L’optimisation des résultats de maintenance révèle que la disponibilité opérationnelle des pompes centrifuges est davantage influencée par des stratégies préventives efficaces que par la fréquence des arrêts planifiés. Cette étude critique propose des solutions novatrices pour transformer la maintenance dans l’industrie minière.
Chapitre 1: GENERALITES SUR LES POMPES CENTRIFUGES
Introduction sur les pompes
Les pompes sont des machines servant à élever les liquides ou les mélanges de liquides d’un niveau inférieur à un niveau supérieur ou refouler les liquides d’une région à faible pression vers une région à haute pression (Figure 1-1). [1]
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Figure 1-1: Installation d’une pompe [1].
Le fonctionnement d’une pompe consiste à produire une différence de pression entre la région d’aspiration et la région de refoulement au moyen de l’organe actif (piston, roue…etc.) de la pompe.
Du point de vue physique, la pompe transforme l’énergie mécanique de son moteur d’entrainement en énergie hydraulique. [1]
Types des pompes
Pour répondre à toutes les applications industrielles, plusieurs types de pompes ont été mis au point. On regroupe toutes ces pompes sous deux grandes familles :
- Les pompes hydrauliques volumétriques.
- Les pompes hydrauliques non volumétriques (roto dynamique ou turbopompes).
L’utilisation d’un type de pompes ou d’un autre dépend des conditions d’écoulement du fluide. De manière générale, si on veut augmenter la pression d’un fluide on utilisera les pompes volumétriques, tandis que si on veut augmenter son débit on utilisera plutôt les pompes non volumétriques (Figure 1-2). [2]
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Figure 1-2: Gamme d’utilisation des turbopompes et des pompes volumétriques [2].
Pompes volumétriques
Les pompes volumétriques sont constituées d’un volume hermétiquement clos (corps de pompe) à l’intérieur duquel se déplace un élément mobile engendrant une dépression à l’aspiration. Il en existe deux grandes familles de pompes volumétriques [2] :
- Les pompes volumétriques alternatives.
- Les pompes volumétriques rotatives.
Pompes volumétriques alternatives
Ces pompes sont caractérisées par le fait que la pièce mobile est animée d’un mouvement alternatif. Les principaux types des pompes volumétriques alternatives sont les pompes à membrane et les pompes à piston. [1]
Pompes volumétriques rotatives
Ces pompes sont constituées par une pièce mobile animée d’un mouvement de rotation circulaire autour d’un axe, qui tourne dans une enveloppe (le corps) et crée le mouvement du fluide pompé par déplacement d’un volume depuis l’aspiration jusqu’au refoulement. [1]
Les principaux types de pompes volumétriques rotatives sont les pompes à palettes, engrenages et à vis. [1]
Avantages et inconvénients des pompes volumétriques
Voici quelques avantages ainsi qu’inconvénients que nous pouvons rencontrés sur des pompes volumétriques regroupés dans le tableau 1-1.
Tableau 1-1: Avantages et inconvénients des pompes volumétriques [1]
| Tableau 1-1: Avantages et inconvénients des pompes volumétriques | |
|---|---|
| Paramètre/Critères | Description/Valeur |
| Avantages | Description des avantages |
| Inconvénients | Description des inconvénients |
Pompes non volumétrique (roto-dynamiques ou turbopompes)
Les pompes hélices, hélico-centrifuges et centrifuges. Cette famille peut être caractérisée par le fait que la pression y est générée soit par l’action des forces centrifuges, soit par la conversion en pression de l’énergie cinétique communiquée au fluide.
Les pompes roto dynamique constituent un système ouvert et en équilibre où le fluide n’est jamais enfermé dans un volume totalement clos. Cette famille de pompes est capable d’atteindre des débits Qv très élevés, allant jusqu’à 105 m3/h. [2]
Une turbo pompe est constituée d’une partie tournante et d’une autre partie fixe :
- La partie tournante comprend l’arbre avec l’impulseur.
- La partie fixe comprend le corps avec les supports de palier.
Pompes hélices (axiales)
Les pompes à hélices ou axiales sont des types de pompe utilisées pour déplacer des fluides en générant un écoulement axial ou parallèle à l’axe de rotation de la pompe. Ces pompes sont conçues pour déplacer de grandes quantités de fluide à faible pression mais à haut débit. Elles sont souvent utilisées dans les applications où un débit élevé est nécessaire, comme dans les systèmes de refroidissement, de drainage ou d’irrigation.
Pompes hélico-centrifuges
Ce type est intermédiaire entre les pompes hélices et centrifuges, le flux résulte de la composition des flux axial et radial. [2]
Pompes centrifuges
Le rotor entraine dans son mouvement un liquide qui est rejeté à la périphérie par la force centrifuge. Une particule de liquide prise en isolement suit une trajectoire constamment située dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation (Figure 1-3). [2]
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Figure 1-3: Représentation d’une pompe centrifuge à écoulement radial [2].
Description d’une pompe centrifuge
Les pompes centrifuges sont destinées à véhiculer les liquides à un débit de refoulement important avec une faible pression comparativement aux pompes volumétriques.
Les principales composantes des pompes centrifuges sont les suivantes [3] :
La roue : C’est l’organe principal dans les pompes centrifuges. Elle communique au liquide à pomper une partie de l’énergie transmise à l’arbre dont elle est solidaire par le moteur d’entraînement. On distingue (Figure 1-4) :
Les roues ouvertes : Sont constituées de simples palettes incurvées semblables aux pales d’une hélice. Elles équipent les pompes pour liquides chargés, car elles laissent passer facilement les corps étrangers.
Les roues semi-ouvertes : Les palles sont acculées d’un côté sur une plaque pleine appelée flasque. Ce type de roue se rencontre fréquemment sur les pompes monocellulaires pour liquide chargé.
Les roues fermées : Ont leurs palles en séries entre deux flasques.
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Figure 1-4: Sortes des roues d’une pompe centrifuge[3].
Le distributeur : Il sert à conduire le fluide avec une vitesse et une direction convenable dans l’axe de la pompe. Le distributeur est généralement constitué par un cône convergent qui permet de réaliser une meilleure disposition des files liquides en améliorant le parallélisme et l’égalité des vitesses.
Le diffuseur : C‘est une roue fixe munie d’aubes directrices dont la courbure est inverse aux sens de rotation de la roue, cet élément non disponible donne à la pompe une pression supérieure, par ralentissement progressif de la vitesse du liquide (Figure 1-5).
La volute : C’est un entonnoir incurvé qui augmente dont la taille permet le ramassage du liquide à la sortie de la roue et orientation vers la sortie. À mesure que sa taille augmente, elle contribue à transformer une partie de l’énergie cinétique en énergie de pression (Figure 1-5).
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Figure 1-5: Eléments constitutifs d’une pompe centrifuge [2].
Classification des pompes centrifuges
Les pompes peuvent se classer selon les critères suivants [3] :
Disposition de l’axe
- Pompes à axe horizontal : Conçues pour être disposée en surface, l’entretien et le démontage de ces pompes sont alors simplifiées ;
- Pompe à axe vertical : Ce sont des pompes immergées spécialement conçues pour l’équipement des puits profonds. Elles peuvent être commandées par un moteur placé en surface ou par un moteur immergé ;
- Pompe à axe Incliné : L’axe de rotation du rotor est incliné par rapport à l’axe vertical.
Nombre de roues
- Monocellulaire. (Pompe centrifuge à une roue) ;
- Bi étage. (Pompe centrifuge à deux roues) ;
- Multicellulaire. (Pompe centrifuge à plusieurs roues).
Importance de la pression engendrée
- Basse pression ;
- Moyenne pression ;
- Haute pression.
Forme de la roue
- Roue à simple aspiration,
- Roue à double aspiration.
Moyens d’entraînement
- Entraînement par courroie,
- Entraînement par engrenage,
- Entraînement par accouplement.
Force motrice utilisée
- Moteur électrique,
- Moteur diesel ou essence,
- Turbine à vapeur, turbine à gaz.
Destination :
- Usage ordinaire,
- Liquide chargé,
- Acide.
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2 Définition donnée par l’article 62 de la loi sur les nouvelles régulations économiques (NRE) du 15 mai 2001. ↑
3 Auchan Les 4 Temps, La Défense. ↑
Questions Fréquemment Posées
Quels sont les types de pompes centrifuges?
Les pompes centrifuges se divisent en deux grandes familles : les pompes hydrauliques volumétriques et les pompes hydrauliques non volumétriques (roto-dynamiques ou turbopompes).
Comment fonctionne une pompe centrifuge?
Le fonctionnement d’une pompe consiste à produire une différence de pression entre la région d’aspiration et la région de refoulement au moyen de l’organe actif de la pompe.
Quels sont les avantages des pompes volumétriques?
Les pompes volumétriques présentent des avantages tels qu’une capacité à créer une dépression à l’aspiration et à être adaptées à diverses applications industrielles.