Les économies d'énergie sont de plus en plus au centre de vos préoccupations. Sachant que les pompes et leurs moteurs électriques sont de grands consommateurs d'énergie, il nous a semblé important de rebalayer les principes de calcul de la puissance électrique soutirée par une pompe centrifuge. Une approche toute technique qui vous permettra également de vous interroger sur le bon fonctionnement de vos pompes en place.
Le calcul hydraulique et le calcul électrique dans le cadre d'une pompe centrifuge
Une pompe centrifuge va demander, pour un débit et une pression, une puissance hydraulique nécessaire à l'arbre de la pompe tandis que la puissance électrique sera celle soutirée par le moteur au réseau électrique pour entraîner cette pompe au point de fonctionnement.
Si vous êtes plutôt hydraulicien ou électricien, vous abordez cette démarche par l'un ou l'autre bout de l'arbre (arbre pompe ou arbre moteur). Si les données récoltées sont correctes, vous devriez retrouver les mêmes résultats, à peu de chose près.
Ce calcul se fera sur base du relevé manométrique, d'un débit et d'une courbe de performance.
La formule habituellement utilisée pour calculer la puissance hydraulique d'une pompe centrifuge (kW) sera la multiplication du Débit (m3/h) par la HMT (mcE) et la densité du liquide, et à diviser par 367 - une constante qui permet d'uniformiser les unités de notre formule - ainsi que par le rendement hydraulique de la pompe à ce point de fonctionnement (Q,HMT).
Ce calcul se fera sur base du relevé électrique. Notons tout d'abord une erreur habituellement commise dans le relevé de l'intensité si un variateur de fréquence pilote le moteur. En effet, si cette intensité (A) est prise aux bornes du moteur, la tension (V) devra l'être également puisqu'elle ne sera plus la tension du réseau alimentant l'usine ou le poste de relevage (U/f = Constante).
Vous retrouverez certaines informations techniques complémentaires sur la plaque signalétique du moteur, à savoir le Cos φ et le rendement du moteur à la charge de celui-ci (50%, 75% ou 100%).
La formule utilisée pour calculer la puissance électrique demandée par un moteur triphasé sera donc la multiplication de l'intensité (A) par la tension (V), le Cos φ et √3. Vous obtiendrez la puissance électrique à l'arbre du moteur.
En divisant cette valeur obtenue par le rendement moteur, vous obtiendrez la puissance soutirée au réseau électrique pour le dimensionnement, par exemple, de votre câble d'alimentation ou de la protection électrique dans le coffret.
La transmission entre l'arbre du moteur et l'arbre de la pompe
Reste à réunir ces deux arbres, l'un émetteur et l'autre récepteur de cette puissance.
Un accouplement direct ne va pas engendrer de perte de rendement mais une transmission par courroie, avec les nombreux avantages qu'elle peut amener, engendrera inévitablement une petite perte de rendement qui réduira donc la puissance électrique transmise à l'arbre de la pompe.
Il va de soi que la puissance électrique doit être égale ou légèrement supérieure à la puissance hydraulique demandée par la pompe à son point de fonctionnement.
Gardons toutefois à l'esprit que ces deux calculs sont établis sur base de certains relevés réalisés sur le terrain, entachés d'erreur de lecture et/ou de mesure.
Nous avons pointé la lecture des manomètres avec une échelle qui peut être trop importante. Pointons le débitmètre en place qui peut présenter, comme tout appareil de lecteur, une erreur intrinsèque, voir des perturbations si le liquide est fortement chargé.
Pointons enfin la densité de l'effluent urbain ou industriel qui, avec une densité de 1,01 au lieu de 1 par exemple, va engendrer 1 % de puissance hydraulique en plus.
En conclusion, ces vérifications permettront d'analyser le bon fonctionnement de la pompe, tout au long de son cycle de vie.
Une puissance plus importante demandée par la pompe pourrait vous amener à vérifier les usures internes et régler le jeu hydraulique de la pompe, si ce réglage est possible sur votre pompe. Mais cela permettrait également de se rendre compte que la canalisation s'encrasse avec le temps et vous « coûte » de l'énergie électrique.
Un ensemble de petites choses à contrôler qui permettent, mises bout à bout, de réduire la facture énergétique mais également notre empreinte carbone.