empêchement du démarrage des pompes A;B;C - limitation du fonctionnement à 4 racks d'osmose inverse en amont - utilisation du capteur de niveau du réservoir 2 pour le pilotage des pompes

en termes de niveau - le pilotage des pompes en termes de démarrage ou d'arrêt (en fonction du

niveau, du nombre de démarrage horaire et du nombre d'heures de fonctionnement) ne serait effectif que sur les pompes D;E;F;G.

Dans ces conditions une journée de maintenance limiterait de plus la production à 80 000 m3/j. La commande "maintenance réservoir #2" aurait pour conséquences : - arrêt ou empêchement du démarrage des pompes D;E;F;G - limitation du fonctionnement à 3 racks d'osmose inverse en amont - utilisation du capteur de niveau du réservoir 1 pour le pilotage des pompes en termes de niveau - le pilotage des pompes en termes de démarrage ou d'arrêt (en fonction du niveau, du nombre de démarrage horaire et du nombre d'heures de fonctionnement) ne serait effectif que sur les pompes A;B;C. Dans ces conditions une journée de maintenance limiterait de plus la production à 60 000 m3/j Enfin les poires de niveau très bas commandant directement l'arrêt des pompes sur les soft starters il devient nécessaire de brancher les pompes A;B;C sur la poire du réservoir 1 et D;E ; F;G sur la poire du réservoir 2. Cette solution devrait permettre le pilotage automatique de la station durant la maintenance et éviter une surproduction en amont Solution 2 : Une autre option est de simplement sélectionner le pilotage de l'ensemble des pompes par le capteur de niveau ultrason indiquant la cote d’eau la plus haute. En cas de maintenance, les pompes seront mises à l'arrêt, et seront inopérables à cause de la protection par poire de niveau appropriée. Automatiquement, l'automate n'aura pas le choix de faire marcher les pompes dans le réservoir qui n'est pas en maintenance (disponible et en mode Automatique). Les poires de niveau très bas commandent directement l'arrêt des pompes sur les soft starters il est nécessaire de brancher les pompes A;B;C sur la poire du réservoir 1 et D;E, F;G sur la poire du réservoir 2.

La solution retenue est la numéro 2 car plus simple. Cependant son bon fonctionnement est tributaire des poires de niveau. En cas de maintenance de celles-ci il sera donc nécessaire de piloter la station en manuel.

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4 Coordination technique et implantation Ce chapitre relate les résultats de l’étude en termes de coordination technique. Il passera en revue le génie civil, l’électricité, l’électromécanique et la production des pompes. Dans chaque cas les conditions d’installation seront vérifiées. La part de conception ainsi que les indications au fournisseur seront explicitées.

4.1 Génie Civil et implantation du matériel La partie génie civil des travaux est à la charge du client. Cependant le matériel prévu impose certaines contraintes d’installation que ce soit d’un point de vue normatif ou tout simplement pratique. On cherche dans cette partie à recenser les contraintes d’installation en vue d’établir des propositions d’installation du matériel ou de modification du génie civil sous forme de plans guides. Ces plans (ou une partie d’entre eux) devra également servir de plans d’exécution explicitant l’installation. Ils seront utilisés par la société TRAMECO durant l’installation.

4.1.1 Câblage électrique L’ensemble du câblage électrique de l’installation impose de nombreuses contraintes sur le génie civil et l’utilisation de divers matériels. Les câbles de puissance choisis pour ce projet sont des câbles à âme rigide. Le type et le nombre de câbles à utiliser est déterminé §4.2. On peut à partir de [9] déterminer leur diamètre et leur rayon de courbure. Les caractéristiques mécaniques de ces câbles sont résumées dans le tableau suivant :

Fonction Type de câble section Diamètre ext. Rayon de courbure Poids Alimentation

TGBT U-1000 R2V 500 mm² 35.5 mm 32 cm 4,8kg/m

Alimentation pompes

U-1000 R2V 630 mm² 40 mm 36 cm 6,3kg/m

Figure 5 : Propriétés mécaniques des câbles d’alimentation Ces caractéristiques seront donc prises en compte pour le tracé des caniveaux de pose de câbles tant dans leur profil horizontal que vertical. La manière dont les câbles sont posés (sur chemin de câbles, enterrés…) joue sur leur intensité admissible. Le mode de pose retenu §4.2 fixe l’utilisation d’un chemin de câble par pompe. On aura donc 7 chemins de câbles en côte à côte (pouvant chacun contenir les 3 câbles de phase et le câble de protection) pour l’alimentation des pompes. Ceci déterminera la largeur du caniveau. Les tubes acier cintrés au niveau du bornier d’alimentation des pompes devront respecter la contrainte du rayon de courbure. D’après [12] leur diamètre devra être supérieur à trois fois la section des câbles qu’il contient. Pour la liaison de puissance Transformateurs-TGBT les câbles seront aériens. Il faudra donc sélectionner des supports suffisamment résistants pour ne pas céder sous le poids (la charge est d’environ 150 kg/m). On retiendra des chemins de câbles et pendards de la gamme T-Strut

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de chez Tolmega. On prévoira également une boulonnerie d’une résistance suffisante pour ancrer ce matériel au plafond. Les dimensions de ce dispositif seront indiquées au client sur des vues en plan et en coupe pour réserver une ouverture dans le mur mitoyen entre le local électrique et la salle des transformateurs. Le nombre et le choix des câbles électriques pour les circuits de commande est défini § 4.3.1. La norme [12] impose § 4.4.3. de séparer les câbles de communication des câbles de puissance pour limiter les interférences magnétiques. De plus le § 5.2.8 qui régit les conditions de pose à proximité d’autres canalisations (notamment d’eau potable), préconise de ne pas installer les câbles de communication parallèlement à celles-ci (en raison de phénomènes de condensation). La pose de câbles dans les caniveaux contenant des conduites d’eau potable sera donc évitée dans ce projet. De plus la profondeur des caniveaux assurant le transport de câbles électriques sera supérieure à 50 cm pour permettre un éloignement suffisant entre câbles de puissance et câbles de commande. Les annexes 3 et 4 présentent des plans guide de génie civil prenant en compte ces réflexions.

4.1.2 Matériel électrique Cette partie concerne plus particulièrement le local électrique. Celui-ci contient plusieurs organes dont les préconisations d’installation seront déterminantes pour leur implantation. On énumère ici ces différents facteurs.

L’armoire TGBT est le tableau général basse tension. Le modèle utilisé est une armoire de type Okken à raccordement par le bas et par l’arrière (à l’exception des modules reliés au TGBT dont le raccordement s’effectue par le haut et l’arrière). Le tableau sera livré en sept modules emballés en caisses maritimes. La livraison dans le local électrique s’effectuera par le bas à l’aide d’un chariot élévateur. La première préconisation est d’imposer une ouverture des portes du local suffisante pour l’acheminement du module ainsi que de la caisse et de l’appareil de manutention. La seconde préconisation concerne la planéité du sol. D’après [31] il est en effet nécessaire d’assurer une planéité du béton de = ou – 2 mm sur l’ensemble de la zone support de l’armoire. Le document [13] décrit les emplacements nécessaires à l’emplacement de ladite armoire. Initialement il était prévu de la laisser reposer de part et d’autre d’un caniveau en T. Il faudra équiper ce caniveau d’une poutre en béton de manière à ce que l’armoire repose bien sur un support rigide sur toute sa longueur. Enfin le document [31] impose pour notre type d’armoire un espace de 1200 mm entre le mur et la face arrière, une profondeur de caniveau supérieure à 500 mm et une hauteur de 500 mm pour l’arrivée des câbles d’alimentation par le haut.

L’armoire de l’automate de commande nécessite simplement d’êtrelégèrement surélevée par rapport au sol. On prévoira donc un cadre métallique pour surélever celle-ci.

Les batteries de condensateur sont du type Varset. Elles nécessitent également une

manutention à l’aide d’un chariot élévateur. Situées au fond du local électrique elles devront être livrées avant les modules du TGBT. D’après [33] il est nécessaire d’installer ces batteries avec une marge de 200 mm entre leurs faces et les murs dans le but de maintenir une bonne ventilation. Elles seront donc installées dos à dos, à 200 mm l’une de l’autre, et leur face avant à 800 mm minimum de tout obstacle pour faciliter l’accès à leur écran de réglage.

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4.1.3 Capteurs divers Il est prévu l’emploi de capteurs de niveau ultrason dans les réservoirs, de capteurs de qualités et de pression en sortie du collecteur principal. L’ensemble des caractéristiques techniques de ces capteurs a été vérifié et dans un deuxième temps des plans d’installation ont été dessinés. Les capteurs servant à une mesure de qualité sont de la marque ENDRESS + HAUSER. A partir des documentations techniques [17] et [20 à 29] il a été établi un schéma d’installation disponible annexe 6. Les mesures de qualités concernent le pH, la turbidité, la conductivité, le chlore et le potentiel Red/Ox. Ce dernier capteur n’étant pas présent dans l’offre technique, il a été ajouté durant la présente étude. Des capteurs de niveau ultrasons sont prévus dans les réservoirs. Un schéma d’installation est présenté annexe 7. Les préconisations de [18] et [19] montrent que les ondes sont émises sous forme de cône. On veillera donc à ce que rien n’entre dans le champ du capteur (échelle, tuyauterie…) de manière à ne pas fausser les mesures. Un capteur de pression est installé sur le collecteur principal. Cependant pour des raisons d’accessibilité il a été éloigné de quelques mètres à l’aide d’une canalisation inox dans laquelle circule un débit de 80 l/h. Il faudra donc augmenter numériquement de 0,1 à 0,2 bars les résultats transmis par le capteur pour compenser les pertes de charge. Enfin le raccordement de l’ensemble des appareils de mesure s’effectue sur des piquages à 25 bars de pression. Les standards de l’eau potable imposent l’utilisation de tuyauterie Inox. Cependant si cette tuyauterie est prévue pour supporter de telles pressions, les raccords qui la composent n’ont une pression maximale de fonctionnement que de 20 bars. La raison de cette limite de pression est une limite de résistance du filetage. Une première solution consiste à utiliser un filetage type NPT, plus résistant que le filetage type Gaz. Le problème c’est que l’ensemble des appareils de mesures sont produits de série avec un filetage de type gaz, non compatible avec le NPT. Ceci exclut donc l’utilisation des filetages NPT. Pour remédier à cela on se cantonnera aux filetages gaz, que l’on fixera à l’aide de résine démontable à chaud dans le but d’augmenter leur résistance. Cette solution a l’avantage de permettre le démontage pour maintenance, ce qui ne serait pas le cas avec une colle classique.

4.1.4 Canalisations Partie extérieure Le point de livraison est imposé par l’acheteur. L’offre technique proposait de relier la station de pompage au point de livraison à l’aide de canalisations à brides. Cette solution permettait de transmettre les efforts dus à la pression de 25 bars sans nécessiter la pose de butées béton au niveau des changements de direction de la canalisation. Le problème est que cette solution ne permettait pas d’aboutir au point de livraison exact. Il a donc fallu trouver une solution technique permettant d’ajuster la longueur de canalisations suivant l’axe nord-sud, l’axe est–ouest et de compenser une variation d’altitude également non prise en compte dans la solution initiale. La consultation de différents catalogues fournisseurs (en particulier [30]) a permis d’élaborer une solution combinant l’utilisation de joints standards Ve et de canalisations verrouillées par brides. Un plan d’exécution de cette solution est joint annexe 8.

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Le débitmètre situé dans la chambre de vanne impose de maintenir une certaine longueur droite avant et après son emplacement pour effectuer correctement sa mesure [16]. On cherchera ainsi à compenser la différence d’altitude en inclinant légèrement l’axe nord-sud. L’angle nécessaire, d’environ 6 degrés ne peut être atteint à l’aide de canalisations à brides (l’angle de rotation étant limité par l’emplacement des boulons sur la bride). On utilisera donc une jonction bride emboitement / bout uni (BE/BU) pour permettre cette rotation. La combinaison de canalisations à emboitement et à bride est rendue nécessaire par les coudes. En effet il n’existe pas de coudes à emboitements prévus pour des pressions de 25 bars dans des diamètres de 900 mm. Les ajustements de longueurs sont réalisés à l’aide de canalisations découpées sur mesure en usine. En effet l’utilisation de joints standards Ve nécessite la pose d’un cordon de soudure en bout de canalisation. La pose en usine évite donc la coupe et la soudure sur place. On garde quand même une marge de manœuvre due aux déviations angulaires admissibles et aux joints de démontage prévus. Le tableau suivant représente les coûts d’une telle solution comparés au budget de travaux pour cette partie du chantier :

Solution proposée Solution initiale

BE UNIVERSAL STANDARD 900 PN25 REI=PECB 2 215.00 €

MANCHETTE BRIDE BB1 GS DN=900 L=0,5M PN=25

1 598.00 €

BU STANDARD GS DN=900 VERROUILLE PN=25 1 848.00 € COUDE 1/4 BRIDE BB1

GS DN=900 PN=25 3 501.00 €

COUDE 1/4 BRIDE BB1 GS DN=900 PN=25 3 501.00 € BB MOULE BF 900X3000

PN25 4 850.00 €

BE UNIVERSAL STANDARD 900 PN25 REI=PECB 2 215.00 € BB MOULE BF 900X3000

PN26 4 850.00 €

TUYAU UNIVERSAL STANDARD VE GS K9 DN=900 VERROUILLE L=6,51 RIN=CIM1 REX=ZNC+VBI(AVEC CORDON)

3 026.00 € BB MOULE BF 900X1000 PN25 2 735.00 €

BU UNIVERSAL STANDARD 900 PN25 REI=PECB 2 215.00 € COUDE 1/4 BRIDE BB1

GS DN=900 PN=25 3 501.00 €

COUDE 1/4 BRIDE BB1 GS DN=900 PN=25 3 501.00 € CONE BRIDE BB2 GS

DN=900X800 PN=25 1 396.00 €

CONE BRIDE BB2 GS DN=900X800 PN=25 1 396.00 € TUYAU BRIDE BB1 GS

DN=800 L=3,0M PN=25 3 693.00 €

BE UNIVERSAL STANDARD 800 PN25 REI=PECB 1 990.00 € TUYAU BRIDE BB1 GS

DN=800 L=3,0M PN=26 3 693.00 €

TUYAU UNIVERSAL STANDARD VE GS K9 DN=800 VERROUILLE L=6,890 RIN=CIM1 REX=ZNC+VBI(AVEC CORDON) PFA 25 BAR

2 349.00€ TUYAU BRIDE BB1 GS DN=800 L=1,0M PN=25 1 713.00 €

TUYAU UNIVERSAL STANDARD VE GS K9 DN=800 VERROUILLE L=3,68 RIN=CIM1 REX=ZNC+VBI(AVEC CORDON) PFA 25 BAR

2 390.00 € Total 31 530.00 €

BU STANDARD GS DN=800 VERROUILLE PN=25 1 513.00 €

TUYAU BRIDE BB1 GS DN=800 L=1,0M PN=25 1 713.00 €

Total 29 872.00 €

Figure 6 : Comparatif des coûts sur la partie extérieure du collecteur principal

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Ainsi la solution proposée est techniquement plus adaptée et permet une économie de près de 2000 euros sur le budget « travaux ». Cependant cette nouvelle solution présente le défaut de demander une mise en œuvre plus complexe que la précédente. L’emboîtement de joints standards Ve se révélant plus complexe que le simple assemblage de brides. Partie intérieure Initialement il était prévu d’installer les manchettes d’ancrages de l’aspiration des pompes en même temps que le coulage de la dalle. Cependant les délais de production ont rendu impossible l’arrivée à temps des manchettes. Pour déterminer les méthodes d’implantation possibles de ses manchettes on s’appuiera sur l’ouvrage [1]. Deux méthodes sont applicables au cas présent. La première est le coulage en dalle. On réalise un coffrage autour de la manchette qu’on remplira de béton pour réaliser le scellement. Cette méthode nécessite un dosage précis du béton ainsi qu’un vibrage suffisant pour assurer une bonne étanchéité. Une seconde option est l’utilisation d’un scellement démontable. Un joint caoutchouc entre deux brides est placé autour de la manchette à sceller. On comprime le joint à l’aide des deux brides qui assurera l’étanchéité. La seconde méthode est plus facile à mettre en œuvre (pas d’intervention de génie civil). Cependant elle ne permet pas au mur de scellement de reprendre les efforts exercés par la conduite. On préférera donc utiliser la première option.

4.2 Electricité Cette partie présente l’ensemble du travail réalisé sur la partie électrique de la station de pompage au cours de l’étude. Dans un souci de rigueur et de sécurité, les résultats présentés ci-après seront issus d’applications directes de textes à caractères normatifs ou d’ouvrages de référence. Les normes électriques de niveau mondial sont les normes IEC. C’est à ces normes qu’il faudra se référer. Elles sont par définition moins contraignantes que les normes EN (de niveau européen) et les normes UTE (normes électriques françaises). En effet, ces dernières doivent intégrer les contraintes de l’échelon supérieur tout en spécifiant leurs propres contraintes. L’ouvrage [8] présente une compilation et un ensemble de solutions techniques en conformité avec les normes IEC. C’est cette base qui servira de référence dans la présente partie. En cas d’incertitude sur certains points, on pourra se référer aux normes de niveau européen ou français, sachant que dans ce cas les recommandations seront plus sévères que nécessaire. Dans ce cas c’est principalement la norme [12] qui servira de référence.

4.2.1 Description de l’architecture électrique Dans le but de déterminer et finaliser la conception globale de l’installation électrique il est nécessaire de comprendre l’architecture globale de la partie électrique de l’installation. C’est l’objet de la présente partie. Le principe de fonctionnement est explicité par le schéma unifilaire simplifié suivant :

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Figure 7 : Architecture électrique

L’alimentation électrique suit une architecture à deux pôles avec deux ½ tableaux de distribution. Un système de couplage automatique est présent dans l’armoire de distribution et permet d’isoler une ligne d’alimentation (pour assurer par exemple la maintenance d’un transformateur), tout en assurant la bonne marche de l’ensemble de l’installation. En fonctionnement standard chaque transformateur alimente indépendamment une moitié de l’installation. On a donc les trois modes de fonctionnement possibles suivants : Standard :

interrupteur QA1-32 fermé, QB1-32 fermé, QAB-28 ouvert. Dans ce cas les lignes A et B alimentent respectivement et de manière indépendante les pompes (D ; E ; F ; G) et les pompes (A ; B ; C) ainsi que les départs auxiliaires.

Isolement ligne A : interrupteur QA1-32 ouvert, QB1-32 fermé, QAB-28 fermé. Dans ce cas la ligne B alimente seule l’ensemble de la station. Ce mode de fonctionnement peut être utilisé pour la maintenance de la ligne A ou en cas de défaut de celle-ci.

Isolement ligne B : interrupteur QA1-32 fermé, QB1-32 ouvert, QAB-28 fermé. Dans ce cas la ligne A alimente seule l’ensemble de la station. Ce mode de fonctionnement peut être utilisé pour la maintenance de la ligne B ou en cas de défaut de celle-ci.

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4.2.2 Choix du régime de neutre pour l’installation Le régime de neutre décrit la méthode de raccordement à la terre de l’installation. Il a été préalablement retenu une structure de type TNC : le neutre est relié à la terre et le conducteur de protection est confondu avec le protecteur de neutre. Schématiquement une installation TNC peut se caractériser de la manière suivante :

Figure 8 : Représentation schématique d’un régime TNC (extrait de [8])

L’objet de cette partie est de déterminer les implications d’un tel choix en termes de câblage au niveau des pompes et de la liaison Transformateur TGBT et d’examiner s’il est possible techniquement de mettre en place un régime de neutre économiquement plus avantageux. Au niveau de la détermination des impacts en termes de câblage, le plus simple est d’établir un schéma de mise à la terre. Ce document servira pour vérification auprès des tableauteurs de l’équipe de Schneider Electrique. Il servira également à indiquer à l’équipe de génie civil le nombre d’emplacements nécessaires pour la mise à la terre. Le régime TNC se caractérise par le fait que le PE et le N sont confondus en un PEN qui ne doit pas être sectionné. On établit le schéma ci-dessous :

Figure 9 : Schéma de mise à la terre type TNC à modifier

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On voit sur le schéma précédent qu’un tel type de régime de neutre impose le raccordement du neutre des transformateurs à la terre ainsi qu’à l’armoire TGBT. On doit également raccorder l’armoire TGBT à la terre. Enfin les borniers de raccordement à la terre doivent faire partie de la même boucle et le câble de neutre doit être dimensionné selon les règles du PEN (cf § 524.2 de [11]). Une fois ceci déterminé, on peut examiner les autres régimes de neutre dans le but de déterminer s’il existe une solution technique plus économique. Le régime TT nécessite la mise en place de disjoncteurs différentiels à 4 broches permettant un sectionnement du neutre et la mise en place d’un PE séparé, connecté sur une terre indépendante de celle sur laquelle est branché le neutre des transformateurs. Cette solution est donc plus gourmande en termes de câblage et implique des disjoncteurs plus coûteux que la solution initiale. L’utilisation d’un tel régime est donc exclue. Le régime IT quant à lui, nécessite la mise en place d’une impédance entre le neutre des transformateurs et la terre, ainsi que l’utilisation d’un PE et d’un N différenciés. Cette solution se révélera donc également plus coûteuse. Le régime TNS est identique au régime TNC si ce n’est que le PE et le N sont différentiés. Dans ces conditions on peut supposer que cette solution va s’avérer plus chère. Cependant la majorité des items de l’installation ne nécessite pas la présence d’un neutre pour fonctionner. Il est utile dans ce cas d’étudier plus en détail les implications de ce type de solution. On se place dans le cas où les pompes seront alimentées par un régime TRI, neutre non distribué. On ramène directement le neutre des transformateurs à la terre sans l’amener au TGBT. On se retrouve dans la configuration du schéma suivant :

Figure 10: Schéma de mise à la terre

(rouge PE+N, vert PE) On voit que la partie intérieure au TGBT ainsi que pour le raccordement des pompes, le câble en vert peut être dimensionné selon les règles du PE et non du PEN. Nous verrons cependant que ceci est possible pour la liaison TGBT pompes même dans le cas d’un régime TNC.

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L’économie réelle s’effectue sur la liaison transfo TGBT et peut s’estimer à environ 2 200 €. Cependant l’utilisation de ce régime de neutre ne permet pas de distribuer de neutre depuis le TGBT. Or l’alimentation de matériel informatique en général et l’automate de commande en particulier, nécessite l’utilisation d’un neutre. Il est donc nécessaire de recréer le neutre à partir d’un transformateur secondaire. Il faudrait un transformateur de type 400V TRI/ 230V+Neutre. Ce type de matériel non standard ayant une valeur commerciale supérieure à 2 200 €, on gardera donc le choix d’un régime de neutre type TNC.

4.2.3 Alimentation des pompes Câbles de phase : Usuellement, le dimensionnement des câbles de puissance s’effectue à l’aide d’abaques donnés par les fournisseurs. Ces abaques décrivent une intensité maximum admissible en fonction de la section pour des conditions d’utilisation définies. Dans ce cas d’étude les conditions de pose ne permettent cependant pas de se référer uniquement à ces abaques, en raison notamment de paramètres tels qu’une température trop élevée. On suivra donc la méthode de dimensionnement préconisée dans [10]. Cet ouvrage propose une méthode de dimensionnement normalisée pour une utilisation dans des conditions non standard. On cherche à calculer Iz le courant admissible par les câbles. La section retenue doit être telle que :

KtKnKm

IbIzIz

××=≥ ' (Formule extraite de (3) p.15)

Avec : Ib : courant d’emploi du circuit. Dans notre cas l’intensité nominale des pompes de 774A.

Le choix de cette valeur sera plus amplement justifié au § 4.3.4. Km : coefficient dépendant du mode de pose des câbles. Dans ce cas nous utiliserons des

câbles monoconducteurs sur chemins de câbles perforés. Nous prendrons un coefficient Km=1.

Kn : facteur de correction dépendant du mode de pose ainsi que du nombre de circuits présents dans l’emplacement de pose. Dans ce cas nous sommes toujours sur chemins de câbles perforés avec un seul circuit (composé des 3 phases et du câble de protection, posés en simple couche). Le coefficient Kn est donc pris égal à 1.

Kt : facteur de correction dépendant de la température. Dans le cas de cette étude, la salle n’étant pas climatisée, on peut estimer que la température peut atteindre 45°. On prendra donc Kt = 0.87

Ceci donne finalement un courant Iz’ = 890A. Il faut donc choisir un câble dont le courant admissible soit supérieur à 890A. Ceci correspond à un câble de section 500 mm² cuivre. Cependant nous avons la présence de chemins de câbles à proximité contenant des circuits éventuellement perturbateurs (ils ne sont pas pris en compte dans le facteur Kn car le chemin de câble joue un rôle de protection face à ces perturbations). Dans un souci de sécurité le

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choix se portera sur des câbles du diamètre commercial immédiatement supérieur, soit 630 mm² cuivre. Le lecteur pourra se référer à l’annexe 9 pour un détail sur les facteurs de correction ainsi que les courants admissibles dans les câbles commerciaux. Conducteurs de protection et de neutre : Le dimensionnement des conducteurs de protection doit être effectué en relation avec le type de régime de neutre de l’installation conformément aux préconisations de la norme [12]. Solution 1 : On se place dans le cas d’un régime TNC. Dans ce cas de figure, le câble de protection et câble de neutre sont confondus. Nous sommes alors en présence d’un PEN et allons suivre les règles de dimensionnement le concernant. Le dimensionnement du PEN est régi par les prescriptions des paragraphes 543.4.1 et 524 de [12]. Dans le cas d’un taux d’harmonique inferieur à 33% la section du PEN doit être identique au câble de phase. Dans le cas d’un taux d’harmonique supérieur à 33% la section doit être suffisante pour le transit de 1,45 fois le courant d’emploi de la phase. Solution 2 : Toujours dans le cas d’un régime TNC le paragraphe 543.4.3 précise qu’à partir de n’importe quel point de l’installation il est possible de séparer le neutre du PE, sans interdire la présence d’une barre commune au PE, N et PEN. On peut réaliser la séparation du PE et du N depuis la barre de répartition du TGBT pour l’alimentation des pompes. On se trouve alors dans la configuration illustrée par le schéma suivant :

Figure 11 : Séparation du conducteur de neutre à partir d’un régime TNC issu de [12]

On a une arrivée TNC (depuis le transformateur) sur la barre noire (représentant la barre de répartition du TGBT) de laquelle on peut avoir des départ TNC (dont on pourra tirer un PEN pour l’alimentation de l’automate par exemple), et des départs TNS pour les pompes. Celles-ci ne nécessitant pas de neutre, il n’est pas nécessaire de tirer un neutre mais simplement le PE. Ainsi, il est possible de se cantonner aux règles de dimensionnement du PE pour le câble de protection des pompes. Le paragraphe 543.1.1 et le tableau 54 C de la norme [12] imposent dans ce cas là que la section du câble de protection soit égale à la moitié des câbles de phase.

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On retiendra cette solution pour le choix du conducteur de protection des pompes. On passe d’une section de 630 mm² à 300 mm² ce qui engendre une réduction du coût de 17,74 € par mètre soit 4435 €1.

4.2.4 Conception de la liaison TGBT – Transformateu rs L’objectif de cette partie est de déterminer le type de liaison nécessaire entre l’armoire TGBT et les transformateurs. Pour ce type de liaison le facteur dimensionnant est l’intensité transitant entre les deux organes. L’architecture générale de l’installation impose qu’une ligne d’alimentation puisse permettre le fonctionnement de l’ensemble de l’installation. L’intensité nominale de fonctionnement des pompes est de 774 A, avec 6 pompes en fonctionnement simultané maximum et 400 A d’auxiliaires. Chaque ligne doit être capable d’assurer le transit de 5044 A. Avec les mêmes règles de dimensionnement que précédemment on trouve qu’il est nécessaire d’utiliser 8 câbles de 500 mm² par phase. Cependant pour de telles intensités il est préconisé dans [8] l’utilisation de jeux de barres pour le transit de telles puissances :

Transformer to MLVS busbar trunking Installation of the busway may be considered as permanent and will most likely never

be modified. There are no tap-off points. Frequently used for short runs, it is almost always used for ratings above 1,600 /

2,000 A, i.e. when the use of parallel cables makes installation impossible. De plus si l’on se réfère à la norme [12] §523.6 :

D'une manière générale, il est recommandé de mettre en oeuvre le moins possible de câbles en parallèle. Dans tous les cas, leur nombre ne doit pas dépasser quatre. Au-delà, il y a lieu de préférer

la mise en oeuvre de canalisations préfabriquées2 Il a donc été signalé au client que l’utilisation de câbles sur la partie TGBT-Transfo représentait une solution hors norme. Il a été proposé l’utilisation d’un jeu de barres ; cependant cette solution a été refusée par le maître d’ouvrage. On retiendra donc l’utilisation de 8 câbles par phases sous la responsabilité du maître d’ouvrage.

4.2.5 Vérification TGBT Dans une logique de contrôle, un travail de vérification est opéré sur le schéma électrique de l’armoire de démarrage des pompes. Le but est de vérifier si la conception du tableau est bien conforme au fonctionnement voulu. La lecture du document [13] soulève un problème lors d’un défaut transformateur. On a vu § 4.2.1 que le basculement en cas de défaut est assuré par un dispositif intégré au TGBT. Son alimentation est régie par le schéma suivant :

1 Estimation établie en fonction d’une offre fournisseur sur le projet concernant ce mémoire. 2 L’appellation canalisations préfabriquées correspond à des jeux de barres conducteurs

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Figure 12 : Détail d’alimentation du dispositif de couplage

Les lignes (280,281) et (284,285) alimentant les transformateurs 690/230 proviennent respectivement d’un piquage sur les transformateurs TR1 et TR2 (cf. figure 7). Les lignes C1 et C2 servent entre autre à alimenter l’automate de couplage. En fonctionnement standard : Les deux transformateurs sont en service, le relais KM1 (A1 ; A2) est alimenté, maintenant le contact KM1 (65 ; 66) fermé et le contacteur KM1 (1 ; 2 ; 3 ; 4) ouvert. De même, le relais KM2 (A1 ; A2) est alimenté, maintenant le contact KM2 (21 ; 22) fermé et le contacteur KM2 (1 ; 2 ; 3 ; 4) ouvert. Dans ces conditions les circuits C1 et C2 ne sont pas alimentés. Examinons maintenant ce qui se passe en cas de défaut sur l’un des transformateurs TR1 ou TR2. Défaut sur TR1 : TRAUX 1 n’est plus alimenté. La bobine KT (A1 ; L) se décharge en 15 secondes. Au bout de ces 15 secondes le relais KM1 (A1 ; A2) n’est plus alimenté. Ce relais est un organe à mise au repos retardée et commande l’ouverture KM1 (65 ; 66) une demi-seconde plus tard et la fermeture KM1 (1 ; 2 ; 3 ; 4). Les contacteurs étant couplés cela déclenchera au même

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moment la fermeture de KM2 (1 ; 2 ; 3 ; 4). On aura donc alimentation des circuits C1, C2 par TRAUX 2 au bout de 15 secondes. Défaut sur TR2 : TRAUX 2 n’est plus alimenté donc le relais KM2 (A1 ; A2) n’est plus alimenté. Ceci commande l’ouverture KM2 (21 ; 22) et la fermeture KM2 (1 ; 2 ; 3 ; 4). Les contacteurs étant couplés cela déclenchera au même moment la fermeture de KM1 (1 ; 2 ; 3 ; 4). On aura donc alimentation des circuits C1, C2 par TRAUX 1. On peut déduire de cela que le couplage ne s’effectue pas instantanément. En cas de maintenance d’un transformateur il faudra donc prévoir d’arrêter momentanément les pompes alimentées par le transformateur à réviser. Ceci ne pose pas de problème majeur mais oblige l’intervention de personnel formé au fonctionnement hydraulique de la station pour effectuer l’opération. En cas de défaut non prévu, on aura une coupure brutale de toutes les pompes alimentées par le transformateur défectueux. Cet arrêt peut aller jusqu’à quatre pompes. Il ne semble pas possible d’effectuer une bascule de l’alimentation sans provoquer de coupure. Il sera donc nécessaire d’étudier ses impacts sur l’installation. Dans le pire des cas, compte tenu du nombre de démarrages horaires, on perd une heure de fonctionnement pour trois pompes. Le potentiel de production journalier est donc amputé de 2500 m3. Le problème dû au coup de bélier sera évoqué § 5.1.

4.3 Electromécanique

4.3.1 Alarme thermique moteur Les pompes fournies par ITT Lowara sont fournies de série avec des sondes thermiques de type PT 100. Ces sondes fournissent une information analogique de la tension par transmission d’un signal modulé en tension. Ce type de signal ne peut être interprété directement par l’automate retenu dans l’appel d’offre. Il nécessite la mise en place de traducteurs pour traiter l’information. La description du fonctionnement de l’installation précise que l’automate doit arrêter le moteur à une température donnée. Cette température étant une donnée fixe, un signal analogique de la température n’est pas nécessaire. De plus, il est possible lors de la fabrication des pompes de remplacer les capteurs de type PT100 par des capteurs PTC. Ces derniers sont des contacts prévus pour se déclencher à une certaine température. L’information qu’ils transmettent est de type « tout ou rien » et est facilement interprétable par l’automate initialement prévu. Au moment où s’est présenté le problème d’interprétation du signal des PT100, la conception des pompes était trop avancée pour changer le type de capteurs. L’utilisation de traducteurs sera donc retenue dans ce cadre. Il ne faudra cependant pas négliger ce point au cours de projets futurs. En effet la solution retenue génère un surcoût de 5 000 € alors que le remplacement de sondes PTC par PT100 peut être réalisé sans frais.

4.3.2 Câblage L’automate de commande de l’installation reçoit des signaux de l’ensemble des capteurs de la station de pompage. Il commande également la quasi intégralité des organes de régulation, le fonctionnement des pompes …

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Il s’agit donc de déterminer pour chaque liaison le type de câbles à adopter pour la partie « commande ». Pour cela on prendra en compte le type de signal, les chutes de tension et l’intensité admissible. On différencie dans un premier temps les commandes par contact des commandes analogiques. En effet, les signaux analogiques ne doivent pas être perturbés ; il est donc nécessaire d’après [12] de prévoir un blindage pour les protéger d’interférences électromagnétiques. En fonction du voltage, des puissances absorbées pour certains capteurs, on détermine l’intensité de fonctionnement. Connaissant celle-ci et la longueur de câblage il est possible d’après [9] de déterminer une section de câble suffisante pour limiter les chutes de tension à celles admissibles par le matériel. L’annexe 10 présente un tableau récapitulatif des sections retenues.

4.3.3 Arrêt d’urgence Les prescriptions générales quant au dispositif d’arrêt d’urgence ont été définies par le client. Il s’agit de mettre en place un dispositif rapidement accessible permettant la coupure immédiate des machines présentant un risque mécanique ou électrique. L’identification du matériel présentant un risque est simple. On va chercher un moyen de couper simultanément l’ensemble des 7 pompes pour limiter les risques présentés par les arbres de transmissions des pompes. En effet, bien que protégées celles-ci peuvent présenter un risque à la sécurité des personnes. Le risque mécanique quand à lui est présenté surtout par le réseau électrique triphasé situé dans la salle des pompes. L’arrêt d’urgence devra également supprimer ce risque. Dans un souci de sécurité la commande d’arrêt d’urgence doit être située en amont de tout autre type de commande. Il faut donc trouver une solution technique permettant de ne pas tenir compte d’éventuels ordres provenant soit des modules de démarrage du tableau TGBT, soit de l’automate de commande. De plus, on fera en sorte qu’aucun dispositif ne puisse être remis en marche tant qu’une confirmation n’est pas donnée par un opérateur sur site. La solution proposée est d’installer une commande par bouton poussoir située sur l’écran de pilotage de la salle des pompes. Ce bouton sera en liaison directe avec les disjoncteurs de pompes situés dans l’armoire TGBT. D’après [32], on voit qu’il est possible de conditionner le redémarrage à la présence d’une commande « réarmement » après un arrêt suite à un défaut. Cette solution permettra donc d’éviter un redémarrage intempestif. Cette solution a été retenue après validation par les fabricants de l’armoire de l’automate de commande et de l’armoire TGBT.

4.3.4 Calculs de puissance des moteurs A plusieurs reprises il a été nécessaire, pour déterminer les intensités d’emploi par exemple, d’effectuer des calculs sur la puissance des moteurs. Le présent paragraphe reprend la théorie sur les branchements et calculs de puissance des moteurs. On appliquera ensuite cette théorie au matériel de notre étude. Il s’appuie notamment sur les ouvrages [7] et [2].

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Principe de fonctionnement d’un moteur asynchrone Le moteur asynchrone est constitué de deux parties principales : le rotor (partie mobile du moteur) et le stator (partie fixe). On applique un courant alternatif aux bobinages constituant le stator. Ceci va créer un champ magnétique tournant. Le rotor, placé au centre du stator, va voir une variation du champ magnétique auquel il est soumis. Ceci aura pour effet l’apparition de courants électriques induits ainsi que d’un couple au niveau de ce rotor. La loi de « Lenz » précise que ce couple va apparaître de manière à s’opposer à la cause qui lui a donné naissance. Le rotor va donc se mettre en rotation de manière à réduire les variations de champ magnétique qui lui sont appliquées. Il va donc suivre le champ magnétique tournant que l’on applique au stator. Types de branchement d’un moteur triphasé Le stator d’un moteur triphasé est constitué de trois enroulements. On peut le schématiser de la manière suivante :

Figure 13 : Bobinages triphasé

Le bornier de raccordement d’un moteur triphasé présente donc 6 bornes. Il est possible de les raccorder de deux manières différentes :

Figure 14 : Raccordement étoile

Figure 15 : Raccordement triangle

Dans le cas d’un raccordement de type étoile chaque enroulement a une borne connectée au neutre et à une phase. Pour un raccordement de type triangle les enroulements sont compris entre deux phases. Dans ce cas la tension aux bornes de l’enroulement est égale à la tension entre une phase et le neutre multipliée par √3.

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Le calcul de la puissance électrique délivrée au moteur est donné par la formule :

P = UI √3 cosφ Avec U la tension aux bornes d’un enroulement. Déduction sur les moteurs Dans le cas de cette étude les transformateurs délivrent une tension de 400V entre chaque phase et le neutre. Les moteurs sont prévus pour fonctionner avec une tension de 690V aux bornes de leurs enroulements. Il faudra donc un raccordement de type triangle. Il n’y donc pas besoin de neutre pour leur alimentation. Pour déterminer l’intensité d’emploi des moteurs on prendra alors la tension de 690V, le cosφ remonté à 0.9 grâce aux batteries de condensateur. Pour la puissance nominale de 800kW on obtient bien l’intensité nominale de 774 A. Au point de fonctionnement on a une puissance de 670kW absorbée à l’arbre, et un rendement moteur de 0.96 ; on obtient une intensité d’emploi de 649 A. On retiendra pour le dimensionnement des câbles l’intensité nominale de 774 A. On pourrait choisir le courant de 649 A. Cependant les caractéristiques des pompes sont données pour des pompes neuves. Or, il est à prévoir une chute de rendement avec le vieillissement, donc une puissance absorbée à l’arbre plus grande. Cela se déduira par un appel d’intensité plus grand de la part du moteur. Choisir l’intensité de 774 A permettra donc un bon fonctionnement des pompes malgré leur vieillissement.

4.3.5 Schéma de tuyauterie et instrumentation Le schéma de tuyauterie et instrumentation (P&ID) est un document normalisé utilisé en génie chimique pour la description des procédés et fonctionnements d’installation. Une description au format P&ID fait partie des pièces à fournir pour l’exploitation future de la station de pompage. Aucun P&ID n’a été réalisé auparavant par l’entreprise FARMEX. Il s’agit donc de déterminer la méthode d’établissement de ce type de schémas, puis de réaliser celui de la station. On s’appuiera pour se faire sur [3] ainsi que sur la nomenclature spécifique fournie par SNC-Lavalin. Il s’agit de représenter dans un premier temps l’ensemble de la tuyauterie et instruments de la station. Ensuite, à partir des documentations techniques et des prévisions d’installations, on précise leur fonction et système de commande. Enfin on rajoute les liaisons avec l’automate de contrôle ainsi que les liens logiques entre les différents éléments. Par exemple, une vanne motorisée DN 1000 est prévue en sortie de station. Son pilotage doit, pour des raisons de sécurité, être piloté par une commande monostable normalement ouvert. Cette vanne est de plus équipée d’un indicateur de position indiquant sont état ouvert et son état fermé. On représentera donc une vanne avec comme liaison à l’automate une commande de fermeture et deux indications de position.

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Le schéma P&ID de l’installation ainsi que la nomenclature utilisée sont détaillés Annexe 11.

4.4 Fabrication et tests des pompes

4.4.1 Facteurs de tolérance Les pompes fournies pour le projet sont fabriquées par l’entreprise ITT Lowara. Elles sont prévues pour répondre aux critères de la norme ISO 9906 classe 1. Les facteurs de tolérance sur les débits, pression et rendements n’ont pas été pris en compte lors de l’étude. Cette partie présentera brièvement les conséquences de ces facteurs sur le fonctionnement de la station. Ils sont explicités dans le tableau suivant :

Figure 16 : Valeurs des facteurs de tolérance extrait de [11]

Ainsi si l’on prend le cas pessimiste où les pompes fonctionneraient avec un débit en limite basse de la norme, chaque pompe, à 24 bars, aurait un débit de fonctionnement de 796 m3. Ceci implique pour la station une capacité de pompage maximum de 114 600 m3. Aux conditions contractuelles d’exploitation et sur une journée de pointe cela se traduit par une perte d’exploitation de 540 000 $ (soit 390 000 €). Une variation de 3 % sur le rendement ramène ce dernier de 82,7 à 80,2. Ceci ce traduit par une élévation de la puissance absorbée par la pompe de 670 kW à 690 kW. Pour un rendement moteur de 0,96 sur un jour de pointe la consommation électrique passe de 100 mW à 103 mW. A ce stade du projet les pompes sont en cours de construction. Au vu des chiffres précédents le client demande des solutions pour pallier ces éventuelles variations. On étudiera donc la proposition faite par le constructeur d’augmenter les diamètres de roue des pompes et envisagera une autre solution. On peut s’apercevoir dans la partie 3.2 que la HMT nécessaire au niveau des pompes est de 240 m au vu de la caractéristique réseau. Or les stabilisateurs de pression amont en sortie de pompe sont réglés à 24 bars soit 245 m. Il suffit donc de régler les stabilisateurs de pression à une hauteur légèrement inférieure. On se décale ainsi dans le sens d’un plus fort débit sur la courbe de fonctionnement de la pompe.

4.4.2 Organisation des tests de pompes Une partie du matériel doit être réceptionnée par le maître d’ouvrage avant son envoi en Algérie. C’est en particulier le cas des pompes. La réception s’effectuera sur présentation de résultats conformes à la norme ISO 9906 pour l’essai à vitesse lente des 7 pompes et d’essai à

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vitesse réelle d’une seule des 7 pompes. Il est nécessaire contractuellement d’effectuer ces tests sur le bruit, la vibration, le débit, la pression et le rendement (les conditions d’installation rendant inutile le test du NPSH). On cherchera donc à vérifier que les conditions d’essai à vitesse lente comme à vitesse réelle soient conformes à [11]. L’une des difficultés sera de trouver un organisme capable d’effectuer le test vitesse rapide (le test vitesse lente étant fait en usine). Enfin, pour des raisons de planning, il est avantageux de pouvoir interpréter les résultats des tests (validés ou non) avant l’obtention du rapport de l’organisme de contrôle. Il sera donc exposé ici la méthode normative d’interprétation. A partir de cette méthode un programme simple sera développé dans le but d’obtenir ces résultats en temps réel. Il devra être exploitable pour différents modèles de pompes dans le but d’être exploité par les techniciens de l’entreprise sur d’autres projets.

Tests vitesse lente Comme précisé précédemment, ces tests sont effectués en usine. Un point crucial pour l’exploitabilité des résultats est la vitesse de rotation. En effet au § 5.4.3 de [11] il est précisé que ces tests doivent être effectués dans une plage de 50 % à 120 % de la vitesse de rotation spécifiée. De plus, des écarts de plus de 20 % peuvent modifier le rendement. L’extrapolation à la vitesse spécifiée s’effectue conformément au § 6.1.2 de [11].

Figure 17 : Rapport de test vitesse lente pompe n°2

On peut voir dans le rapport ci-dessus que la vitesse minimale de test et de 1116 tr/min pour une vitesse nominale de 1496 ce qui correspond à un écart de 25 %. Cependant autour du

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point fonctionnement de la pompe (colonne 5* figure 17) la vitesse est à 1200 tr/min ce qui correspond à un écart de 20 %. On peut donc considérer ces résultats exploitables sur les points débit/pression. Cela devient plus discutable du point de vue rendement. Le test vitesse rapide devra donc confirmer ou infirmer l’exploitabilité des résultats vitesse lente.

Tests vitesse rapide Le test vitesse rapide des pompes pose plusieurs problèmes d’ordre technique. Tout d’abord il faut que l’entreprise dispose d’un banc d’essai suffisamment résistant pour dissiper une pression de 24 bars à un débit de 830 m3/h. Ensuite dans la partie droite de la courbe de fonctionnement on observe un NPSH requis de 16 m. Enfin le dernier problème, et non des moindres, c’est que l’alimentation se fait à basse tension et nécessite une intensité nominale de 774 A au point de fonctionnement. Au final trois entreprises sont susceptibles de réaliser des tests sur du matériel comparable :

- l’entreprise FLOWSERVE à Hamburg. Elle ne réalise cependant ses tests que de nuit pour limiter la demande sur le réseau. Elle est de plus spécialisée dans les pompes immergées.

- Le constructeur de pompes KSB – Siemens. Cependant c’était l’une des entreprises soumissionnaires pour le projet pour lequel ces pompes sont destinées.

- Le CETIM à Nantes. C’est cette entreprise qui sera finalement retenue. Enfin une partie du paiement est versée à l’entreprise FARMEX à la livraison des pompes. Il est donc primordial d’effectuer ces tests le plus rapidement possible. Pour des pompes de ce calibre aucune place n’est disponible au CETIM avant la semaine 26 (du 22 au 26 juin): en effet pour pallier le problème du NPSH il est prévu d’alimenter la pompe par gavage. Une pompe installée directement en amont de la pompe à tester maintient une HMT suffisante à l’aspiration pour éviter la cavitation. Une étude de la norme [11] permet de voir dans le § 5.4.1 relatif aux procédures d’essais qu’effectuer les tests dans une plage de 0,9 Qg à 1,1 Qg est suffisant pour valider les conditions de garantie. Ceci donne une plage de débit pour le test comprise entre 750 et 920m3/h. Or, même en étendant cette plage jusqu’à 1000 m3/h on limite le NPSH requis à 8 m ce qui permet une installation sur plan d’eau. Cette solution étant acceptée par le CETIM et le bureau de vérification devant assister aux tests, ces derniers seront réalisés sur la plage 20 - 1000 m3/h. Ces tests ont été effectués sur la pompe dont les résultats vitesse lente sont présentés figure 17. On obtient les résultats suivants :

Résultat test Q (m3/h) HMT Rendement P. Meca

21.3 303.36 3.93% 448 103.3 294.59 19.15% 433 346.3 288.67 52.39% 520 607 275.78 74.05% 616

834.5 246.5 82.19% 682 1017.4 217.48 80.72% 747

Figure 18 : Résultats des tests vitesse réelle pompe n°2

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On remarquera que les résultats sont très proches de ceux obtenus vitesse lente. On admettra donc que les résultats obtenus vitesse lente soient exploitables pour vérifier l’adéquation des pompes à la norme (y compris en termes de rendement).

Méthode d’exploitation des résultats Les spécifications de [11] § 6.4.2 sont les suivantes : Une tolérance croisée entre la ligne horizontale plus ou moins tQ·QG et la ligne verticale plus ou moins tH·HG sera dessinée à partir du point garanti QG, HG. La garantie sur la hauteur de charge et le débit est remplie si la courbe H(Q) coupe ou au moins touche la ligne verticale et/ou horizontale. La garantie de rendement doit être vérifiée pour le point de fonctionnement défini par l'intersection de la courbe Q(H) avec la droite passant par le point nominal spécifié QG, HG et le point zéro des axes QH. Le rendement en ce point est lu sur la courbe η(Q) à l'abscisse correspondante. La condition garantie sur le rendement est à l'intérieur de la tolérance si la valeur de rendement à ce point d'intersection est supérieure ou au moins égale à ηG (1 − tη). Pour la pompe n°2 on obtient les résultats suivants :

200

220

240

260

280

300

320

340

500 600 700 800 900 1000

65.00%

67.00%

69.00%

71.00%

73.00%

75.00%

77.00%

79.00%

81.00%

83.00%

85.00%

H(Q) Garantie

marge débit

Marge HMT

H(Q) Test

Droite de vérification h

Rendement garantie

Rendement Test

marge rendement

Figure 19 : Interprétation des résultats des tests sur la pompe n°2

On constate que la courbe de test H(Q) est bien sécante avec la croix en rouge sur le schéma. L’intersection sur la projection du rendement est bien supérieure à la marge de rendement. La pompe est donc conforme à la norme [11] classe 1.

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4.5 Gestion des expéditions Une partie importante de la réalisation d’un projet à l’export est la gestion des expéditions. Ceci s’avère particulièrement vrai dans le cas d’une entreprise comme FARMEX. En effet, ne disposant pas d’entrepôt, la gestion des flux de matériels est un facteur important pour la diminution des coûts de projet. Ce chapitre présentera une méthode de planification des expéditions et détaillera certaines démarches relatives à l’expédition de matériel à l’étranger.

4.5.1 Planification des expéditions La limitation des stocks est une partie importante de la gestion des expéditions. Cette limitation s’effectue par une planification minutieuse de l’expédition. Il s’agit de coordonner les dates de commande et délais de production des différents matériels dans le but de grouper leurs envois. Ceci permet de limiter le nombre de containers (donc les coûts), tout en concentrant la durée de stockage sur le site de chantier. Dans les faits, les entrepôts des fabricants et transitaires permettent tout de même une certaine souplesse d’organisation. Les projets étant habituellement gérés par une seule personne, la planification des projets est habituellement centralisée. Pour permettre une coordination sur les expéditions, il s’est avéré nécessaire de mettre en place un outil de planification permettant une bonne communication entre les différents acteurs du projet. Pour ce faire, la planification des expéditions a été réalisée à l’aide du logiciel Microsoft Project. Cet outil est basé sur les théories des diagrammes de Gantt et des méthodes PERT. Il permet une visualisation graphique simple et précise des plannings d’expédition. On peut de plus, grâce à lui, effectuer un suivi précis de l’avancement des tâches ce qui simplifie également la communication avec le client. La maîtrise de cet outil pourra également se révéler un avantage pour assurer le suivi des travaux sur site. En plus d’établir leur planification, il permet d’associer à chaque tâche les équipes et matériels nécessaires. Ces fonctions ne se révèlent cependant d’aucune utilité pour la gestion des expéditions.

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N° Nom de la tâche Début Fin

1 Tests pompes Lun 16/03/09 Mer 22/04/09

2 test vitesse lente Lun 16/03/09 Mar 24/03/09

3 transfert pompe n°2 à Nantes Jeu 02/04/09 Lun 06/04/09

4 test vitesse réelle Mar 14/04/09 Mar 14/04/09

5 démontage/emballage pompe 2 Mer 15/04/09 Mer 22/04/09

6 validation client Mer 15/04/09 Lun 20/04/09

7 Expédition pompes Mar 21/04/09 Mer 29/04/09

8 expé pompe 2 Nantes - Alger Jeu 23/04/09 Jeu 23/04/09

9 expé pompes Vienne - Marseille Mar 21/04/09 Mer 29/04/09

10 expéditions pompes Marseille - Alger Mer 29/04/09 Mer 29/04/09

11 câbles électriques Lun 20/04/09 Lun 18/05/09

12 commande câbles de puissance Lun 20/04/09 Lun 20/04/09

13 délais câbles de puissance Mar 21/04/09 Lun 11/05/09

14 expé câbles de puissance chez transitaire Lun 11/05/09 Lun 11/05/09

15 expé câbles de puissance Lun 11/05/09 Lun 11/05/09

16 commande câbles de contrôle Lun 20/04/09 Lun 20/04/09

17 délais câbles de contrôles Mar 21/04/09 Lun 11/05/09

18 expé câbles de contrôle chez transitaire Mar 12/05/09 Lun 18/05/09

19 expé câbles de contrôles Lun 18/05/09 Lun 18/05/09

20 Test armoires électriques Lun 16/03/09 Ven 01/05/09

21 Réalisation TGBT Lun 16/03/09 Lun 16/03/09

22 Réalisation armoire automate Lun 20/04/09 Ven 24/04/09

23 programmation armoire automate Ven 24/04/09 Ven 24/04/09

24 expé armoire automate Renne Lun 27/04/09 Ven 01/05/09

25

26 Expédition boulons Mar 26/05/09 Lun 13/07/09

27 Ghm Mar 26/05/09 Lun 01/06/09

28 Boulons manquants Mar 26/05/09 Lun 13/07/09

29 boulons Inox Mar 26/05/09 Lun 06/07/09

30

31

32

33

34

35 Départ containers tuyauterie Lun 15/06/09 Lun 15/06/09

0%

0%

0%

0%

0%

0%

0%

23/04

0%

29/04

0%

0%

0%

11/05

11/05

0%

0%

0%

18/05

0%

0%

0%

0%

0%

0%

0%

0%

0%

15/06

09 12 15 18 21 24 27 30 02 05 08 11 14 17 20 23 26 29 02 05 08 11 14 17 20 23 26 29 01 04 07 10 13 16 19 22 25 28 01 04 07 10 13 16 19Avril 2009 Mai 2009 Juin 2009 Juillet 2009

Figure 20 : Planning des expéditions

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4.5.2 Gestion administrative Une spécificité des projets à l’export est la gestion administrative des expéditions. En effet en plus des procédures classiques de facture, il faut ajouter les procédures administratives spécifiques aux douanes. De plus, la sécurité de paiement est également un facteur primordial à la pérennité de l’entreprise. On détaillera ici la procédure du projet Fouka. Procédures de douane : Le projet global de station de dessalement est dans le cadre des projets d’investissement d’Algérie. A ce titre, il bénéficie de diverses exonérations telles que la TVA. Pour ces raisons le dédouanement de la marchandise est à la charge du client, ce qui simplifie les procédures administratives. Reste à la charge de FARMEX les procédures préalables au dédouanement. Lors de l’expédition de la marchandise l’entreprise doit établir des listes de colisage. Ces listes spécifient pour chaque expédition le nombre de containers. Pour chaque container il faut établir le nombre de caisses, leur dimension ainsi que leur contenu. Sur ces documents figurent les numéros de containers ainsi que les numéros de scellés fournis par le transitaire. Ils sont ensuite transmis au client attachés à un numéro de facture. Ces documents sont nécessaires au dédouanement. En effet ces documents serviront de documents de référence à l’administration étrangère pour les calculs de frais de douane. Pour vérifier la conformité de la déclaration, les containers seront inspectés pour vérifier la corrélation de la liste de colisage et du contenu. Procédures de paiement : Le paiement s’effectue pour le projet Fouka suivant une procédure de lettre de crédit. C’est un document établi en accord entre le client, le sous-traitant et une banque. Les trois parties définissent ensemble un paiement qui sera versé par le client en échange de documents fournis par le sous-traitant. Ainsi, une partie du versement du projet est prévu à la réception des pompes. Une fois une expédition mise sous scellés par le transitaire, celui-ci établit un connaissement. Ce document fait office de titre de propriété de la marchandise. Le détenteur de ce document est le seul à pouvoir récupérer la marchandise au débarquement. La lettre de crédit mise en place pour le paiement des pompes oblige de suivre la procédure suivante : l’entreprise FARMEX remet les connaissements correspondants aux pompes à la banque ayant établi la lettre de crédit, ainsi qu’un certificat de conformité établi par un bureau de contrôle. Dans le même temps, le client débloque auprès de la même banque un montant fixé à l’établissement du contrat. Une fois ces deux opérations effectuées la banque transmet l’argent à la société FARMEX et les documents au client.

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Préparation des containers Cette partie constitue l’aspect « pratique » de l’expédition. Il s’agit de prévoir le nombre de containers nécessaire à l’expédition de la marchandise. Pour le déterminer, on dispose de données telles que le poids ou, plus rarement, le volume des emballages. Disposant des volumes des containers, il est facile de quantifier leur nombre et type nécessaires pour l’expédition. Dans le cas spécifique du projet Fouka, l’expédition a présenté quelques difficultés particulières. Les équipes de déchargement au niveau du port d’Alger disposent d’engins de levage type transpalette de capacité limitée (environ 7 tonnes). Les pompes conditionnées approchant les 10 tonnes ne sont donc pas déchargeables par ce biais. Pour pallier à ce problème, le choix s’est donc porté sur des containers de types Open top. Ce type de containers est bâché et peut se décharger directement par le toit à l’aide de grues. Des détails sur la capacité et les types de container sont fournis annexe 12.

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5 Propositions et réflexions

5.1 Réflexion sur le coup de bélier Jusqu’à présent le phénomène de coup de bélier n’a été que rapidement envisagé sur ce projet. Ceci est dû au fait que le dispositif anti-bélier tout comme le comportement hydraulique du réseau sont sous la responsabilité de l’acheteur. A titre de précaution deux mesures quantitatives ont été prises. Au niveau de l’ouverture et de la fermeture des vannes de refoulement il est préconisé une ouverture et fermeture « lente » et une soupape de décharge est prévue sur la partie extérieure sans précision sur réglage. On cherchera donc dans la présente partie à préciser ce phénomène de coup de bélier dans le but d’étudier sa dangerosité au niveau de la station de pompage. Dans un deuxième temps on définira plus précisément les réglages nécessaires quant à l’ouverture et la fermeture des vannes de refoulement, ainsi que la pression de consigne de la vanne de décharge.

5.1.1 Cas d’un arrêt brutal

Arrêt de n0 pompes sur n0

Dans un premier temps seul le réservoir de Sahel sera raccordé au réseau. On considère dans un premier temps que nous sommes dans le cas d’un refoulement dans un seul réservoir. Le coup de bélier sera généré par l’arrêt brutal des pompes. On assiste au phénomène suivant :

Figure 21 : Schéma de propagation du coup de bélier

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Initialement nous sommes dans le cas d’une conduite de longueur L. A l’instant t = 0 il y a une disjonction brutal de la pompe. Cette coupure du débit génère une dépression qui va se propager à la célérité a. Cette onde de dépression atteint le réservoir à l’instant 1 = L/a. Toute la conduite est comprimée et va pouvoir se remplir à nouveau. Une onde de surpression se propage alors en direction de la vanne. A l’instant 2 l’onde de surpression se réfléchit au niveau du bout mort. La conduite commence alors à rentrer en surpression. On se place au niveau de la station de pompage, à proximité du bout mort. Pour déterminer les cas de coups de bélier non dangereux, on va chercher à estimer de manière pessimiste la valeur de la dépression et de la surpression. Pour ce faire, nous utiliserons la méthode de la valeur majorante issue de l’ouvrage [5]. Cet ouvrage présente les résultats de calculs de la méthode de la valeur majorante pour un réservoir débitant dans une conduite obturée brutalement. Il précise qu’il est possible de les étendre au cas où la conduite débite dans un réservoir. La différence étant que dans ce cas il y aura d’abord la surpression et ensuite la dépression. On considère par cette méthode que la variation de pression est égale à

g

aUH 0=∆ Formule d’Alievi

Le tableau suivant présente les différentes valeurs de ∆H en fonction du nombre de pompes s’arrêtant simultanément.

Nombre de pompes DN Q (m3/s) Uo (m/s) delta H Hmin Hmax Pmax(bars)

1 800 0.23 0.46 56 168 280 27

1 900 0.23 0.36 45 179 269 26

2 800 0.46 0.92 113 111 337 33

2 900 0.46 0.73 89 135 313 31

3 800 0.70 1.38 169 55 393 39

3 900 0.70 1.09 134 90 358 35

4 800 0.93 1.84 226 - 450 44

4 900 0.93 1.46 178 46 402 39

5 800 1.16 2.31 282 - 506 50

5 900 1.16 1.82 223 1 447 44

6 800 1.39 2.77 338 - 562 55

6 900 1.39 2.19 267 - 491 48

Figure 22 : Approximation des surpressions et dépressions par la méthode de la valeur majorante Les canalisations choisies pour ce projet ont une PMA de 30 bars. On peut donc déduire du tableau ci-dessus qu’en cas de fonctionnement d’une seule pompe, son arrêt brutal peut être encaissé par le réseau. A première vue ce résultat ne présente aucun intérêt. Le débit de consigne minimal étant de 60 000m3/j, il y a toujours au minimum trois pompes fonctionnant en même temps.

Arrêt de n1 pompes sur n0

Dans ce chapitre on va montrer qu’il est possible d’étendre les résultats du chapitre précédent à l’arrêt d’un nombre n1 de pompes sur les n0 pompes initialement en fonctionnement. Pour ce

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51

faire, on reprendra les équations aboutissant aux résultats de la valeur majorante dans [6] pour les spécificités de cette étude. Dans un deuxième temps on appliquera ces résultats à une fermeture de débit partielle. Pour les équations suivantes on définit un sens positif de l’écoulement de la vanne vers le réservoir. D’après [6] si l’on néglige les pertes de charge, on part de l’équation de conservation :

0=+ dQgS

adZ Eq[6.1-2]

On cherche dans un premier temps à déterminer la dépression. On se place juste après la la fermeture et on va chercher l’information où on la connaît c'est-à-dire au réservoir et à l’instant 1. En intégrant de V(0) à R(1) il vient :

=−+− )]0,()1,([)0,()1,( VQRQgS

aVZRZ 0 Eq [6.1-3]

Pour déterminer ensuite la surpression à l’instant 2, on se déplace de R(1) à V(2), comme on se déplace dans un sens négatif on a :

0=− dQgS

adZ Eq[6.1-4]

En intégrant Eq[6.1-4] de V(2) à R(1) il vient :

0)]1,()2,([)1,()2,( =−−− RQVQgS

aRZVZ Eq[6.1-5]

Pour vérifier ces résultats on applique aux équations [6.1-3] et [6.1-5] les conditions aux limites présentées figure 21. Z(R, 1) = Z0 On néglige les pertes de charge et on considère la pression au réservoir constante égale à Z0. Q(R, 1) = - Q0 Q(V,0)= Q(V,2) = 0 La loi de fermeture de vanne impose un débit nul en V à partir de l’instant 0. Ceci implique d’après Eq[6.1-3] :

00)0,( QgS

aZVZ −= Eq[6.1-6]

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Et d’après Eq[6.1.5] :

00)0,( QgS

aZVZ += Eq[6.1.7]

On retrouve bien les résultats concernant les valeurs des surpressions et dépressions de Eq[6.1-1]. On étudie maintenant le cas d’un arrêt d’un nombre n1 de pompes sur les n0 pompes initialement en fonctionnement. On modélise cet arrêt par une fermeture partielle de vanne selon la loi suivante :

Loi de Fermeture de vanne

0-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

temps

Q

Qo

Qo-Q1

Figure 23 : Loi de fermeture de vanne – coupure partielle du débit

On est alors dans la situation suivante :

Figure 24 : Coup de bélier partiel

Les conditions aux limites précédentes deviennent : Z(R, 1) = Z0 Q(R, 1) = Q0 - 2Q1 Le débit d’entrée est de Q0 - Q1 et il y a un retour d’onde de débit Q1

Q(V,0)= Q(V,2) = Q0 - Q1 d’après la loi d’ouverture de vanne.

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On trouve alors d’après Eq[6.1-3] :

10)0,( QgS

aZVZ −= Eq[6.1-8]

De même d’après Eq[6.1-5] :

10)0,( QgS

aZVZ += Eq[6.1-9]

On retrouve par cette méthode une amplitude des variations de pression de :

gS

aQH 1=∆ Eq[6.1-10]

On peut alors déduire de Eq[6.1-10] que l’amplitude du coup de bélier ne dépend pas du débit initial mais simplement de la réduction de débit. Ainsi, quel que soit le débit de fonctionnement initial, on peut estimer la coupure brusque d’un débit correspondant à l’arrêt de n pompes par le tableau figure 22.

5.1.2 Durée de fermeture Pour estimer un ordre de grandeur de la durée de fermeture efficace, on se réfère à l’ouvrage 12 et la formule de MICHAUD. Celle-ci montre que pour écrêter la surpression ou la sous-pression, le temps de fermeture de la vanne doit être tel que :

a

L2>τ Eq[6.1-11]

Dans le cas de cette étude, pour le réservoir de SAHEL on trouve en temps τ de l’ordre de 15 secondes. Les vannes utilisées au refoulement sont prévues pour fonctionner selon les modes contrôle de pression amont / vanne fermée. Ce changement de position s’effectue à partir d’une électrovanne pilote et le temps de basculement à l’aide d’un robinet à pointeau. On peut obtenir le même résultat grâce à un démarrage vanne de refoulement ouverte, en réglant la rampe de démarrage de l’Altistart.

5.1.3 Bilan sur le coup de bélier Au final on peut voir que même avec la méthode de la valeur majorante, sans protection pour le ballon anti-bélier, l’arrêt brutal d’une pompe n’est pas dangereux pour les canalisations. Cette méthode, très pessimiste, affiche en effet une pression maximale inférieure à la PMS des conduites. Une fermeture brusque d’une seule pompe n’est donc pas problématique. La présence d’un générateur de secours sur l’ensemble de l’installation rend très peu probable une coupure générale de l’alimentation des pompes. On ne peut cependant pas exclure le disfonctionnement de l’un des deux transformateurs. Ainsi il sera préconisé de dimensionner le dispositif de protection anti-bélier pour un arrêt de quatre pompes. Il est possible de majorer la surpression résultant par une valeur de 44 bars.

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On peut également observer quantitativement le rôle de la vanne de décharge en sortie de station de pompage. Celle-ci, en fonctionnement classique est prévue pour avoir un rôle anti-bélier. En cas de surpression celle-ci s’ouvre, déchargeant une partie du débit et donc la surpression. Cependant si l’on regarde les schémas figures 22 et 24, l’onde de surpression démarre au niveau de la station de pompage pour se diriger en direction du réservoir. La vanne de décharge ne jouera son rôle anti-bélier qu’après que la surpression se soit propagée dans la station de pompage. Elle permet donc une protection du réseau mais pas de la station. Seul un système de ballon anti-bélier correctement dimensionné sera à même de protéger la station. Enfin une question que l’on peut se poser est la durée à respecter entre deux démarrages consécutifs de pompes. En effet, il faut un certain nombre d’allers-retours de l’onde de bélier pour que celle-ci soit totalement amortie. On pourrait tenter de déterminer de manière théorique cette donnée à l’aide par exemple d’épures de Bergeron prenant en compte les pertes de charges dans la conduite. Cependant, au vu des inconnues planant sur le réseau, les résultats se révéleraient extrêmement peu fiables. La méthode retenue est donc de laisser ce délai paramétrable. On réalisera sur site des essais à l’aide du capteur de pression installé sur le collecteur principal une fois que la station sera raccordée au réseau extérieur.

5.2 Propositions de solutions alternatives

5.2.1 Pompes à vitesse variable L’utilisation de pompes à vitesse variable présente deux avantages. Elle permet d’assurer une continuité lors du démarrage ou de l’arrêt d’une pompe, ce qui par conséquent évite le phénomène de coup de bélier. Le second avantage est de permettre de fournir un débit calé exactement sur les racks d’osmose inverse situés en amont. On évite dans ce cas de piloter la station grâce au nombre de pompes. Avec un seul démarrage horaire par pompe on comprend l’intérêt d’une telle solution. On cherchera dans le présent paragraphe à étudier l’impact d’une telle solution sur le fonctionnement et le coût de la station. Etude du fonctionnement des pompes avec variateur de fréquence Le pilotage en vitesse sera assuré à l’aide d’un variateur de fréquence. Les pompes étant assorties d’un stabilisateur de pression amont dont la pression est supérieure à celle imposée par la caractéristique réseau. Les pompes fonctionneront donc à une pression fixe et un débit de 24 bars et un débit variable. Une telle solution nécessite la détermination du débit en fonction de la vitesse de rotation pour pouvoir réaliser la programmation. Une fois cette donnée déterminée, il est possible pour l’automaticien, connaissant les caractéristiques moteurs, d’établir une relation fréquence/débit. Ceci permettra alors d’établir le programme de pilotage des variateurs de fréquence en fonction du débit demandé.

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Le graphique suivant décrit l’évolution du débit en fonction de la vitesse de rotation pour un débit de 24 bars (la méthode d’obtention de ce graphique est détaillée annexe 13) :

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1340 1360 1380 1400 1420 1440 1460 1480 1500

vitesse (tr/min)

Q (m

3/h)

Figure 25 : Débit en fonction de la vitesse de rotation pour une pression de 24 bars

Ainsi cette solution permet d’assurer à pression fixe de 24 bars l’ensemble des débits de 0 à 5000 m3/h. Elle permet donc d’éviter de se préoccuper des perturbations du réseau dues à des démarrages brutaux par paliers de 834 m3/h. Par résolution numérique, on peut également déduire que la vitesse minimum pour laquelle la pompe commence à débiter est de 1358 tr/min. Au-dessous de cette valeur la pompe barbotera. Il faudra donc limiter au maximum la durée durant laquelle la vitesse de rotation sera inferieure. Cette méthode présente en revanche le problème suivant sur le plan électrique : la norme [12] présente en effet les appareils à variation de fréquence comme générateurs de courants harmoniques. Il devient dans ce cas nécessaire de réduire ces courants par l’utilisation de filtres pour éviter une perturbation du réseau. Pour estimer le coût engendré par une telle proposition on cherche donc dans un premier temps à estimer le prix de démarreurs de type variateurs de fréquence, puis le dispositif de protection contre les harmoniques.

5.2.2 Contrôle de débit par vannage

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Une autre solution possible est une régulation du débit par vannage. L’idée est de générer une perte de charge supplémentaire contrôlée pour chacune des pompes. Le pilotage du débit pour un tel type de solution s’effectue par un déplacement du point de fonctionnement des pompes. Une première remarque concerne le type de moteurs utilisés. D’une puissance de 800 kW avec un rendement de 0.96, ils sont capables de délivrer une puissance maximale à l’arbre de la pompe de 768 kW. Si l’on se réfère à la courbe de puissance de la pompe, cela correspond à un débit de 1000 m3/h pour une hauteur de 225 m. Une charge moins importante au refoulement des pompes décalerait le point de fonctionnement sur la droite en entraînant une plus forte consommation énergétique. On risque alors de provoquer des surchauffes au niveau du moteur et ainsi un arrêt de la pompe commandé par les sondes de températures. Il apparaît donc nécessaire de maintenir une charge de 224 m au refoulement de la pompe. Il s’agit alors d’examiner la charge minimale au refoulement des pompes. Les contraintes d’exploitation impliquent un débit minimal de 60 000 m3/j. Dans le cas où ce débit est envoyé vers le réservoir de Sahel et le dispositif de régulation (inconnu à ce jour) ne génère pas de pertes de charge supplémentaires, la charge au refoulement des pompes est de 200 m. En fait, il faut envoyer un débit de 120 000m3/j vers Sahel pour que la perte de charge soit suffisante dans la conduite pour assurer la pression nécessaire au refoulement. Deux options sont alors envisageables. La première est un surdimensionnement des moteurs. Cette option sera écartée car, en plus d’un surcoût suite dû au changement de moteurs, c’est tout le dispositif d’alimentation qu’il faut surdimensionner. La seconde option est de générer artificiellement la perte de charge nécessaire au bon fonctionnement des moteurs. Les 7 stabilisateurs de pression amont seront remplacés par un stabilisateur de pression central. Le graphique ci-dessous illustre la gestion du démarrage des pompes en fonction d’un débit de consigne :

245

255

265

275

285

295

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

1 zone 1 zone 2 zone 3

Figure 26 : caractéristique de fonctionnement des pompes

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La production minimale est fixée à 2500m3/h. Ceci correspond au fonctionnement à plein régime de 3 pompes (point 1). Si le débit augmente, on démarre une 4ème pompe dont le débit sera piloté sur toute la zone 1 à l’aide de la vanne de régulation placée à sa sortie. Au-delà d’une consigne de 3335 m3/h la vanne de régulation de la 4ème pompe est ouverte et n en démarre une 5ème qui sera à son tour pilotée par sa vanne de régulation (zone 2). Le principe est identique pour le palier zone 3. D’un point de vue pratique on pourra assurer le pilotage du débit avec l’information des transmetteurs de débits décrits figure 2 en entrée et du transmetteur de débit installé sur le collecteur principal. Pour assurer la régulation on utilisera des vannes annulaires motorisées. Pour plus de détails le lecteur pourra se référer annexe 14.

5.3 Surcoût d’une solution continue en vitesse Divers facteurs peuvent jouer pour comparer les différentes solutions. Un premier facteur que l’on peut examiner est le coût relatif à de telles solutions. La détermination de ceux-ci est issue de la consultation de différents fournisseurs. Il aurait été possible de déterminer ceux-ci à partir de catalogues, cependant la comparaison n’aurait pas été rigoureuse. En effet les prix de la solution proposée sont eux issus d’offres fournisseurs. On pour l’exportation les marges de ceux-ci sont plus faibles que les tarifs « catalogues ». Le tableau suivant compare la différence de coût des variantes proposées.

Tableau de

démarrage Soft Starteur

Tableau de démarrage à variateurs de

fréquence

Selfs de ligne pour réduction d'harmonique

Stabilisteurs de pression

amont

Vannes de

réguation de débit

Total

Solution proposée 270 000 0 0 77 000 0 347 000 Variation électronique de vitesse 0 380 000 24 000 77 000 0 481 000 Vannage 270 000 0 0 60 000 140 000 470 000

Figure 27 : Comparatif des coûts en fonction des méthodes de variation de débit Comme on peut le voir les deux variations proposées sont d’un ordre de prix sensiblement équivalent. Passer d’une variation discrète à une variation continue du débit génère un surcoût d’environ 120 000 euros. Le coût de fonctionnement pourrait être un critère pertinent. Cependant pour pouvoir l’estimer précisément il faudrait avoir une estimation du prix du kWh. Or ce coût, déjà très bas en Algérie sera réduit du fait d’accords entre la Sonatrach et la société exploitante. Ceci relativise donc le critère du coût de fonctionnement. Qualitativement on peut dire que la solution proposée aura le coût énergétique le moindre. En effet elle fonctionne à hauteur fixée au point de rendement maximum des moteurs. La variation de vitesse permet également de faire fonctionner les pompes à hauteur fixée. Cependant on aura une variation du rendement en même temps que du débit. Le coût énergétique sera donc supérieur. Enfin le vannage générant des pertes de charges supplémentaires restera la solution la plus coûteuse énergiquement.

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Conclusion Il a été présenté dans ce mémoire un ensemble de corrections à l’offre technique initiale ainsi que de nombreux détails techniques visant à préciser l’installation. Une analyse de la solution retenue a permis de dégager des prescriptions sur des problèmes qui n’avaient été que vaguement soulevés. Cette étude a donc permis de réduire les aléas qu’il était possible de rencontrer sur le chantier. Ceci est d’autant plus vrai que des tests on été réalisés sur les organes les plus problématique. Les pompes ont été testées à vitesse réel selon un protocole décrit dans le présent mémoire. Des tests sont également prévus pour vérifier la connexion entre l’automate de contrôle et le TGBT. Ce moyen permet donc de garantir les points les plus critiques de l’installation. Cependant cette étude s’est concentrée sur les phases de production, préparation et expédition du matériel. Bien que les contraintes pratiques aient été envisagées pour les cas les plus extrêmes (déchargement de matériel lourd…). Développer cet aspect aurait également pu permettre de limiter plus encore ces aléas. Deux pistes envisageables sont notamment une planification étudiée des travaux, ainsi qu’un inventaire des matériels d’installation disponible sur place.

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Bibliographie Ouvrages [1] CAMPANT M. Technologie des fontaines. A paraître. Chapitre sur les traversées de parois et leur étanchéité. p.309-314. [2] CHEVALIER M. Démarrage et ralentissement des moteurs asynchrones. Cours des licences professionnelles gestion automatisée des systèmes de traitement d’eau. Polytech Montpellier, 2008. 12p. [3] DEGREMONT – SUEZ. Mémento technique de l’eau TOME 1. Cachan, Lavoisier, 2005. 785p. ISBN 2-7430-0717-6 [4] ROCHE E. Support de cours, pompage à la demande. Strasbourg, Engees, 2007. 60p. [5] ROCHE E. Coup de bélier, protection anti-bélier Mémento. Strasbourg, Engees, 1998. 42p. [6] M.MEUNIER. Les coups de bélier et la protection des réseaux d’eau sous pression. Paris, Engref, 1980. 198p. [7] ROCKWELL Automation. Notions fondamentales sur le démarrage des moteurs, démarrage traditionnel, démarreur progressif, convertisseur de fréquence. France, WP-Start, 1998. [8] SCHNEIDER ELECTRIC. Electrical Installation Guide 2009. Schneider electric industries, 2008. Chapter E, Low voltage distribution, p E1-E29. [9] SILEC. Catalogue général, Câbles isolés et Matériels de Raccordement, Energie – Télécommunications. France, Sagem, 1996. 564p. [10] SOCOMEC. Cahier technique, systèmes de coupure et de protection U = RI. Socomec, 2009. 118p. Normes [11] AFNOR. Association française de normalisation, ISO 9906, Norme internationale, Pompes rotodynamiques – Essais de fonctionnement hydraulique pour la réception – Niveaux 1 et 2. AFNOR, Saint Denis la plaine, 2003. 64p. [12] UTE. Union Technique de l’Electricité et de la communication. NF C 15-100, Installations électriques à basse tension. AFNOR, Saint Denis la plaine, 2002. 476p.

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Etudes [13] SCHNEIDER ELECTRIC. Farmex usine de dessalement Fouka, TGBT Alt2. Schéma multifilaire du tableau général basse tension. Grenoble, 2009. 61p. Notices techniques [14] AUMA – Valve position indicator WSG 90.1. 2006. 28p. [15] BERNARD – Equipement Electroniques de Contrôle, Intelli+, commande intelligente. 16 p. [16] ENDRESS+HAUSER – Information technique Proline Promag 50W,53W Débitmètre électromagnétiques. 2005. 40p. [17] ENDRESS+HAUSER – Information technique Cerabar T PMC131, PMP131, PMP135 Transducteur de pression. 2006. 24p. [18] ENDRESS+HAUSER – Information technique Prosonic S FMU09 Mesure de débit par ultrasons. 2007. 38p. [19] ENDRESS+HAUSER – Information technique Prosonic S FDU91/91F/92/93/95/96 Sondes à ultrason pour une mesure continue et sans contact de niveau et de débit. 2008. 30p. [20] ENDRESS+HAUSER – Information technique Flowfit CCA250 Chambre de passage pour les cellules de chlore et capteurs pH/redox. 2007. 20p [21] ENDRESS+HAUSER – Information technique CCS140 et CCS141 Cellules de mesure de chlore libre. 2005. 32p. [22] ENDRESS+HAUSER – Information technique Orbisint CPS11 et CPS11D Electrodes pH. 2008. 12p. [23] ENDRESS+HAUSER – Information technique Liquisys M CCM223/253 Mesure de chlore libre/dioxyde de chlore/chlore total. 2006. 20p. [24] ENDRESS+HAUSER – Information technique Cellule de conductivité ConduMax W CLS 21. 1999. 8p. [25] ENDRESS+HAUSER – Information technique Liquisys M CLM223/253 Mesure de conductivité/résistivité. 2008. 20p. [26] ENDRESS+HAUSER – Information technique Orbisint CPS12/CPS12D/CPS13 Electrodes redox, analogiques et numériques. 2005. 12p. [27] ENDRESS+HAUSER – Information technique Liquisys M CPM223/253 Mesure de pH/redox. 2007. 24p.

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[28] ENDRESS+HAUSER – Information technique Turbimax CUS31 Capteur de turbidité , 2007. 12p. [29] ENDRESS+HAUSER – Information technique Liquisys M CUM223/253 Mesure de turbidité et de concentration de matières en suspension. 2007. 20p. [30] PAM – Adduction d’eau, tuyaux et raccords en fonte ductile pour l’adduction d’eau potable et l’irrigation. Saint gobain canalisation. 2001. 448p. [31] SCHNEIDER ELECTRIC – Guide d’installation Okken. Montmélian, Schneider electric industries, 2007. 48p. [32] SCHNEIDER ELECTRIC – Manuel d’utilisateur Altistart 48 Telemecanique Démarreurs-ralentisseurs progressifs. 2008. 83p. [33] SCHNEIDER ELECTRIC – Varset, Batteries automatiques de condensateurs basse tension, Coffrets et armoires, notice d’utilisation. Schneider electric industries, Prigny, 2008. 16p.

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Annexe 1 – Organigramme FARMEX Technologies

M. Noureddine SMALI

PDG

M. Lahcen EL HADDAJI

Directeur à l’Export

M. Julien BRUYERE

Responsable de zone

M. Michael PROST

Responsable de zone

M. Thibaut MAES

Technico-commercial

M. Arnaud SWIDZINSKI

Technico-commercial

M. Antoine DUVAL

Technico-commercial

M. Antoine DI BIASE

Technico-commercial

Mme Marie-France JUNIET

RH

Mme Najat SMALI

Responsable Administrative

Mme Stéphanie LANGUET

Assistante Export

M. Olivier BARIAU

Ingénieur Eau

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Annexe 2 - Schéma global de l’usine de dessalement

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Annexe 3 – Station de pompage, vue en plan

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Annexe 4 – Ligne de pompe, détail d’installation

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Annexe 5 – Courbes caractéristiques des pompes

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Annexe 6 – Détail d’installation des capteurs quali tés

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Annexe 7 - Détail d’installation des capteurs de ni veau

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Annexe 8 – Détail d’installation – partie extérieur e du collecteur principal

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Annexe 9 – Coefficients relatifs au mode de pose p our l’installation des câbles

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Annexe 10 – Récapitulatif des câbles de commande

Liaison TGBT – Automate Arrêt d’urgence 1câble 2 x 0,75 mm² Alti-starts Signal 220V 1 câble 5 x 1mm² Signal 4-20mmA 1 câble blindé 2x1mm² 1 câble 7 x 0,75 mm² 80 m par câble Transfos 1 câble 6 x 0,75mm² Ecran déporté X1 à X1A 1 câble 7 x 1,5 mm² X2 à X2A 1câble 12 x 0.75 mm² Alimentation 1 câble 3 x 2.5 mm² 1 câble RJ45 (fourni par itecom) Liaison Pompe – Automate Stabilisateur de pression amont Claval 1 câble 4 x 0,75 mm² (105m) Contacteurs de position AUMA 2 câble 3 x 1mm² 24V DC max 80mA alimentation + résistance (non connectée) 1 câble 4 x 0,75 mm ² 150 m à multiplier par le nombre de câbles par contacteur PT 100 1 câble blindé 15 x 0,75 mm² (200m) 3 câbles blindés 3 x 0,75 mm² (200m) Pressostats 1 câble 2 x 0,75mm² (150m) Collecteur principal Boitier d’alimentation déporté Alimentation 1 câble 3 x 2,5 mm² (65m) Débitmètre Alimentation 1 câble 3 x 2,5 mm2 Impulsion et signal 4- 20 mm² 2 câbles 2x1mm² blindé (95 m)

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Conductimètre Alimentation 1 câble 3 x 2,5 mm² (5m) mesure 4-20mA 1câble blindé 2x1mm² (70m) Turbidimètre Alimentation 1 câble 3 x 2,5 mm² (5m) mesure 4-20mA 1câble blindé 2x1mm² (70m) PH- chloremètre Alimentation 1 câble 3 x 2,5 mm² (5m) mesure 4-20mA 2 câble blindé 2x1mm² (70m) Redox Alimentation 1 câble 3 x 2,5 mm² (5m) mesure 4-20mA 1câble blindé 2x1mm² (70m) Vanne DN1000 1 câble 7 x 0,75 mm² (100m) Alim 3 x 2,5 mm² Vanne de décharge : 1 câble 4 x 0,75 mm² (100m) Capteurs de niveau Capteurs ultrason Alimentation 1 câble 3 x 2,5 mm² (5m) 1 câbles 4 x 0,75 mm² (5m) Poires de niveau réservoir eau traitée 2 câbles 2 x 0,75 mm² (35m)

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Annexe 11 – P&ID et nomenclature

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Annexe 12 – Volumes et poids admissibles par contai ners STANDARD CONTAINERS:

Standard 20' inside length

inside width

inside height

door width

door height capacity tare

weight maxi cargo

19'4" 7'8" 7'10" 7'8" 7'6" 1,172CuFt 4,916lbs 47,900lbs 5.900m 2.350m 2.393m 2.342m 2.280m 33.2CBM 2,230Kg 21,770Kg Standard 40'

inside length

inside width

inside height

door width

door height capacity tare

weight maxi cargo

39'5" 7'8" 7'10" 7'8" 7'6" 2,390CuFt 8,160lbs 59,040lbs 12.036m 2.350m 2.392m 2.340m 2.280m 67.7CBM 3,700Kg 26,780Kg

OPENTOP CONTAINERS:

Opentop 20' inside length

inside width

inside height

door width

door height capacity tare

weight maxi cargo

19'4" 7'7" 7'8" 7'6" 7'2" 1,136CuFt 5,280lbs 47,620lbs 5.894m 2.311m 2.354m 2.286m 2.184m 32.23CBM 2,400Kg 21,600Kg Opentop 40'

inside length

inside width

inside height

door width

door height capacity tare

weight maxi cargo

39'5" 7'8" 7'8" 7'8" 7'5" 2,350CuFt 8,490lbs 58,710lbs 12.028m 2.350m 2.345m 2.341m 2.274m 65.5CBM 3,850Kg 26,630Kg

FLATRACK CONTAINERS:

Flatrack 20' inside length

inside width

inside height

door width

door height capacity tare

weight maxi cargo

18'5" 7'3" 7'4" - - - 5,578lbs 47,333lbs 5.620m 2.200m 2.233m - - - 2,530Kg 21,470Kg Flatrack 40'

inside length

inside width

inside height

door width

door height capacity tare

weight maxi cargo

39'7" 6'10" 6'5" - - - 12,081lbs 85,800lbs 12.080m 2.438m 2.103m - - - 5,480Kg 39,000Kg

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FLATRACK COLLAPSIBLE CONTAINERS:

Flatrack Collapsible 20' inside length

inside width

inside height

door width

door height capacity tare

weight maxi cargo

18'6" 7'3" 7'4" - - - 6,061lbs 61,117lbs 5.618m 2.208m 2.233m - - - 2,750Kg 17,730Kg Flatrack Collapsible 40'

inside length

inside width

inside height

door width

door height capacity tare

weight maxi cargo

39'7" 6'10" 6'5" - - - 12,081lbs 85,800lbs 12.080m 2.126m 2.043m - - - 5,800Kg 39,000Kg

REEFER CONTAINERS:

Reefer 20' inside length

inside width

inside height

door width

door height capacity tare

weight maxi cargo

17'8" 7'5" 7'5" 7'5" 7'3" 1,000CuFt 7,040lbs 45,760lbs 5.425m 2.275m 2.260m 2.258m 2.216m 28.3CBM 3,200Kg 20,800Kg Reefer 40'

inside length

inside width

inside height

door width

door height capacity tare

weight maxi cargo

37'8" 7'5" 7'2" 7'5" 7'0" 2,040CuFt 10,780lbs 56,276lbs 11.493m 2.270m 2.197m 2.282m 2.155m 57.8CBM 4,900Kg 25,580Kg Reefer High Cube 40'

inside length

inside width

inside height

door width

door height capacity tare

weight maxi cargo

37'11" 7'6" 8'2" 7'6" 8'0" 2,344CuFt 9,900lbs 57,761lbs 11.557m 2.294m 2.500m 2.294m 2.440m 66.6CBM 4,500Kg 25,980Kg

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HIGH CUBE CONTAINERS:

HIGH CUBE 40'

inside length

inside width

inside height

door width

door height capacity tare

weight maxi cargo

39'5" 7'8" 8'10" 7'8" 8'5" 2,694CuFt 8,750lbs 58,450lbs

12.036m 2.350m 2.697m 2.338m 2.338m 76.3CBM 3,970Kg 26,510Kg

PLATFORM CONTAINERS:

PLATFORM 20' inside length

inside width

inside height

door width

door height capacity tare

weight maxi cargo

19'11" 8'0" 7'4" - - - 6,061lbs 52,896lbs 6.058m 2.438m 2.233m - - - 2,750Kg 24,000Kg PLATFORM 40'

inside length

inside width

inside height

door width

door height capacity tare

weight maxi cargo

40'0" 8'0" 6'5" - - - 12,783lbs 86,397lbs 12.180m 2.400m 1.950m - - - 5,800Kg 39,200Kg

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Annexe 13 – Détermination du débit des pompes en fonction de la vitesse.

Dans un premier temps, compte tenu des caractéristiques de la pompe, d’après le théorème de π (5), on détermine les courbes de fonctionnement de la pompe à différentes vitesses. Ceci donne le graphique suivant :

200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400

1492 tr/min

1465

1438

1411

1384

1358

pression consigne

Par intersection avec la droite HMT = 245m, on déduit différents débits à 245m pour une vitesse de rotation donnée.

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Annexe 14 – Vanne annulaire motorisée

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MEMOIRE DE FIN D'ETUDES

Diplôme(s) : Ingénieur diplômé de l’Engees Spécialité : gestion durable de l’eau en milieu urb ain

Auteur : VERGER Jean 6 Année

2009

Titre : Optimisation de la mise en place d’une station de p ompage à

Fouka - Algérie

Nombre de pages texte 59 annexes 30

Nombre de références bibliographiques : 33

6.1 Structure d'accueil

Maître de stage : Noureddine Smali

Résumé Cette étude vise à réduire les aléas lors de la réalisation des travaux. Elle se situe durant la phase de production du matériel, avant le début de l’installation. Elle comprend une vérification hydraulique du projet et la rédaction d’un protocole de fonctionnement. Elle coordonne les fournisseurs pour les productions de matériel en cours. Elle détermine le matériel non prévu dans l’offre technique. Elle propose des variations sur le fonctionnement de la station. Spécifiquement sur des solutions proposant une variation continue de la vitesse. Elle présentera également une réflexion sur les risques liés au coup de bélier.

Mots-clés Station de pompage, systèmes de démarrage moteur, alimentation, ISO 9906, tests pompes, coup de bélier.

Farmex Technologie/ Meze / Hérault