Qu’est-ce qu’une pompe centrifuge ?
Une pompe centrifuge est un type de pompe centrifuge dotée d’une roue en forme d’hélice à l’intérieur du corps de pompe. Le corps a une forme de volute et est également connu sous le nom de pompe à volute.
Le liquide pénètre dans la roue par l’orifice d’aspiration central et est propulsé vers l’extérieur à grande vitesse par l’action centrifuge de la rotation. Lorsqu’il traverse la chambre de la volute, il est progressivement décéléré et transformé en pression.
Il existe deux types de pompes centrifuges : les pompes à un étage avec une seule roue et les pompes à plusieurs étages avec deux roues ou plus. Le système multicellulaire augmente la pression à chaque étage et est utilisé lorsque des pressions élevées sont requises.
Utilisations des pompes centrifuges
Les pompes centrifuges sont souvent utilisées lorsqu’un débit élevé et une faible pression sont nécessaires. Elles sont largement utilisées dans les utilisations industrielles telles que le drainage, l’alimentation en eau des chaudières, l’alimentation en eau et les eaux usées, ainsi que dans l’exploitation minière et l’industrie chimique. Elles sont également utilisées dans le secteur agricole, par exemple pour l’irrigation, et pour l’alimentation et la vidange des unités de climatisation.
Les pompes centrifuges sont souvent utilisées pour des solutions dont la concentration volumique de solides dans le liquide est inférieure à 20 % et dont la viscosité est relativement faible. De plus, des formes d’aubes améliorées et des matériaux résistant à l’usure et à la corrosion sont utilisés pour le transport d’eaux boueuses, d’eaux usées, de boues et de mélanges de pulpe, de sable et de gravier, de charbon, etc. Une autre utilisation est le transport de poissons et d’oranges avec de l’eau en réduisant le nombre d’aubes pour augmenter la surface d’écoulement.
Principe des pompes centrifuges
Dans une pompe centrifuge, la force centrifuge transmet au fluide l’énergie de la pression et de la vitesse en faisant tourner une roue dans un corps. Le fluide est ensuite décéléré dans le corps en forme de volute et l’énergie de la vitesse est convertie en énergie de pression. Ce phénomène est connu sous le nom de théorème de Bernoulli.
Les roues sont disponibles sous forme d’écoulement radial, qui sont des surfaces courbes bidimensionnelles où le fluide s’écoule dans la direction radiale, et sous forme d’écoulement mixte, qui sont des surfaces courbes tridimensionnelles passant de la direction axiale à la direction radiale de manière incrémentielle. Il s’agit d’un élément important pour convertir efficacement l’énergie de la vitesse en pression.
L’enveloppe est installée de manière à former une chambre en forme de spirale à l’extérieur de la roue. L’augmentation progressive de la section transversale dans le sens de la rotation ralentit graduellement le fluide à grande vitesse éjecté par la force centrifuge de la roue et augmente la pression (pression statique).
La pression générée par une seule roue est limitée. Si des pressions plus élevées sont nécessaires, une pompe à plusieurs étages est utilisée. Dans une pompe à plusieurs étages, le fluide sortant de la première roue est aspiré dans la deuxième roue pour augmenter encore la pression. Cette opération peut être répétée plusieurs fois pour obtenir une pression plus élevée.
Construction de la pompe
La construction de la pompe est étroitement liée au débit et à la hauteur manométrique et constitue un critère de sélection important lors du choix d’une pompe. Les pompes centrifuges se composent d’une roue et d’une volute, ainsi que d’un arbre, de paliers, d’un accouplement d’entraînement et de raccords d’aspiration et de refoulement, d’un dispositif d’étanchéité de l’arbre et, si nécessaire, d’un manomètre, d’un capteur de pression ou d’un pressostat.
Il existe des pompes dotées d’aubes directrices fixes non rotatives disposées à la périphérie de la roue. Elles sont appelées pompes centrifuges ou pompes à turbine et font partie de la famille des pompes centrifuges. Le mécanisme est similaire à celui d’une pompe centrifuge, mais le fluide sortant de la roue est efficacement ralenti lorsqu’il traverse l’aube directrice, ce qui augmente la pression statique et donc le rendement global.
Autres informations sur les pompes à volute
Pompes centrifuges et cavitation
La pompe étant conçue pour convertir un liquide en pression, des problèmes peuvent survenir si des gaz sont introduits dans la pompe ou s’ils sont générés. L’un de ces problèmes est la cavitation.
La cavitation dans les pompes est un phénomène dans lequel la pression du liquide à l’intérieur de la pompe chute rapidement et le liquide se vaporise rapidement lorsqu’il atteint la pression de vapeur saturante. La cavitation dans les pompes centrifuges se produit lorsque la pression statique du liquide diminue en raison de l’augmentation de la vitesse du liquide entrant dans la roue et que la pression statique près de l’entrée tombe en dessous de la pression de vapeur saturante du liquide.
La cavitation répétée endommage la roue, ce qui entraîne l’érosion par cavitation. Des vibrations et du bruit sont également générés et les performances sont réduites. Cela entraîne une détérioration prématurée et la destruction de l’équipement, non seulement de la pompe centrifuge, mais aussi des tubes et des vannes.
La cavitation peut être évitée en modifiant les conditions de fonctionnement, en réduisant la résistance du côté de l’aspiration et en améliorant la forme et la surface de la roue afin que la pression du fluide ne descende pas en dessous de la pression de vapeur saturée.