02.09.2019
Culture générale
HISTOIRE DE LA TECHNOLOGIE DES POMPES : Volet 1 – La distribution d'eau
L'eau est l'une des ressources les plus précieuses sur terre. La population mondiale en constante augmentation en consomme toujours plus pour l'alimentation, l'hygiène, le nettoyage, pour les besoins de l'agriculture et de l'industrie. La nécessité d’avoir des solutions et systèmes performants pour la distribution d’eau est donc un des enjeux majeurs de notre époque. Mais comment en est-on arrivé à la création des premières pompes de distribution d’eau ?
La distribution des fluides, un enjeu préhistorique
Lorsque nous considérons les pompes et leur histoire, nous pouvons nous rappeler que, depuis les tous premiers temps, les hommes ont recherché des moyens techniques pour amener les fluides (notamment l’eau) à un niveau plus élevé.
Cette opération était utilisée pour irriguer les champs et remplir les fossés qui entouraient les villes et les châteaux fortifiés.
Le contenant le plus simple est la main humaine. Avec deux mains, c’est encore mieux !
Cependant, nos ancêtres préhistoriques ont rapidement eu l’idée de transformer des cuves d’argile en bols.
Il s’agit de la première étape vers l’invention du seau.
Le progrès était en marche. Plusieurs seaux ont ensuite été suspendus sur une chaîne ou une roue. Les hommes ou les animaux utilisaient leur force pour mettre ces bols à eau en mouvement et prélever l’eau.
Des fouilles archéologiques ont mis à découvert des transporteurs de seaux de ce type en Égypte et en Chine dès l’an 1000.
L’illustration ci-contre est une reconstitution d’une roue à godets chinoise. Il s’agit d’une roue reliée à des godets en argile qui versaient l’eau en atteignant le sommet.
La roue à eau de Jakob Leupold marque un tournant
Une amélioration ingénieuse de ce concept a été élaborée en 1724 par Jakob Leupold (1674-1727), qui inséra des tuyaux courbés dans une roue.
La rotation de la roue forçait l’eau à être soulevée au niveau de l’axe central de la roue. Le flux d’eau dans une rivière sert également d’entraînement pour cette installation de levage.
Une caractéristique particulièrement remarquable de cette conception est la forme des tuyaux courbés. Elle est semblable à la forme des pompes centrifuges actuelles.
Archimède (287-212 avant JC), le plus grand mathématicien et scientifique des temps anciens, a décrit la vis qui sera appelée ultérieurement par son nom en 250 avant JC. Elle soulevait de l’eau en faisant tourner une spirale/vis sans fin dans un tuyau.
Cependant, une partie de l’eau retombait toujours, car on ne connaissait pas encore de joint d’étanchéité efficace. Par conséquent, une relation était observée entre l’inclinaison de la vis et le débit.
Lors de l’utilisation, on peut choisir entre un débit plus important ou une hauteur de refoulement plus élevée. Plus l’inclinaison de la vis est raide, plus la hauteur de refoulement est élevée lorsque le débit diminue.
La vis d'Achimède
Archimède (287-212 avant JC), le plus grand mathématicien et scientifique des temps anciens, a décrit la vis qui sera appelée ultérieurement par son nom en 250 avant JC. Elle soulevait de l’eau en faisant tourner une spirale/vis sans fin dans un tuyau.
Cependant, une partie de l’eau retombait toujours, car on ne connaissait pas encore de joint d’étanchéité efficace. Par conséquent, une relation était observée entre l’inclinaison de la vis et le débit.
Lors de l’utilisation, on peut choisir entre un débit plus important ou une hauteur de refoulement plus élevée. Plus l’inclinaison de la vis est raide, plus la hauteur de refoulement est élevée lorsque le débit diminue.
Ici également, le fonctionnement est comparable à celui des pompes centrifuges actuelles. La courbe de pompe, qui était évidemment un concept inconnu à cette époque, indique la même relation entre la hauteur de refoulement et le débit.
Les informations rassemblées à partir de diverses sources historiques ont révélé que ces pompes à vis étaient actionnées à une inclinaison comprise entre 37° et 45°. Elles produisaient des hauteurs de refoulement comprises entre 2 m et 6 m et des débits maximums de l’ordre de 10 m³/h.
L’impact de l’industrialisation
La mécanisation de la fabrication des pompes est apparue avec l’accroissement démographique fulgurant de la seconde moitié du 18e siècle. C’est vers la fin de ce même siècle que l’on pourra parler de réelle industrialisation de la fabrication et de l’utilisation des pompes.
Au 19e siècle, une autre révolution fait son apparition, apportée par l’énergie électrique.
On voit alors apparaître des pompes à principe rotatif, des turbines et des pompes centrifuges. Celles-ci sont similaires à celles que nous utilisons actuellement. Seuls les matériaux et les conceptions évoluent en fonction de leur application, pour offrir de meilleurs rendements, de plus hautes pressions et de plus grands débits.
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