Formation Ksb Notions d Hydraulique Et Electricite

Les pompes centrifugesbases hydrauliques

S. Tourdiat

PROGRAMME DE FORMATION

LES POMPES

notions d’hydrauliqueet d’électricité

motralec 4 rue Lavoisier . ZA Lavoisier . 95223 HERBLAY CEDEX Tel. : 01.39.97.65.10 / Fax. : 01.39.97.68.48Demande de prix / e-mail : [email protected]

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Une pompe est une machine tournante, qui transmet de l'énergie à un fluide en vue de son déplacement.

Qu ’est-ce qu’une Pompe ?


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Les différents types de pompes

Les pompes volumétriques

Les pompes centrifuges

Les pompes hélices


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Les pompes volumétriques

Le pompage du liquide est réalisépar variation ou déplacement de volume

Ce type de pompe convient particulièrementaux petits débits,

grandes hauteurs / pressionsliquides visqueux

Z


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Son hydraulique est proche d’une hélice de bateau

Les pompes hélices

Le déplacement du fluide se fait parallèlement à l’axe de l’hélice

Ce type de pompe convient particulièrementaux grands débits,

faibles hauteurs / pressions

Z


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Les pompes centrifuges

C’est la rotation d ’une turbine à grande vitesse qui centrifuge le liquide.

Le corps de la pompe canalise le fluide: côté aspiration vers le centre de la roue,

autour de la turbine vers la bride de refoulement

Z


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Technologie des pompes centrifuges

La Roue: Turbine ou Impulseur

C ’est l’élément mobile de la pompe qui communique au liquide une partie de l’énergie transmise à l’arbre par l ’intermédiaire de ses aubes ( ou ailettes).

Le corps de pompe

Constitue l ’élément fixe de la pompeest destiné à recueillir le liquide qui sort de la roue, et à le diriger, soit vers l ’orifice de refoulement, soit vers l ’entrée de la roue suivante dans le cas d ’une pompe multi-étagée.De plus, il transforme une partie de la vitesse en pression.


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Partie hydraulique

Partie mécanique

Étanchéité

Les différentes parties constituant une pompe

Z


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Caractéristiques essentielles d ’une Pompe:

Le Débit Q

La hauteur manométrique totale HMT

La vitesse de rotation V

La puissance absorbée Pa

La capacité d ’aspiration Ha


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Le Débit Q

Le débit est la quantité de liquide véhiculée par la pompe dans un temps déterminé.

Le débit s ’exprime en m3/h ou en l/s

Z


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La Hauteur Manométrique totale est la hauteur que la pompe peut engendrer pour

un débit donné.La HMT s ’exprime en mètre de colonne

liquide et est indépendante de la densité.

La hauteur manométrique totale HMT Z


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Les moteurs électriques 1500 t/mn et 3000 t/mn sont principalement utilisés.

Mais les entraînements poulies/courroies, variations de vitesse diverses et turbines à

vapeur peuvent générer des vitesses de rotation différentes

La vitesse de rotation s’exprime en tour/minute.

La vitesse de rotation V


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Rapport avec la vitesse de rotation

Le débit est proportionnel à la vitesse de rotation de la pompe.La pression ou HMT est proportionnelle au carré du rapport des

vitesses.La puissance absorbée est proportionnelle au cube du rapport

des vitesses.Exemple :

48 kW80 Mce403000 t/mn

6 kW20 Mce201500 t/mn

Puissanceabsorbée

Pressionou HMT

Débiten M3/H

Vitesse


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C ’est la puissance d ’entraînement nécessaire pour que la pompe donne les caractéristiques

demandées. La Pa est fonction du Débit, de la Hauteur Manométrique Totale, de la densité et du

rendement.

La puissance absorbée s ’exprime en kW, parfois encore en CV pour les moteurs thermiques.

La puissance absorbée Pa


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D ’où la formule:Q x H x d367 x η

la constante numérique 367 sera remplacée par 270 pour obtenir la puissance en CV

Comment calculer la puissance absorbée Pa

P =P =

Q = débit en m3/hd = densitéH = HMT en mη= rendement

P = puissance absorbée

1 kW = 1000 W1 Cv = 0, 736 W1 kW = 1, 36 Cv


S. TourdiatS. Gauchet

La capacité d ’aspiration est représentée par la

hauteur géométrique d ’aspiration, augmentée des

pertes de charge dans la conduite d ’aspiration.

La capacité d ’aspiration Ha

Hauteur

géométrique

d ’aspirationPertes de

charge

d ’aspiration

NPSH


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L ’eau est soumise

à la pression de l ’air=

Pression

atmosphérique


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� Quand la roue de la pompe tourne cela crée une dépression

dans le tuyau d ’aspiration.

� La pression extérieure est plus

forte.

� L ’eau monte dans le tuyau d ’aspiration.


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Courbe NPSH

Courbe Puissance

Absorbée

Courbe Q/HCourbe de

rendement


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50

61

6974 76 75

70

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

20 40 60 80 100 120 140 160

Q m3/h

H m

cl

zone de débit trop fort

zone de débit trop faible

Pointoptimum

P kW


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circuits hydrauliques

aspiration refoulement

niveau identique

J aspir. P1 J refoul.

circuit à plat


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circuit montant pompe en charge niveau refoulement

H géo refoul.

niveau aspiration

J refoul.

H géo aspirat.

P1 J aspir.

Hauteur géométrique totale

axe de la pompe


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circuit montant pompe en aspiration

niveau refoulement

H géo refoul.

J refoul.

H géo aspirat.

niveau aspiration

P1

J aspir.

Hauteur géométrique totale

axe de la pompe


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Pertes de chargec ’est l’énergie dissipée par le frottement des particules les

unes contre les autres, et contre les parois

On en distingue 2 types:

1) les pertes de charge singulières provoquées par la modification du contour de la veine fluide: rétrécissement, élargissement, coudes ...

2) les pertes de charge linéaires qui se produisent tout au long de la conduite et dépendent de la nature de l ’écoulement et de l ’état de surface intérieure de la conduite.

l ’augmentation des pertes de charge varie avec le carré de la vitesse.


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0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 35 70 105 140 175 210

débit m3/h

HM

T m

courbe pompe courbe de réseau

Hauteur géométrique

Z


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Les courbes de pompes sont établies d’après un fonctionnement en eau:masse volumique ϕ = 1 000 kg/m3 , et de viscosité 3= 10-6 m2/s.

Elles peuvent être utilisées pour des liquides visqueux jusqu’à environ20 x 10-6 m2/s (20 cSt ou 3°E).

Au delà, il faudra appliquer un coefficient réducteur.Le point à débit nul reste identique.Les pompes centrifuges sont utilisables jusqu’à 10-4 m2/s (100 cSt ou 15°E).

Viscosité et masse volumique

Le débit et la hauteur engendrée par une pompe centrifuge est indépendantde la masse volumique. Par contre, la pression et la puissance absorbée sont directement proportionnelles à cette masse.

La densité d = ϕ1 000


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Raccordement des tuyauteries d’aspiration et de refoulement

Sens d’écoulement du fluide

V < 1,5 m/s

D1

L1 ≥ 3D1

divergent

convergent

V < 3,5 m/s


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DiamétreTuyau

Vite

sse

en m

/s


S. TourdiatDébit en m3/h

Pe

rte

s d

e c

har

ge

en

mè

tre

s p

ou

r 10

0 m

ètre

s d

e t

uya

ute

rie

Coefficient de correction

K=1 fonte ou acier K=1,2 fonte incrustéeK=0,6 PVC

Les 2 lignes transversales représententLa vitesse conseillée dans les tuyauteries

à l’aspiration et au refoulement

1,5


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Exercice de calcul JExercice de calcul J: avec table de Darcy

• pour un débit de 80 m3/h• 12 m tuyau aspiration ? V max < 1,5 m/s • 50 m tuyau refoulement ? V max < 3,5 m/s

•tuyau fonte neuftuyau fonte neuf

résultat avec table de Darcy

•Diamètre mini des tuyaux- tuyau aspiration = diamètre 150 mm- tuyau refoulement = diamètre 100 mm

définir Diamètre mini des tuyaux ?


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Exercice de calcul JExercice de calcul J: avec table de Darcy

•pour un débit de 80 m3/h•12 m tuyau aspiration ? V max < 1,5 m/s•50 m tuyau refoulement ? V max < 3,5 m/s•tuyau fonte neuf

résultat avec table de Darcydébit de 80 m3/h

•tuyau aspiration = 1,5 m x 12/100 = 0,18 m•tuyau refoulement = 10 m x 50/100 = 5 m

J totale = 0,18 + 5 = 5,18 mce

calculer les pertes de charge Asp. et Ref. ?


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MOTEUR ELECTRIQUE

Boite à bornes

ventilateur

Bout d ’arbre

carcasse

Plaque constructeur


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Calcul des puissances absorbCalcul des puissances absorbééeses

Moteur électriquePompe

accouplement

Rappel de la formule:

Q x H x d367 x η


P = ?P =P =

Q = débit en m3/hd = densitéH = HMT en mη= rendementP = puissance absorbée

U = tension en volt I = intensité en Ampère cos.θ = courant reac.43 = 1,732 P = puissance absorbée

puissance électrique consommée

ηmoteur

Application numériqueQ = 80 m3/hH = 22,85 mce

= 80 %η

P abs. ppe = Pnom.= ? kWP abs. ppe = 6,23 kW6,23 kW Pnom.= 7,5 kW

Application numérique U = 400 v I = 12 Acos.Λ = 0,9043 = 1,732

P = ? kW

ηmot.

= 84 %

P mot. = 6, 28 kW

P = 7,48 kW


P = U x I x cos.Λ x 43

Donnéeshydrauliques

Donnéesélectriques

PuissancesPuissancesééquivalentesquivalentes


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