Formation Ksb Notions d Hydraulique Et Electricite

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 : service-commercial@motralec.com

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S. Tourdiat

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 ?

S. Tourdiat

Les différents types de pompes

Les pompes volumétriques

Les pompes centrifuges

Les pompes hélices

S. Tourdiat

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

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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

S. Tourdiat

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

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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

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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

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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

S. Tourdiat

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

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

S. Tourdiat

L ’eau est soumise

à la pression de l ’air=

Pression

atmosphérique

S. Tourdiat

� 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.

S. Tourdiat

Courbe NPSH

Courbe Puissance

Absorbée

Courbe Q/HCourbe de

rendement

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6974 76 75

20 40 60 80 100 120 140 160

Q m3/h

zone de débit trop fort

zone de débit trop faible

Pointoptimum

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circuits hydrauliques

aspiration refoulement

niveau identique

J aspir. P1 J refoul.

circuit à plat

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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

S. Tourdiat

circuit montant pompe en aspiration

niveau refoulement

H géo refoul.

J refoul.

H géo aspirat.

niveau aspiration

J aspir.

Hauteur géométrique totale

axe de la pompe

S. Tourdiat

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 35 70 105 140 175 210

débit m3/h

courbe pompe courbe de réseau

Hauteur géométrique

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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

S. Tourdiat

Raccordement des tuyauteries d’aspiration et de refoulement

Sens d’écoulement du fluide

V < 1,5 m/s

L1 ≥ 3D1

divergent

convergent

V < 3,5 m/s

S. Tourdiat

DiamétreTuyau

S. TourdiatDébit en m3/h

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

S. Tourdiat

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 ?

S. Tourdiat

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. ?

S. Tourdiat

MOTEUR ELECTRIQUE

Boite à bornes

ventilateur

Bout d ’arbre

carcasse

Plaque constructeur

S. Tourdiat

Calcul des puissances absorbCalcul des puissances absorbééeses

Moteur électriquePompe

accouplement

Rappel de la formule:

Q x H x d367 x η

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

P = U x I x cos.Λ x 43

Donnéeshydrauliques

Donnéesélectriques

PuissancesPuissancesééquivalentesquivalentes

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