Xylem Lowara e-SV Serie Mode D'emploi page 58

NPSH
Les valeurs minimums de fonctionnement qui peuvent être
atteintes à l'aspiration des pompes sont limitées par l'apparition
du phénomène de la cavitation.
La cavitation est une formation de cavités de vapeur dans un
liquide quand la pression atteint localement une valeur critique,
à savoir quand la pression locale est égale à la tension de vapeur
du liquide ou juste au-dessous de celle-ci.
Les cavités de vapeur s'écoulent avec le courant et quand
elles atteignent une zone de plus grande pression, on a le
phénomène de condensation de la vapeur qu'elles contiennent.
Les cavités se heurtent en formant des ondes de pression
qui se transmettent aux parois, qui, soumises à des cycles de
sollicitation, se déforment pour céder ensuite par fatigue. Ce
phénomène, caractérisé par un bruit métallique, produit par le
martèlement auquel sont soumises les parois, prend le nom de
début de cavitation.
Les dommages liés à la cavitation peuvent être aggravés par
la corrosion électrochimique et par l'augmentation locale de
la température due à la déformation plastique des parois. Les
matériaux qui présentent une meilleure résistance à la chaleur et
à la corrosion sont les alliages d'acier et en particulier les aciers
austénitiques.
Les conditions de déclenchement de la cavitation peuvent
être prévues en calculant la hauteur totale nette à l'aspiration,
désignée dans le domaine technique par le sigle NPSH (Net
Positive Suction Head).
Le NPSH représente l'énergie totale (exprimée en m) du fluide
mesurée à l'aspiration dans des conditions de début de cavitation,
sans la tension de vapeur (exprimée en m) que le fluide possède
à l'entrée de la pompe.
Pour trouver la relation entre la hauteur statique hz à laquelle
installer la pompe dans des conditions de sécurité, il faut
appliquer la relation suivante :
hp + hz ≥ (NPSHr + 0,5) + hf + hpv
où :
hp est la pression absolue qui agit sur la surface libre du liquide
dans le réservoir d'aspiration, exprimée en mètres de liquide ;
hp est le quotient entre la pression barométrique et le poids
volumique du liquide.
hz
est la différence de niveau entre l'axe de la pompe et
la surface libre du liquide dans le réservoir d'aspiration,
exprimée en mètres ; hz est négatif quand le niveau du
liquide est plus bas que l'axe de la pompe.
hf
est la perte de charge dans le tuyau d'aspiration et dans les
accessoires équipant la pompe tels que : raccords, clapet
de pied, vanne, coudes, etc.
hpv est la pression de vapeur du liquide à la température de
service, exprimée en mètres de liquide. hpv est le quotient
entre la tension de vapeur Pv et le poids volumique du
liquide.
0.5 est un facteur de sécurité.
ANNEXES TECHNIQUES
La hauteur d'aspiration maximum pour une installation dépend
de la valeur de la pression atmosphérique (et donc de l'altitude à
laquelle est installée la pompe) et de la température du liquide.
Pour aider l'utilisateur, il existe des tableaux qui indiquent, pour
de l'eau à 4°C et au niveau de la mer, la diminution de la hauteur
manométrique en fonction de l'altitude et les pertes d'aspiration
en fonction de la température.
Température
eau (°C)
20
Perte
d'aspiration (m)
0,2 0,7
Altitude (m) 500 1000 1500 2000
Pertes
d'aspiration (m) 0,55 1,1 1,65
Les pertes de charge peuvent être mesurées sur les tableaux du
catalogue pages 60-61. Pour réduire leur entité au minimum, en
particulier dans les cas d'aspiration considérable (au-delà de 4-5 m)
ou dans les limites de fonctionnement aux débits les plus élevés, il
est conseillé d'utiliser un tuyau à l'aspiration de diamètre supérieur
à celui de l'orifice d'aspiration de la pompe.
Dans tous les cas, il est toujours conseillé de positionner la pompe
le plus près possible du liquide à pomper.
Exemple de calcul :
Liquide : eau à ~15°C y = 1 kg/dm
Débit requis : 30 m³/h
Hauteur manométrique requise au refoulement : 43 m.
Hauteur d'aspiration : 3,5 m.
La pompe choisie est une FHE 40-200/75 dont la valeur de NPSH
requise est, à 30m³/h, de 2,5 m.
Pour l'eau à 15°C, on a :
hp = Pa / y = 10,33 m, hpv = Pv / y = 0,174 m (0,01701 bar)
Les pertes de charge par frottement Hf dans le tuyau d'aspiration
avec clapets de pied sont ~ 1,2 m.
En remplaçant les paramètres de la relation par les valeurs
numériques exprimées ci-dessus, on obtient :
10,33 + (-3,5) ≥ (2,5 + 0,5) + 1,2 + 0,17
à savoir : 6,8 > 4,4
La relation est donc vérifiée.
58
40 60 80 90 110 120
2,0 5,0 7,4 15,4 21,5
2500 3000
2,2 2,75
3
3,3