Pompes centrifuges : comprendre l’énergie cinétique et la pression dynamique

Que devez-vous choisir entre une pompe centrifuge et une pompe volumétrique ? Quelle pompe centrifuge est préférable pour la circulation d’eau abrasive et corrosive ? Comment calculer la puissance hydraulique pour bien contrôler le débit de fluide ? Les principes des pompes centrifuges sont nombreux, allant de l’énergie cinétique à la pression dynamique. Clarifions les concepts clés et usages des pompes centrifuges en génie mécanique.

Comment fonctionnent les pompes centrifuges ?

Au démarrage d’une pompe, il faut d’abord procéder à l’amorçage pour évacuer l’air notamment avec une canalisation externe et un clapet anti-retour. Les liquides sont pompés et circulent ensuite dans une roue qui tourne grâce à l’impulseur (aussi familièrement nommé la turbine). La vitesse et la rotation de l’impulseur crée de l’énergie cinétique.

Qu’est-ce qui augmente l’énergie cinétique dans les pompes centrifuges ?

La puissance hydraulique, la pression d’aspiration et la puissance mécanique de la machine donnent de la vitesse au fluide, ce qui augmente l’énergie cinétique. La puissance de l’énergie cinétique varie selon le volume de fluide et sa vélocité. Le débit de liquide et la largeur des tuyaux à l’entrée et à la sortie et le moteur influencent le gain de pression dynamique. 

Calculer la hauteur manométrique totale des pompes centrifuges

La pression dynamique s’exprime en hauteur de liquide, nommée hauteur manométrique totale (HMT). Le calcul de la pression dynamique est une estimation, car trop de phénomènes viennent influencer le résultat, notamment :

• Le fluide peut être réaspiré lorsqu’il circule vers la sortie.
• Il peut y avoir des pertes de charge entre l’aspiration et la circulation dans la roue.
• Des abrasifs peuvent frotter sur la roue et peuvent faire perdre de la vitesse au liquide.

L’estimation de la hauteur manométrique totale permet de calculer les débits de fluide et les puissances nécessaires pour obtenir la pression dynamique voulue. Ce calcul influencera aussi votre choix de pompe centrifuge. Dans certains cas, ce sera peut être la pompe volumétrique qui répondra mieux à vos besoins. 

Quelles sont les différences entre les pompes centrifuges et les pompes volumétriques ?

Les pompes volumétriques sont reconnues pour présenter un plus grand rendement puisque la hauteur manométrique totale est plus grande. Toutefois, les pompes volumétriques ont un niveau de refoulement généralement plus élevé et un débit plus faible. Elles peuvent donc moins convenir dans de nombreux cas, particulièrement selon les propriétés des fluides.

Cas d’application des pompes centrifuges

Les pompes centrifuges peuvent être utilisées dans les secteurs industriels tels qu’en génie minier,  agro-alimentaire, métallurgie, traitement des déchets et des eaux usées, hydroélectricité, pâtes et papiers, matériaux et composites (béton, ciment, plastique…), etc. Il est important de bien saisir les propriétés des liquides et les phénomènes d'énergie cinétique et de pression dynamique pour choisir la pompe centrifuge qu'il vous faut.