Pompe centrifuge horizontale
Qu'est-ce qu'une pompe centrifuge horizontale ?
Comme son nom l'indique, une pompe centrifuge horizontale est une pompe qui fonctionne lorsqu'elle est placée dans un plan horizontal, comme le montre la figure ci-dessous. L'arbre d'une pompe centrifuge horizontale est couplé au moteur et la roue est placée dans le plan horizontal. Une pompe centrifuge horizontale peut être une pompe à un étage (une seule roue) ou à plusieurs étages (plus d'une roue). L'alignement horizontal de cette pompe facilite l'accès aux pièces internes de la pompe pour les réparations et l'entretien.
Figure : Pompe centrifuge horizontale
Comment fonctionnent les pompes centrifuges horizontales ?
Une pompe centrifuge horizontale fonctionne en développant la vitesse et la pression du fluide pompé. La pression et la vitesse sont responsables du déplacement du fluide d'un niveau bas à un niveau élevé. Pour qu'une pompe centrifuge horizontale fonctionne, elle utilise sa roue et son corps. Ces deux pièces sont utilisées pour convertir le flux du fluide qui augmente l'énergie. La roue fonctionne en tournant à grande vitesse tandis que le corps reste immobile. Le fluide entre dans la pompe par le corps de pompe et tombe ensuite sur les pales de la roue. Les pales de la roue sont entraînées radialement et tangentiellement vers l'extérieur. Le fluide sort ensuite de la roue et se dirige vers le diffuseur qui fait partie du corps de pompe. La roue est responsable de la création de l'énergie cinétique et de la pression du fluide. Dans le cas des pompes centrifuges horizontales multicellulaires, plus d'une roue est utilisée, produisant ainsi plus d'énergie et de pression, ce qui rend la pompe plus puissante pour transporter le fluide à une hauteur de chute plus élevée.
Principales parties d'une pompe centrifuge horizontale
Figure : Principales parties d'une pompe centrifuge horizontale
Roue
La roue d'une pompe centrifuge horizontale est un rotor qui sert à augmenter l'énergie cinétique de l'écoulement du fluide.
Enveloppe
Le corps est également appelé volute. Le corps/la volute d'une pompe centrifuge horizontale est la partie qui contient le fluide. Cette partie agit comme un élément de confinement de la pression qui aide à diriger le fluide à l'intérieur et à l'extérieur de la pompe. Le corps a une forme d'entonnoir incurvé qui augmente vers l'orifice de refoulement. Le corps est la partie qui reçoit le fluide de la roue et qui contribue à réduire la vitesse de ce fluide. En d'autres termes, la volute aide à convertir l'énergie cinétique en énergie de pression, réduisant ainsi la vitesse tout en augmentant la pression. D'autres pompes centrifuges horizontales sont équipées d'un diffuseur. Les diffuseurs sont des ensembles d'ailettes fixes entourant la roue. Le(s) diffuseur(s) sert(nt) à diriger le flux en permettant une expansion plus graduelle, ce qui augmente l'efficacité de la pompe.
Figure : Aubes de diffusion sur la roue
Arbre
L'arbre est l'élément sur lequel la roue est montée. Il est également relié au moteur afin de transmettre la puissance du moteur électrique à la roue.
Etanchéité de l'arbre
Les fabricants de pompes centrifuges horizontales équipent leurs pompes d'une garniture mécanique afin d'éviter les fuites de liquide.
Paliers
Les roulements sont des pièces utilisées par les fabricants de pompes centrifuges horizontales pour limiter le mouvement relatif de l'arbre et réduire le frottement entre le stator et l'arbre.
Tuyau de refoulement
Il s'agit d'un tuyau dont une extrémité est reliée à la sortie de la pompe et l'autre sert à refouler le fluide pompé.
Types de roues utilisées dans les pompes centrifuges horizontales
L'un des principaux facteurs pris en compte par les fabricants de pompes centrifuges horizontales est la roue. Lorsqu'une roue est correctement conçue, elle contribue à optimiser le flux en minimisant les turbulences et en maximisant ainsi l'efficacité. Les roues des pompes centrifuges horizontales sont de trois types :
Roue ouverte
Les aubes de ce type de roue sont libres aux deux extrémités. Ces types de roues sont recommandés pour les pompes bon marché de petit diamètre et pour les pompes destinées à transporter des solides en suspension. En effet, ces roues sont structurellement faibles.
Figure : Roue ouverte
Roue semi-ouverte
Les aubes de ce type de roue sont enfermées d'un côté et libres de l'autre. Elles sont dotées d'un carénage destiné à renforcer leur solidité. Ces roues ont un rendement plus élevé que les roues ouvertes. Ces roues sont utilisées dans les pompes de diamètre moyen pour le pompage de fluides contenant de petites quantités de solides en suspension.
Figure : Roue ouverte
Roue fermée
Dans la roue fermée, les aubes sont placées entre deux disques dans une seule pièce de fonte. Ces roues sont utilisées pour fabriquer des pompes à faible hauteur d'aspiration positive nette et à haut rendement. Les roues fermées sont le plus souvent utilisées pour fabriquer des pompes destinées à véhiculer des liquides clairs. Ces roues sont plus coûteuses et plus complexes à concevoir.
Figure : Roue fermée
Facteurs déterminant le fonctionnement d'une pompe centrifuge horizontale
Pression d'aspiration
Lorsque la pression à l'aspiration est inférieure au niveau requis, une cavitation peut se produire. La cavitation affecte gravement les performances de la pompe et peut causer des dommages permanents à la roue.
Débit d'aspiration
Pour qu'une pompe centrifuge horizontale fonctionne conformément à sa conception, le fluide doit circuler en permanence à l'orifice d'aspiration. Lorsque le débit à l'aspiration diminue, le débit au refoulement diminue en conséquence. L'absence de débit à l'aspiration endommage les pièces internes de la pompe.
Viscosité du fluide
Une pompe centrifuge horizontale est idéale pour pomper des fluides propres et de faible viscosité. Cependant, une pompe centrifuge horizontale peut toujours être utilisée pour pomper un fluide plus visqueux, mais cela se fera au prix d'une plus grande puissance et elle sera probablement moins efficace.
Pression de vapeur du fluide
L'écoulement d'un fluide à faible pression de vapeur peut entraîner une cavitation. Toutefois, lorsqu'il est nécessaire de pomper un tel fluide, il faut s'assurer que la pression est suffisante en permanence dans le système.
Densité du fluide
Plus un fluide est dense, plus il a besoin de puissance pour se déplacer d'un endroit à l'autre.
Types de pompes centrifuges horizontales
Pompe centrifuge horizontale à un étage
La pompe centrifuge horizontale à un étage utilise une seule roue dans son corps. L'utilisation d'une seule roue rend ces pompes plus faciles à réparer et à entretenir. Une pompe centrifuge horizontale à un étage convient mieux aux fluides à faible pression et à grand débit.
Pompe centrifuge horizontale à deux étages
Une pompe centrifuge horizontale à deux étages utilise deux roues qui travaillent ensemble pour pomper le fluide. Ce type de pompe convient mieux aux applications à hauteur de chute moyenne.
Pompe centrifuge horizontale multicellulaire
Une pompe centrifuge horizontale multi-étagée est une pompe qui utilise plus de deux roues. Ce type de pompe est utilisé lorsqu'une efficacité maximale est requise et dans les applications à forte hauteur de refoulement.
Applications des pompes centrifuges horizontales
- Une pompe centrifuge horizontale est utilisée pour pomper des fluides à haute température.
- Les pompes centrifuges horizontales sont utilisées pour pomper les fluides utilisés dans le secteur du chauffage, de la ventilation et de la climatisation.
- Une pompe centrifuge horizontale est utilisée pour l'alimentation en eau domestique.
- Il sert à pomper l'eau pour l'irrigation des terres agricoles.
- Une pompe centrifuge horizontale est utilisée pour transporter des produits chimiques dans les usines.
- Ces pompes sont utilisées pour pomper le gaz et le pétrole dans l'industrie pétrolière.
- Les pompes centrifuges horizontales sont utilisées dans les installations de lavage/nettoyage à haute pression.
Avantages des pompes centrifuges horizontales
- Les pompes centrifuges horizontales sont faciles à installer et à entretenir car leurs parties internes, telles que le rotor, sont facilement accessibles.
- Les pompes centrifuges horizontales offrent un couplage sûr avec des pièces externes telles que des moteurs électriques, des moteurs ou des turbines.
- Les pompes centrifuges horizontales sont bien adaptées aux applications intérieures en raison de leur faible hauteur de refoulement, ce qui leur permet de s'adapter aux espaces restreints.
- Les pompes centrifuges horizontales sont exemptes de vibrations, équilibrées dynamiquement et plus faciles à utiliser.
- Les pompes centrifuges horizontales ne sont pas bruyantes si elles sont bien alignées conformément aux instructions du fabricant.
- Les pompes centrifuges horizontales sont étanches au fluide, ce qui signifie que de l'air pénètre dans le fluide lors de la transmission de la pression.
- Les pompes centrifuges horizontales ont un rendement élevé et de faibles intervalles de défaillance.
Inconvénients des pompes centrifuges horizontales
- La capacité de la pompe centrifuge horizontale à fournir une hauteur de pression nette d'aspiration (NPSH) est limitée.
- L'espace nécessaire à l'installation des pompes centrifuges horizontales est plus important en raison de la présence d'un arbre horizontal.
- La pression et la température de travail de ces pompes sont inférieures à celles des pompes centrifuges verticales.
Dépannage des pompes centrifuges horizontales
Pas ou peu de rejets
- Cela peut être dû à une quantité insuffisante de liquide dans le boîtier. Dans ce cas, le boîtier doit être rempli de liquide.
- La hauteur totale est trop élevée pour la pompe. Il faut donc réduire la hauteur de charge ou d'aspiration.
- La hauteur d'aspiration est très longue ou trop élevée. Dans ce cas, les solutions possibles sont de raccourcir la longueur d'aspiration et d'abaisser la hauteur d'aspiration.
- La roue est endommagée et doit être réparée.
- "Le joint torique ou le joint du boîtier fuit. Il doit être remplacé.
- Le câblage du moteur est incorrect. Dans ce cas, il convient de vérifier à nouveau le schéma de câblage.
Perte d'aspiration
- Il y a une fuite d'air dans la conduite d'aspiration. Ce problème peut être résolu en réparant la conduite d'aspiration.
- Un clapet de pied est bouché. Il faut le déboucher.
- La hauteur d'aspiration est très élevée. La hauteur d'aspiration doit être abaissée ou un clapet de pied doit être installé et l'amorçage doit être effectué.
Fuite au niveau de l'arbre
- Cela peut être dû à une garniture mécanique usée. La solution consiste à remplacer le joint.
- La fondation ou le lieu de montage n'est pas assez solide. La solution consiste à les renforcer.
- La roue est endommagée et doit être remplacée.
- Des corps étrangers se trouvent dans la pompe et ce monde doit démonter la pompe pour la nettoyer.
- Les roulements du moteur sont usés et doivent être remplacés.
Le moteur surchauffe et s'arrête.
- Il y a une faible tension au niveau du moteur. Les connexions électriques doivent être vérifiées pour s'assurer qu'elles sont bien serrées.
- La tension d'alimentation ne correspond pas à la tension du moteur. La connexion du moteur doit être vérifiée pour s'assurer qu'elle est conforme au schéma de câblage du moteur et qu'elle correspond à la tension d'alimentation.
- La roue ne tourne pas librement ou frotte contre le corps. Les pompes doivent être démontées et la roue doit être remplacée ou débouchée.
La pompe ne développe pas de pression ou ne débite pas de fluide
- Cela peut être dû au fait que la pompe n'est pas amorcée. Remplissez le corps de la pompe avec du liquide.
- Il y a une fuite au niveau de la garniture mécanique. La garniture doit être remplacée.
- Il y a une fuite dans la conduite d'aspiration. La conduite d'aspiration doit être remplacée.
- Il y a une fuite au niveau du clapet de pied. Le clapet de pied doit être remplacé.
La pompe ne démarre pas ou ne fonctionne pas
- Le câblage de la pompe est incorrect. Le câblage doit être vérifié par rapport au schéma de la plaque signalétique du moteur.
- Des corps étrangers se sont logés dans la roue. Il faudrait alors démonter la pompe pour retirer ce matériau.
- Le moteur a subi un court-circuit. Il doit être remplacé.
Résumé
Les pompes centrifuges horizontales sont des pompes centrifuges orientées dans le plan horizontal. Ces pompes fonctionnent à l'aide de roues rotatives qui créent une pression de vide dans le corps de la pompe, forçant le fluide à pénétrer dans la conduite d'aspiration. Lorsque le fluide passe la roue, il rencontre le corps qui contribue à réduire la vitesse du fluide tout en augmentant l'énergie de pression sur le fluide. Le fluide se déplace via le tuyau de refoulement et le système de tuyauterie en utilisant l'énergie de pression. Les pompes centrifuges horizontales sont de trois types, en fonction du nombre de roues utilisées. Il s'agit des pompes centrifuges horizontales à un étage, des pompes centrifuges horizontales à deux étages et des pompes centrifuges horizontales à plusieurs étages. Ces pompes sont utilisées dans différentes applications telles que le pompage de l'eau à usage domestique, le pompage de l'eau pour l'irrigation des terres agricoles, le pompage de produits chimiques dans des applications industrielles, etc. Les pompes centrifuges horizontales sont avantageuses à plusieurs égards : elles nécessitent moins de hauteur d'élévation, elles sont faciles à installer et à entretenir, elles offrent un accouplement sûr et, une fois installées conformément aux instructions du fabricant, elles ne font pas de bruit.