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Etude de projet : les pompes Meca1-2
2011-2012
Etude de projet :
Les Pompes
Réalisé par : Kharroubi Hichem Med Mokhles Ben Salem Frija Bessem GROUPE :meca1-2
Encadré par : Mzali slah
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Liste des figures : Figure1 : différentes solution de production de l’énergie hydraulique ……………
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Figure2 : Pompe alternative à piston Figure3 : pompe à diaphragme
Figure4 : pompe à piston prolongeur . ……………………………………………... Figure5 : pompe à engrenage Figure6 : pompe à palettes
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Figure7 : pompe à engrenage interne Figure8 : pompe péristaltique
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Figure9 : pompe pneumatique à membranes ………………..………………………… Page12 Figure10 : pompe à vis
………………………………………………...………………. Page13
Figure11 : pompe à plateau ……………………………………………………………
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Figure12 : pompe centrifuge ……...………………….....……………………………… Page14 Figure13 : comparaison des pompes centrifuges et volumétrique ……………..……… Page20 Figure 14 : roues vortex Turbo ……………...………………………………………….... Page22 Figure15 : Roue semi ouvert ……………………………………………………………… Page22 Figure16 : Roue a pales semi ouvert ……………………………………………………. Page23 Figure17 : Roue hybride …………………………………………………………………. Page23 Figure18 : roue axial ……………………..………………………………………………. Page23 Figure19 : courbe de point de fonctionnement maximal ………….………………….... Page25 Figure20 : pression différentielle ……………………………………………………..….. Page26 Figure21 : caractéristiques pression début ………………………………………….….. Page27 Figure22 :point de fonctionnement …………………………………………………..…. Page27 2|Page
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Liste des tableaux : Tableaux1 : caractéristiques des matériaux utilisés dans la fabrication des pompes . Page18 Tableaux2 : avantages et inconvénients des pompes volumétriques …….……………. Page19
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SOMMAIRE Etude de projet : Les pompes
1
Liste des figures
2
Liste des tableaux
3
Sommaire
4
Introduction générale
5
Chapitre I : Les pompes
6
1. Définition
6
2. Problématique
6
Chapitre II : Les différents types des pompes
7
1. Les domaines d’application des pompes
7
2. Les différents types de pompes
7
a) Les pompes volumétriques
8
b) La pompe centrifuge Chapire III : Etude comparative: avantages et inconvénients
13 14
1. Critères de choix d’une pompe
14
2. Caractéristiques technique d’une pompe
15
3. Matériaux utilisées dans la fabrication des pompes
16
4. Avantages inconvénients
19
Chapitre IV : Choix du modèle à étudier
21
1. Architecture de la pompe centrifuge
21
2. Description et principe de fonctionnement
21
3. Domaines d’application
24
4. Critères de sélection des pompes centrifuges
24
Conclusion
29
Bibliographie
30
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Introduction générale
Ce rapport représente le contenue d’une étude bibliographique concernant les pompes dans le cadre de la matière : Etude Des Projets , qui consiste a suivre cet projet jusqu'à la fin de l’année. Dans cette étude on essayons de vous définir ces machines , donner des exemples sur ses différentes types , montrer ses caractéristiques et faire une étude comparative entre les différentes types.
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Chapitre I : Les pompes : 1.définition : Les pompes sont des appareils qui génèrent une différence de pression entre les tubulures d’entrée et de sortie. Suivant les conditions d’utilisation, ces machines communiquent au fluide, de l’énergie potentielle (par accroissement de la pression en aval) soit de l’énergie cinétique par la mise en mouvement du fluide.
2. problématique :
L'eau est une ressource essentielle et il faut pouvoir extraire l'eau quelque soit l'endroit de la planète. L'organe essentiel pour l'extraction de l'eau est la pompe. Selon la source d'énergie disponible (solaire, électrique, éolienne) et selon l'utilisation (zone urbaine, zone rurale) l'architecture de la chaîne d'énergie et le choix des pompes sera différent. Cette ressource a pour objectif de :
classifier les différentes solutions d'extraction de l'eau, donner les solutions qui permettent de transformer l'énergie électrique en énergie hydraulique, donner les éléments de conception du réseau hydraulique pour un système d'extraction de l'eau pour l'utilisation collective, donner l'architecture et le rendement des différents composants pour extraire l'eau destinée à un usage individuel ou villageois.
Figure 1 : différentes solutions de production d'énergie hydraulique [1]
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Chapitre II : Les différents types des pompes : 1. Les domaines d’application des pompes : Les pompes sont très présentes dans les différentes domaines de notre vie tel que :
Installations pétrochimiques Industrie automobile Géni civile, construction… Les barrages Refroidissement des centrales nucléaire Aéronautique Les Mines Chimie : production et élaboration de produits de base Processus chimiques industriels Traitement des métaux en général Galvanique, circuits imprimés, décapage et dégraissage Pharmaceutique Protection civile et des services d’incendie et de secours Agriculture Industrie alimentaire, de la conserverie, fromagère, des boissons et des huiles… Eaux : potabilisation, adoucissement, déminéralisation Traitement et épuration des eaux usées Traitement de l'eau de mer, dessalement Désincrustation des tuyauteries et des installations Industrie textile, tannerie, teinture Industrie métallurgique Production d'énergie électrique, accumulateurs Aquaculture, pisciculture, cuves hydroponiques Laboratoires, hôpitaux et établissement thermaux …
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2. Les différents types de pompes : Les pompes sont classées en deux catégories principales : Celles dont le déplacement du liquide est obtenu en agissant sur la vitesse du liquide. Elles sont dites« Centrifuges ». Elles sont utilisées dans les transmissions dans le domaine automobile. Elles entrainent des turbines centripètes. Celles dont le déplacement du liquide est obtenu en faisant varier, par un moyen mécanique, le volume d’une cavité. Elles sont dites « volumétriques».La variation de volume est créé par le déplacement d’un ensemble mobile selon un mouvement de : - Translation rectiligne alternative pour les pompes alternatives. - Rotation continue pour les pompes rotatives.
[2]
a) Les pompes volumétriques : Un volume V0 de fluide emprisonné dans un espace donné (le récipient de départ) est contraint à se déplacer de l’entrée vers la sortie de la pompe par un système mécanique. Ce volume prélevé dans la conduite d’aspiration engendre une dépression qui fait avancer le fluide vers la pompe par aspiration. Cet effet confère aux pompes volumétriques d’être auto amorçant. Dans le cas des liquides, la pression d’aspiration ne doit pas s’abaisser en-dessous de la pression de vapeur saturante sous peine de voir le liquide entrer en ébullition. Ce phénomène peut d’ailleurs intervenir sur n’importe quelle machine. On obtient un débit théorique moyen proportionnel à la vitesse de rotation. Par contre, si le volume aspiré ne peut s’évacuer dans la canalisation de sortie (vanne fermée, ou canalisation obstruée) l’augmentation de pression aboutirait soit à l’éclatement de la conduite, soit au blocage du 8|Page
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moteur d’entraînement de la pompe. C’est pourquoi une soupape de sûreté doit être impérativement montée à la sortie de la pompe.
i.
Pompe à piston
Ces machines ont un fonctionnement alternatif et nécessitent un jeu de soupapes ou de clapets pour obtenir tantôt l’aspiration du fluide, tantôt le refoulement. Le principal défaut de cette machine est de donner un débit pulsé et par suite des à-coups de pression, qu’on peut atténuer grâce à un pot anti-bélier sur la conduite de refoulement. On peut aussi concevoir une machine mieux équilibrée par association de plusieurs pistons travaillant avec un déphasage judicieux…
Figure 2 : pompe alternative à piston [3]
Les pompes à piston sont robustes et ont de bons rendements au-dessus d’une certaine taille.Elles peuvent être utilisées comme pompes doseuses, on les trouve d’ailleurs assez souvent avec des pistons à course réglables.L’étanchéité de ce type de pompes ne leur permet pas de travailler avec des fluides possédant des particules solides.
ii.
Pompe à diaphragme : Dans les pompes à diaphragme, appelées aussi pompes à membrane, le fluide n’entre pas en contact avec les éléments mobiles de la machine. Ces pompes sont donc bien adaptées au pompage des liquides corrosifs ou/et chargés de particules solides.
Figure 3 : pompe à diaphragme
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iii.
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Pompe à piston plongeur : Cette machine est un compromis entre la pompe à piston et la pompe à membrane. Le fluide n’est pas isolé du piston, mais les frottements de celui-ci sont faibles car limités au niveau du presse-étoupe qui assure l’étanchéité. Ces pompes sont adaptées à la production de hautes Pressions.
Figure 4 : pompe a piston prolongeur [5]
iv.
Pompe à engrenage :
Deux pignons tournent en sens inverse dans un carter. Le fluide situé entre les dents et la paroi du carter est contraint d’avancer au cours de la rotation, tandis qu’au centre, le contact permanent entre les deux pignons empêche le retour du fluide vers l’amont malgré la différence de pression et le déplacement des dents qui se fait en direction de l’entrée. Ces pompes peuvent fournir un débit de l’ordre de 80 à 100 m3/h et des pressions maximales de l’ordre de 10 à 15 bar. Le point faible de ces pompes est l’usure des dents qui se traduit par des fuites.
Figure 5 : pompe à engrenage
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v.
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Pompe à palettes rigides :
C’est la classique « pompe à vide ». Un rotor excentré tourne dans un cylindre fixe. Sur ce rotor, des palettes, libres de se mouvoir radialement, et poussées par des ressorts s’appliquent sur la face intérieure du cylindre fixe. Les espaces ainsi délimités varient au cours de la rotation et créé les dépressions nécessaires au fonctionnement d’une pompe volumétrique. Ces pompes conviennent bien aux gaz.
Figure 6 : pompe à palettes
vi.
Engrenage interne :
Les pompes à engrenages internes trouvent une application courante dans l'automobile : la pompe à huile nécessaire pour lubrifier l'ensemble des pièces frottantes du moteur, dans les fontaines à eau,... Son avantage est d'être très silencieuse et de posséder un meilleur rendement volumétrique, surtout à bas régime de rotation
Figure 7 : pompe à engrenage interne [7]
vii.
Pompe péristaltiques
Son principe de fonctionnement est plutôt simple : un tuyau souple est écrasé par des galets, le fluide est alors repoussé sans turbulence, ni cisaillement. Il n’y a pas non plus de contact entre le fluide et les pompes mécaniques. Son débit est limité à des valeurs de l’ordre de 60 à 80 m3/h. Par contre, le rendement est de 100 % et elle est la pompe doseuse par excellence.
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Figure 8 : pompe péristaltiques [6]
viii.
Pompe pneumatique à membrane :
La pompe pneumatique à membrane est entrainée par de l’air comprimé. Les deux membranes reliées par un arbre sont poussées et tirées alternativement par un distributeur alimenté par la pression d’air et qui en assure aussi l’échappement. Phase 1 : l'aspiration. Une membrane crée le phénomène d’aspiration lors de son déplacement vers le corps de la pompe. Phase 2 : le refoulement. L’autre membrane transmet simultanément la pression d’air au liquide dans le corps en le poussant vers l’orifice de refoulement.
Figure 9 : pompe pneumatique à membrane [6]
ix.
Pompe à vis :
Deux (ou trois) vis de sens inverses tournent en sens contraires à l'intérieur d'un carter. L'entraînement mutuel des vis est assuré par un engrenage. La chambre, limité par le fond et les flancs des filets, le carter et les lignes de contact des vis, est fermée et à volume constant. Lors de l'engrènement des vis, le déplacement des lignes de contact des vis transfèrent progressivement le fluide. 12 | P a g e
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Figure 10 : pompe à vis
x.
Pompe à plateau:
Les pistons sont animés d'un mouvement de translation rectiligne alternatif par l'intermédiaire du plateau incliné appelé aussi glace.
Figure 11 : pompe à plateau [9]
a) La pompe centrifuge : Les pompes centrifuge sont de construction très simple : en version de base, elles sont essentiellement constituées d’une pièce en rotation, le rotor appelé aussi roue ou hélice qui tourne dans un carter appelé corps de pompe. Une certaine vitesse est ainsi communiquée au fluide. La différence entre les pompes centrifuge hélico-centrifuge et à hélice porte essentiellement sur la direction de la vitesse donnée au fluide.
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Figure 12 : pompe centrefuge
ASPIRATION : la pompe étant amorcée (c’est à dire pleine de liquide), la vitesse du fluide qui entre dans la roue augmente, et par conséquent la pression dans l’ouïe diminue, engendrant ainsi une aspiration et le maintien de l’amorçage. ACCELERATION : la rotation augmente la vitesse du fluide tandis que la force centrifuge qui le comprime sur la périphérie augmente sa pression. Les aubes sont le plus souvent incurvées et inclinées vers l’arrière par rapport au sens de rotation, mais ce n’est pas une obligation. Dans un même corps de pompe on peut monter des roues différentes en fonction des caractéristiques du fluide. REFOULEMENT : dans l’élargissement en sortie, qui se comporte comme un divergent, le liquide perd de la vitesse au profit de l’accroissement de pression : l’énergie cinétique est convertie en énergie de pression.
Chapitre III : Etude comparative: avantages et inconvénients : Le choix du système de pompage doit être fait en prenant en compte non seulement les contraintes techniques (type de pompe, énergie, hauteur de refoulement, débit, turbidité de l’eau), mais aussi les contraintes liées au contexte socio-économique (système de pompage accepté, disponibilité des pièces détachées, facilité de manipulation).
1. Critères de choix d’une pompe Caractéristiques du fluide :
-
fluide et son agressivité viscosité et ses variations pertes de charges pression
Caractéristiques sociaux économiques : - bruit - encombrement, poids, esthétique - maintenance -installation 14 | P a g e
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Caractéristiques techniques de la pompe : - puissance de la pompe - rendement : h - cylindrée : débit par cycle : c
2. Caractéristiques technique d’une pompe :
i.
La cylindrée :
C'est le volume de fluide aspiré et expulsé pour un mouvement. Dans le cas des pompes rotatives, la cylindrée s'exprime en (cm³/tour) ou en (m³/rad).
ii.
Le débit :
C'est un volume de fluide transvasé par unité de temps, il se calcule en fonction de la cylindrée. Dans le cas d'une pompe rotative, le débit Q (en m³/s) est le produit de la cylindrée (en m³/rad) et du nombre de tour par seconde N (en rad/s) du moteur entraînant la pompe : Q = V.N
iii.
La différence de pression :
Elle caractérise la capacité de la pompe à augmenter la pression du fluide qui la traverse. La différence de pression est faible pour une pompe centrifuge, elle peut être importante pour une pompe volumétrique. Dans le cas où le liquide pompé est l'eau, on parle plutôt de hauteur manométrique totale ou HMT.
iv.
Le rendement volumétrique : C'est le rapport entre le débit effectivement obtenu et le débit théorique (calculé avec la cylindrée). Le rendement volumétrique est toujours inférieur à 1 en raison des fuites.
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v.
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Le couple théorique :
C'est le produit (en Nm) de la cylindrée (en m³/rad) et de la différence de pression (en Pascal ou N/m²).
vi.
Le rendement mécanique :
C'est le rapport entre le couple (ou la force) théoriquement nécessaire pour produire la différence de pression et le couple effectivement nécessaire.
vii.
Le rendement hydromécanique :
C'est le rapport entre la pression réelle et la pression théorique. Il est inférieur à 1 en raison des pertes de charges et des frottements dans les liaisons.
viii.
Le rendement global :
C'est le rapport entre la puissance hydraulique fournie par la pompe et la puissance mécanique absorbée par la pompe. C'est aussi le produit du rendement volumétrique par le rendement hydromécanique mécanique.
ix.
La puissance hydraulique :
C'est le produit P (en Watt) du débit Q (en m³/s) et de la différence de pression Δp (en Pascal) : P = Q.Δp.
3. Matériaux utilisées dans la fabrication des pompes : Il s'agit d'un domaine assez complexe et difficile à couvrir d'une manière exhaustive. On va se contenter néanmoins de présenter succinctement les avantages et les désavantages des différents matériaux généralement utilisés pour en tenir compte dans l'évaluation des caractéristiques des équipements. 16 | P a g e
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Les aspects essentiels à prendre en compte dans la sélection des matériaux de construction des équipements de pompage sont les suivants :
la résistance mécanique, les éléments sujets à des efforts intenses doivent pouvoir fonctionner pour une longue période sans risques de défaillance suite à une surcharge ou plus vraisemblablement par fatigue . la résistance à la corrosion et à l'humidité. la résistance à l'usure et à l'abrasion. Cette propriété est surtout importante pour les éléments glissants ou bien sujets aux forces de frottement, ainsi qu'à ceux en contact avec les filets liquides chargés de matières solides en suspension. le coût.
La plupart des matériaux ferreux ou à base de fer sont sujets aux problèmes de corrosion. Par contre, ils sont sans doute les matériaux les plus résistants, les mieux connus, bon marché et facilement disponibles. En règle générale, le fer et l'acier conviennent plus particulièrement aux éléments de structure dont la résistance est une caractéristique importante, et où la présence d'une couche superficielle de rouille n'est pas un problème majeur. L'acier doux ordinaire est l'un des matériaux les plus vulnérables à la corrosion. Les coulis de fer (fonte) et d'acier, excepté au cas où ils sont travaillés en usine, sont généralement couverts d'une couche d'oxyde de fer noir qui se forme lorsque la fonte est encore à haute température. Il y a plusieurs méthodes de protection de l'acier contre la corrosion, notamment la peinture classique, les inhibiteurs modernes de corrosion qui adhérent à la surface du métal et empêchent la corrosion. Il y a aussi d'autres méthodes de protection tel que le placage, l'enduit et l'enrobage métallique, tel que le placage au zinc (galvanisation) et au cadmium. D'autres alliages d'acier à base de chrome et de nickel, appelés aussi aciers inoxydables, sont également résistant à l'oxydation cependant ils ne sont pas bon marché.
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Tableaux1 : Caractéristiques des matériaux utilisés dans la fabrication des pompes [10] Matériau
Résistance mécanique
Résistance à la résistance à corrosion dans l'abrasion l'eau
Acier doux
forte
très faible
moyenne à forte faible
arbres tiges de pompe écrous et boulons pièces porteuses
Fonte
moyenne
moyenne
moyenne à forte faible
carters de pompes
Acier inoxydable
forte
très bonne
bonne
écrous et boulons arbres rotors surfaces frottantes humides pièces de robinetterie
Laiton
moyenne
bonne
moyenne à forte élevé
rotors cylindres de pompe surfaces frottantes humides
Bronze/bronze au zinc forte à moyenne
très bonne
moyenne à forte élevé
rotors pistons de pompes paliers et pièces frottantes humides pièces de robinetterie
Aluminium/ alliages légers
forte à moyenne
moyenne à forte
faible
moyen à élevé
carters de pompe tuyaux d'irrigation
Bois tendres
faible
faible
faible
peu élevé
pièces peu sollicitées
Bambou
moyenne
moyenne
faible
peu élevé
pièces moyennement
Bois durs de bonne qualité
moyenne à forte
moyenne à forte
moyenne à forte moyen à élevé
Ossature
Thermoplastiques, PVC, polyéthylène, etc.
moyenne
très bonne
généralement bonne
moyenne
canalisations et pièces accessoires
Thermoplastiques, plastiques moulés et composites
forte à moyenne
générale ment bonne
généralement bonne
moyenne à carters de pompe, pièces, forte paliers
Bronze phosphoreux
moyenne
bonne
bonne
élevé
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Coût
élevé
Utilisation type
châssis, rondelles île butée
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4. Avantages et inconvénients : i.
Pompe volumétrique : avantages et inconvénients Tableaux1 : Avantages et inconvénients des pompes volumétriques [10]
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ii.
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Pompe centrifuge : avantages et inconvénients Pour les avantages : Ce sont des machines de construction simple, sans clapet de soupape, d’utilisation facile et peu coûteuses. A caractéristiques égales, elles sont plus compactes que les machines volumétrique. Leur rendement est souvent meilleur que celui des « volumétriques». Elles sont adaptées à une très large gamme de liquides. Leur débit est régulier et le fonctionnement silencieux. En cas de colmatage partiel ou d’obstruction de la conduite de refoulement, la pompe centrifuge ne subit aucun dommage et l’installation on ne risque pas d’éclater. La pompe se comporte alors comme un agitateur… Du côté des inconvénients :
iii.
Impossibilité de pomper des liquides trop visqueux. Production d’une pression différentielle peu élevée (de 0,5 à 10 bar). Elles ne sont pas auto-amorçantes. A l’arrêt ces pompes ne s’opposent pas à l’écoulement du liquide par. gravité (donc, vannes à prévoir….).
Comparaison pompe centrifuge et pompe volumétrique : Généralement, l’utilisation des 2 types (volumétrique ou centrifuge) correspond avec une étude de charge et de pression à la sortie.
Figure 13 : comparaison p. centrifuge et p. volumétrique [5]
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I.
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Choix du modèle à étudier :
Notre choix doit être lié aux performances les plus efficaces et les plus optimales .Apres une étude comparative sur les différentes types des pompes, et en prenant compte des différentes caractéristiques techniques et sociaux-économiques, aussi après l’évaluation des avantages et des inconvénients de chaque type, nous tendons à choisir la catégorie : pompes centrifuges.
a) Description et principe de fonctionnement: Une pompe centrifuge comporte essentiellement une roue a aubages dans un corps appelé volute. La rotation de la roue chasse par l’intermédiaire des ailettes, l’eau vers la périphérie et crée une d´expression au centre. La roue communique de l’énergie cinétique à l’eau. Cette énergie cinétique se transforme en énergie potentielle (de pression) partiellement dans la roue et dans la volute qui joue le rôle de collecteur. On interpose, dans certains cas, un diffuseur entre la roue et la volute. Son rôle est de transformer l’´energie cinétique en ´énergie potentielle.
b) Architecture de la pompe centrifuge : Bride refoulement
Impulseur
Bride aspiration Arbre
Aube Corps
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Les différentes roues La roue à pales a une fonction particulièrement importante, suivant le cahier des charges, le fluide et la performance recherchée. Roue Vortex Turbo Roue à passage libre pour les boues homogènes et les matières en suspension. 85 % du fluide refoulé quittent la pompe sans avoir été en contact avec la roue. Convient pour les fluides sensibles et difficiles à traiter jusqu'à une teneur en gaz de 5 %.
Figure 14: Roue Vortex Turbo[11]
Roue semi-ouverte Roue spéciale pour les liquides homogènes, chargés en matières solides. Convient pour les fluides à haute teneur en solides et contenant jusqu'à 25 % de gaz.
Figure 15 : roue semi-ouverte[11]
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Roue à pales semi-ouverte Roue spéciale à 3 pales pour les liquides homogènes, chargés en matières solides. Convient pour les fluides contenant des fibres, à haute teneur en solides et contenant jusqu'à 25 % de gaz.
Figure 16: Roue à pales semi-ouverte [11]
Roue hybride Combinaison de la roue Vortex Turo® et de la roue semi-ouverte EO pour les fluides visqueux contenant jusqu'à 15 % de gaz.
Figure 17: roue hybride [11]
Roue axiale Roue pour les débits important avec une faible hauteur de refoulement. Pales à profil épais avec un réglage individuel pour une longue durée de vie. Convient également pour les fluids abrasives.
Figure 18 : roue axiale [11]
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c) Domaines d’application : Les pompes centrifuges ont un domaine d’application vaste, entre autres dans des installations d’arrosage, le nettoyage de réservoirs, le transvasement et la circulation de l’eau dans l’horticulture et l’industrie ou encore pour le remplissage et le vidage de conduites et bassins de stockage. L’assortiment comprend divers types de pompes à moteur électrique, comme les pompes normalisées, les pompes multicellulaires horizontales et verticales et les pompes dites « splitcase ».
d) Critères de sélection des pompes centrifuges : i.
Analyse de plusieurs éléments à évaluer lors de la sélection d'une pompe : Composition du liquide : Fondamentale pour le bon choix des matériaux de construction des différentes pièces de la pompe qui sont en contact avec le liquide. Plus les informations sur la composition du liquide à pomper sont complètes, plus les choix des matériaux qui constituent la structure de la pompe, des joints et l'éventuelle garniture mécanique sont précises. Par exemple : des concentrations différentes d'un même acide peuvent nécessiter des matériaux de fabrication aux caractéristiques différentes. Fonctionnement à sec : il Est toujours conseillé de protéger la pompe du fonctionnement à sec. L'une des façons les plus utilisées est l'application d'un niveau minimum dans la cuve qui interrompe le fonctionnement de la pompe dès qu'un niveau dangereux pour celle-ci est atteint. mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm Température de fonctionnement : La connaissance des températures maximale et minimale (outre la température normale de fonctionnement) est importante pour les raisons présentées au point précédent. La température du fluide à déplacer a des effets importants sur les matériaux : des températures très basses peuvent fragiliser un type donné de matière plastique tandis que des températures élevées peuvent créer des phénomènes de ramollissement et de déformation des composants.
Solides en suspension : Dans ce cas aussi, connaître la nature et la quantité des particules en suspension est déterminant. Il existe en effet des matériaux qui, à résistance égale à l'agression chimique, ont des caractéristiques de résistance à l'abrasion différentes. La nature des solides en suspension peut, en outre, influer sur le choix du type de pompe : dans certains cas, il pourra être nécessaire d'utiliser une pompe verticale sans douille de guidage ou d'éviter d'utiliser des pompes à entraînement magnétique. Installation de la pompe : Il faudra faire en sorte que la pompe puisse aspirer dans une zone du bassin ou de la cuve où le liquide présente de bonnes caractéristiques. Si, par 24 | P a g e
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exemple, le liquide a tendance à créer des dépôts boueux dans le fond de la cuve, le liquide devra alors être continuellement tenu en mouvement pour éviter la formation de ces boues. Sinon, l'aspiration de la pompe devra être placée à une hauteur telle que la concentration de boues pompées, pouvant en boucher l'aspiration, ne soit pas trop élevée.
ii.
Point de rendement maximal (BEP) : Toutes les pompes (aussi bien centrifuges que volumétriques) ont des limites opérationnelles. Les pompes centrifuges présentent en particulier certaines limites qui, si elles ne sont pas correctement évaluées, peuvent réduire énormément leur durée de travail. Le BEP (Point de rendement maximal) n'est pas seulement le point de travail le plus haut mais également celui où la vitesse et la pression sont égales sur la roue et la volute. Si le point de travail se détache du point de rendement maximal, la vitesse change, ce qui modifie la pression sur l'un des côtés de la roue. Cette pression irrégulière sur la roue se caractérise par une poussée radiale qui défléchit l'arbre de pompe provoquant entre autres : une charge excessive sur les roulements une déflexion excessive de la garniture mécanique une usure irrégulière de la douille de l'arbre
Les dommages qui peuvent apparaître sont donc une durée inférieure des roulements ou un arbre cassé. La charge radiale est maximale en cas de fermeture complète. Hors de la plage opérationnelle recommandée, un dommage à la pompe peut être dû à une vitesse excessive et à des turbulences. Les turbulences peuvent créer des dommages de cavitation capables de détruire en très peu de temps le corps de pompe et la roue. Courbe de pompe
puissance
Pression
Courbe de reseau
Vitesse (L/mn) Figure19 : courbe de point de fonctionnement maximal [9]
Lorsque l'on choisit une pompe, il est très important de ne pas calculer des marges de sécurité irréalistes ou insérer des informations non appropriées dans l'évaluation. La 25 | P a g e
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courbe réelle pourrait sortir de la plage opérationnelle recommandée, avec de sérieuses conséquences. Le mieux reste de vérifier le point de travail réel de la pompe au cours des opérations de pompage (en ayant recours à un débitmètre et/ou à un manomètre) pour pouvoir réaliser les ajustements nécessaires pour assurer de bonnes conditions de travail et une longue durée de service.
iii.
Pression différentielle engendrée par la pompe
La hauteur théorique d’élévation ∆ H est par définition : ∆ H=∆ pp/(ρg)
Figure 20 : pression différentielle [5]
iv.
Caractéristique pression-débit Cette caractéristique ∆pp=f(Qv) est encore appelée caractéristique débitante, et représente la variation de la pression différentielle, ou de la hauteur théorique d’élévation, en fonction du débit de la pompe. Sur les pompes de conception courante la pression différentielle chute lorsque le débit augmente :
Figure 21 : caractéristique pression début [5]
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v.
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Point de fonctionnement La caractéristique pression-débit de la pompe étant connue, pour déterminer le point de fonctionnement de l’ensemble {POMPE + INSTALLATION} il faut connaître les besoins de l’installation. Ces besoins sont représentés par la courbe charge-débit de l’installation. Sur notre exemple, le liquide devant être acheminé depuis « A » vers « B », la conception de l’installation entraîne un besoin en pression de :
La pompe accouplée à l’installation impose donc un débit Qv,0 pour une pression ∆pI,0 (qui représente son point de fonctionnement) tels que :∆pp=∆pI,0 Graphiquement, ce point de fonctionnement est obtenu par l’intersection des deux courbes suivant :
Figure 22 : point de fonctionnement [5]
vi.
Amorçage d’une pompe centrifuge La pompe centrifuge n’est généralement pas auto-amorçant. Quand le corps de pompe est plein d’air, la pompe centrifuge de conception usuelle ne peut engendrer suffisamment de pression pour fonctionner. Elle tourne « à vide ».Les pompes immergées ne posent pas de problème d’amorçage, par contre, si le niveau du liquide à pomper est plus bas que le corps de pompe, il y a lieu de prévoir un dispositif d’amorçage.
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Conclusion : Ce rapport est le résultat d’une recherche au long de 7 semaines dans laquelle nous essayâmes de donner le plus possibles des informations sur ces machines en se basant sur des sources solides (livres , cours …etc) et des sites internet a fin de comprendre mieux ces machines et faire un avis personnel pour sélectionner un modèle convenable a étudier .
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BIBLIOGRAPHIE [1] : http://www.si.ens-cachan.fr/accueil_V2.php?page=affiche_ressource&id=18 [2] : S. Génouël : Sciences Industrielles pour l’Ingénieur [3] :http://www.animatech.ca/MOTEUR.HTML [4] :http://www.scribd.com/doc/57700039/Pompes-volumetriques-pour-liquides [5] : PASCAL BIGOT : cours CIRA 1ère année [6] :http://fr.wikipedia.org/wiki/Pompe 29 | P a g e
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[7] :http://bmist.forumpro.fr/t56110-regulateur-de-pression-d-essence-et- sifflement-pompe-a-essence [8] :http://david.granjon.free.fr/TP_HTML_pompe_a_engrenage/Lesdifferentespompes.htm [9] : http://www.savinobarbera.com/francais/scelta-pompe.html [10] : P.L. Fraenkel : Les machines élévatoires [11] : http://www.eggerpumps.com
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