Synchronisation d'un Réservoir et du pompage

1 Historique et introductionSYNCHRO1
2 Solutions courantes
2.1 Fil pilote
2.2 Radio
2.3 Téléphone (filaire RC/LS ou GSM)
3 LA Solution sans aucune liaison
4 Conclusions

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1 Historique et introduction

Il a toujours été admis de stocker l'eau dans un réservoir en hauteur et de distribuer l'eau par gravité chez les abonnés. (Voir l'article sur Refoulement et distribution)

Le problème qui s'est posé dès le début du siècle a été de pouvoir arrêter les pompes lorsque le réservoir est plein, et de relancer les pompes bien avant qu'il ne soit vide. (Il faut remarquer que les sites de stockage et de pompage sont souvent très éloignés tant en distance qu'en altitude)

Aujourd'hui, ce problème n'en est plus un, car on sait parfaitement synchroniser le pompage et le stockage avec des solutions courantes (voir ci-après), mais synchroniser sans aucune liaison peut pourtant présenter un intérêt dans quelques cas, et surtout dans les pays en voie de développement ou de petites installations publiques ou privées.
Cette solution peut aussi être utile pour les agriculteurs qui désirent abreuver leur bétail, tout autant que des particuliers isolés dans de grands espaces accidentés et qui veulent stocker l'eau de pluie ou d'un puits à un niveau utilisable sous pression.
La solution sans aucune liaison de synchronisation présentera un intérêt lorsque l'on n'a pas d'infrastructures existantes de télécommandes et pour reconduire un existant qui donne satisfaction sans vouloir faire de grands frais.

2 Solutions courantes

On remarquera que toutes les solutions décrites ci-après dans ce paragraphe 2 ne nécessitent aucun robinet à flotteur dans le réservoir, et que la surverse est directe à gueule bée.

2.1 Fil pilote

Il y avait dans ces temps anciens des fils spéciaux inclus dans un tube cuivre (un peu comme un câble coaxial). Ce fil pilote permettait avec des flotteurs à contacts de transmettre l'information à la station de pompage.

Cette solution n'est plus utilisée aujourd'hui, car il y avait des problèmes de droits et redevances relativement aux PTT qui peut-être pouvaient revendiquer toute télécommande par leur réseau (à vérifier car c'est surtout du "bruit de fond"…) Ce n'est plus le cas aujourd'hui en tous cas.

On remarquera que ce fil pilote ne nécessitait aucune alimentation électrique au niveau du réservoir.
Un contact à flotteur pouvait transmettre l'information de réservoir plein ou non.

2.2 RadioSYNCHRO5

Cette solution nécessite une alimentation électrique au niveau du réservoir. Cette transmission radio vers 433 Mhz envoyait en général le niveau analogique, grâce à un potentiomètre raccordé à une ficelle et un flotteur avec contrepoids. (A ce jour les potentiomètres liés à un flotteur sont très souvent remplacés par divers capteurs : US ou capteur de pression 0-1 bars donnant la hauteur d'eau)
En général le niveau analogique transmis était comparé au poste de pompage à des seuils prédéfinis qui commandaient l'arrêt ou la mise en marche des pompes.
Souvent un afficheur graphique sur papier aluminium était également connecté. (photo ci-dessous)
La solution était simple, mais le problème de dérapage ou de glissement de la ficelle sur le tambour du potentiomètre rendait parfois l'exploitation un peu aléatoire !!!

La codification du niveau était à l'époque souvent réalisée par des fréquences audibles (à cause de la bande passante de l'ensemble émission/réception, et les seuils étaient réalisés par des circuits accordés sur les mini et maxi (Armoires "Nicolas")SYNCHRO3

A noter des ennuis au niveau des perturbations de fréquences, avec quelques "loupés" dans les commandes.

Les nouvelles installations sont beaucoup mieux protégées contre les perturbations radioélectriques (orages ou émissions pirates), principalement avec les systèmes numériques qui requièrent des accusés de réception et répondent à des sous-canaux.

2.3 Téléphone (filaire RC/LS ou GSM)

Ces solutions sont dans l'esprit très proches de la solution radio.
On distinguera principalement la LS (ligne Spécialisée) louée aux PTT de l'époque à grands frais. On retrouve dans cette configuration la ligne connectée au réservoir sur le même potentiomètre qui renvoyait cette fois la hauteur d'eau sous forme d'une résistance en Ohms.
A l'étage inférieur du pompage, on disposait en général d'un détecteur à seuils multiples. On avait généralement le niveau HAUT, nécessitant l'arrêt des pompes, le niveau BAS nécessitant le démarrage des pompes, et enfin le niveau TRÈS BAS qui ordonnait la mise ne marche des pompes sans tenir compte des périodes de tarifications horaires. Il y avait souvent des alarmes directes envoyées à la personne de permanence par quelque transmetteurs téléphonique.

Les solutions en RC (Réseau Commuté) ont nécessité une intelligence complémentaire, pour gérer la prise de ligne, le chiffrage des numéros à appeler (remplacement des appareils non adaptables lorsque l'on est passés à 10 chiffres). Il y avait aussi dans ce cas la nécessité de s'assurer que l'ordre avait bien été compris, faute de quoi l'appel était réitéré, et redirigé cette fois vers plusieurs personnes (de permanence ou non). (Style SERIEE par exemple avec acquitement par fréquence audible)
Dans la progression technique, il y a eu après ces dispositifs assez simples des éléments plus sophistiqués toujours basés sur le Réseau Commuté (RC) mais avec MODEM et automates programmables, ordinateurs ou appareils dédiés.
Il y a maintenant la télégestion avec toujours un modem, mais avec une exploitation par un navigateur Internet.

Enfin des solutions par GSM sont également utilisées et toujours cette fois avec de l'informatique sous-jacente.
Quelques petits boîtiers peuvent aussi être auto-alimentés par la ligne téléphonique et ne nécessitent donc pas d'énergie au niveau des réservoirs. Certains petits boîtiers sont même autonomes pour une durée de 7 à 10 ans.
Ces dispositifs sont capables de transmettre les alarmes par le RC et de répondre à la consultation de niveau émanant du pompage.
On retrouve le même principe cette fois en GSM mais là il peut y avoir nécessité d'énergie locale (panneaux solaires par exemple)

3 LA Solution sans aucune liaison

Cette solution qui est pourtant ancienne, mérite d'être citée et rappelée pour sa grande simplicité, car elle est à mon sens très pertinente. Elle a été utilisée il y a bien des années, et elle ne nécessite pas d'énergie au réservoir, ni AUCUNE LIAISON POMPAGE/RÉSERVOIR.
Cette solution est le thème principal de cet article.

Cette solution, avant d'être utilisée, doit être bien évaluée, car comme il n'y a pas de liaison, il n'est donc pas possible de connaître l'état de sécurité de l'équipement de stockage (ouverture portes, problèmes divers…)
On comprendra que cette solution n'est qu'un artifice qui n'est pas destiné à perdurer, mais qui PEUT RENDRE DE GRANDS SERVICES lors de certaines opérations de modifications, ou simplement de permettre une petite automatisation du pompage dans les pays en voie de développement par exemple où l'eau est un bien précieux.

Le principe en est le suivant :SYNCHRO4

Un ROBINET À FLOTTEUR doit obligatoirement être installé sur la sortie de remplissage par surverse du réservoir. Ce système fonctionne en refoulement seul ou refoulement/distribution.

Lors du fonctionnement des pompes, le niveau dans le réservoir monte, et le flotteur monte également. Comme ce robinet à flotteur va se fermer petit à petit, la pression va donc augmenter de façon significative et au delà de la cote altimétrique du réservoir.

Cette pression augmente sur tout le réseau, mais principalement au niveau du pompage. Elle va être prise en compte, en général par un simple pressostat qui commandera directement l'arrêt ou la mise en marche des pompes.
Je crois que d'un point de vue simplicité, on ne peut pas faire plus simple !

Il y a tout de même quelques éléments à prendre en considération…Pourquoi un robinet à flotteur ? Simplement par ce que la simple variation de niveau du réservoir (Et donc de PRESSION) est insuffisamment discernable (0.02 bars pour 20 centimètres).
De plus la valeur absolue de la pression ne serait que difficilement atteinte à cause des pertes de charge. Même avec un dispositif très fin de discrimination de telles valeurs, il y aurait nécessairement des erreurs !
A l'opposé, la montée en pression avec un robinet à flotteur est telle que quelques bars peuvent facilement être détectés et mis à profit pour enclencher/déclencher les pompes. (Cette surpression est également transmise chez les abonnés…)

Cette solution est réellement très simple, mais possède quelques problèmes inhérents qui sont en premier lieu la fiabilité du robinet à flotteur, car ces appareils arrivent à se coincer, et donc suivant l'état, ce sera un réservoir vide ou au contraire un pompage en pure perte avec envoi au trop plein !

J'ai vu cette solution utilisée pour des stations avec traitement sophistiqué et onéreux aux UV, alors que le dispositif est antique, et d'une fiabilité moyenne.
Cette solution est utilisée parfois sur des rattachements de communes à un nouveau réseau avec un accélérateur lorsque les dénivelés sont un peu trop justes pour atteindre un réservoir auxiliaire (présence nécessaire pour la défense incendie…)
Il convient de régler correctement le robinet à flotteur et de l'inspecter régulièrement (aux entretiens annuels par exemple) et de changer  les clapets ou les joints et de vérifier le bon état des axes.

4 Conclusions

La commande de pompe par contrôle de pression est un procédé génial dans son principe. Il est pourtant à utiliser avec précaution dans des situations bien ciblées.
Il est utilisable quand on n'a rien d'autre et aucune possibilité de placer une ligne téléphonique ou d'avoir une couverture GSM suffisante. (Ça arrive !)
Il est utilisable aussi quand il ne peut pas y avoir d'énergie sans grands frais, et que les panneaux solaires photovoltaïques, ne peuvent fournir suffisamment d'énergie (en forêt par exemple).

On vérifie sur la photo de tête d'article que la transmission radio des niveaux est certainement délicate, même avec un mât assez haut (il n'y a pas de soleil sur le site, et même si c'est seulement l'énergie lumineuse qui assure la charge des batteries, le soleil direct donne un surplus toujours appréciable, ce qui n'est pas le cas en hiver !).

Dans cette photo ci-contre, cet ancienne installation (certainement désaffecté),SYNCHRO2 situé en pleine forêt ne peut être équipé en énergie de façon simple, ni même de ligne téléphonique, pas plus que de GSM, (qui ne devrait pas passer)…Alors il reste encore, en attendant de refaire la canalisation de refoulement distribution, de fonctionner par contrôle de pression au pompage (c'est un exemple potentiel puisé au gré des randonnées et certainement sans aucune réalité).

Cet article intéressera ceux qui cherchent des solutions simples. Si vous avez apprécié ce sujet et qu'il vous a donné des idées, ne manquez pas de laisser un commentaire.

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