Davantage d’eau potable pour Montréal

Le projet : augmentation de la capacité de l’usine Charles-J.-Des Baillets à Montréal

D’une capacité de 1,136 million de mètres cubes d’eau par jour, l’usine Charles-J.-Des Baillets (ill. 1) est la deuxième usine de traitement des eaux de Montréal et compte parmi les plus importantes au Canada. Cette usine assure ainsi 38 % de l’approvisionnement total en eau de la ville de Montréal. Avec l’usine de traitement Atwater, l’usine Charles-J.-Des Baillets alimente en eau potable sept réservoirs souterrains et les stations de pompage associées de l’Île de Montréal ainsi que les quartiers périphériques. 

L’usine puise l’eau dans un réservoir souterrain adjacent et produit plus d’un million de mètres cubes d’eau potable par jour. Avant son entrée dans le réservoir, l’eau puisée dans le fleuve Saint-Laurent est nettoyée selon un procédé combinant filtrage, ozonisation et traitement de l’eau par rayonnement UV et, enfin, chloration. Trois groupes motopompes (ill. 2) acheminent l’eau potable dans une tuyauterie du réseau d’Atwater. Les autres groupes motopompes alimentent un grand réservoir situé dans les quartiers de la ville.
Mise en service en 1978, l’usine Charles-J.-Des Baillets était à l’origine conçue pour accueillir neuf pompes haute performance. Toutefois, ce sont seulement cinq pompes ME de KSB qui ont été installées au début. En 1990, l’ajout d’une pompe d’un autre fabricant a permis d’augmenter la capacité de pompage de l’usine. En 36 ans de service, les cinq pompes KSB d’origine n’ont jamais posé de problème notable aux services des eaux de la ville.

« Lorsque les pompes ont été installées, elles étaient trop puissantes, ce qui a fortement sollicité les moteurs », explique un ingénieur de la ville. « Nous sommes parvenus à résoudre rapidement ce problème en rognant les roues et depuis, le fonctionnement des pompes nous donne entière satisfaction. Elles fournissent les performances escomptées et sont en outre très faciles à entretenir. L’importance que nous avons accordée à leur maintenance régulière a contribué à leur longue durée de vie », ajoute-t-il. « Comme nous savons à l’avance quand nous aurons besoin de certaines pièces de rechange ou de réserve, il nous est inutile d’avoir un grand stock de composants. La planification prédictive de KSB nous est d’une grande aide. »

Suite à cette expérience satisfaisante, les services des eaux ont souhaité rester fidèles aux pompes KSB lorsqu’il a fallu augmenter la capacité de l’usine. Ils ont donc demandé à KSB de participer à l’appel d’offres concernant une autre pompe de construction identique et de même rendement pour continuer à garantir l’approvisionnement en eau de la population croissante. 

Le client : la ville de Montréal

La ville de Montréal exploite six usines de traitement de l’eau. Les deux plus grandes, les usines Charles-J.-Des Baillets et Atwater, desservent en eau potable sept réservoirs souterrains et les stations de pompage associées de l’Île de Montréal ainsi que les quartiers périphériques. La population de la ville a fortement augmenté au fil des ans et aujourd’hui, les services des eaux approvisionnent près de deux millions d’habitants en eau provenant de ces deux usines. En 2013, il a été décidé d’accroître la capacité de la station de pompage Charles-J.-Des Baillets pour faire face à la croissance démographique. C’est à KSB qu’a été attribué le contrat de ce projet d’approvisionnement en eau.

Le défi : trouver des pompes de remplacement et lutter contre les infiltrations d’eau durant la construction 

Ce projet comportait plusieurs défis à relever :

• Les pompes à eau KSB d’origine n’étaient plus fabriquées.
• La pompe devait être intégrée entre deux groupes motopompes existants, dans une galerie de pompes haute pression ouverte, s’élevant sur trois étages. Il fallait également creuser les tranchées de fondation destinées à recevoir la tuyauterie d’arrivée d’eau et la volute de la pompe (ill. 3).  
• Les infiltrations d’eau provenant du réservoir d’approvisionnement souterrain adjacent ont nécessité le pompage en continu de l’eau des tranchées de fondation pendant la construction de la chambre d’aspiration de la nouvelle pompe afin d’assurer la sécurité des ingénieurs.

La solution : optimisation de l’approvisionnement en eau grâce à la pompe MEF de KSB

KSB a réagi très rapidement à l’attribution du marché et, dès fin 2013, l’usine de fabrication KSB du Brésil livrait la nouvelle pompe MEF.

Conformément aux spécifications du client, la pompe MEF de KSB est une pompe à volute monocellulaire verticale ; il s’agit d’une reproduction moderne des pompes fournies par KSB en 1975. Similaire aux anciens modèles au niveau de l’encombrement et de la disposition des éléments, elle est toutefois équipée de garnitures modernes et de composants hydrauliques optimisés qui améliorent la sécurité d’exploitation et le rendement de l’usine d’eau. La reproduction des anciens modèles de pompes a facilité l’installation du nouveau groupe motopompe dans la galerie de pompes haute pression de l’usine Charles-J.-Des Baillets. 

D’un poids de 38 tonnes, la pompe a un diamètre de roue de 1905 mm (ill. 4) et un arbre d’entraînement d’une longueur de 5 m. Tournant à une vitesse de rotation fixe de 400 t/min, la pompe fournit 4,2 m³ (100 %) par seconde. Sa hauteur manométrique s’élève à 67 m. Pour l’installer dans l’espace réduit de la salle des pompes, il était important que l’encombrement et la conception de la pompe soient similaires aux anciens modèles. Comme demandé, la nouvelle pompe a pu être installée exactement dans la même disposition que les anciens modèles dans la salle des pompes. Cette salle s’étend sur trois étages ; les moteurs et les unités de commande sont installés au dernier étage à l’abri des inondations (ill. 5) tandis que les pompes se trouvent au rez-de-chaussée. Un arbre d’entraînement de 5 mètres relie le moteur de 4000 kW avec la pompe située en-dessous. En raison de sa taille imposante, il a fallu démonter la pompe pour l’expédier, puis la réassembler sur place.

Le montage et l’installation de la pompe ont débuté en avril 2015 sous la supervision de KSB. De mai 2015 à avril 2016, un prestataire s’est chargé d’installer le moteur synchrone de 4000 kW et l’arbre d’entraînement sous la supervision de KSB. La configuration et la mise en service des unités de commande et des dispositifs auxiliaires électriques ont ensuite eu lieu d’avril 2016 à septembre 2017. 

En octobre 2017, la pompe était complètement installée et prête à subir les essais de réception hydrauliques. Ces essais visaient à démontrer le rendement garanti, convenu par contrat, de 87 % pour 4,2 m³/s. Pour résumer, on a constaté que, pour un débit de 4,2 m³/s, la pompe atteignait un rendement de 90,4 %, excédant ainsi de 3,4 % le rendement garanti de 87 %. Les résultats indiquent que les performances de la nouvelle pompe ont satisfait les conditions de garantie du contrat.

Les ingénieurs des services des eaux de la ville de Montréal indiquent que la nouvelle pompe a augmenté la redondance de l’usine (ill. 6).   

Grâce à l’installation de la nouvelle pompe et à sa mise en service, l’usine Charles-J.-Des Baillets peut désormais fonctionner avec une redondance complète conformément à sa capacité optimale pour la première fois depuis 40 ans.

Chiffres I Données I Faits

Ville de Montréal

Superficie : 363,52 km²
Population : 1 698 062 (en 2014)
Population de l’aire urbaine : 4 027 100 (en 2014)

Données du projet
Capacité de la station de pompage : 1,136 million de mètres cubes d’eau par jour, acheminés par les groupes motopompes MEF de KSB.

Mise en service: 2017