Partie A - Questions A.2 à A.7 · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole remplacement - EE 2025

Station de Traitement des Eaux Usées de la Feyssine

Poste de relèvement des eaux brutes

Étude du relevage des eaux brutes

Le poste de relevage a pour fonction d'amener les eaux usées à une altitude suffisante pour que leur écoulement vers les autres postes de la station se fasse par gravité.

La solution technique est réalisée par l'association de 3 pompes de relevage. Chaque pompe a un débit de $3\,000\text{ m}^3\cdot\text{h}^{-1}$. La capacité totale hydraulique de la station est de $6\,000\text{ m}^3\cdot\text{h}^{-1}$ en période de pointe. Une des 3 pompes sert de secours en cas de défaillance d'une des 2 autres.

Un capteur à ultrasons permet de mesurer le niveau des effluents urbain et de piloter les pompes.

Voir le descriptif simplifié de l'installation sur le document-technique DTS1.

En première approximation, la puissance hydraulique d'une pompe est donnée par la relation suivante:

$$P_H = \rho \cdot Q \cdot g \cdot \text{HMT}$$ · Puissance hydraulique $P_H$ en $\text{W}$

Masse volumique de l'eau $\rho = 1\,000\text{ kg}\cdot\text{m}^{-3}$

Débit nominal $Q$ en $\text{m}^3\cdot\text{s}^{-1}$

Accélération de la pesanteur $g = 9{,}81\text{ m}\cdot\text{s}^{-1}$

Hauteur manométrique totale $\text{HMT}$ en $\text{mCE}$

NOTA

La hauteur manométrique totale HMT en mètre de colonne d'eau (mCE) dépend de la hauteur de relèvement de la conduite, des pertes de charges ainsi que de la pression résiduelle.

Pour la suite de l'étude la hauteur manométrique totale est fixée à $\text{HMT} = 10\text{ mCE}$.

Question A.2

Relever la hauteur de relèvement des eaux lorsque le niveau dans le réservoir est au minimum, préciser si c'est une hauteur d'aspiration ou de refoulement.

Question A.3

En première approximation, la puissance hydraulique d'une pompe est donnée par la relation suivante:

NOTA: Pour la suite de l'étude la hauteur manométrique totale est fixée à HMT = 10 mCE.

À l'aide de la formule précédente, calculer la puissance hydraulique $P_H$ en kilowatt (kW) d'une pompe.

Question A.4

Pour une fréquence de 50 Hz, vérifier la compatibilité de la pompe au débit demandé.

Question A.5

Déterminer le rendement global de la motopompe ainsi que la puissance électrique absorbée.

Question A.6

Pour pouvoir répondre au besoin du débit en heure de pointe de $6\,000\text{ m}^3\cdot\text{h}^{-1}$, il est nécessaire d'associer 2 pompes en fonctionnement. Donner, en le justifiant, le couplage à réaliser.

Question A.7

Les caractéristiques du moteur de pompe choisi par l'exploitant sont données dans le document-technique DTS4. Conclure sur la puissance du moteur et sa capacité à fonctionner en mode immergé.