Cours pompe centrifuge: courbe carctéristique HMT fonction du débit volumique

Une pompe centrifuge a pour vocation de pomper un fluide d'un point A, nommé aspiration (bac d'aspiration par exemple), à un point B, nommé refoulement (colonne, autre...). Les différentes contraintes de cette opération sont de:

• démarrer la pompe qui doit pomper le liquide (voir amorçage)
• régler un débit de fluide choisi
• vaincre la différence de pression statique entre A et B
• vaincre la différence de hauteur (élévation) entre A et B
• donner une vitesse de circulation au fluide
• vaincre les pertes de charge par frottement entre A et B
• maintenir une pression suffisante au point E pour éviter la vaporisation du fluide pompé à l'entrée de la pompe (voir cavitation).

Remarque: parfois lors de l'étude de la pompe seule, les points A et/ou B considérés sont les brides d'aspiration et de refoulement de la pompe. Nous prenons ici le cas général ou A et B sont séparés de la pompe par des ensembles de tuyauteries, des dénivellations, et ou les pressions en A et B sont imposées et/ou connues.

Réglage du débit d'une pompe centrifuge

Pour régler le débit d'une pompe centrifuge, on utilise souvent une vanne de réglage située au voisinage du refoulement de la pompe. En effet, une vanne située à l'aspiration provoquerait une baisse de pression en E et un risque de cavitation (NPSHdispo<=NPSHrequis).

Une autre méthode de réglage utilisable est de faire varier la vitesse de rotation de la roue de la pompe (à l'aide d'un variateur de vitesse du moteur électrique, ou par réglage de la turbine d'entrainement). Dans ce cas il n'y a plus besoin d'avoir une vanne au refoulement, ce qui est plus économique d'un point de vue énergétique.

HMT requise pour un circuit et un débit donné

La HMT requise pour un circuit et un débit donné correspond à l'énergie (en Joule par m³ de fluide, unité équivalente au Pascal Pa) pour vaincre les forces de pression entre A et B, pour élever le fluide de A à B, pour vaincre les pertes de charge par frottement entre A et B (notées J_f,A->B), y compris celles correspondant à une vanne de réglage éventuelle (notée J_vanne), et pour accroître éventuellement la vitesse du fluide entre A et B.

Ceci se traduit, en mCL, par l'équation de Bernouilli généralisée suivante:

P_A/rg + Z_A + v_A²/2g + HMT = P_B/rg + Z_B + v_B²/2g + J_f,A->E + J_f,R->B + J_vanne

En transposant, on obtient la HMT de la pompe par la formule:

HMT = (P_A-P_B)/rg + Z_B -Z_A + (v_B²-v_A²)/2g + J_f,A->E + J_f,R->B + J_vanne

La HMT est donc la somme des termes de variation de pression (sur rg), d'élévation, de variation du carré de la vitesse sur 2g, et des pertes de charges totales du circuit au débit retenu.

Remarque: dans de nombreux exercices, on ne tient pas compte de la vanne de réglage.