Voici un glossaire des principaux termes employés au sein de ce site. Le glossaire sera complété au fur et à mesure du développement du site.

Cavitation : Phénomène physique qui vaporise l’eau en abaissant la pression du liquide sous la pression de vapeur saturante (Pvs). Un NPSH insuffisant conduira à un phénomène de cavitation.

Efficacité mécanique : Rendement de la pompe. Ce rendement n’est pas de 100% à cause de frottements.

HMT : Hauteur Manométrique Totale m). La HMT corresponds à la pression que doit fournir la pompe en décharge. La HMT représente la perte de charge du système de décharge.

NPSHa : Net Positive Suction Head available (m). Une pompe possède une capacité maximum d'aspiration qui est la valeur du vide qu'elle peut produire. Cette caractéristique varie suivant le type et la conception technique de la pompe. Théoriquement, la hauteur maximale d’aspiration, dans une cavité où règne le vide absolu, est égale à la pression atmosphérique, c’est à dire à 1013 mbar au niveau de la mer (10,33 m d'eau). Elle diminue progressivement quand l'altitude augmente. En réalité cette hauteur est limitée, non seulement par les pertes de charge dans la conduite d’aspiration mais également par les propriétés physiques à chaque type de liquide. NPSH est simplement une mesure permettant de quantifier la hauteur manométrique d'aspiration disponible pour éviter la vaporisation au niveau le plus bas de la pression dans la pompe.

NPSHr : Net Positive Suction Head requis. Cette valeur corresponds au NPSHa + marge (~1 m).

Réaction exothermique:  la réaction dégage de l'énergie (dH<0). Afin de favoriser la réaction, il faut refroidir.

Réaction endothermique:  la réaction consomme de l'énergie (dH>0). Afin de favoriser la réaction, il faut chauffer.

Loi de Le Chatelier: Si un système en équilibre est soumis à une légère perturbation, ce système va réagir en évoluant dans le sens qui s'oppose à cette perturbation. Cela veut dire que l'état du système va évoluer en essayant de compenser cette perturbation. Cet énoncé est connu sous le nom de " lois des déplacements d'équilibres de Le Chatelier ".

Cette loi fonctionne pour la pression, la température etc...

Pression de vapeur saturante (Pvs) : Pression à partir de laquelle le fluide passe de l’état gazeux  à l’état liquide. Cette pression varie avec la température.

Vortex breaker: Dispositif permettant de “casser” le vortex créé par un liquide lorsque celui-ci est aspiré (par gravité ou par une pompe). La formation d’un vortex entraine de la vapeur dans le fluide. Le vortex breaker est installé au fond de ballon, colonne en entré de la ligne d’aspiration.

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.

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

Figure 2 : Représentation d’une pompe en aspiration

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

b. Pompe en décharge

Figure 2 : Représentation d’une pompe en charge

Le calcul du NPSH dans ce cas sera le suivant :

Calcul du NPSHa

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

                   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

b. Pression absolue de décharge

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

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

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

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

f. Puissance électrique installée

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.

J.M

Historique :

L’eau est un besoin vital pour l’Homme. Ce besoin a permis le développement de différentes techniques permettant d’acheminer l’eau de sa source à son lieu d'habitation.

Les grecs et les romains ont compris très tôt les bases de l’hydraulique. Les romains ont eut besoin de créer des pompes qui ramenaient l’eau du fond des puits à la surface pour alimenter les aqueducs, et ainsi apporter l’eau courante dans les villes. L’énergie de ces premières pompes par le biais d’esclaves était humaine.

Une pompe romaine est visible au musée gallo-romain de Lyon. Installée au fond d'un puits à 6 mètres de profondeur, elle permettait de pomper 60 litres par minute.

Des moulins à vents et à eau étaient aussi construits afin de servir de pompe. L’énergie du vent ou celle du courant de l’eau rendait ce système particulièrement intéressant de part son abondance.

Mais ce n’est qu’au 18^ème siècle que les pompes furent utilisées pour la première fois de manière industrielle. Le besoin en charbon permis de se rendre compte de leur nécessité. L’eau inondant les galeries de charbon devait être évacuée. Les pompes furent ainsi utilisées régulièrement. Ces premières pompes industrielles fonctionnaient à la vapeur.

Plus tard, avec le développement de l’électricité, les moteurs devinrent électrique.

Actuellement elles sont soit électrique, soit thermique.

Principe : 

Une pompe est un équipement permettant de transporter un fluide liquide d’un point A à un point B.

Le mouvement du fluide est rendu possible grâce au moteur de la pompe (électrique, turbine…). L’énergie électrique ou thermique (ou autre…) du moteur de la pompe est transformée en énergie mécanique permettant ainsi au fluide de se déplacer.

L’énergie mécanique transmise au fluide se fait sous forme d'une pression (énergie potentielle) et sous forme d’un débit (cinétique).

Les différentes pompes :

Il existe différents type de pompe mais elles peuvent-être classées en deux grandes catégories :

1. Les pompes rotatives

Les pompes rotatives sont des pompes qui fonctionnent de manière continue.

2. Les pompes rectilignes

Les pompes rectilignes sont des pompes alternatives. Elles fonctionnent de manière discontinue.

Chacune de ces catégories font l’objet d’un article détaillé dans lequel la plus part des pompes utilisées dans le domaine de l’industrie sont développées.

                                                                                                                                                        J.M

Bienvenu sur le site Ingénieur Process.

Tout d’abord, qu’appelle-t-on « Process » ?

 Le process est la méthode permettant d’obtenir un /(des) produit(s) fini(s) à partir de produit(s) initial(/aux).

Cette méthode fait intervenir différents domaines de la Science tel que la chimie ou la physique. Pour fonctionner, la méthode aura besoin d’outils ; des équipements (pompes, ballons, colonne à distiller…). Chaque méthode aura ses propres outils.

Il n’y pas qu’une méthode pour obtenir le produit final désiré, il y a plusieurs chemins pour parvenir aux mêmes résultats mais certains chemins sont plus rentable que d’autres.

Ainsi, le procédé mis en œuvre pour transformer du pétrole lourd en essence n’est pas le même chez Total ou chez Exon. La base du process reste identique mais l’optimisation de certains paramètres rend le process global différent.

Le domaine des procédés est étendu. Il concerne des secteurs aussi différents que celui du pétrole, des engrais, de la pharmacie…

Ce site developpera le dimensionnement de quelques équipements. En effet, quelle pompe utilise-t-on pour un fluide corrosif avec un débit de 15 t/h ? Quelle est la puissance nécessaire pour faire fonctionner cette pompe ? Plus généralement, comment dimensionner cette pompe ?

Des pistes de réflexion et des méthodes de calcul seront décrites dans ce site afin de répondre à ce type de questions.

Mais ce site va au-delà ! En effet, l'étude et le dimensionnement de toute installation process peut-être réalisé ! Je vous invite à prendre contact  via l'onglet Contact / Forum.

                                                                                                                                                                                                                             J.M

Historique :

L’eau est un besoin vital pour l’Homme. Ce besoin a permis le développement de différentes techniques permettant d’acheminer l’eau de sa source à son habitat.

Les grecs et les romains ont compris très tôt les bases de l’hydraulique. Les romains ont eut besoin de créer des pompes qui ramenaient l’eau du fond des puits à la surface pour alimenter les aqueducs, et ainsi apporter l’eau courante dans les villes. L’énergie de ces premières pompes par le biais d’esclaves était humaine.

Une pompe romaine est visible au musée gallo-romain de Lyon. Installée au fond d'un puits à 6 mètres de profondeur, elle permettait de pomper 60 litres par minute.

Des moulins à vents et à eau étaient aussi construits afin de servir de pompe. L’énergie du vent ou celle du courant de l’eau rendaient ce système particulièrement intéressant de part son abondance.

Mais ce n’est qu’au 18^ème siècle que les pompes furent utilisées pour la première fois de manière industrielle. Le besoin en charbon permit de se rendre compte de la nécessité de l’utilisation des pompes. L’eau inondant les galeries de charbon devaient être évacuée. Les pompes furent ainsi utilisées régulièrement. Ces premières pompes industrielles fonctionnaient à la vapeur.

Plus tard, avec le développement de l’électricité, les moteurs devinrent électriques.

Actuellement elles sont soit électriques, soit thermiques.

Principe :

Une pompe est un équipement permettant de transporter un fluide liquide d’un point A un point B.

Le mouvement du fluide est rendu possible grâce au moteur de la pompe (électrique, turbine…). L’énergie électrique ou thermique (ou autre…) du moteur de la pompe est transformée en énergie mécanique permettant ainsi au fluide de se déplacer.

L’énergie mécanique transmise au fluide se fait sous forme de pression (énergie potentielle) et sous forme d’un débit (cinétique).

Les différentes pompes :

Il existe différents type de pompe mais elles peuvent-être classées en deux grandes catégories :

1. Les pompes rotatives

Les pompes rotatives sont des pompes qui fonctionnent de manière continue.

2. Les pompes rectilignes

Les pompes rectilignes sont des pompes alternatives. Elles fonctionnent de manière discontinue.

Chacune de ces catégories font l’objet d’un article détaillé dans lequel la plus part des pompes utilisées dans le domaine de l’industrie sont développées.

                                                                                                                                                        J.M