Les pompes centrifuges sont des équipements incontournables dans le relevage des eaux usées industrielles et urbaines.
Toutefois, leur efficacité dépend de la maîtrise de trois problématiques hydrauliques majeures : la cavitation, la submergence insuffisante et l’entraînement d’air.
Ces phénomènes, s’ils ne sont pas contrôlés, entraînent une usure prématurée, une surconsommation énergétique et des interruptions coûteuses.
Cet article explore ces défis et propose des solutions techniques pour y remédier, en s’appuyant sur des retours d’expérience et des bonnes pratiques éprouvées.
La cavitation survient lorsque la pression à l’entrée de la roue descend sous la pression de vapeur saturante du liquide, provoquant la formation de bulles d'eau qui implosent en endommageant les aubes. Deux types sont à distinguer :
• Cavitation à l’aspiration : liée à un NPSH disponible (Net Positive Suction Head) inférieur au NPSH requis, souvent causée par une hauteur géométrique excessive, une obstruction partielle de la conduite ou une température du fluide trop élevée.
• Cavitation de refoulement : apparaît lorsque le débit est trop faible par rapport à la HMT (Hauteur Manométrique Totale), générant des turbulences à la pointe des aubes.
Conséquences
Érosion des matériaux, vibrations anormales et bruit caractéristique « de billes métalliques ». Une étude montre qu’une cavitation non traitée réduit l’efficacité énergétique de 15 à 20 %, sans parler des dégâts irréversibles causés à la roue, la volute, la garniture mécanique, entre autres.
Une submergence insuffisante (niveau de liquide trop bas par rapport à l’entrée d’aspiration) provoque des vortex, entraînant de l’air dans la pompe et perturbant le bon fonctionnement de la pompe.
Bonnes pratiques
• Maintenir une hauteur de submergence minimale suivant les abaques dédiés à ce calcul.
• Utiliser des déflecteurs anti-vortex et un cône afin d’augmenter le diamètre d’entrée des eaux et en diminuer sa vitesse.
L’entraînement d’air résulte souvent de fuites au niveau des joints, d’un amorçage incomplet ou de la présence de gaz dissous dans les eaux usées. Ce phénomène réduit le rendement hydraulique et accélère l’usure des roues et des garnitures mécaniques.
Mesures correctives
• Vérifier l’étanchéité des conduites et des brides par la lecture d’un manomètre à l‘aspiration de la pompe
• Adopter des systèmes de purge automatique pour évacuer l’air résiduel. Cette solution n’est bien sûr possible qu’au refoulement de la pompe ou à l’aspiration si la pompe est en charge.
Conclusion
Maîtriser cavitation, submergence et entraînement d’air requiert une approche systémique : conception adaptée des circuits, sélection rigoureuse des équipements et maintenance préventive.
En intégrant ces problématiques dans la conception du poste de relevage, les exploitants peuvent simultanément réduire leurs coûts énergétiques, prolonger la durée de vie des pompes et minimiser les interventions – un triple gain aligné sur les enjeux industriels actuels.
Dans le cas d’une réhabilitation d’un poste existant ou lorsque seul un regard est disponible, la station “hors sol” permettra de mettre en oeuvre la solution de pompage au débit et à la pression que requiert l’application, sans devoir changer le génie civil en place.
Lorsque l’évolution du débit de pointe ne peut être pompée par les pompes en place au travers du réseau existant, la station Turbo, par la mise en série de pompes auto-amorçantes ponctuellement lorsque l’application le requiert, est la solution simple et efficace à mettre en oeuvre.