L’évolution des technologies dans
l’industrie urbaine et les réseaux hydrauliques fait de la maîtrise des lois
d’affinité un atout essentiel pour quiconque choisit, ajuste ou optimise une pompe centrifuge.
En effet, plutôt que de remplacer systématiquement une machine pour répondre à
de nouveaux besoins, il s’avère souvent plus économique et rapide de jouer sur
la vitesse de rotation du moteur.
Ces lois, élaborées à partir des principes fondamentaux de l’hydrodynamique, permettent de prédire assez précisément les valeurs de débit, de hauteur manométrique totale (HMT) et de puissance absorbée en fonction de la nouvelle vitesse de la pompe.
Les lois d’affinité relient trois grandeurs fondamentales du pompage à la vitesse :
• Débit (Q) : directement proportionnel à la vitesse de rotation de la pompe
• Hauteur manométrique totale (HMT) : proportionnelle au carré du rapport de vitesse
• Puissance absorbée (P) : proportionnelle au cube du rapport de vitesse
Ces relations sont valables à condition de ne modifier que la vitesse (sans changer le diamètre de la roue) et que la pompe fonctionne dans des conditions hydrauliques similaires, c’est-à-dire avec le même type de fluide et un régime de fonctionnement comparable.
Calculer le débit et la Hauteur Manométrique Totale à une vitesse différente.
Imaginons une pompe centrifuge dont les caractéristiques nominales sont les suivantes :
• Vitesse initiale (N1) : 1450 tr/min
• Débit correspondant (Q1) : 30 m³/h
• HMT correspondante (H1) : 18 mCE
On souhaite connaître le débit (Q2) et la HMT (H2) de cette même pompe si la vitesse passe à 1750 tr/min, toute autre chose restant identique.
Appliquons les formules :
Avant toute modification de la vitesse, il convient de vérifier que l’installation (canalisation, vannes, instrumentation) et surtout le moteur, peuvent supporter l’augmentation de débit, de pression et de puissance induite.
Rappelons que la puissance croît très rapidement, au cube du rapport de vitesse.
Dans notre cas chiffré, nous serons sur :
Les lois d'affinité sont donc particulièrement utiles lors de l'installation d’un variateur de fréquence pour adapter la pompe à de nouvelles contraintes d'exploitation. Elles offrent une base précieuse pour dimensionner ou ajuster une installation avec précision et sécurité.
Il va de soi qu’on peut également imaginer une réduction de vitesse, suivant le même principe.
Gamme de débit jusqu’à près de 900 m3/h - Pression de refoulement jusqu'à 3 bars - Passage libre jusqu’à 76 mm - Différents types de métallurgies et de joints en fonction de l’effluent à relever.
