Les pompes transfèrent les liquides d’un point à un autre en convertissant l’énergie mécanique de la rotation en énergie de pression (tête). La pression appliquée au liquide force le fluide à s’écouler au débit requis et à surmonter les pertes de frottement (ou de charge) dans la tuyauterie, les vannes, les raccords et les équipements de traitement.
Lors de la conception d’un système de pompe, les ingénieurs déterminent les propriétés du fluide, les exigences de l’utilisateur final et comprennent les conditions environnementales du système de pompe considéré. Les applications de pompage incluent des exigences de débit constant ou variable, desservant des charges simples ou en réseau, et consistant en boucles ouvertes (refoulement anti-retour ou liquide) ou en boucles fermées (systèmes de retour).
Considérations de conception pour les systèmes de pompage
Les points importants suivants doivent être pris en compte dans la phase de conception des systèmes de pompage:
- Acidité / alcalinité (pH) et composition chimique: Les fluides corrosifs et acides peuvent dégrader les pompes et doivent être pris en compte lors du choix des matériaux de la pompe.
- Température de fonctionnement: Les matériaux et la dilatation de la pompe, les composants du joint mécanique et les matériaux d’emballage doivent être pris en compte avec des fluides pompés plus chauds que 200 ° F.
- Concentrations de solides / tailles de particules: Lors du pompage de liquides abrasifs tels que des boues industrielles, le choix d’une pompe qui ne se bouchera pas ou ne tombera pas prématurément dépend de la taille des particules, de la dureté et du pourcentage volumétrique de solides.
- Densité: La densité du fluide est le rapport de la densité du fluide à celle de l’eau dans des conditions spécifiées. La densité affecte l’énergie nécessaire pour soulever et déplacer le fluide et doit être prise en compte lors de la détermination des exigences de puissance de la pompe
- Pression de vapeur: La pression de vapeur d’un fluide est la force par unité de surface (F / A) qu’un fluide exerce dans le but de changer de phase d’un liquide à une vapeur, et dépend des propriétés chimiques et physiques du fluide. Une bonne prise en compte de la pression de vapeur du fluide aidera à minimiser le risque de cavitation.
- Viscosité: La viscosité d’un fluide est une mesure de sa résistance au mouvement. Comme la viscosité cinématique varie normalement directement avec la température, le concepteur du système de pompage doit connaître la viscosité du fluide à la température de pompage la plus basse prévue. Les fluides à haute viscosité réduisent les performances de la pompe centrifuge et augmentent les besoins en puissance. Il est particulièrement important de tenir compte des pertes de conduite côté aspiration de la pompe lors du pompage de fluides visqueux.
La capacité de conception de la pompe ou le débit de pompe souhaité en gallons par minute (GPM) sont nécessaires pour dimensionner avec précision le système de tuyauterie, déterminer les pertes de charge par frottement, construire une courbe du système et sélectionner une pompe et un moteur d’entraînement. Les exigences du procédé peuvent être satisfaites en fournissant un débit constant (avec commande marche / arrêt et stockage utilisés pour satisfaire aux exigences de débit variable), ou en utilisant une vanne d’étranglement ou un variateur de vitesse pour fournir des débits variables en continu.
La tête totale du système comprend trois composants:
- Tête statique
- Élévation (énergie potentielle)
- Tête de vitesse (ou dynamique)
La tête statique est la pression du fluide dans le système et est la quantité mesurée par des manomètres conventionnels. La hauteur du niveau de fluide peut avoir un impact important sur la tête du système. La tête dynamique est la pression requise par le système pour surmonter les pertes de charge causées par la résistance au débit dans les tuyaux, les vannes, les raccords et les équipements mécaniques. Les pertes de charge dynamiques sont approximativement proportionnelles au carré de la vitesse d’écoulement du fluide, ou débit. Si le débit double, les pertes dynamiques sont multipliées par quatre.
Pour de nombreux systèmes de pompage, les besoins en charge totale du système varient. Par exemple, dans les applications de puits humides ou de réservoirs, les exigences d’aspiration et de portance statique peuvent varier à mesure que l’élévation de la surface de l’eau fluctue.
Vous devez également connaître les exigences de la tête d’aspiration positive nette d’une pompe. Les pompes ont besoin d’une certaine pression de fluide à l’entrée pour éviter la cavitation. Une règle empirique consiste à s’assurer que la tête d’aspiration disponible dépasse celle requise par la pompe d’au moins 25% sur la plage des débits attendus.
