La production d'eau potable, le traitement des eaux industrielles et l'épuration des eaux utilisent des réactifs. La plupart se présentent sous la forme d'un liquide qu'il faut doser. La majorité des pompes appartiennent à la famille électromagnétique. Mais les pompes doseuses volumétriques délivrent de forts débits à des pressions élevées dans des procédés industriels liés au traitement des eaux. Les constructeurs mettent l'accent sur la précision du dosage.
Réalisé par , Technoscope
La production d’eau potable, le traitement des eaux industrielles et l'épuration des eaux utilisent des réactifs. La plupart se présentent sous la forme d’un liquide qu’il faut doser. La majorité des pompes appartiennent à la famille électromagnétique. Mais les pompes doseuses volumétriques délivrent de forts débits à des pressions élevées dans des procédés industriels liés au traitement des eaux. Les constructeurs mettent l’accent sur la précision du dosage.
La plupart des procédés de traitement de l'eau nécessitent l'ajout de réactifs et de produits chimiques de conditionnement pour faciliter ou améliorer les procédés de traitement. Ces additifs, qui se présentent la plupart du temps sous forme liquide, sont dosés à l'aide de pompes doseuses placées à proximité des process. L’optimisation du traitement dépend pour une large part de leur capacité à doser le bon volume de produit. Plusieurs techniques de dosages existent : plus une application est complexe, plus les exigences afférentes à la technique associée seront élevées.
Associer la technique de dosage à la complexité du traitement
Traditionnellement, les pompes doseuses vendues pour le traitement de l'eau sont
Leur principe est simple : un électro-aimant produit un champ magnétique impulsionnel qui déplace une pièce métallique selon un mouvement linéaire alternatif. Celle-ci est solidaire d’une membrane dont le déplacement crée une variation de volume dans une chambre. Chaque battement correspond à un volume fixe ; le débit est proportionnel à la cadence (nombre de coups par minute) et à la longueur de course du piston qui est réglable par un vernier. Les cadences atteintes aujourd’hui vont jusqu’à 360 coups/min. On obtient ainsi une grande plage de variation du débit.
Autre type de pompe rencontré, les pompes électromécaniques généralement employées pour des débits plus importants. On peut dire que sur une gamme entre 10 et 50 l/h, il y a chevauchement entre les deux technologies. Ce sont toujours des pompes à membranes, mais mues par un moteur asynchrone et un réducteur. Les progrès réalisés en matière de motorisations électriques, notamment les moteurs pas à pas, sont également utilisés. Les pompes électromécaniques et électromagnétiques peuvent travailler à des pressions élevées (plusieurs centaines de bar), s’il le faut.
Dernière technologie utilisée, les pompes péristaltiques : un rotor disposant de galets (2 à 6) écrase un tuyau souple. À chaque rotation, il y a aspiration et refoulement d’un volume donné du liquide. Un avantage : une même pompe peut supporter plusieurs canaux ; la même rotation réalise plusieurs dosages. Des pompes très pratiques qui fournissent un dosage avec une précision d’environ ± 2 % et une pression faible. C’est le cas des pompes doseuses Verderflex Smart de Verder, capables de véhiculer toutes sortes de liquides, même visqueux et chargés ; leur gamme de débit est de 0,25 à 27 l/min sous une pression de 2 bar maximum. Watson-Marlow Bredel présentera de son côté à IFAT sa série de pompes doseuses 520. Elles peuvent être équipées de tube LoadSure utilisant des connecteurs industriels à ouverture rapide pour une pose de tube sans erreur. Ces éléments permettent d’atteindre une pression de 7 bar. La précision sur la vitesse de rotation est de 0,1 %. Il faut ensuite étalonner la pompe pour le liquide utilisé (masse volumique notamment). Les débits réalisables sont compris entre 4 μL et 3,5 l/min.
Prendre en compte les conditions de fonctionnement réelles de la pompe
Les liquides pompés dans le domaine de l’eau sont variés : acides et bases pour la correction de pH, produits précipitants, floculants (chlorure ferrique et produits apparentés), coagulants, oxydants, etc. Les performances de la pompe doivent être adaptées aux exigences de chaque application.
dants divers en solution, des biocides (pour les tours aéroréfrigérantes) etc. Certains produits sont corrosifs. Les pièces de la pompe en contact avec ces produits doivent donc présenter une résistance chimique adéquate. Claude Klein, responsable marketing de Prominent France, souligne le « progrès récent des têtes de dosages réalisées en PVDF proposées pour toutes les pompes de la gamme. Les joints sont en PTFE et les clapets en céramique. Ces matériaux présentent des résistances élevées à la plupart des produits chimiques y compris à chaud ». Des matériaux qui peuvent sembler chers ; mais en réduisant la diversité des types de têtes, les coûts de stockage et d’approvisionnement sont réduits.
Concernant les pompes péristaltiques, il existe une très grande variété de matériaux disponibles pour les tuyaux pour s’adapter à l’agressivité des fluides.
Les constructeurs s’appliquent à prendre en compte les conditions de fonctionnement réel de la pompe sur site. Grundfos a développé la technologie FCM FlowControl Monitoring, disponible sur la gamme Smart Digital (moteurs pas à pas).
Doser sans électricité
Le doseur proportionnel Dosatron fonctionne sans énergie électrique et permet d'injecter et de mélanger, de manière continue et proportionnelle, un concentré liquide ou soluble dans l'eau. La mesure du volume à injecter est réalisée à l'aide d’un moteur hydraulique volumétrique. Le concentré liquide ou soluble est ensuite injecté sur le mode proportionnel (fixe ou réglable de 0,07 % à 20 %) en continu, puis mélangé par une homogénéisation intégrée. La régulation proportionnelle est asservie au débit d’eau. Dans la pratique, l’équipement s’installe sur le réseau et utilise la pression d’eau comme seule force motrice. Ainsi actionné, il aspire le produit concentré, le dose au pourcentage désiré, puis le mélange avec l'eau motrice. La solution réalisée est alors envoyée en aval. Le dosage du produit injecté est constant, toujours proportionnel au volume d'eau qui traverse le doseur, quelles que soient les variations de débit ou de pression du réseau. La haute précision du dosage annule tout risque de surdosage, contribuant ainsi au respect de l'environnement et à la protection des opérateurs. Plusieurs gammes sont disponibles pour traiter des débits jusqu’à 1,5 m³/h pour les plus faibles et 60 m³/h pour les plus importants.
vitesse variable). Cette pompe surveille le procédé de dosage : la pompe détecte des dysfonctionnements comme la surpression, l'éclatement de la tuyauterie de refoulement, la présence de bulles d’air dans la tête de dosage, une cavitation côté aspiration ou une fuite sur la vanne d’aspiration ou de refoulement. Un capteur intelligent intégré dans la tête doseuse mesure en continu la pression réelle et la transmet au microprocesseur de la pompe pour comparaison avec une valeur maximale réglée par l'utilisateur. Idem pour un point de consigne de pression bas. De plus, un diagramme interne est généré en combinant la valeur de pression réelle à la position (longueur de course) de la membrane. La détection est immédiate (à chaque pulsation). Les pompes équipées du FCM fournissent au système de commande du procédé la valeur du débit réellement dosé. Grâce à l'autocorrection apportée par la fonction Auto-FlowAdapt, c’est une valeur cible de débit qui sera atteinte en dépit de bulles d'air ou d’une contre-pression trop faible. Ces pompes disposent d'un grand écran LCD qui indique l'état de la pompe. La gamme de réglage est très large de 1 : 3000/1 : 1000. Une seule pompe couvre une plage de 2,5 mL/h à 7,5 L/h, ce qui permet de réduire le nombre de références (références jusqu’à 30 L/h). Prominent met l'accent sur la pompe Delta équipée de l’entraînement optoDrive pour un dosage optimal et une sécurité de procédé élevée. L'entraînement compense automatiquement les fluctuations de contre-pression dans la conduite de dosage. Le dosage est réalisé en continu ou en mode pulsé selon l'application ; cette modulation à l’aspiration évite un remplissage incomplet pour les liquides visqueux ou des cavitations pour des fluides dégazants. Le système optoGuard de surveillance des points d’injection garantit le dosage : il reconnaît des bouchages ou des casses de canne d’injection (arrêt d'injection) et identifie des inclusions gazeuses dans la tête doseuse. La gamme couvre des débits de 12 à 80 L/h (cadence maximum de 200 coups/min) et des pressions de 16 à 2 bar. Pour des débits plus élevés, la gamme Sigma couvre en trois références des débits de 17 L/h à 1030 L/h (version basique ou à microprocesseur).
Une offre très diverse pour des besoins variés
De la simple pompe au système le plus élaboré réalisé sur mesure, l’offre est large. Grundfos, Prominent, Milton Roy, KNF, Aquacontrol, Fluidcontrol, Etatron, Seko Lefranc Bosi, Albin Pump ou encore PCM proposent une large gamme de pompes ou de systèmes de dosage adaptés à toutes les exigences du secteur de l'eau. Aquacontrol propose des pompes électromagnétiques à réglage de course et multifonction pilotées par microprocesseur : modèles HC 201 et HC 997. La plage de débit est couverte par un réglage de course de 20 % à 100 % et de fréquence de 0 % à 100 %. Elles disposent de diaphragme en PTFE. Ces pompes sont testées à 100 % en usine. Iwaki propose de son côté des pompes électromagnétiques également dotées d'un grand écran LCD pour la facilité d’utilisation. Ces pompes EWN étanches IP 65 sont réglables par incrémentation de 1 coup/min de 1 à 360 coups/min. Elles disposent
deux types de contrôleurs : type EWN-R, avec mode coup par coup, multiplicateur, diviseur, signal analogique ou digital, ou de type EWN-W.
La nouvelle pompe doseuse électromagnétique série EWN-Y, combinée avec un capteur de débit EFS, fournit un contrôle précis en temps réel et un affichage des taux de dosage. Le débit requis est simplement entré dans la pompe. Par rétroaction provenant du capteur de débit EFS, la pompe règle automatiquement en permanence sa vitesse pour maintenir le taux de dosage, même sous l’évolution des conditions de pression, de température, de viscosité, ou d’aspiration et de décharge. Le capteur de débit EFS est monté directement sur la pompe qui affiche numériquement le taux de dosage par minute ou par heure et tout cela sans aucune calibration. Le EWN-Y donne un signal proportionnel de sortie en 4-20 mA du taux de dosage et affiche l’historique d’exploitation tels que le volume total de liquide et de la puissance sur le temps.
Avec sa pompe Simdos® (simplification du dosage), KNF répond aux besoins de dosage de fluides corrosifs. Pompe à membrane, elle est auto-amorçable (démarrage à sec) et fournit un débit nominal de 1 à 100 mL/min pour une hauteur d’aspiration jusqu’à 3 mCE et un refoulement jusqu’à 60 mCE.
Milton Roy met l’accent sur la sécurité de fonctionnement avec son modèle Primeroy L conçue autour du doseur GSD Global Security Device. Pompe à membrane hydraulique, elle offre une triple sécurité hydraulique : soupape de sécurité interne, compensation hydraulique pilotée par la membrane, et un clapet de protection interdisant la sur-course et l’extrusion de la membrane. L’indicateur de marche de l’installation visualise les écarts dans le processus de dosage. Multiplexable et automatisable, cette pompe offre un débit de 3300 L/h à 45 bar maximum. Des options comme la double ou triple membrane, la détection de rupture de membrane, sécurisent le fonctionnement.
Pour des débits de dosages plus faibles Milton Roy propose des pompes à membrane sèche Roytronic®, étanches IP65 avec un débit maximum de 12,1 L/h et une pression maximale de 17,3 bar. La précision du débit réglé est de l’ordre de ± 2 %.
Pour l’injection à très faible débit de produits hautement concentrés, le dosage de produits visqueux ou une installation requérant une importante hauteur d’aspiration, Milton Roy Europe a développé une nouvelle génération de doseur à membrane : les doseurs SmartROY®. Équipés d’une membrane rigide réputée incassable et bénéficiant d’un éco-design ingénieux, les doseurs SmartROY® permettent de réduire le coût complet de la pompe tout en lui conférant de nombreux avantages.
Fort d’une expérience de plus de 50 ans dans la production de pompes doseuses électromagnétiques, électromécaniques et péristaltiques, Seko commercialise de son côté sa nouvelle gamme Kronos, synthèse de la technologie des pompes péristaltiques adaptée au dosage dans l'industrie du traitement de l’eau. La gamme Kronos permet de doser en toute sécurité les produits qui ont tendance à former du gaz, en évitant le problème de l'entretien périodique ou la nécessité d'utiliser des accessoires de dosage coûteux, qui obligent à un entretien supplémentaire. Cette nouvelle gamme constitue aussi une solution efficace pour le microdosage grâce à sa capacité à réduire le débit jusqu’à 0,1 % du débit maximum. Grâce à cette technologie, il est possible de doser en toute sécurité de 3 ml/h à 10 l/h. Ceci avec une empreinte sonore maximale inférieure à 35 dB, ce qui permet l’utilisation de cette pompe dans des ambiances silencieuses.
Une large gamme de tuyaux est disponible pour garantir la totale compatibilité chimique avec les produits dosés.
Installer une pompe dans son environnement demande de l’expérience. Pour faciliter la tâche des utilisateurs, Milton Roy propose le DosaSkid®, installation prête à l'emploi ; seuls les raccordements électriques et hydrauliques restent à faire. Tout est modulaire et l’on peut changer les modules (dosage et stockage des fluides) et les pompes. Le DosaSkid existe en deux versions : pompes skidées (montées sur châssis) ou skid d'injection avec cuve de stockage.
Fluidcontrol distribue la gamme complète de pompes électromagnétiques Magdos, bien adaptée aux applications multiples en traitement d'eau, avec des modèles très simples puis évolutifs pour les applications sophistiquées.
Le modèle le plus simple, Magdos LT, assure un dosage proportionnel à partir d'impulsions délivrées par le compteur monté sur la tuyauterie d'eau principale ; en outre, l'utilisateur peut régler la cylindrée délivrée par coups de pompe par la membrane. Enfin, en cas de panne, la pompe peut cadencer manuellement à 25, 50 et 100 %.
Pour une application plus élaborée, les modèles Magdos DE offrent en plus le réglage manuel à toutes les cadences et bien sûr les mêmes options que les Magdos LT.
Enfin, les modèles Magdos DX, très sophistiqués, assument toutes les fonctions ci-dessus, plus l’entrée signal analogique 4-20 mA et le multiplicateur ou diviseur d’impulsions.
peut cadencer plusieurs fois ou, avec le diviseur, attendre plusieurs impulsions avant d'injecter. Ce modèle Magdos DX assurera un dosage proportionnel très fin et optimum.
La nouvelle série de pompes doseuses électromagnétiques à membrane Jesco type Magdos LB, également distribuée par Technique des Fluides, complète la gamme de ce constructeur. À vocation économique, la gamme est disponible en PVC, PP, et PVDF dans des débits de 0,5, 1, 2, 4, 6, 10 et 15 l/h et jusqu’à une pression de 16 bar. Les clapets à double bille assurent précision et fiabilité de dosage. Le réglage de la cadence se fait de 0 à 100 %. L'alimentation se fait en 220 V monophasé. Une large gamme d'accessoires complète la pompe pour s’adapter parfaitement aux applications dans le traitement des eaux ou de la chimie.
De son côté, et grâce à un important effort de R & D, Netzsch est en mesure d’apporter des solutions innovantes et fiables aux applications les plus exigeantes dans le domaine du dosage. L’offre s’étend des pompes à rotor excentré Nemo qui trouvent leur utilisation dans tous les secteurs industriels pour le transfert et le dosage proportionnel à la vitesse de tous fluides de façon continue sans destruction, sans pulsations de débit et de pression, jusqu’aux pompes à lobes Tornado, sans oublier les systèmes de dosage complets, des plus basiques jusqu’aux installations complexes avec automatismes, en exécution avec robot linéaire ou à bras articulé.
Pour la préparation et le dosage des polymères, TMI propose un poste de dispersion compact pour préparer jusqu’à 20 m³/h de solution à 1 % de produit commercial. La solution préparée est injectable en ligne à une pression maximale de 1 bar ou dirigée vers des cuves pour reprise par des pompes doseuses. La pompe doseuse d’émulsion à rotor excentré est en charge (pas de risque de désamorçage) et possède un variateur mécanique qui permet d’ajuster son débit en fonction du débit d'eau entrant et de la concentration désirée. Le châssis de ce poste de préparation, en inox 304L, est conçu pour supporter un container 1000 l type IBC. La solution préparée peut être utilisée directement en ligne sous une pression maxi de 1 bar ou alimenter une ou plusieurs cuves afin d’être reprise par des pompes doseuses. L'encombrement au sol de ce système ne dépasse pas celui du container (1100 x 1200 mm) et la hauteur totale (container inclus) est inférieure à 2500 mm.
