• Très souvent en tant qu’ingénieur nous entendons parler de HMT pour une pompe. Que veut dire HMT ? HMT veut dire, Hauteur Manometrique Total. Elle se mesure en mètre de colonne de liquide soit en mLC. Mais à quoi correspond-t-elle ?

    Elle correspond simplement à la différence de pression que doit faire la pompe, soit :

    HMT = (Pout – Pin)/(ρ * g)

    Au dela du simple calcul, plus la HMT est importante, plus la pompe devra être puissante pour réaliser cette différence de pression.

    Vous pouvez utiliser la feuille de calcul  pour calculer votre HMT !!(Calcul HMT_0)

     

    J.M.


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  • Cette article fait suite à celui concernant le "dimensionnement des pompes".

    Je mets à disposition une feuille de calcul Excel permettant de calculer la puissance d'une pompe (en kW) en fonction de la différence de pression qu'elle génère, le débit volumique et son efficacité.

    Le rendement d'une pompe est souvent considéré équivalent à 70-80%. Ce rendement dépend du type de pompe utilisé mais 70-80% correspond à une bonne approximation.

    La feuille de calcul est disponible au lien suivant : Calcul puissance pompe

    J.M.


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  • Cette article pour objectif de vous aider à déterminer les principales caractéristiques d’une pompe nécessaire à son dimensionnement.

    La plus part des pompes dans le milieu industriels sont des pompes centrifuges. Ces pompes présentent l’avantage de couvrir un bon nombre de cas en termes de débit et pression en plus d’être robuste, compacte et peu chère. Pour connaître plus d’informations à ce sujet, je vous invite à lire ; Pompes rotatives et Pompes rectilignes.

    Voici un schéma traditionnel d’implantation d’une pompe dans un circuit process. La pompe aspire le liquide du ballon A à une pression donnée (Pa) pour ensuite la refouler dans le ballon B à une pression Pr. Bien souvent des équipements sont installé au refoulement de la pompe en plus de la vanne de régulation. Ces équipements sont représenté par un cercle où "1" est inscrit.

    Schéma pompe

    Figure 1 : Représentation d’une implantation de pompe

          1. NPSH

    La Net Positive Suction Head available (NPSHa) doit-être suffisament élevée pour éviter de faire fonctionner la pompe avec un liquide qui cavite. Si le NPSHa est insuffisant, la pression à l’aspiration n’est pas assez élevée pour garder le fluide liquide à l’aspiration de la pompe. Le fluide du fait d’une pression insuffisante se transforme en gaz faisant caviter la pompe endommageant celle-ci (dommage sur l’impeller principalement). Un bruit de sifflement est un très bon moyen de se rendre compte du phénomène.

                Calcul du NPSH

                            a. Pompe en Aspiration

    Pompe décharge

    Figure 2 : Représentation d’une pompe en aspiration

    Le NPSH de la figure ci-dessus peut-être calculé de la façon suivante :

    NPSH3

    Patm

    Pression Atmosphérique

    Bar

    Pvs

    Pression de vapeur saturante

    Bar

    ΔPperte de charge

    Perte de charge du système

    Bar

    Pstatique

    Pression statique du système

    bar

       
         
         
         

    La pression statique se calcule avec la formule suivante :

     P = ρ g h                                     

    h         Hauteur du ballon par rapport au sol             (m)

    ρ         Masse volumique du fluide             (kg/m3)

     

    Traditionnellement le NPSH d’une pompe est exprimé en mètre de liquide. Ainsi le NPSH est de :
    NPSH2

    ρ

    Masse volumique du fluide

    (kg/m3)

    g

    Accélération de la pesanteur

    (m/s2)

     
       
         

    b. Pompe en décharge

    Pompe aspiration

    Figure 2 : Représentation d’une pompe en charge

    Le calcul du NPSH dans ce cas sera le suivant :

    NPSH1

    Calcul du NPSHa

    Le NPSHa est égale au NPSHr + 1 m. Ce mètre corresponds à une marge de sécurité.

    NPSHa

                       3. Etude d'un cas de dimensionnement d'une pompe

    Prenons l’exemple d’un ballon rempli d’eau à une température de 90°C et à une pression de 1 bara. L’eau est à son point de bulle. La pompe doit décharger le liquide de ce ballon en haut d’un autre ballon à une pression de 2 bar. La pression de vapeur saturante de l’eau est de 0.7 bara. La masse volumique du fluide est de 965 kg/m3 à 90°C.

    La hauteur h1 est de 5 m et la hauteur h3 est de 10 m. La pompe est sur un socle en béton de 0.5 m (h2).

    a. Pression d’aspiration absolue

    Ballon d’aspiration

    1

    Bara

    Elévation

    0.5

    Bara

    Perte de charge

    Vanne

    0.5

    Bara

     

    En ligne

    0.1

    Bara

    TOTAL

    0.9

    Bara

     

    b. Pression absolue de décharge

    Ballon de décharge

    2

    Bara

    Elévation Ballon - Elevation pompe

    0.9

    Bara

    Perte de charge

    Vanne

    0.5

    Bara

     

    En ligne

    0.1

    Bara

    TOTAL

    2.3

    Bara

    La différence de pression est de 2.3 – 0.9 = 1.4 bara

    Cette différence de pression s’exprime le plus souvent en mètres grâce à la formule de l’hydrostatique. La Head est d'environs 15 m. Il est prudent de prendre une petite marge de 10%, soit une hauteur requise de 17 m.

    c. Calcul du NPSHa

    Ballon d’aspiration

    1

    Bara

    Elévation

    0.5

    Bara

    Perte de charge

    Vanne

    0.5

    Bara

     

    En ligne

    0.1

    Bara

    TOTAL

    0.9

    Bara

    NPSHa = 2.1 m

    En pratique, on choisit dans un premier temps le NPSHr pour ensuite élever le ballon à une hauteur suffisante pour éviter de faire caviter la pompe. Le choix de la valeur du NPSHr est fonction du liquide à pomper mais aussi des pompes sur le marché.

    d. Puissance hydraulique

    Ph

    débit volumique du fluide

    m3/h

    Hauteur Head de la pompe

    m

     

    Ainsi pour un débit de 100 m3/h, la puissance hydraulique est de ((100*17*965*9.81)/ 3 600 000) = 4.5 kW.

    e. Puissance du moteur

    Pm

    η

    Efficacité du moteur

    %

    Pour une efficacité de  moteur de 60%, la puissance du moteur est de (4.5/0.6) = 7.5 kW.

    f. Puissance électrique installée

    Pe

     

    ηm

    Rendement électrique du moteur

    %

    La puissance électrique installée est de (7.5 / 0.8) = 9.4 kW pour un rendement de 80%.

         

           3. Résumé de la méthode

    Voici ci-dessous les étapes nécessaires pour dimensionner une pompe.

    a. Données à avoir avant de débuter le calcul

    1 – Les niveaux des ballons d’aspiration et de refoulement

    2 – Le schéma d’implantation de la pompe avec les pertes de charges de chaque équipement et des lignes (voir bilan pression)

                   b. Calcul de la pompe

    1 – Choisir le NPSHr du circuit d’aspiration

    2 – Déterminer la hauteur du ballon d’aspiration à l’aide du NPSHr

    3 – Déterminer la pression de refoulement de la pompe

    4 – Déterminer la puissance mécanique et électrique de la pompe.

     

    Ce type de calcul peut-être réalisé simplement sur une feuille de calcul de type Excel. Notre partenaire Procengi propose à la vente une feuille de calcul de ce type pour un prix modique de 25€.

    J.M


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