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Pompes centrifuges et volumétriques

Pompes centrifuges et volumétriques

Types de pompes

On distingue deux principales familles de technologies : les pompes centrifuges et les pompes volumétriques.

Pompes centrifuges

Reposant sur un principe de transfert du produit par rotation rapide, les pompes centrifuges se caractérisent par la fourniture de gros débits et une aptitude à tourner sans endommagement même lorsque le débit de sortie est coupé en raison de l’inverse proportionnalité entre la pression P et le volume Q du produit pompé :

Principe physique de fonctionnement d’une pompe centrifuge (a) et d’une pompe volumétrique.

Les pompes centrifuges sont pour la même raison mal adapté à la fonction de dosage. Il s’agit d’une famille de pompe très normalisées et relativement peu chères (80 % des pompes en service).

Les pompes centrifuges sont adaptées au pompage d’importantes quantités de produits de faible siccité (quelques pour cent) et de faible viscosité (de 1 à 40cPo). C’est le cas de produits très liquides tels que l’eau (1 cPo), le lait (3 cPo) ou l’huile végétale (30 cPo).

Pompes volumétriques

Elles permettent de combattre une contre-pression tout en offrant la possibilité de régler le débit au moyen d’un variateur.   De ce fait, elles sont adaptées à la fonction de dosage et capables d’une aspiration beaucoup plus forte que les pompes centrifuges. Elles sont relativement plus chères à l’achat (20 % de pompes de service).

Les pompes volumétriqus sont adaptées au pompage des produits tels que les boues, dont la siccité peut atteindre 35 % et la viscosité dépasser 10 000 cPo.

C’est également le cas de la pâte dentifrice (80 000 cPo) ou de la mayonnaise (de 5000 à 20 000 cPo), de l’encre offset (26 000 cPo) ou de la résine (100 000 cPo).

Les types de pompes étant nombreux, l’analyse fonctionnelle permet de retenir le type de matériel le mieux adapté. Les pompes sont définies par :

  • Leurs caractéristiques : débit, pression, température, NPSH, pulsatoire ;
  •  Leurs aptitudes : transfert, dosage, intervention, process, marche à sec, viscosité, pompage de produits abrasifs, corrosifs ou fragiles.

Autres types de pompes

Pompes à engrenages

Les engrenages sont à dentures extérieures ou à dentures intérieures. Ces pompes se situent dans les moyennes pressions (250 bar maximum). Les engrenages sont en acier, les corps en alliages légers ou en fonte.

Pompes à palettes

Les palettes sont constamment maintenues en contact avec le stator, soit par ressort, soit par force centrifuge pour assurer l’’étanchéité. Ce sont des pompes de moyenne pression ( 250 bar maximum).

Pompes à pistons

Ce sont les seules qui permettent d’atteindre les hautes pressions (jusqu’à 500 bar et plus dans certaines conditions).

Facteurs de dysfonctionnement

Surcharge

Une pompe est choisie d’après certaines conditions spécifiques telles que débit, pression, vitesse… Elle peut fonctionner de temps à autre en surcharge. Mais si on oublie que ce service devrait être rendu occasionnellement et qu’on la fait tourner 24 heures par jour sous ce régime, on obtient une rupture de l’arbre ou des paliers grillés.

Mauvais graissage

Si on fait tourner une pompe avec des paliers sans graisse, on finit par un arrêt brutal. Dans ce cas, on s’aperçoit souvent de l’absence de graisseur sur la pompe ou que la pompe concernée n’est inscrite dans le plan de graissage.

Le fiabiliste doit veiller à la présence des graisseurs le cas échéant ou les retirer dans le cas des roulements graissés à vie.

Fluide inadapté

Si on modifie le critère de pompage en changeant la nature du fluide à véhiculer ou en augmentant la température, les matériaux peuvent ne pas être adaptés. La pompe risque d’être détruite.

Fonctionnement à vide

En cas d’absence de contrôle de démarrage, la vanne de refoulement étant fermé, ainsi que la vanne de by-pass, la pompe peut fonctionner à vide. Le débit est nul, toute la puissance fournie se transforme en chaleur.  Et puisque le liquide ne circule pas, la chaleur produite ne peut être évacuée. La roue, le fond et la garniture seront endommagés.

Mauvais alignement

La pompe et le moteur ne sont pas exactement en face par défaut de l’accouplement, défaut de fixation ou de fondation. Les paliers et l’arbre seront soumis à des vibrations et finiront par se casser.

Fuite

Le liquide fuit.  Si le liquide est acide, les pièces métalliques extérieures qui sont différentes de la partie hydraulique seront attaquées et rongées. Une fuite abondante provient de l’usure de la garniture ou d’un défaut de tresse.

Corps étranger

Des particules solides peuvent s’introduire dans le liquide s’il n’y a pas de crépine d’aspiration ou de protection à l’entrée. Elles peuvent détruire les pièces hydrauliques.

Contrainte des tuyauteries

Si les brides des tuyauteries d’aspiration et de refoulement ne sont pas en face de celles de la pompe et si le montage se fait en forçant sur les tuyauteries, une traction anormale s’exerce sur la pompe. Cette traction peut causer des déformations externe et interne de la pompe et un frottement de la roue sur le corps de la pompe. Cela entrainera le blocage de la pompe, l’usinage du corps de la pompe, ou la brisure des tubulures d’aspiration et de refoulement.

Ce défaut sera encore accentué par un pompage des fluides chauds. La dilatation sera absorbée par le corps de la pompe qui finira par casser. L’utilisation des joints de dilatation est indispensable.  

Cavitation

 C’est la formation au sein d’un liquide des poches de vide ou de vapeur provoquée soit par l’élévation de température, soit par la diminution de la pression du milieu fluide. Ces deux causes peuvent ou non coexister et chacune d’elles peut être locale ou générale. Il peut se créer des trous pleins de vide autour desquels le liquide arrive dans la zone dans laquelle il reçoit de l’énergie, la pression remonte et les trous ou poches, comprimés violement, implosent. Ce phénomène s’accompagne souvent de bruits violents et de vibrations importantes.

Les effets de la cavitation sont nombreux selon le produit (température, tension de vapeur, densité) et le type de pompe (caractéristiques de fonctionnement et matériaux constitutifs).

Effets hydrauliques :

-perte de débit

– bruits allant du petit cliquetis au bruits de crécelle intense,

– pulsations

– parfois désamorçage,

-produit changeant de couleur (transformation en une émulsion au gaz).

Effets mécanique :

  • Rupture d’arbre,
  • Fuite de garniture,
  • Destruction des joints,
  • Echauffement des paliers,
  • Erosion des roues, corps, aubes, etc.

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