Comment lire une courbe de pompe

Les courbes de pompe sont des outils essentiels pour sélectionner et faire fonctionner des pompes centrifuges, mais leur interprétation peut s'avérer difficile, même pour les professionnels chevronnés. Une mauvaise lecture d'une courbe de pompe peut entraîner des erreurs coûteuses telles que des pompes sous-dimensionnées, un fonctionnement inefficace et une défaillance prématurée.

Dans ce guide, nous allons démystifier les courbes de pompe et fournir une approche étape par étape pour les lire correctement. En maîtrisant l'anatomie d'une courbe de pompe et en apprenant à localiser le point de fonctionnement optimal, vous serez équipé pour prendre des décisions éclairées lors de la spécification et du dépannage des pompes dans votre installation.

Qu'est-ce qu'une courbe de pompage

Une courbe de pompe est une représentation graphique d'un pompe centrifugeCaractéristiques de performance de la pompe. Elle illustre la relation entre le débit, la pression (hauteur), le rendement et les besoins en énergie de la pompe dans différentes conditions de fonctionnement. Les courbes de pompe sont des outils essentiels pour sélectionner la pompe appropriée pour une application spécifique et optimiser ses performances.

Les fabricants de pompes génèrent ces courbes à l'aide de tests approfondis, mesurant les performances de la pompe à différents débits tout en maintenant un diamètre et une vitesse de roue constants. Les points de données résultants sont tracés sur un graphique, créant une courbe qui représente les caractéristiques de performance de la pompe.

Anatomie d'une courbe de pompe centrifuge

Axe X

L'axe des x d'une courbe de pompe représente la pompe débit, généralement mesuré en gallons par minute (GPM) ou en mètres cubes par heure (m³/h). Lorsque vous vous déplacez de gauche à droite le long de l'axe des x, le débit augmente.

Axe Y

L'axe des Y représente la hauteur manométrique, qui correspond à la pression que la pompe peut générer à un débit donné. La hauteur manométrique est généralement exprimée en pieds (ft) ou en mètres (m) du liquide pompé. La hauteur manométrique diminue à mesure que le débit augmente, formant ainsi la courbe hauteur manométrique-débit de la pompe.

Courbe de débit de charge (courbe HQ)

La courbe de débit, également appelée courbe HQ, illustre la relation entre la hauteur manométrique et le débit de la pompe. Elle montre comment la hauteur manométrique varie en fonction du débit, la hauteur manométrique diminuant à mesure que le débit augmente.

Courbe d'efficacité (courbe EQ)

La courbe d'efficacité, ou courbe EQ, représente l'efficacité de la pompe à différents débits. L'efficacité est exprimée en pourcentage et indique l'efficacité avec laquelle la pompe convertit la puissance d'entrée en travail utile. La courbe d'efficacité atteint généralement un pic à un débit spécifique, appelé point de meilleur rendement (BEP).

Courbe de puissance (courbe BHP)

La courbe de puissance, souvent appelée courbe de puissance au frein (BHP), indique la puissance requise par la pompe à différents débits. La puissance est généralement mesurée en chevaux-vapeur (HP) ou en kilowatts (kW). La courbe de puissance augmente généralement avec le débit, car davantage de puissance est nécessaire pour maintenir des débits plus élevés.

Point de meilleur rendement (BEP)

Le point de meilleur rendement est le débit auquel la pompe fonctionne avec le rendement le plus élevé. Le fonctionnement de la pompe à proximité de son point de meilleur rendement garantit des performances optimales, une consommation d'énergie réduite et une durée de vie prolongée de la pompe. Le point de meilleur rendement est situé au sommet de la courbe de rendement.

Courbe de hauteur d'aspiration positive nette requise (NPSHr)

Le hauteur d'aspiration positive nette La courbe de pression requise (NPSHr) indique la pression minimale requise à l'entrée de la pompe pour éviter cavitationLa cavitation se produit lorsque le liquide pompé se vaporise en raison d'une basse pression, endommageant les composants de la pompe.

Formule PSI

Dans le système d'unités impérial, la pression est mesurée en livres par pouce carré (PSI), tandis que la hauteur manométrique est mesurée en pieds. La formule de conversion entre les PSI et les pieds manométriques est la suivante :

Tête (pieds) = PSI x 2,31 / Densité

où:

• La hauteur est la hauteur équivalente d'une colonne de liquide que la pompe peut soulever contre la gravité.
• PSI est la pression générée par la pompe en livres par pouce carré
• 2,31 est un facteur de conversion basé sur la densité de l'eau à 4°C (39,2°F)
• La densité est le rapport entre la densité du liquide et celle de l'eau. Pour une eau à 4°C, la densité est égale à 1.

Par exemple, si une pompe génère une pression de 50 PSI tout en pompant de l'eau, la hauteur manométrique équivalente serait :

Tête = 50 PSI x 2,31 / 1 = 115,5 pieds

Cela signifie que la pompe peut soulever une colonne d'eau jusqu'à 115,5 pieds de haut. La valeur de la hauteur manométrique est ce qui est généralement tracé sur l'axe des Y d'une courbe de pompe.

Si la pression est exprimée en kPa (kilopascals) au lieu de PSI, un facteur de conversion différent doit être utilisé pour obtenir la hauteur manométrique en mètres plutôt qu'en pieds.

Lecture d'une courbe de pompage : un guide étape par étape

Étape 1 : Identifiez vos besoins

Avant d'examiner la courbe de pompage, définissez clairement les exigences de votre système. Les facteurs clés incluent :

• Débit requis (Q) en gallons par minute (gpm) ou en mètres cubes par heure (m³/h)
• Charge dynamique totale (H) en pieds ou en mètres, représentant tête statique, pertes par frottement, et les exigences de pression
• Propriétés des fluides telles que viscosité, la densité et la température
• Hauteur d'aspiration positive nette disponible (NPSHa) en fonction de la conception de votre système

Étape 2 : Localiser le point de fonctionnement

Sur la courbe de la pompe, trouvez le point où votre débit requis (Q) croise le hauteur de charge dynamique totale (H). Cette intersection est connue sous le nom de point de fonctionnement ou point de service. Elle indique la hauteur manométrique et le débit que la pompe produira dans votre système.

Étape 3 : Déterminer l’efficacité

Tracez une ligne verticale à partir du point de fonctionnement pour croiser les courbes d'efficacité (EQ). Cela indiquera l'efficacité de la pompe au débit requis. Une efficacité plus élevée signifie une consommation d'énergie moindre et des coûts d'exploitation inférieurs. Essayez de sélectionner une pompe qui fonctionne près de son point de meilleur rendement (BEP).

Étape 4 : Calculer les besoins en énergie

À partir du point de fonctionnement, tracez une ligne horizontale vers la gauche pour croiser la courbe de puissance (BHP). Cela indiquera le frein chevaux-vapeur nécessaire pour entraîner la pompe au débit et à la hauteur manométrique spécifiés. Assurez-vous que le moteur sélectionné dispose d'une puissance suffisante pour répondre à cette exigence.

Étape 5 : Vérifier le NPSHr

Repérez la courbe NPSHr qui correspond au diamètre et au débit de votre turbine. Le NPSHr représente la pression minimale requise à l'entrée de la pompe pour éviter la cavitation. Assurez-vous que le NPSHa de votre système dépasse le NPSHr de la pompe d'une marge appropriée, généralement d'au moins 1 à 2 pieds ou 0,3 à 0,6 mètre.

Étape 6 : Comprendre la plage de fonctionnement

Les pompes fonctionnent de manière plus efficace et plus fiable dans une plage spécifique autour du point de rendement optimal (BEP). Un fonctionnement trop à gauche ou à droite du BEP peut entraîner une réduction de l'efficacité, une usure accrue et des dommages potentiels. En règle générale, essayez de faire fonctionner la pompe entre 70% et 120% de son débit BEP.

Quelle est la relation entre la puissance de la courbe de pompe et le débit

La relation entre la puissance et le débit sur une courbe de pompe n'est pas linéaire. Lorsque le débit augmente, la puissance requise augmente généralement également, mais à un rythme plus rapide. En effet, la puissance est proportionnelle au cube du débit (P ∝ Q³).

Sur la courbe de la pompe, la courbe de puissance (BHP) commencera faiblement à un débit nul et augmentera de manière exponentielle à mesure que le débit augmente.

Il est important de noter que l'efficacité de la pompe varie également en fonction du débit. Le point de meilleur rendement (BEP) se produit à un débit spécifique auquel la pompe fonctionne le plus efficacement. Un fonctionnement trop en dessous ou au-dessus du débit BEP entraînera une efficacité réduite et une consommation d'énergie plus élevée par unité de débit.