Pompes

La principale caractéristique de la pompe centrifuge consiste à convertir l'énergie d'une source de mouvement (le moteur) d'abord en vitesse (ou énergie cinétique) puis en énergie de pression. Le rôle d'une pompe consiste en effet à conférer de l'énergie au liquide pompé (énergie transformée ensuite en débit et en hauteur d'élévation) selon les caractéristiques de fabrication de la pompe elle-même et en fonction des besoins spécifiques à l'installation. Le fonctionnement est simple : ces pompes utilisent l'effet centrifuge pour déplacer le liquide et augmenter sa pression. À l'intérieur d'une chambre hermétique équipée d'entrée et de sortie (cochlée ou volute), tourne une roue à palettes (roue), le véritable cœur de la pompe. La roue est l'élément tournant de la pompe qui convertit l'énergie du moteur en énergie cinétique (la partie statique de la pompe, c'est-à-dire la volute, convertit au contraire l'énergie cinétique en énergie de pression). La roue est à son tour fixée à l'arbre de pompe, directement emboîté sur l'arbre de transmission du moteur ou couplé à celui-ci par un couple rigide.

Lorsque le liquide entre dans le corps de la pompe, la roue (alimenté par le moteur) projette le fluide à la périphérie du corps de la pompe grâce à la force centrifuge produite par la vitesse de la roue : le liquide emmagasine ainsi une énergie (potentielle) qui sera transformée en débit et en hauteur d'élévation (ou énergie cinétique). Ce mouvement centrifuge provoque au même moment une dépression capable d'aspirer le fluide à pomper. En connectant ensuite la pompe à la tuyauterie de refoulement, le liquide sera facilement canalisé et atteindra l'extérieur de la pompe. La roue d'une pompe centrifuge peut être réalisée selon plusieurs variantes de fabrication : roues ouvertes, roues fermées, roues semi-ouvertes, roues monocanal, roues axiales, roues semi-axiales, roues en retrait, vortex, à spirale, etc.

Il existe des pompes centrifuges à un étage, c'est-à-dire équipées d'un seul générateur de portée et de pression (une roue). En présence de plusieurs roues (la première décharge le liquide sur la deuxième et ainsi de suite…), il s'agira au contraire de pompes centrifuges à plusieurs étages, caractérisées par la somme des pressions fournies par chaque roue. Le fonctionnement de la pompe centrifuge dépend non seulement du moment initial de l'amorçage, mais aussi de la façon dont est assurée l'aspiration du liquide même : en effet, si la pompe est située à un niveau inférieur à celui de la veine d'où le liquide est prélevé, ce dernier entre spontanément dans la pompe (cas d'une installation en charge). En revanche, si la pompe est située au-dessus de la source d'où l'on veut pomper, le liquide devra alors être aspiré : la pompe (comme la tuyauterie d'aspiration) devra donc être amorcée de façon préventive, c'est-à-dire remplie de liquide (cas d'une pompe auto-amorçante).

Le système centrifuge présente d'innombrables avantages par rapport aux autres types de pompage : il garantit un volume d'encombrement réduit, un service relativement silencieux et une mise en œuvre facile avec tous les types de moteurs électriques disponibles sur le marché. Il s'adapte aussi aisément à tous les problèmes de traitement des liquides puisqu'en l'adaptant aux conditions d'utilisation particulières, il est capable de répondre aux exigences spécifiques des installations de destination.

Principes des pompes hydrauliques

Pompe centrifuge : Pompe qui utilise le mouvement de rotation d'une roue à palettes (roue) insérée dans le corps même de la pompe. La roue, en tournant à une vitesse élevée, projette l'eau aspirée précédemment à l'extérieur grâce à la force centrifuge développée, tout en faisant circuler le liquide dans le corps fixe puis dans le tuyau de refoulement.

Débit : Quantité de liquide (en volume ou en poids) qui doit être pompée, transvasée ou élevée par une pompe pendant un intervalle de temps donné : exprimée normalement en litres par seconde (l/s), litres par minute (l/min) ou en mètres cubes par heure (m³/h). Symbole : Q.

Hauteur d'élévation : Hauteur de soulèvement d'un liquide : le pompage sous-entend l'élévation d'un liquide depuis un niveau plus bas vers un niveau plus haut. Exprimé en mètres de colonne de liquide ou en bars (pression). Dans ce dernier cas, le liquide pompé ne franchit aucun dénivelé mais est exclusivement fourni au niveau du sol à une pression donnée. Symbole : H.

Courbe de prestations : Illustration graphique particulière qui identifie les prestations de la pompe : le diagramme représente en effet la courbe formée par les valeurs de débit et de hauteur d'élévation, indiquées par rapport à un type de roue spécifique et à un modèle de pompe particulier.

En charge : Type particulier d'installation de la pompe, située à un niveau inférieur à celui de la veine où l'eau est prélevée : de cette façon, l'eau entre spontanément dans la pompe sans aucune difficulté.

Amorçage : Remplissage de la pompe ou de la tuyauterie par retrait de l'air que celle-ci contient. Dans certains cas, il peut y avoir des pompes auto-amorçantes, c'est-à-dire équipées d'un mécanisme automatique qui facilite l'amorçage et, par conséquent, le démarrage de la pompe qui, autrement, serait impossible ou tout au moins très lent.

Cavitation : Phénomène créé par une instabilité du flux de courant. La cavitation se manifeste par la formation de cavités dans le liquide pompé et est accompagnée de vibrations bruyantes, d'une réduction du débit et, de façon moindre, du rendement de la pompe. Elle est provoquée par le passage rapide de petites bulles de vapeur à travers la pompe : leur explosion crée de micro-jets qui peuvent également provoquer des dommages sérieux.

Pertes de charge : Pertes d'énergie dues au frottement du liquide le long des parois de la tuyauterie et proportionnelles à la longueur de celles-ci. Elles sont aussi proportionnelles au carré de la vitesse de circulation et variables en fonction de la nature du liquide pompé. Toute occasion de ralentissement de la circulation normale du fluide déplacé représente de toute façon une cause de pertes charge, comme les brusques changements de direction ou de section des tuyauteries.
Pour un bon choix de la dimension de la pompe, la somme de ces pertes doit être ajoutée à la hauteur d'élévation initialement prévue.

Garniture mécanique : Garniture mécanique pour arbres rotatifs. Utilisée dans tous ces cas où aucun écoulement externe du liquide n'est admissible. Elle est composée de deux anneaux à surface plane, l'un stationnaire et l'autre rotatif : les deux faces sont pressées l'une contre l'autre de façon à ne laisser qu'un film hydrodynamique très fin formé du liquide à retenir, avec la fonction de lubrifier les pièces en frottement.

Viscosité : Il s'agit d'une caractéristique du fluide pompé : elle représente sa capacité à s'opposer au déplacement. La viscosité varie en fonction de la température.

Poids spécifique : Chaque fluide a une densité caractéristique.
L'eau, utilisée comme élément de comparaison a, par convention, un poids spécifique (ou densité) égal à 1 (à 4 C et au niveau de la mer). Le poids spécifique représente la valeur utilisée pour comparer le poids d'un certain volume de liquide avec le poids du même volume d'eau.