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Calcul de la hauteur manométrique totale (HMT) d'une pompe Pour véhiculer un liquide d'un endroit à un autre, la pompe doit fournir une certaine pression appelée hauteur manométrique totale, cela dépend des conditions d'aspiration et de refoulement. Densité du fluide La densité est un facteur important à considérer lors du dimensionnement d'une pompe. La densité d'un liquide peut affecter la pression de sortie d'une pompe. Sur une hauteur verticale identique, un liquide plus lourd que l'eau exige une plus grande force pour véhiculer le fluide. Le graphique ci-dessous compare en hauteur de liquide pour une pression identique les hauteurs de liquides ayant des densités différentes. Une colonne d'eau de 100 m (densité de 1 ou 1000kg/m3) exerce une pression de 9,81 bar, alors qu'une colonne de 83 m de saumure (liquide plus lourd) et une colonne 133 m d'essence (liquide plus léger) sont nécessaires pour exercer la même pression. Charge hydraulique (Hh) Hh (en Pa) = (9,81 * Z * p) p = masse volumique du liquide en kg/m3. 9.81 = Intensité moyenne de la pesanteur. Z = Hauteur géométrique (d'aspiration ou de refoulement ou les deux) en mètre d'eau, mCE. Installation à circuit fermé Pour les installations de chauffage ou d'eau glacée avec dispositifs d'expansion fermé, les pompes hydrauliques sont déterminées selon : HMT = Perte de charge du circuit hydraulique Installation à circuit ouvert Ceci concerne par exemple les installations de chauffage ou d'eau glacée avec dispositif d'expansion ouvert, tour de refroidissement à circuit ouvert, les installations de distribution d'eau sanitaire, etc. Hauteur manométrique totale (HMT) HMT = Hh + J asp. + J refou. + Pr Hh = Charge hydraulique en Pa J asp = Pertes de charge de la conduite d'aspiration en Pa J refou. = Pertes de charge de la conduite de refoulement en Pa Pr = Pression résiduelle ou pression de service en Pa (Pr est une pression relative) Autres cas avec des pressions relatives P1 et P2 différentes : Energie mécanique fournie au fluide (Circuit fermé), énergie mécanique en charge hydrostatique (Fluide sur circuit ouvert)- Energie dégradée (Puissance à l'arbre de la pompe) English site | Accueil | Thématique | Tables | Programmes | Biblio | Téléchargement | Liens | Contact | Forum | _Vous êtes dans la rubrique Tue Jan 13 2015 20:54:35 GMT+0000 -- Dimensionnement pompes Thématique Etude de prix Euros Marge Les marchés Hydraulique Pertes de charge linéaire Perte de charge singulière Fluides compressibles Conduits non circulaires Thermique Déperditions Bilan thermique Bilan exploitation RT 2000 Débit fluide thermique Chauffage Plancher chauffant Expansion Distribution vapeur Vanne régulation Diaphragmes Pompe Ventilateur Fluides Plomberie Evacuations Air comprimé Gaz combustible Calculs types Réseaux gaines Accessoire gaine réseaux gaz réseaux vapeur Adresse introuvable Ad by Tube Dimmer La connexion a échoué Ad by Tube Dimmer Rendement moteur pompe, pompes, npsh, hauteur manometrique, pressio... http://www.thermexcel.com/french/ressourc/mot_pump.htm 1 sur 4 13/01/2015 21:32

Rendement Moteur Pompe, Pompes, Npsh, Hauteur Manometrique, Pression, Charge, Hydraulique

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Page 1: Rendement Moteur Pompe, Pompes, Npsh, Hauteur Manometrique, Pression, Charge, Hydraulique

Calcul de la hauteur manométrique totale (HMT) d'une pompe

Pour véhiculer un liquide d'un endroit à un autre, la pompe doit fournir une certaine pressionappelée hauteur manométrique totale, cela dépend des conditions d'aspiration et de refoulement.

Densité du fluide

La densité est un facteur important à considérer lors du dimensionnement d'une pompe. Ladensité d'un liquide peut affecter la pression de sortie d'une pompe. Sur une hauteur verticaleidentique, un liquide plus lourd que l'eau exige une plus grande force pour véhiculer le fluide.

Le graphique ci-dessous compare en hauteur de liquide pour une pression identique les hauteursde liquides ayant des densités différentes. Une colonne d'eau de 100 m (densité de 1 ou1000kg/m3) exerce une pression de 9,81 bar, alors qu'une colonne de 83 m de saumure (liquideplus lourd) et une colonne 133 m d'essence (liquide plus léger) sont nécessaires pour exercer lamême pression.

Charge hydraulique (Hh)

Hh (en Pa) = (9,81 * Z * p)

p = masse volumique du liquide en kg/m3.9.81 = Intensité moyenne de la pesanteur.Z = Hauteur géométrique (d'aspiration ou de refoulement ou les deux) en mètre d'eau,mCE.

Installation à circuit fermé

Pour les installations de chauffage ou d'eau glacée avec dispositifs d'expansion fermé, les pompeshydrauliques sont déterminées selon :

HMT = Perte de charge du circuit hydraulique

Installation à circuit ouvert

Ceci concerne par exemple les installations de chauffage ou d'eau glacée avec dispositifd'expansion ouvert, tour de refroidissement à circuit ouvert, les installations de distribution d'eausanitaire, etc.

Hauteur manométrique totale (HMT)

HMT = Hh + J asp. + J refou. + Pr

Hh = Charge hydraulique en PaJ asp = Pertes de charge de la conduite d'aspiration en PaJ refou. = Pertes de charge de la conduite de refoulement en PaPr = Pression résiduelle ou pression de service en Pa (Pr est une pression relative)

Autres cas avec des pressions relatives P1 et P2 différentes :

Energie mécanique fournie au fluide (Circuit fermé), énergie mécanique en charge hydrostatique (Fluide sur circuit ouvert)- Energie dégradée (Puissance à l'arbre de la pompe)

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Dimensionnement pompes

Thématique

Etude de prix

Euros

Marge

Les marchés

Hydraulique

Pertes de chargelinéaire

Perte de chargesingulière

Fluidescompressibles

Conduits noncirculaires

Thermique

Déperditions

Bilan thermique

Bilan exploitation

RT 2000

Débit fluidethermique

Chauffage

Plancher chauffant

Expansion

Distributionvapeur

Vanne régulation

Diaphragmes

Pompe

Ventilateur

Fluides

Plomberie

Evacuations

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Calculs types

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Accessoire gaine

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1 = HMT = Hh + J asp. + J refou.2 = HMT = Hh + J asp. + J refou. + (P2 - P1) ... (A condition que P1 soit > à la pressionatmosphérique)3 = HMT = Hh + J asp. + J refou. + Pr + (Patm - P1) ....(A condition que P1 soit < à lapression atmosphérique)

N.P.S.H (Net Positive Suction Head) ou Hauteur de charge nette absolue

Une pompe possède une capacité maximum d'aspiration qui est la valeur du vide qu'elle peutproduire. 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, estégale 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 conduited’aspiration mais également par les propriétés physiques à chaque type de liquide.

Qu'est-ce le N.P.S.H.?

NPSH est simplement une mesure permettant de quantifier la hauteur manométrique d'aspirationdisponible pour éviter la vaporisation au niveau le plus bas de la pression dans la pompe.

Pression atmosphérique (Patm)

Dans un même lieu cette pression atmosphérique de 1013 mbar au niveau de la mer peut varierselon les conditions météorologiques. Il n'est pas rare d'entendre d'une dépression de 960 mbar, cequi représente une variation de 53 mbar par rapport à la pression atmosphérique normale.

La pression atmosphérique pratique d'aspiration généralement adoptée est une variation en moinsde 25 à 30 mbar, pour se placer dans des conditions normales défavorables, soit de 985 mbar.

Pression de vapeur saturante (Pv)

C’est la pression de vapeur maximale que l’air peut supporter à une température donnée. C'est lecas de l'air en contact de l'eau. La pression de vapeur saturante augmente avec la température.

A une température donnée, un liquide à une pression d’ébullition bien donnée correspond satension de vapeur. Si la pression en un point de ce liquide devient inférieure à la tension devapeur, il entre en ébullition.

Ces valeurs sont données sur ce site dans la table d'eau à la pression atmosphérique.

Pour un mélange de liquides, on prend comme valeur la tension de la vapeur de la fraction la plusvolatile, donc la tension de vapeur la plus élevée.

Dans une enceinte fermée, il se vaporise jusqu’à ce que la pression se rétablisse. A l’air libre, aucontraire, il se vaporise complètement.

Pour le pompage d’eau à 20°C, la tension de vapeur est de 2337 Pa (0,24 mCE). Pour une eauchaude, elle peut être de plusieurs mètres (101325 Pa ou 10,33 mCE à 100°C)

Calcul du NPSH disponible pour une pompe aspirante dans une nappe d’eau à l’air libre

NPSH (en Pa) = Patm – Pv – J asp - Hh

Pour convertir le NPSH exprimé Pa, en :

NPSH en mètre de colonne d'eau = (Patm – Pv – J asp - Hh) / 98101.NPSH en mètre de liquide = ((Patm – Pv – J asp - Hh) / p) / 9,812.

Patm = Pression atmosphérique (dépend de l’altitude) en PaPv = Pression absolue (Pa) de vaporisation du fluide, voir table eau

J asp= Pertes de charge de la conduite d'aspiration en PaHh = Charge hydraulique du fluide

Hh (en Pa) = (9,81 * Z * p)

p = masse volumique du liquide en kg/m3.9.81 = Intensité moyenne de la pesanteur.Z = Hauteur géométrique (d'aspiration ou de refoulement ou les deux) en mètred'eau, mCE.

Calcul du NPSH disponible pour une pompe en charge

NPSH (en Pa) = Patm – Pv – J asp + Hh

NPSH en mètre de colonne d'eau = (Patm – Pv – J asp + Hh) / 9810NPSH en mètre de liquide = ((Patm – Pv – J asp + Hh) / p) / 9,81

NPSH requis

C'est la hauteur minimum de liquide (supposé à sa température d'ébullition), nécessaire au-dessusde l'aspiration, pour empêcher la cavitation.

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Il dépend:

du type de pompedu point de fonctionnement

Il est donné par le fabricant de la pompe sous la forme d'une courbe donnant le NPSH requis (enmètre de liquide) en fonction du débit.

Exprimé ainsi (en mètres de liquide), le NPSH est indépendant de la nature du liquide pompé.Il est toujours positif et généralement de quelques mètres (2 à 5 mètres)

Quelques pompes spéciales, dites à faible NPSH autorisent des valeurs inférieures à 1 mètre.

Il est indispensable que le NPSH disponible dans le système hydraulique soit plus élevé que leNPSH requis par la pompe. Généralement on prend une marge de sécurité supplémentaire de 0,5m.

Cavitation

Est un terme employé pour décrire le phénomène qui se produit dans une pompe quand le NPSHest insuffisamment disponible. La pression du liquide est réduite à une valeur égale ou inférieure àsa pression de vapeur là ou les petites bulles ou poches de vapeur commençant à se former.

Le bruit d'accompagnement est le moyen le plus facile pour identifier la cavitation. La vibration etles dommages mécaniques tels que la défaillance de roulement peuvent également se produire enraison du fonctionnement dans la cavitation.

Le seul moyen d'empêcher les effets indésirables de la cavitation c'est de s'assurer que le NPSHdisponible dans le système est plus élevé que le NPSH requis par la pompe.

Le circuit de refoulement n'intervient pas dans les problèmes de cavitation.

Il ne faut jamais placer de vanne de réglage ou de vanne d'isolement sur la conduite d'aspiration.

Calcul moteur de pompe

L'énergie absorbée par la pompe se décompose-en :

Energie mécanique fournie au fluide (Circuit fermé)

C'est la puissance hydraulique communiquée au liquide lors de son passage à travers la pompe.

Cette puissance mécanique est donnée par la formule suivante :

Avec :

P = Puissance transmise au fluide par la pompe en Watt.Q = débit en m3/s.Hm = Energie volumique ou perte de charge du réseau hydraulique exprimé en m.

Energie mécanique en charge hydrostatique (fluide sur circuit ouvert)

Avec :

P = Puissance transmise au fluide par la pompe en Watt.Q = débit en m3/s.r = masse volumique du liquide en kg/m3.H = hauteur de charge en mètre.9.81 = Intensité moyenne de la pesanteur.

Energie dégradée exprimée par le rendement de la pompe (Puissance à l'arbre de la pompe)

C'est la puissance mesurée sur l'arbre de la pompe.

L'énergie mécanique nécessaire à une pompe est toujours supérieure à l'énergie transmise aufluide, suite aux différents frottements des organes de rotation.

Avec :

Pmec = Puissance mécanique nécessaire à la pompe.Pfl = Puissance transmise au fluide.Rv = rendement mécanique du ventilateur.Rt = rendement de la transmission.

Dans les pompes centrifuges, l'essentiel de l'énergie dégradée échauffe le liquide pompé.

Dans les pompes alternatives, l'essentiel de l'énergie dégradée l'est dans les transmissionsmécaniques et n'est pas communiquée au liquide.

Les rendements généralement admis sont :

Pompes à piston = 0,6 à 0,7Pompes centrifuges = 0,4 à 0,8

Motorisation

Lors du choix du moteur, c'est la puissance absorbée par la pompe qui détermine la puissancedélivrée par le moteur et donc aussi la puissance absorbée au réseau. Il faut donc prendre garde àce que le moteur ait une puissance suffisante pour satisfaire toutes les situations defonctionnement de l'installation.

Prenons le cas d'une pompe ayant une puissance absorbée de 8.5 kW. Le moteur fournira ces 8.5kW, indépendamment du fait qu'il soit conçu pour 7 kW ou 10 kW. Un moteur de 7 kW, devantfonctionner à 40°C, serait donc toujours surchargé de 21.5 %.

La conséquence directe d'une surcharge du moteur est une augmentation de la température dubobinage. Lorsqu'elle dépasse la température limite prévue selon la classe d'isolation choisiecorrespondant à une durée de vie acceptable (30 000 h), la durée de vie de l'isolation diminue. Un

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dépassement de la température limite de 8-10°C, diminue la durée de vie de l'isolation d'environ lamoitié. Des dépassements de 20°C signifie un raccourcissement de 75 %.

Les moteurs de construction standard sont prévus pour une utilisation à température ambiantemaximale de 40°C (et une altitude maximale du site de 1 000 m). Tout écart nécessite unecorrection des puissances nominales.

Exemple de calcul

Dans le programme de calcul HydroTherm , il y a un module de calcul complémentaire qui vouspermet à partir d'une perte de charge donnée et d'un débit d'eau, d'estimer la puissance motoriséed'une installation hydraulique.

Voir aussi les programmes suivants (HydroTherm - HydroExcel - ThermoVapor - AeroGaz - ThermGaz)

Pour un débit d'eau de 200 m3/h et une perte de charge de 3 bar, l'énergie utile absorbée surl'arbre moteur est de 30,86 kW.

La puissance nominale du moteur doit être supérieure ou égale à cette valeur. Les puissancesmotrices sont normalisées.

Le dimensionnement de l'installation électrique sera effectué avec :

une puissance nominale moteur de 37 kW.une puissance électrique apparente disponible de 46,65 kVA (Kilo Volt Ampère par heure)en Tri 400 V + terreun câble d'alimentation déterminé sur la base d'un courant électrique de 67,34 A.

Dans le cas présent le moteur ne fonctionnera pas à pleine charge, il fonctionnera à 83% de sapuissance nominale.

La consommation réelle d'énergie électrique sera de 38,91 kWh. C'est cette valeur qui serautilisée si l'on veut effectuer un bilan annuel de consommation d'énergie électrique.

Cela est bien entendu q'une évaluation (les rendements des pompes varient selon les fabricants),mais ces données seront très utiles lors d'un avant projet ou d'une estimation de prix.

Dernière mise à jour : 01/13/2015 20:54:35

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