Paramétrage des démarrages/heure et des protections thermiques sur pompes submersibles IP68 en poste de relevage : limites S1/S3, échauffement et déclenchements
En poste de relevage, la fiabilite d'une pompe submersible IP68 se joue souvent sur deux points concrets : la cyclicite (démarrages/heure, temps de marche et de repos) et la coherence des protections thermiques (PTC, thermostats, temporisations, rearmements). Cet article detaille les mecanismes d'echauffement lies aux regimes S1/S3 (IEC 60034-1), les erreurs de parametrage les plus frequentes et une methode de reglage orientee terrain pour limiter les declenchements intempestifs et les arrets non planifies.
Pourquoi ce reglage est critique en relevage
Une pompe IP68 travaille rarement dans des conditions ideales
En poste de relevage (eaux usees, pluviales, eaux chargees), une pompe submersible IP68 est soumise a des niveaux variables, des arrivees intermittentes, des solides, des depots (graisses, boues, textiles) et des cycles marche/arret frequents. Dans ce contexte, deux familles de parametres conditionnent directement la disponibilite :
la cyclicite : nombre de demarrages par heure, durees de marche et de repos, hystereses de niveau, alternance entre pompes,
la protection thermique : type de capteur (PTC ou thermostat), logique d'arret, temporisations de rearmement, strategie d'acquittement, journalisation.
Lorsque ces reglages ne sont pas coherents avec la realite hydraulique et electrique du site, on observe des enchainements typiques : echauffement statorique, declenchements thermiques, redemarrages trop rapproches, puis perte de continuite de service (avec un risque d'exploitation accru en cas de colmatage ou de redemarrage en charge).
IP68 : etancheite oui, garantie thermique non
Le code IP est defini par la norme EN 60529 : il caracterise un degre de protection contre les penetrations (solides, eau) selon des essais normatifs. Il ne constitue pas, a lui seul, une garantie de refroidissement. Le refroidissement d'un moteur submersible depend notamment :
de la temperature du fluide et de l'ambiance (bache tiede, ete, faible renouvellement),
de la vitesse d'ecoulement le long du corps moteur (chemise de refroidissement, agitation, montage dans le flux),
de depots isolants qui degradent les echanges (graisses, boues),
du fonctionnement hors zone (debit trop faible, recirculation, pertes hydrauliques et thermiques accrues).
Comprendre demarrages/heure, S1/S3 et echauffement
Les demarrages/heure correspondent a un budget thermique
Le seuil de demarrages/heure (20, 30, 50...) ne doit pas etre traite comme un simple confort d'automatisme. Il traduit un budget thermique du moteur et de son environnement (capacite a evacuer les calories entre deux cycles).
Chaque demarrage induit typiquement :
un courant de demarrage eleve en demarrage direct (DOL) ou etoile-triangle, avec des pertes Joule (I2R) importantes,
des pertes supplementaires durant l'acceleration (rotor/stator),
une sollicitation mecanique (couple, vibrations),
en relevage, un risque de redemarrage en charge (colonne pleine, clapet, contre-pression, air emprisonne).
Si la duree de repos est insuffisante, la temperature moyenne des enroulements monte par paliers jusqu'au declenchement (PTC/thermostat) ou, pire, jusqu'a une degradation acceleree de l'isolement.
S1 vs S3 : ce que dit l'IEC 60034-1
Les regimes de service des machines tournantes sont definis par IEC 60034-1. En pratique sur un poste de relevage, la confusion entre S1 et S3 est une cause frequente de mauvais dimensionnement et de declenchements :
S1 (service continu) : fonctionnement suffisamment long pour atteindre un equilibre thermique. Cet equilibre varie fortement selon l'installation (immergee, semi-immergee, a sec).
S3 (service intermittent periodique) : suite de cycles identiques avec des phases de marche a charge constante et des phases de repos hors tension. L'IEC 60034-1 associe S3 a un facteur de marche (duty cycle) a respecter, en coherence avec les limites constructeur.
Sur le terrain, on bascule involontairement vers un S3 defavorable (cycles tres courts) lorsque le volume utile est faible, l'hysteresis de niveau trop serree ou l'alternance des pompes mal geree.
En exploitation, un declenchement thermique n'est pas synonyme de capteur defectueux. Il signale que le moteur a atteint une limite, souvent pour des raisons cumulees :
demarrages rapproches + demarrage en charge (HMT reelle superieure au calcul),
sous-tension, desequilibre de phases en triphase, ou chutes de tension lors de demarrages simultanes,
obstruction partielle (roue, volute, crepine) augmentant le couple requis et donc le courant,
refroidissement degrade (depots, absence de vitesse d'ecoulement, eau plus chaude),
strategie de rearmement inadaptée : trop permissive (redemarrage sans refroidissement) ou trop agressive (tentatives trop frequentes).
Ne pas oublier les consequences d'exploitation
Sur un poste sensible, des arrets repetes peuvent mener a des debordements ou a un basculement en mode degrade (by-pass). Au-dela de la disponibilite, cela engage des enjeux de securite et de conformite selon le contexte (site industriel, ERP, reseau urbain).
Methodologie de reglage : du diagnostic au parametrage
Partir des donnees constructeur et des mesures site
Le bon reglage des demarrages/heure doit etre derive des elements suivants (et non d'une valeur standard) :
plaque moteur et documentation constructeur : regime S1/S3, classe d'isolement, type de sonde, limites de demarrages,
mode de demarrage : DOL, etoile-triangle, softstarter, variateur,
charge au demarrage : colonne pleine, clapet, presence d'air, contre-pression,
volume utile de la bache, points de niveau et hysteresis (start/stop),
temperature du fluide et conditions reelles de refroidissement.
Chez WILO France, l'approche recommandee en conception ou en diagnostic consiste a relier le cycle hydraulique (volumes, debits entrants, HMT reelle) au cycle thermique (energie dissipee au demarrage, capacite de refroidissement), afin d'eviter les reglages empiriques.
Levier prioritaire : augmenter le volume utile pour baisser la cyclicite
Le moyen le plus robuste pour reduire l'echauffement lie aux demarrages est d'augmenter la duree moyenne de marche et de repos, via :
rehausse du niveau de demarrage (si acceptable pour le reseau amont),
abaissement du niveau d'arret en respectant les contraintes hydrauliques (anti-vortex, non-desamorçage, conditions d'aspiration),
elargissement de l'hysteresis de niveau,
adaptation de la geometrie de bache ou ajout d'un volume tampon.
Ce levier agit sur la cause racine (densite de demarrages) et stabilise souvent la dynamique hydraulique (moins de coups de belier, moins de reamorçages).
Postes a deux pompes : alternance, secours et temporisations
Sur une configuration duty/standby ou duty/assist, la logique d'alternance doit chercher a :
equilibrer les heures et le nombre de cycles entre pompes,
eviter les demarrages simultanes inutiles (pointe de courant et chute de tension),
eviter une bascule immediate apres un defaut thermique (laisser le temps de refroidissement).
Une strategie courante consiste a alterner a chaque cycle et a n'appeler la pompe 2 qu'au-dela d'un niveau haut, avec une temporisation adaptee.
Protections thermiques : capteurs, architecture et rearmements
Thermostat (Klixon) vs PTC : differences utiles
Deux technologies sont frequentes sur les pompes submersibles :
Thermostats (souvent appeles Klixon) : contacts ouvrants/fermants. Protection simple et robuste, mais avec une information essentiellement tout-ou-rien.
Thermistances PTC : capteurs dont la resistance evolue fortement autour d'une temperature nominale, utilises avec un relais PTC. Ils sont couramment associes aux references DIN 44081 / DIN 44082 (selon les architectures de capteurs et la surveillance).
Principes de parametrage pour limiter le pompage thermique
Bonnes pratiques d'architecture (a adapter a la documentation constructeur et au process) :
declenchement thermique traite comme une securite materielle (arret pompe) avec remontee defaut automate,
temporisation de rearmement suffisante pour un refroidissement reel (eviter la boucle arret/redemarrage/arret),
limitation du nombre de redemarrages automatiques apres defaut thermique, puis acquittement manuel,
journalisation : temperature (si disponible), intensite, duree de marche, nombre de demarrages pour faciliter le diagnostic.
Ne pas confondre thermique moteur et surcharge electrique
La protection thermique (sondes) ne se substitue pas aux protections electriques usuelles. Il faut verifier la coherence :
calibrage des protections de surcharge (eviter un seuil trop haut qui laisse chauffer),
protection manque de phase et desequilibre,
tension d'alimentation dans les tolerances (les sous-tensions augmentent le courant a couple demande),
si variateur : prise en compte des harmoniques et de la mise en oeuvre CEM selon les regles applicables.
Demarrage progressif et variateur : gains et points de vigilance
Ce que l'on peut attendre d'un softstarter ou d'un variateur
Selon le site, un softstarter ou un variateur de vitesse peut reduire les pointes de courant au demarrage et lisser les contraintes mecaniques, ce qui contribue a diminuer une partie des pertes transitoires.
Risques en relevage si le parametrage est incomplet
En contrepartie, un variateur mal regle peut accroitre l'echauffement en regime stabilise (frequence minimale trop basse, debit trop faible, refroidissement degrade). Il doit donc etre considere comme un outil de maitrise, a valider par mesures (intensite, temps de cycle, evenements thermiques), et non comme une garantie systematique.
Cadre de conformite : points de repere
Exigences de securite sur les ensembles machines
Un poste de relevage integre (pompes, coffret, automatismes, elements de manutention, etc.) peut relever d'exigences de conception et de documentation en fonction du perimetre fourni. Pour les machines mises sur le marche dans l'UE, le cadre general de reference reste la Directive 2006/42/CE relative aux machines, notamment sur les obligations de marquage CE et de notice selon les cas.
Normes citees et usage dans le raisonnement technique
Choisir une pompe coherente avec solides, HMT et exploitation
Pour reduire durablement les declenchements thermiques, le choix de la pompe (hydraulique, passage des solides, comportement en colmatage) est aussi determinant que le parametrage. Exemples de solutions rencontrees en relevage d'eaux chargees et contextes a risque de colmatage ou d'arrets non planifies :
pour des cas specifique de faible HMT et fort debit (notamment en station d'epuration selon configuration) : pompe de transport d'eaux chargees Flumen OPTI-RZP 20 ... 40.
A retenir pour limiter l'echauffement et les arrets
Synthese des actions a plus fort impact
Le reglage des demarrages/heure et des protections thermiques d'une pompe submersible IP68 est un sujet thermohydraulique complet. Pour reduire les declenchements intempestifs, les priorites sont :
relier la cyclicite aux regimes S1/S3 et au refroidissement reel,
agir d'abord sur le volume utile et l'hysteresis de niveau pour reduire la densite de demarrages,
parametrer une protection thermique coherente (capteurs, temporisations, rearmements limites, journalisation),
traiter les declenchements comme un symptome a corriger a la cause (hydraulique, colmatage, reseau electrique).
Ouverture
A moyen terme, l'instrumentation et l'analyse de tendances (intensite, temperature, comptage des cycles) peuvent renforcer la robustesse d'exploitation par une maintenance plus proactive.
Conclusion et demande de devis
En combinant un dimensionnement coherent (HMT, debit, solides), une cyclicite maitrisee et une protection thermique correctement architecturee, il est possible de reduire les surchauffes, de limiter les declenchements et d'ameliorer durablement la continuite de service d'un poste de relevage. Pour valider un choix de pompe, un parametrage de cycles ou un diagnostic de declenchements thermiques sur site, contactez WILO France pour demander un devis et un accompagnement technique adapte a votre installation.
