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]
www.motralec.com
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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
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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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circuits hydrauliques
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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circuits hydrauliques
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
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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
Rappel de la formule:
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
Rappel de la formule:
P = U x I x cos.Λ x 43
Donnéeshydrauliques
Donnéesélectriques
PuissancesPuissancesééquivalentesquivalentes
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