Pompe centrifuge
Qu'est ce qu'une pompe centrifuge ?
Une pompe centrifuge est un dispositif de transfert de fluide qui utilise la force centrifuge pour déplacer un liquide. Son principe de fonctionnement repose sur une roue qui tourne à grande vitesse, créant une pression qui propulse le fluide vers l’extérieur, puis dans le système de canalisation.
Le débit de la pompe centrifuge dépend de la vitesse de rotation de cette roue et de la géométrie de la volute (enveloppe). L’avantage de ce type de pompe est sa capacité à gérer de hauts débits tout en maintenant une pression constante, idéale pour les applications industrielles nécessitant un transfert continu de liquides. De plus, elle est peu sensible aux variations de viscosité des fluides. Les pompes centrifuges sont ainsi très utilisées dans les secteurs de l’industrie, de l’irrigation et des réseaux de distribution d'eau.
Quelle est la différence entre une pompe volumétrique et une pompe centrifuge ?
La différence entre une pompe volumétrique et une pompe centrifuge réside principalement dans leur fonctionnement et leurs applications. Une pompe volumétrique déplace un volume fixe de fluide à chaque cycle, offrant une pression constante et adaptée aux fluides visqueux ou sensibles. En revanche, une pompe centrifuge utilise la force centrifuge pour générer un débit continu, idéal pour des fluides peu visqueux et des applications nécessitant un débit élevé. Le choix entre ces deux types de pompes dépend des caractéristiques du fluide et des besoins spécifiques du système à équiper.
Quel est le rôle et l'utilisation d'une pompe centrifuge ?
Une pompe centrifuge joue un rôle clé dans le transfert de fluides dans de nombreux secteurs industriels. Son fonctionnement repose sur la force centrifuge, générée par la rotation d’une roue appelée « impulseur ». Elle permet de convertir l’énergie mécanique en énergie hydraulique, assurant ainsi le déplacement efficace de liquides, même sur de longues distances. Ces pompes sont idéales pour des applications variées comme par exemple l’approvisionnement en eau, l’irrigation agricole ou encore le traitement des eaux usées. Leur fiabilité et leur performance en font un choix incontournable pour optimiser le pompage dans les systèmes hydrauliques.
Quels sont les différents types de pompes centrifuges ?
Comprenant une large gamme de pompes disponibles, Il existe 3 types :
- Les pompes centrifuges multicellulaires, verticales ou horizontales
- Les pompes centrifuges monocellulaires (verticales ou horizontales)
- Les pompes centrifuges à amorçage automatique
La pompe centrifuge multicellulaire
Les modèles multicellulaires se distinguent par leur conception unique intégrant plusieurs roues à aubes montées en série. Cette configuration permet d'atteindre des pressions particulièrement élevées, idéales pour les applications industrielles exigeantes.
La disposition en cascade des turbines augmente progressivement la pression du fluide à chaque étage, générant une hauteur manométrique totale supérieure aux versions monocellulaires. Cette caractéristique les rend particulièrement adaptées pour le pompage sur de longues distances ou à grande hauteur.
Un système d'équilibrage sophistiqué compense la poussée axiale générée par la succession des roues, garantissant une durée de vie optimale des paliers. Ces pompes nécessitent un entretien régulier des joints inter-étages pour maintenir leur rendement maximal.
La pompe centrifuge horizontale
La configuration horizontale se révèle particulièrement adaptée aux installations industrielles modernes. Sa conception permet une maintenance simplifiée grâce à un accès direct aux composants essentiels. Les modèles actuels atteignent une plage de débit remarquable, allant de 20 à 400 m³/h selon leur puissance.
Fabriquées en acier inoxydable, ces pompes centrifuges horizontales excellent dans le transfert de liquides corrosifs. Leur moteur électrique, souvent en version triphasée 380V, assure une excellente conversion de l'énergie cinétique.
L'installation requiert un clapet anti-retour pour prévenir le retour de fluide. Ces pompes trouvent leur utilité dans de multiples domaines : systèmes d'irrigation sophistiqués, vidange de bassins industriels ou applications chimiques spécialisées.
Fonctionnement d'une pompe centrifuge
Le principe de fonctionnement une pompe centrifuge ?
Comment fonctionne une pompe centrifuge ?
Le fonctionnement d’une pompe centrifuge (ici sur une pompe de surface KSB Etanorm) repose sur un mécanisme simple mais extrêmement performant, particulièrement adapté aux applications industrielles nécessitant un transfert de liquide efficace. Voici les principales étapes du processus de fonctionnement d’une pompe centrifuge :
Les étapes du processus de fonctionnement d’une pompe centrifuge :
- Phase d'aspiration : La pompe commence par aspirer le liquide depuis une source d’approvisionnement, comme un réservoir, un puits, ou une autre réserve de liquide. Ce processus d’entrée se fait par une ouverture spécifique appelée "aspiration", où le liquide est attiré dans le corps de la pompe.
- Action de centrifugation : Une fois le liquide aspiré, il pénètre dans le corps de la pompe où se trouve un rotor équipé de pales, souvent appelé "roue". Ce rotor, en rotation rapide, utilise la force centrifuge pour projeter le liquide vers l’extérieur. Ce mouvement permet de générer une pression croissante à l’intérieur de la pompe, favorisant ainsi l'accélération du fluide vers la sortie.
- Phase de refoulement : Sous l’effet de la pression créée, le liquide est expulsé de la pompe par une sortie appelée "refoulement". Le fluide est alors dirigé vers sa destination finale, qu’il s’agisse d’un réservoir de stockage, d’un système de distribution ou d’un autre point d’utilisation.
Ce fonctionnement en trois étapes permet aux pompes centrifuges d’offrir un rendement élevé et une grande fiabilité dans le transfert de liquides variés.
Les parties et composants d’une pompe centrifuge
Une pompe centrifuge est composée de plusieurs éléments clés, qui lui permettent d'assurer un transfert efficace de liquides dans divers systèmes industriels et domestiques.
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Le corps de pompe (ou volute)
Il constitue l'enveloppe protectrice et oriente le flux de liquide.
La buse de refoulement
La buse de refoulement se trouve généralement sur le corps de pompe (ou volute) à la sortie de la pompe. Elle est positionnée après la roue pour diriger le fluide sous pression vers le circuit de tuyauterie et de vannes.
Le rotor
Il est situé au centre et est équipé de pales (aussi appelées aubes) qui génèrent la force centrifuge nécessaire pour déplacer le fluide. Il existent différents types de rotor : articulé, semi-rigide, rigide ou flexible.
La turbine
Celle-ci fait tourner le rotor et permet ainsi l’aspiration et le refoulement du liquide.
L' arbre de pompe
L'arbre de pompe relie la turbine au moteur, assurant la transmission de puissance
Les joints d’étanchéité
Essentielles à tous éléments mécaniques, ils évitent les fuites tout en maintenant une pression constante à l'intérieur du système.
Le moyeu
Il se trouve au centre de la roue, là où les aubes sont fixées. Il est monté sur l’arbre de la pompe et assure la transmission du couple moteur à la roue pour générer l’écoulement du fluide. Grâce à la combinaison de ces composants, la pompe centrifuge garantit un débit continu et régulier, adapté à de nombreuses applications de transfert de fluide.
Les principaux matériaux qui la constitue
Une pompe centrifuge peut être constituée de plusieurs matériaux en fonction de son application et des fluides pompés. Voici les principaux matériaux utilisés :
Fonte :
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la fonte est couramment utilisée pour les corps de pompe et les volutes en raison de sa résistance mécanique et à l’abrasion. Elle est cependant sensible à la corrosion.
Acier inoxydable :
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Utilisé pour les pompes manipulant des fluides corrosifs ou exigeant une haute propreté (chimie, agroalimentaire). L’inox 316L est un choix fréquent.
Bronze :
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On peut trouver du bronze dans certaines roues de pompes car cet alliage est résistant à la corrosion, notamment en milieu marin.
Les plastiques techniques
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comme le Polypropylène (PP), le PVDF ou encore le PTFE: Des matériaux qui excellent dans les applications chimiques agressives où les métaux risquent de se corroder.
Les alliages spéciaux
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comme l'Hastelloy ou le Duplex : utilisés dans des environnements extrêmes (haute corrosion et/ou hautes températures). Chaque matériau est sélectionné en fonction de la compatibilité chimique et des contraintes mécaniques du fluide pompé
Les avantages d’une pompe centrifuge
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Simplicité de conception : Les pompes centrifuges ont une structure simple, ce qui facilite leur fabrication, leur installation, et leur entretien.
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Fiabilité et durabilité : Avec peu de pièces mobiles, les pompes centrifuges sont robustes et offrent une grande longévité, même en usage continu.
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Efficacité énergétique : Grâce à leur capacité à gérer des débits élevés avec un minimum d’énergie, elles sont économiques en termes de consommation d'énergie.
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Débit régulier : Les pompes centrifuges fournissent un débit continu et stable, idéal pour les applications nécessitant un flux constant.
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Polyvalence : Adaptables à une grande variété de liquides, elles peuvent manipuler des fluides à diverses températures et viscosités, y compris les produits chimiques.
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Maintenance réduite : La conception simplifiée des pompes centrifuges signifie moins d'usure et un entretien moins fréquent, ce qui réduit les coûts d’exploitation.
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Coût initial abordable : Comparées à d'autres types de pompes, elles ont souvent un coût d’achat et d’installation plus bas, tout en offrant un excellent rapport qualité-prix.
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Flexibilité d'installation : Les pompes centrifuges peuvent être installées de différentes manières pour s’adapter aux configurations des systèmes, en facilitant leur intégration dans les infrastructures existantes.
Quels types de pompes centrifuges sont distribués chez ASFLUID ?
Expert en transfert de fluide depuis 35 ans, nous avons noué des partenariats de longue date afin d'adresser l'ensemble des problématiques industriels et de couvrir une grande partie des applications. Nous sommes entourés de constructeurs leaders sur leur secteur tels que KSB depuis 33 ans, Someflu depuis 22 ans, GEA depuis 3 ans et Tsurumi Pump depuis 10 ans.
Nous distribuons 3 grandes familles de pompes : les pompes centrifuges submersibles comme par exemple les pompes Etanorm V, Ama-Porter ou Amarex , les pompes centrifuges de surface comme les pompes MegaCPK, Magnochem, ou KWP, de marque KSB ou encore les pompes verticales comme les pompes VCP ou VCI de marque Someflu
Comment choisir et dimensionner une pompe centrifuge ?
La notion fondamentale d'hauteur manométrique totale
Le dimensionnement optimal d'une pompe centrifuge repose sur trois paramètres fondamentaux : la hauteur manométrique totale (HMT), le débit requis et les caractéristiques du fluide à pomper.
La HMT représente la somme des pressions que la pompe doit vaincre, tandis que le débit détermine la quantité de fluide à déplacer par unité de temps. Les propriétés du liquide comme sa viscosité, sa température et sa densité influencent directement le choix des matériaux.
Un calcul précis de la perte de charge s'avère également indispensable pour éviter tout risque de cavitation. Cette analyse permet de sélectionner une pompe dont le point de fonctionnement se situe dans sa plage de rendement maximal, garantissant performances optimales et longévité.
La notion de courbe caractéristique
La courbe caractéristique d'une pompe centrifuge est une représentation graphique essentielle qui illustre les performances de la pompe en fonction de ses conditions d'utilisation. Elle met en relation deux variables principales : le débit (Q) sur l'axe horizontal et la hauteur manométrique totale (HMT) sur l'axe vertical. Cette courbe, généralement en forme de demi-lune, montre que la pression maximale est atteinte à débit nul, tandis que le débit maximal correspond à une pression minimale. Les constructeurs complètent souvent ce graphique avec d'autres courbes importantes : celle du rendement (η), qui présente un point optimal de fonctionnement, et celle du NPSH (Net Positive Suction Head), qui indique les conditions d'aspiration nécessaires pour éviter la cavitation. Ces courbes caractéristiques sont indispensables pour sélectionner la pompe adaptée à une application spécifique et pour garantir son fonctionnement optimal dans les conditions d'exploitation prévues.
Aspiration et refoulement des pompes centrifuges
L'aspiration axiale d'une pompe centrifuge s'effectue au centre de la roue à aubes, créant une dépression qui attire naturellement le liquide. Cette conception garantit une capacité de pompage optimale, même avec des fluides de viscosités différentes.
La partie refoulement se situe quant à elle sur le pourtour de la pompe. Grâce à l'effet de la rotation, le liquide accéléré est projeté vers l'extérieur à haute vitesse. Une volute spécialement profilée récupère ensuite ce flux pour le diriger vers la sortie.
Un clapet anti-retour placé sur la conduite de refoulement empêche le retour du liquide lors de l'arrêt de la machine rotative. Pour une efficacité maximale, la tuyauterie d'aspiration doit rester aussi courte que possible, limitant les pertes d'énergie.
Le bon dimensionnement de pompes centrifuges
Le dimensionnement d'une pompe centrifuge est une étape cruciale pour garantir son efficacité, sa durabilité et la rentabilité des systèmes hydrauliques. Un mauvais dimensionnement peut entraîner des problèmes majeurs, tels qu'une surconsommation d'énergie, une usure prématurée des composants, ou encore une insuffisance de débit ou de pression pour répondre aux besoins opérationnels.
Pour bien dimensionner une pompe centrifuge, il est essentiel de prendre en compte plusieurs paramètres :
- Les caractéristiques du fluide : viscosité, densité, température, et présence éventuelle de particules solides.
- Les besoins du système : débit requis, pression nécessaire, et hauteur manométrique totale.
- Les conditions d’installation : hauteur d'aspiration, pertes de charge dans le réseau, et environnement de fonctionnement.
Une pompe correctement dimensionnée fonctionnera dans son point de rendement optimal, réduisant ainsi les coûts énergétiques, les risques de cavitation et les besoins de maintenance. Cela garantit non seulement une meilleure performance, mais aussi une longue durée de vie de l’équipement, ce qui est essentiel pour assurer la fiabilité des opérations industrielles.
Type d’application d’une pompe centrifuge
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Approvisionnement en eau : Elles servent à pomper l'eau des puits et des réservoirs pour alimenter les réseaux de distribution d'eau potable.
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Traitement des eaux usées : Utilisées pour transférer les eaux usées vers les stations de traitement, elles jouent un rôle fondamental dans la gestion des eaux usées.
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Industrie chimique : Spécialement conçues pour résister aux substances agressives, les pompes centrifuges assurent le transfert sécurisé de produits chimiques dangereux.
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Applications alimentaires et pharmaceutiques : Dans ces secteurs, des pompes centrifuges respectant des normes d'hygiène strictes sont utilisées pour le pompage de liquides sensibles, répondant aux exigences de sécurité et de pureté