Différencier la NPSH, la NPSHA et la NPSHR pour dimensionner correctement une pompe d’épuisement

Lors du dimensionnement d’une pompe centrifuge pour un projet d’assèchement, les conjectures ne le couperont pas. Vous pouvez essayer d’utiliser la pompe que vous avez à portée de main, mais si vous vous trompez, le système ne fonctionnera pas efficacement et la pompe pourrait subir une cavitation préjudiciable, ce qui pourrait arrêter les opérations de pompage. Pour dimensionner correctement une pompe et réduire le risque de cavitation, il est important de comprendre la tête d’aspiration positive nette (NPSH) et comment assurer une marge suffisante entre la tête d’aspiration positive nette disponible (NPSHA) et la tête d’aspiration positive nette requise (NPSHR).

Qu’est-ce que la NPSH?

Commençons par une définition NPSH. La NPSH décrit la pression au niveau de l’orifice d’aspiration de la pompe, mesurée en pieds ou en mètres. Elle se décompose en NPSHA, ou la quantité de pression disponible, techniquement, la pression de stagnation disponible sur la pression de vapeur du liquide, et en NPSHR, ou la quantité de pression requise, techniquement, la pression minimale à un débit et une vitesse spécifiés pour un liquide pompé spécifique qui cause une chute de 3 % de la tête pompée.

Une chute de tête inférieure, comme 0 % ou 1 %, pourrait éliminer complètement la cavitation, mais les directives de la norme de l’Institut hydraulique utilisent une valeur de chute de tête de 3 % dans le but de prévenir les dommages causés par la cavitation plutôt que d’atteindre zéro cavitation.

Pour ceux qui ont besoin d’un rappel, la cavitation est la formation rapide et l’implosion de bulles de vapeur dans le liquide. Un signe précoce est la vibration. Si la cavitation s’aggrave, la pompe commencera à faire des bruits forts lorsque les ondes de choc des implosions heurteront la roue, piquant le métal. En plus d’endommager potentiellement la pompe, la cavitation réduit la capacité d’une pompe.

Comment calculer la marge NPSH

La différence entre le NPSHA et le NPSHR (NPSHA moins NPSHR) est connue sous le nom de marge NPSH. Le maintien d’une marge NPSH suffisante est essentiel pour éviter d’endommager la cavitation.

Quelle marge est suffisante? Une recommandation générale est d’au moins 10 % de la NPSHA, selon la valeur la plus élevée. Pompes Rotodynamiques ANSI/HI 9.6.1-2017 – Les directives pour la marge NPSH fournissent des marges cibles pour différentes applications et conceptions de pompes.

Le NPSHR est fourni par le fabricant de la pompe, il n’y a donc pas de calcul à effectuer pour l’utilisateur de la pompe. Effectuer un calcul NPSHA, d’autre part, demande un certain effort et est préférablement laissé à un expert ou à un ingénieur en pompage. Les marges de NPSH sont généralement serrées, et un petit mauvais calcul pourrait entraîner des problèmes réels avec la pompe et la configuration de la pompe.

La formule NPSHA est la suivante : Pression atmosphérique du site ou pression d’aspiration absolue + charge statique (ce nombre est positif pour les applications d’aspiration inondées et négatif pour les applications de levage d’aspiration) – friction + charge de vitesse au port d’aspiration – pression de vapeur à la température de pompage.

Dans certains cas, la tête d’accélération est un autre facteur. Un exemple est le pompage à déplacement positif qui implique une accélération soudaine du liquide.

NPSHA : Une cible mobile

Les changements dans l’environnement de fonctionnement ou la configuration du pompage peuvent changer le NPSHA, il est donc essentiel de surveiller régulièrement une opération de pompage. Des ajustements de la conception du système de pompe peuvent être nécessaires en cas de problème de performance de la pompe.

Les facteurs qui peuvent affecter le NPSHA comprennent :

• Changements de la pression atmosphérique en raison d’un système météorologique à basse ou haute pression
• Une baisse du taux d’influence qui entraîne une augmentation de la charge statique
• Une augmentation du débit, ce qui peut abaisser le NPSHA et augmenter le NPSHR
• Changements de la température du liquide, qui modifient la pression de vapeur
• Une chute du niveau de liquide, ce qui peut augmenter la hauteur d’aspiration et réduire le NPSHA
• Un changement dans la viscosité ou la gravité spécifique du liquide, qui peut modifier les pertes de friction
• Un changement dans la longueur ou le diamètre de la tuyauterie ou le nombre de raccords, ce qui peut également modifier les pertes de friction

La valeur des conseils d’experts

Le calcul incorrect de la marge NPSH et le fait de laisser la marge tomber trop bas sont des erreurs fréquentes et potentiellement coûteuses. Travailler avec un fournisseur de pompes temporaires qui dispose d’ingénieurs professionnels internes est le moyen le plus facile de les éviter dès le départ.

Le fournisseur peut également vous aider à résoudre les problèmes de pompage. Par exemple, si un système perd de la performance en raison d’une marge NPSH insuffisante, il pourrait recommander :

• Faire fonctionner la pompe à vitesse inférieure ou faire fonctionner deux pompes au lieu d’une
• Utilisation de tuyaux d’aspiration de plus grand diamètre ou de tuyaux et tuyaux plus courts
• Surcharger le niveau de liquide dans la source d’aspiration ou poser les pompes vers le bas pour réduire la charge statique
• Utilisation d’une pompe submersible ou d’une autre pompe d’admission si la nacelle d’aspiration est trop élevée

Lors du choix d’une pompe et de la conception d’un système de pompage, l’attention portée aux détails peut faire la différence entre une opération d’assèchement en douceur et des problèmes qui réduisent l’efficacité, endommagent l’équipement et causent des temps d’arrêt imprévus. La marge NPSH est un détail essentiel pour bien faire.

Pour obtenir de l’aide pour toutes vos opérations de pompage, contactez le groupe Solutions en matière de fluides de United Rentals.