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2. terminologie & calculs

(Crédit: North Ridge Pumps, Royaume-Uni)

Hauteur vs Pression

     La pression de refoulement d'une pompe est généralement désignée hauteur ou pression, mais hauteur et pression ne sont pas identiques pour tous les liquides. Ceci prête souvent à confusion et a pour effet une erreur de calcul des caractéristiques techniques correctes de la pompe à utiliser.

Qu'est-ce que c'est que la hauteur ?

     Par hauteur, on entend la hauteur d'un fluide exprimée, dans le cas général, en mètres de colonne de liquide (MCL) ou représentée par l'unité M. Cette unité est indépendante du type de fluide.

Qu'est-ce que c'est que la pression ?

     La pression dépend du fluide et elle se rapporte à la densité du fluide. Le calcul de la pression variera en fonction du poids spécifique du fluide.

     Les manomètres sur les pompes indiquent les pressions d'aspiration et de refoulement, ainsi que la pression différentielle correspondante, sans tenir compte du poids spécifique du fluide pompé, ce qui veut dire que toute mesure effectuée doit être vérifiée par rapport au poids spécifique du fluide pour calculer la pression différentielle produite.

Formule de conversion de hauteur en pression

     Il faut utiliser une formule pour convertir la hauteur (mètres) en pression (bar).

Formule de conversion de hauteur (mètres) en bar

 
Formule : Pression (P) x Hauteur (M) x Poids spécifique (PS) 

Abréviation : P x H x PS

Pression = 0,0981 x M x PS

Exemple :

     Eau à une hauteur de 10 m - l'eau a un poids spécifique de 1, par suite 0,0981 x 10 x 1 = 0,981 bar

     Fioul lourd à une hauteur de 10 m – le fioul lourd a un poids spécifique de 0,97, par suite 0,0981 x 10 x 0,97 = 0,952 bar

     Ceci veut dire que pour une pression de 0,95 bar affichée sur un manomètre, la hauteur produite pour le fioul lourd est en fait de 10 m.

Formule de conversion de pression (pieds) en PSI

Formule : Pression (P) en PSI x Hauteur (M) x Poids spécifique (PS)
Abréviation : P x M x PS
Pression = 0,434 x M x PS

Formule de conversion de hauteur (bar) en pression (m)

Formule de conversion de pression (bar) en hauteur (m)

Unité de hauteur (H) = 10,197
Pression (p)= bar PS = Poids spécifique

Formule de conversion de pression (PSI) en hauteur (pieds)

H = 2,31 * Pression / PS
P = Pression (PSI)
H = Hauteur (pieds)
PS = Poids spécifique

Comment trouver la puissance absorbée ?

La puissance absorbée ...c’est quoi au juste ?

     La puissance absorbée est la puissance consommée par la pompe lors du fonctionnement au point de service requis. Bien qu'une pompe puisse être équipée d'un moteur plus puissant que requis pour le service prévu¹, la puissance absorbée est généralement indiquée sur la courbe de la pompe avec une ligne d'intersection de l'endroit où la pompe doit fonctionner.

     Les pompes sont souvent considérées comme des machines qui fournissent le débit et la pression requis, mais en réalité, les performances d'une pompe sont dictées par une courbe de performance précisant la manière dont la pompe fournit une gamme de débits à différentes pressions.

     Ces courbes (graphique ci-dessus) ont généralement la forme d'une demi-lune où le point le plus élevé sur la gauche indique la pression la plus élevée, mais le débit le plus faible, et l'extrémité droite de la courbe le débit le plus élevé mais la pression la plus faible. Le point de fonctionnement affiche généralement le rendement indiqué en pourcentage.

Qu'est-ce que c'est que le poids spécifique (PS) ?

     Chaque liquide a une masse relative dépendant de son volume. Une valeur (PS) est donnée aux fluides pour identifier la densité du liquide. L'eau a un PS de 1, et certaines huiles un PS d'environ 0,83, ce qui veut dire qu'elles sont moins denses que l'eau. Elles contiennent une masse relative plus basse (0,83 < 1) et elles sont plus légères et c'est la raison pour laquelle l'huile flotte au-dessus de l'eau sur l'illustration ci-dessous.

Calcul de la puissance absorbée par la pompe

     La densité et la pression affectent directement la puissance absorbée par le moteur pendant le fonctionnement. La puissance absorbée par un moteur pendant le fonctionnement est multipliée par le PS pour calculer la puissance absorbée réelle.

Calcul de la puissance absorbée

     Par exemple : Si la puissance absorbée au point de service est de 7,09 kW comme c'est le cas dans la courbe ci-dessous, elle est basée sur l'eau.

Si la densité d'un liquide est de 1,3, la puissance absorbée sera de 7,09 kW x 1,3 =  9,217 kW en service, ce qui veut dire que le moteur devra avoir au moins cette puissance pour ne pas se déclencher.

     Si le poids spécifique d'un liquide est inférieur à celui de l'eau par exemple et que celui d'une huile légère est de 0,83, ceci veut dire que la puissance absorbée sera de 0,83 x 7,09 kW = 5,88 kW et qu'on pourra donc installer un moteur de plus faible puissance.

     Une pompe fonctionne conformément au système où elle est installée et par suite, il faut s'assurer que la puissance absorbée au point le plus haut de la courbe est plus importante que la densité multipliée par le poids spécifique.

     Dans l'exemple ci-dessus, le point le plus haut est de 7,5 kW, de sorte que pour l'eau (7,5 kW x 1), la puissance absorbée max. sera de 7,5 kW et que pour un fluide de densité 1,3, la puissance absorbée maximale sera de 7,5 kW x 1,3 PS = 9,75 kW. Un moteur de puissance supérieure à 10 kW est alors recommandé.

Perte de charge par rapport à Perte de pression

     La perte de charge se rapporte à la perte de pression (friction) exercée sur un fluide au fur et à mesure qu'il passe par les composants d'un système. Toutes les pièces, tronçons droits de conduite, coudes, vannes, échangeurs de chaleur et accouplements créent différents niveaux de pertes par friction.

     Différents coudes inclinés, par exemple coudes de 45° par rapport aux coudes de 90°, créeront différents niveaux de perte dans un système. Chaque composant a une valeur de perte de pression, connue sous l'appellation de facteur K, décrivant les pertes entraînées par chaque pièce.

Hauteur géodésique

     C'est la différence physique de hauteur entre le niveau du liquide et le point le plus haut de refoulement. Cette valeur peut souvent changer en cas de pompage de réservoirs ou de fosses où le niveau peut fluctuer. On se fait souvent une idée fausse selon laquelle la hauteur géodésique est mesurée depuis la profondeur de la conduite d'aspiration, mais souvent on n'en tient pas compte lors du calcul ; en fait c'est la différence de niveaux de fluide.

Déclassement de la pompe

     Les courbes de la pompe sont basées sur l'eau et il faut appliquer un facteur de correction à une courbe pour la corriger par rapport au liquide pompé.  Ceci s'applique lorsqu'un flux est plus visqueux que l'eau et que la viscosité fluctue avec la température ou en cas de présence de solides.

     Il y a plusieurs facteurs à considérer lors de la correction de courbes de pompe par suite de la granulométrie, de la température et des propriétés d'un liquide.

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