pompe (suite)

Une pompe est entraînée par une source de puissance ; en exceptant la pompe manuelle, destinée à fonctionner pendant de courtes périodes, on rencontre la motopompe, la turbo-pompe ou l’électropompe, suivant que l’entraînement a lieu à partir d’un moteur à pistons, d’une roue de turbine ou d’un moteur électrique. Pour chaque type de pompe, on représente graphiquement la hauteur manométrique totale en fonction du débit ; on y ajoute généralement l’équivalent de la puissance nécessaire ainsi que l’évolution du rendement.

Classification générale

La classification des pompes est souvent faite par les utilisateurs selon leur fonction : pompe de dragage, pompe alimentaire de chaudière, pompe à sodium, etc. Toutefois, au point de vue technologique, on distingue essentiellement la pompe centrifuge (ou radiale), la pompe hélice (ou axiale) et la pompe volumétrique.

Pompe centrifuge

Elle se compose d’une roue qui tourne à l’intérieur d’un corps de pompe et qui comporte plusieurs aubages fixes destinés à imposer au fluide un mouvement de rotation avec un sens d’écoulement radial. Le fluide circule ainsi du centre vers la périphérie et est soumis à une force centrifuge génératrice d’une pression. Il entre dans la roue au moyen d’une ou de deux ouïes et en sort à travers un diffuseur à aubes fixes ; l’ensemble est généralement complété par une volute.

Pompe hélice

Elle est constituée par une sorte d’hélice qui, en tournant autour de son axe, aspire le fluide. La direction générale d’écoulement du fluide est parallèle à l’axe au travers de plusieurs aubages, alternativement fixes et mobiles ; il en résulte une perte de vitesse, donc une augmentation de pression. Quand la hauteur d’élévation dépasse les limites pratiques d’une pompe à un seul étage, on utilise alors plusieurs étages, dix ou même davantage, leur nombre étant fixé en fonction du régime de rotation, de la pression et du débit à obtenir. La pompe de type vertical est utilisée jusqu’à vingt ou trente étages.

Pompe volumétrique

Une telle pompe comprend un volume fermé à l’intérieur duquel un organe mobile se déplace avec un mouvement alternatif ou rotatif : elle est ainsi alternative ou rotative.

• En version alternative, on trouve la pompe à piston et la pompe à membrane.

La pompe à piston est fondée sur le déplacement rectiligne alternatif d’un piston à l’intérieur d’un cylindre ; le piston est mû par un système bielle-manivelle tout à fait classique, et le fluide (généralement de l’eau ou de l’huile) est successivement aspiré, puis refoulé. La pompe aspirante et foulante utilisée dans de nombreuses campagnes pour obtenir de l’eau à partir d’un puits ou d’une nappe aquifère en est un exemple. Le piston est à simple ou à double effet, suivant que le fluide est admis sur une seule ou bien sur les deux faces du piston. La pompe à piston est utilisée pour le transfert de débits relativement faibles avec des hauteurs de refoulement élevées. Son débit est discontinu et variable du fait de la vitesse de déplacement du piston.

La pompe à membrane, appelée aussi pompe à diaphragme, utilise la variation de volume produite par la déformation d’une membrane plus ou moins élastique, ou diaphragme, placée à l’intérieur d’un corps de pompe. Ce dispositif très simple fonctionne tant que la membrane proprement dite n’est ni percée, ni poreuse. Ce type de pompe est spécialement utilisé pour le transfert de carburants, d’acides ou bien de boues.

• En version rotative, le corps d’une pompe volumétrique contient un ensemble de systèmes engrenants tournant en sens inverses et provoquant le transfert du fluide, lequel est successivement aspiré, puis refoulé. Pour maintenir un rendement correct, les jeux des surfaces en contact doivent toujours être faibles.

Les systèmes engrenants peuvent revêtir de très nombreuses tonnes, telles que engrenages simples, rotor à palettes, dispositif Roots-Hibon avec deux rotors constitués chacun d’un engrenage à deux dents, rotor excentré, rotor en forme de vis, anneau liquide, etc.

Principaux types de pompes industrielles

Il existe une grande variété de pompes industrielles, liées essentiellement à la nature et aux caractéristiques du fluide utilisé.

Pompe centrifuge pour services industriels

Cette pompe, pratiquement fabriquée pour tous les fluides, peut normalement fonctionner sans conditions particulières tant que la température ne dépasse pas une centaine de degrés Celsius. Elle tourne généralement à 3 000 tr/mn, régime correspondant à celui d’un alternateur électrique qui produit du courant à 50 Hz. En variante, on trouve la pompe multicellulaire à axe horizontal, étudiée pour répondre aux divers problèmes d’utilisation, en moyenne ou en haute pression, tels que l’adduction d’eau, l’incendie ou l’alimentation de chaudières. Une pompe centrifuge multicellulaire peut aussi être montée verticalement, cette disposition étant adoptée en fonction de contingences impératives de montage. La pompe verticale immergée, couramment appelée pompe de forage, est généralement du type centrifuge multicellulaire ; son débit peut dépasser 7 000 m³/h.

Pompe à eau

Une pompe à eau peut actuellement débiter jusqu’à 500 000 m³/j, soit près de 6 m³/s. Dans de nombreuses agglomérations, on trouve des stations de surpression équipées de pompes à eau spéciales ; la surpression consiste à ajouter une pression supplémentaire à celle qui est normalement disponible, de sorte que la pression totale permette l’alimentation effective du poste le plus défavorisé. Lors de l’installation d’une telle station, il faut tenir compte de la population desservie et de son équipement sanitaire. Suivant le cas, on installe une pompe de surface ou une pompe immergée. Les installations de surpression sont très nombreuses dans les grands ensembles d’habitation.

Dans le cas du dragage, l’eau est mélangée à des sables et à des cailloux ; il faut, avant tout, éviter la détérioration du corps de pompe par la projection de parties solides. Pour le forage, il faut tenir compte des dépôts de sable dans l’eau et, en outre, de la hauteur de refoulement, qui peut être très élevée ; la pompe centrifuge et la pompe hélice sont couramment utilisées. En irrigation, le débit moyen est voisin de 10 m³/s, mais alors sous une faible hauteur de refoulement.

La pompe à incendie correspond à des débits d’eau importants, dépassant 400 m³/h sous une pression de 15 bar ; elle est généralement du type centrifuge à un ou à plusieurs étages.

La pompe marine, installée à plus de cent exemplaires sur un même navire, est spécialement conçue en vue d’un entretien et d’un démontage très aisés.