Concevoir des pompes de gros volumes relève d'un travail de haute technologie. Celles qui sont installées sur le barrage des Trois Gorges, en Chine, en constituent un bon exemple. Pour assembler les roues de 460tonnes chacune sur le corps des pompes, le fabricant Alstom a réussi à installer un système d'outillage et de vérins sur un pont de seulement25tonnes ! Ces pompes d'un débit de 1 000m3/s font figure d'exception. Mais dans les stations d'eau potable ou d'assainissement de grande capacité, la fabrication de pompes de plusieurs milliers de mètres cubes/heure nécessite une conception sur mesure. Essais constructeurs ou indépendants La partie études et essais constitue les prémices de la fabrication. Chaque constructeur élabore en secret la pompe qui servira au relevage des eaux usées ou à l'adduction d'eau. Avant son installation, les fabricants testent ses caractéristiques pour offrir la garantie des essais constructeur à leurs clients. Le Centre technique des industries mécaniques (Cetim) à Nantes est le seul centre français disposant d'un banc d'essai accrédité Cofrac (voir encadré). Les fabricants de pompes Flowserve et Alstom en sont les deux principaux clients, le second ayant même fermé son banc d'essai pour ne passer que par le centre nantais. Dans le cadre de ce partenariat, un responsable de chez Alstom, Alain Bizet, est autorisé à venir lui-même gérer les essais sur le site, « sauf lorsque notre client demande un contrôle indépendant », ajoute François-Xavier Catelan, responsable du service hydraulique chez Alstom. Même si Flowserve est le principal client du Cetim, la société possède son propre banc d'essai. Son site de production français, installé à Arnage dans la Sarthe, produit à lui seul toutes les pompes LNN gros débits du groupe. Lancées dans les années 1990, ces pompes sont destinées à l'industrie de l'eau et du pétrole. « Les caractéristiques de notre banc d'essai sont limitées (8 000m3/h, 1 200kW) pour nos pompes LNN gros débits. Pour cette raison, nous envoyons entre vingt et trentepompes de ce type au Cetim chaque année et, depuis 2001, un banc d'essai sur le site de Nantes nous est même réservé », explique Eric Ekindi, responsable produits chez Flowserve. Les autres grands constructeurs comme ITT Flygt, KSB, Salmson ou Grundfos possèdent aussi leurs propres bancs d'essai, et ne font appel que très ponctuellement au Cetim, essentiellement sur les pompes de très gros volumes. Le fabricant de pompes Grundfos, par exemple, ne passe jamais par un centre d'essais indépendant, mais réalise ses tests à partir des différents bancs d'essai installés dans quatorze de ses unités de production. En outre, toutes leurs sociétés dans le monde sont dotées d'un service dédié à la maintenance des pompes. « Nos principaux concurrents sont les constructeurs, estime Pascal François, responsable du pôle technique des fluides et écoulements au Cetim. Mais notre plate-forme d'essai indépendante offre la garantie d'une certaine neutralité, et les fabricants le savent bien. » Un marché restreint, mais rentable Tous les fabricants s'accordent à dire que le nombre de pompes gros volumes vendu par an est anecdotique, « de l'ordre d'une dizaine voire une vingtaine par anpour notre site de production », commente Eric Ekindi. Au niveau du chiffre d'affaires, il est relativement conséquent. Les commandes de ce type de pompes ne sont pas spécifiques au marché de l'eau. Elles concernent essentiellement d'autres secteurs, comme l'industrie pétrolière ou le nucléaire. Un accès facilité aux parties tournantes Au niveau de la construction, les matériaux de ces pompes gros volumes doivent être adaptés et les épaisseurs renforcées. Certains fabricants - comme Flowserve avec ses pompes LNN ou Salmson avec sa gamme HighFlow - proposent, par exemple, des pompes à plans de joint, des systèmes plus complexes que les pompes centrifuges classiques. La conception à plan de joint facilite l'accès aux parties tournantes sans avoir à démonter le moteur, les paliers ou les raccordements hydrauliques. Celles-ci sont souvent utilisées dans le transport de gros volumes car, par ce pompage en ligne, elles permettent d'accélérer le flux. Sur les pompes à plan de joints Salmson, par exemple, les débits peuvent atteindre 17 000m3/h, pour des puissances de moteurs de plusieurs centaines de kW. Cette gamme de pompes High Flow est destinée à des applications spécifiques ; elles peuvent aussi fournir des débits inférieurs à 3 000m3/h, mais pour des hauteurs d'eau maximales de 250mètres. « Ce sont des pompes de surface avec une technologie plus poussée qu'en assainissement classique, de même qu'avec les pompes submersibles qui offrent déjà un débit important », complète Guillaume Grenier, chef de produit Salmson. L'achat d'une pompe gros volumes neuve avoisinant les centaines de milliers d'euros, la maintenance du parc constitue un service important dont les exploitants se privent de moins en moins. Ce service offre la garantie de prévenir au mieux les pannes, et surtout de rallonger la durée de vie des pompes. La tendance à prévenir plutôt que guérira bien été comprise par les fabricants, ces derniers mettant désormais en avant leur service maintenance en plus de l'installation et de la réparation des pompes. En outre, les appels d'offres de maintenance fleurissent car de plus en plus d'exploitants préfèrent se recentrer sur leur métier et laisser aux constructeurs la responsabilité de cette tâche. Chose étonnante, il n'est pas rare de voir un fabricant lambda remporter un contrat de maintenance pour des pompes conçues par un autre fabricant. KSB Service, par exemple, se charge de la maintenance et de la réparation des pompes en plus de l'installation de pompes neuves, sans oublier l'expertise et la surveillance. Aujourd'hui, la réparation sur des pompes autres que KSB représente près de 65% de ses interventions. En 2007, Veolia Eau a reconduit le contrat d'une durée de trois ans de KSB comme prestataire officiel de maintenance-réparation des pompes et moteurs des quelque 20 000stations qu'il exploite en France (eau propre, eaux usées, traitement). Ce contrat concerne la réparation et l'entretien des pompes et moteurs, tous types, toutes marques. En outre, les exploitants privilégient de plus en plus la gestion de la maintenance assistée par ordinateur (GMAO). Les exploitants des sites de grande taille comme le Syndicat interdépartemental pour l'assainissement de l'agglomération parisienne (Siaap) se mettent progressivement à ce nouvel outil. En 2004, le syndicat équipait du logiciel Carl Master la station d'épuration des Grésillons, plus tard l'unité de nitrification/dénitrification du site à Achères, et envisage même une GMAO pour une approche globale multisites (voir Hydroplus n° 180, p. 50). investir pour optimiser le rendement Ces outils et services ont un coût, mais ils permettent de repousser l'échéance d'un chantier de rénovation encore plus onéreux. Pour ces pompes gros volumes, les emplacements sont toujours spécifiques et, pour les remplacer, il est alors nécessaire de casser des éléments de génie civil et de remplacer la tuyauterie. En 2007, par exemple, le Syndicat des eaux d'Île-de-France a dû investir pas moins de 108millions d'euros pour les chantiers de rénovation de son usine de Choisy-le-Roi (voir Hydroplus n° 176, p. 16). Un chiffre considérable, à comparer au montant de son plan d'investissement sur tous ses sites d'ici à 2010, qui s'élève à un milliard d'euros. Parmi les chantiers prévus sur Choisy, deux pompes de 14 000m3/h et 18 000m3/h ont été remplacées par deux pompes identiques à vitesse variable. En outre, l'énorme pompe à vitesse variable (9 000 - 21 000m3/h) a été rénovée, et les automatismes et la distribution électrique ont été revus. La mise en place de variateurs de vitesse a optimisé le rendement des pompes (85-90 %) et réduit la puissance d'environ 30 %. Le bruit a par ailleurs été atténué, pour un plus grand confort des riverains et des exploitants. Moins coûteuse que le remplacement des pompes, la rénovation des sites permet aussi de faire des économies. elles s'offrent une seconde jeunesse Il n'est pas rare de voir des pompes gros volumes vieilles de cinquante ans s'offrir une seconde jeunesse. Les pompes sont transportées dans les ateliers des constructeurs ou au Cetim et sont démontées par morceaux. Au préalable, des études sur l'optimisation de la conception de la pompe sont réalisées. L'objectif est de retrouver les performances d'origine de la pompe, perdues du fait de l'usure des pièces. Le réusinage de la roue ou de la volute est alors opéré, une opération délicate dont chaque fabricant se garde bien de dévoiler les secrets. Lors d'une visite de la rédaction d'Hydroplus au Cetim, une pompe Alstom de 1970, installée sur la deuxième plate-forme, semblait s'offrir un bain de jouvence. « La roue a été complètement retracée et une nouvelle garniture mécanique a été déposée. Aujourd'hui, nous vérifions ici les performances de la "jeune" pompe », résumait Alain Bizet, technicien de chez Alstom. En plus du rétablissement des performances des pompes, des améliorations au niveau de leur conception sont aussi effectuées. Les pièces comme les tresses sont remplacées par des garnitures mécaniques plus modernes. Les fabricants interviennent également sur l'hydraulique. Cette intervention se fait sur la roue, qu'il faut remplacer ou redécouper. Toutes ces actions se font en aval d'une étude approfondie à partir de logiciels de simulation. Ces nouveaux designs concernent surtout les rendements, qui permettent de diminuer la consommation électrique, donc de réduire les coûts de fonctionnement. D'autres améliorations peuvent être apportées, comme les performances sonores. Récemment, la société KSB Service a offert une nouvelle vie à l'un de ses groupes de pompage installé dans une station de surpression pour chauffage urbain dans l'ex-Allemagne de l'Est. Transportée sur le banc d'essai du groupe, elle a fait l'objet de mesures hydrauliques, vibratoires et sonores. Suite à la mise en place d'un nouveau diffuseur et de la modification de la roue, le bruit transmis par la structure a été réduit de 20dB et le rendement en surcharge a été amélioré de 4points, ce qui permet des économies d'énergie lors du fonctionnement. La réparation ou le revamping des pompes gros débits est un sujet étonnant. Si l'objectif est avant tout d'optimiser les caractéristiques de la pompe, il peut arriver à certains réparateurs de répondre à des demandes de réduction de la capacité des pompes. Il y a vingt ans, en effet, certains exploitants avaient surestimé l'évolution de la demande en eau potable. Les consommations ayant baissé, ils demandent donc de procéder au recalage de leurs pompes sur les volumes réels.