Les fondements de l'hydraulique
Comprendre les fondements de l'hydraulique et notamment le fonctionnement d'une pompe centrifuge dans son environnement, c'est d'obtenir à terme des gains énergétiques certains.
Les fondements de l'hydraulique passent par la compréhension de plusieurs points stratégiques
- La pompe (ici la technologie centrifuge)
- Les caractéristiques essentielles
- Les caractéristiques réseau
- La perte de charge
- Le point de fonctionnement
- L' optimisation hydraulique
- L' optimisation mécanique
- L' optimisation électrique
La pompe centrifuge
C'est une machine tournante, constituée de 2 parties distinctes
- Le corps de pompe
- La roue
La mise en mouvement s'effectue par une liaison pivot (roulements.). Un jeu mécanique fonctionnel permet d’assurer une certaine liberté entre la partie mobile (Roue) et la partie fixe (corps pompe). La pompe permet un transfert interne entre l’énergie mécanique et l’énergie hydraulique
Les 5 caractéristiques essentielles
- Le débit : Q
- La hauteur manométrique totale : H.M.T
- La vitesse de rotation : N/trmn
- Capacité d'aspiration : HA
Les caractéristiques réseau
- Les caractéristiques de l'installation réseau
- Des canalisations : Diamètre / Longueur et Singularité (existe-il des changements de direction?)
- Des accessoires de robinetterie (Vannes, filtres ... )
Les pertes de charge
- Les caractéristiques de la perte de charge
- La perte de charge correspond à la dissipation, par frottements, de l’énergie mécanique d’un fluide en mouvement dans les canalisations et accessoires de robinetterie
- Elles augmentent au carré du débit
- C’est une question de vitesse d’écoulement, il y a de la vitesse et il y a de frottement !
- Les pertes de charge se matérialisent par une courbe réseau
Le point de fonctionnement
C’est l’intersection de la courbe caractéristique de la pompe avec la courbe caractéristique réseau de l’installation
L’évolution des caractéristiques réseau modifie le point de fonctionnement de la pompe en débit et en pression
L'optimisation hydraulique
- Caractéristiques de l’installation réseau
Le point Q / H contractuel est toujours le point optimum de meilleur rendement hydraulique
2. L’hydraulique à haut rendement
Le rendement hydraulique dépend ainsi de plusieurs facteurs :
- De la conception des corps, roues et paliers
- Des matériaux, finitions de surface
- Des dimensions, tailles et vitesses
- Des fluides véhiculés
L'optimisation mécanique
- Courbe de fiabilité d’une pompe, en relation avec ses conditions d’exploitation
- Le point de meilleur rendement est toujours le point optimum de fiabilité
L'optimisation électrique
1. Le moteur KSB SupremE (moteur haute performance)
- Le moteur KSB SuPremE peut fournir jusqu’à +10% d’économie par rapport au moteur IE3, en fonction du profil de charge
- Moteur synchrone à reluctance
- Rotor perforé pour une meilleure perméabilité magnétique
2. Rendement moteur
Le rendement moteur dépend de :
- La taille et le type de moteur
- La qualité et quantité des matériaux actifs
- La conception du rotor et l’entrefer
- La conception globale
Courbe de performance
- Le rendement d’un moteur électrique est directement lié à la charge
- Le facteur de puissance (Cos) est lui aussi lié à la charge
- Le rendement moteur est optimum à 4/4 de charge
2. Les sources d'économies d'énergie
- Une pompe parfaitement adaptée à l’installation (Q/H optimum)
- L'utilisation de la variation de vitesse : avec un facteur puissance proche de 1 et un rendement moteur élevé (95 à 98%)
- L'adaptation du process : avec la régulation de pression, de débit, de température et de niveau