Pompes industrielles : quel système choisir ?

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Il existe une large variété de pompes industrielles. Elles sont toutefois divisées en deux grandes catégories : pompes centrifuges et pompes volumétriques. Comment sélectionner la technologie la mieux adaptée à votre besoin ? Quels sont les principes de fonctionnement de chacun des systèmes ? Quelles sont leurs différences majeures ? Pour en savoir plus, suivez le guide !

« Au moment d’installer un nouvel équipement ou d’opter pour une mise à niveau, les acteurs du secteur industriel sont confrontés à plusieurs options pour le pompage de leurs produits. Ces options sont à considérer à la lumière de facteurs déterminants : les caractéristiques du produit, la compatibilité des matériaux de la pompe avec les ingrédients transformés et le débit », confie d’emblée Atik Makdoud, Business Engineer chez KSB Maroc.

En effet, en fonction de l’usage que l’on souhaite et des procédés fluides, le choix se portera sur le système des pompes centrifuges ou celui des pompes volumétriques en prenant en compte des paramètres tels que la viscosité du liquide et sa résistance à l’écoulement.

La pompe centrifuge est le choix le plus approprié pour les fluides dont la viscosité n’excède pas les 150 mPas (eau et autres produits à faible viscosité).

Pour les fluides plus épais ou si les produits contiennent des particules solides, le système des pompes volumétriques s’impose.

La pompe industrielle centrifuge

La pompe centrifuge est le type de pompe industrielle le plus connu et le plus utilisé. Elle représente 75% du marché international des pompes et on la retrouve dans toutes les installations hydrauliques. La pompe centrifuge est la plus utilisée, aussi bien dans l’industrie que chez les particuliers ainsi que dans l’agriculture comme c’est le cas des pompes centrifuges pour l’irrigation.

Simple d’utilisation et accessible, ce type de pompe hydraulique est utilisé pour le transport les liquides, dont la viscosité est limitée, en transformant l’énergie mécanique de la turbine en énergie cinétique.

La pompe centrifuge est soit monocellulaire quand elle dispose d’une seule roue ou turbine, soit multicellulaire lorsqu’elle en dispose de plusieurs. Ces turbines sont entraînées à grande vitesse par un moteur électrique, le plus souvent à environ 2900 [tr/min], assurant ainsi la circulation du fluide, de l’aspiration de la pompe vers son refoulement.

Les secteurs industriels qui utilisent le plus la pompe centrifuge sont l’industrie chimique pour le transport de fluides chimiques, l’industrie cosmétique pour la préparation de crèmes ou l’industrie alimentaire pour l’élaboration de tous types de produits.

Comment fonctionne une pompe centrifuge

C’est la dynamique du liquide qui active le pompage dans le système  s pompes centrifuges relèvent du premier cas.

L’aspiration et le refoulement sont à la base du fonctionnement de la pompe centrifuge. Une dépression se crée au centre de la roue par le rotor à aube qui tourne à grande vitesse, ce qui entraîne l’aspiration du fluide et lui donne de la vitesse et du mouvement.

La vitesse de rotation est corrélée à la production de cette énergie cinétique.

Sous l’action de la force centrifuge de la pompe, le fluide est projeté dans le corps excentrique qui est relié à un conduit d’aspiration et une buse de refoulement où l’énergie cinétique est transformée en pression motrice. Une fois la pompe pleine de fluide, celle-ci est amorcée et la vitesse du fluide qui entre dans la roue augmente, diminuant la pression et maintenant l’amorçage.

Avantages et inconvénients de la pompe centrifuge

Les pompes centrifuges sont compactes et peu encombrantes. Elles offrent un bon rendement, demandent peu d’entretien et ne nécessitent qu’une faible maintenance.

Toutefois, ce système de pompage ne s’amorce pas automatiquement. De même qu’il ne peut pas être utilisé pour des fluides dont la viscosité est élevée et qui ne supportent pas la forte agitation dans la pompe.

La pompe industrielle volumétrique

Le système de pompes volumétriques est utilisé en industrie pour le déplacement des fluides épais, pâteux ou abrasifs. Il est employé pour les liquides à haute viscosité, ce qui est indispensable à son bon fonctionnement. Ce système de pompage, appelé aussi « déplacement positif », peut également déplacer des fluides à basse pression de vapeur qui créent plus de résistance et qui s’écoulent à des vitesses plus faibles.
Les pompes volumétriques sont également utilisées pour le pompage des liquides réputés fragiles, qui supportent mal l’agitation et les remous qui existent dans une pompe centrifuge ainsi que pour la génération de faibles débits à très haute pression

« Dans les processus hygiéniques des industries agroalimentaires, pharmaceutiques, chimiques et les procédés industriels en générale, l’utilisation de fluides délicats ou très visqueux nécessitent un pompage en douceur. Pour répondre à ces besoins, un large éventail de solutions existe sur le marché : pompes à lobes, pompes à membranes pneumatiques et électriques, pompes à piston ou pompes à vis jumelles… Si chaque équipement a sa particularité, les pompes à lobes dont les capacités de nettoyage sont parfaites et l’entretien facile, garantissent un pompage fiable et sûr aux ingrédient utilisés », affirme Atik Makdoud, Business Engineer chez KSB Maroc

Il existe deux types de pompes volumétriques : les pompes alternatives ou à pistons et les pompes à lobes rotatifs.

Comment fonctionne une pompe volumétrique

La pompe volumétrique, fonctionne selon un mouvement cyclique et utilise les variations de volume pour aspirer un fluide qui est déplacé par une pression qui le force vers la sortie. Le système repose donc sur des variations de volume permettant le déplacement du liquide : la pompe va prélever une quantité de liquide qui est aspiré dans le mécanisme pour être ensuite transféré grâce à la pression de refoulement.

La pompe à alternative ou à piston utilise les variations de volumes occasionnées par le déplacement d’un piston dans un cylindre. C’est grâce au mouvement alterné d’un ou plusieurs pistons ou à la déformation d’une membrane élastique (variante de la pompe à piston) que le fluide est transféré.
Les pompes volumétriques alternatives ont un fonctionnement alternatif. Grâce à un jeu de soupape ou de clapet anti retour, on obtient l’aspiration dans le cylindre ensuite son refoulement. Le cycle se termine et peut ensuite recommencer.

La pompe volumétrique à lobes rotatifs fonctionne selon le même principe mais utilisent pour leur part, la vitesse de rotation pour permettre au fluide d’être transféré du clapet d’aspiration à celui du refoulement. Des roues équipées de lobes tournent en sens contraires de façon similaire à un engrenage. Le déplacement des cavités créées de part et d’autre permet de mettre en mouvement le liquide pompé.

Avantages et inconvénients de la pompe volumétrique

En plus de traiter tous types de fluides, même les plus visqueux du secteur de l’industrie chimique ou de la pétrochimie par exemple, l’avantage de ce système est qu’il possède un amorçage automatique.

Ces machines particulièrement adaptées au dosage, sont robustes et assurent un excellent rendement. Le rendement avoisine souvent les 90%. Toutefois le débit est assez faible. Il est par ailleurs impossible, à basse pression, d’obtenir de gros débits. La maintenance est également plus lourde avec ce système.

Quelles différences entre une pompe centrifuge et une pompe volumétrique ?

Les deux technologies ne sont pas concurrentes, elles sont plutôt complémentaires. Lorsque la viscosité est inférieure 150 mPas, les deux systèmes peuvent être envisagés. Au-delà, le choix de la pompe volumétrique s’impose.

La pompe centrifuge est utilisée avec des fluides à faible viscosité car ses mouvements de rotation risquent d’en altérer la nature. Utilisée en haute pression et petits débits pour doser, la pompe volumétrique est pour sa part plus adaptée aux produits visqueux ou aux produits délicats. L’abrasivité du produit est également à prendre en considération pour le choix de la pompe et sa vitesse de rotation.

Si la pompe centrifuge permet généralement d’augmenter le débit d’un liquide, la pompe volumétrique augmente pour sa part la pression du fluide pour favoriser son déplacement.

Ainsi, pour les besoins en gros débits, on utilisera la pompe centrifuge, la pompe volumétrique ayant pour sa part un rendement hydraulique plus faible.

La pompe centrifuge est rarement auto-amorçante. Certains modèles existent avec un amorçage automatique mais cela nécessite que la hauteur d’aspiration ne soit pas très importante. En revanche, la pompe volumétrique est auto-amorçante.

Chacune des solutions présente des domaines d’application précis où la pompe centrifuge ou volumétrique pourra être utilisée. Le process et l’application seront alors déterminants quant choix.

N’hésitez pas à nous consulter pour sélectionner la meilleure pompe pour votre application.

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