Dimensionnement de la pompe

Le but que doit atteindre la pompe est de fournir au puits une eau à une pression de 330 bars à un débit valant 4 m3 par minute. Pour cela, il a été choisi de prendre 10 pompes en série qui seraient fixées sur un camion. Cela est du au fait que le temps de fracturation est relativement rapide, de ce fait il est nécessaire de pouvoir réutiliser les pompes pour un autre puits.

Il a été décidé de dimensionner le procédé avec des pompes à piston. Celles ci présentent l'avantage de ne pas provoquer de cavitation. Notre installation a été conçue de telle manière à éviter au maximum les pertes de charges liées au transport de l'eau jusqu'au puits. En effet, les camions sont juxtaposés aux réservoirs d'eau et à une très faible distance du puits en lui-même. Le seul phénomène de perte de charge est du au raccordement entre les pompes et le puits. En effet, le diamètre des tubes en sorties de la pompe font 40 mm alors que celui en entrée du puits ne fait que 170 mm. Il y a donc deux phénomène de pertes de charges. Premièrement lors du raccordement des différentes pompes, puis à cause du convergent. Le convergent possède une longueur de 10 cm avec un angle au sommet de 1°. On néglige la perte de charge engendrée par l'introduction du sable dans le tuyau par l'intermédiaire d'une vis sans fin.

Schéma du raccordement des pompes

Calcul des pertes de charges singulières :

$$\Delta P_{convergent} = (1-(\frac{\Phi _{sortie}}{\Phi_{entrée}})^2)^2 sin \alpha *\frac{\rho *u^2}{2} = 5 Pa$$

 

Les calculs précédent indiquent que la perte de charge liée au transport de l'eau de la pompe au puits peut être négligée.

Le choix pour la pompe a été porté sur une pompe à cylindrée variable à pistons axiaux A7V0 produite par la société Bosch. Le modèle choisi est le NG 355.

Courbes caractéristiques de puissance (kW)

Le point de fonctionnement choisi est de travailler avec un débit sortant de 400 L/min à une pression de 330 bar. Cela signifie donc que la puissance nécessaire à fournir pour obtenir ce couple là est de 250 kW. Le fonctionnement total de la station de pompage mobile demande 2,5 MW.


Bibliographie

Fiche technique de Bosch

Cours de APP hydraulique de Julie Ablagnac

S.Chaussedent. Statique et dynamique des fluides.NUMELiPHY