Manipulation de la viscosité, réponse à la pression et applications
Comparaison détaillée entre les pompes centrifuges et les pompes volumétriques
| Caractéristiques | pompes centrifuges | pompe volumétrique |
|---|---|---|
| Efficacité | Efficacité maximale au BEP, affectée par la viscosité | Maintien d'une efficacité constante, traitement des viscosités élevées |
| Manipulation de la viscosité | Excellente avec une faible viscosité, difficile avec une viscosité élevée | Difficultés en cas de faible viscosité, excellentes en cas de forte viscosité |
| Réponse à la pression | Sensible aux changements de pression, a du mal à se stabiliser | Gère efficacement les changements de pression et offre de la stabilité |
| Applications | Approvisionnement en eau, chauffage, ventilation et climatisation, irrigation | Dosage, systèmes hydrauliques, transfert de substances épaisses |
Les pompes sont utilisées dans de nombreux secteurs, notamment dans l'industrie manufacturière et pharmaceutique. Il existe deux types principaux de pompes : les pompes centrifuges et les pompes volumétriques. Lorsqu'il s'agit de choisir entre les deux, il est important de noter qu'une pompe centrifuge utilise une roue qui tourne sur elle-même pour créer de l'énergie cinétique qui augmente la vitesse du fluide. À l'inverse, une pompe volumétrique aspire le fluide dans une cavité, puis l'expulse par aspiration. Le marché mondial des pompes industrielles a été évalué à environ 70 milliards de dollars en 2020 et devrait atteindre 85 à 90 milliards de dollars d'ici 2025. Cet article de blog vous donnera une comparaison approfondie de ces deux types de pompes avec leurs applications et leurs caractéristiques uniques.
Vidéo de référence
Définitions et principes de travail
Pompes centrifuges
Définition : Dispositif mécanique conçu pour déplacer des fluides en convertissant l'énergie cinétique de rotation en énergie hydrodynamique, en utilisant une roue rotative pour augmenter la vitesse du fluide, qui se transforme ensuite en pression.
Principe de fonctionnement : Dans ce type de pompe, comme le montre le diagramme de gauche ci-dessus (1), lorsque le liquide entre par l'orifice (2), la rotation à grande vitesse du moteur électrique imprime une force centrifuge qui pousse l'eau à l'extérieur à travers les ailettes incurvées, augmentant ainsi sa vitesse avant d'entrer dans la volute ou la section de diffusion où le débit à grande vitesse se transforme en une tête de pression plus élevée, ce qui entraîne une décharge continue à partir de l'orifice de sortie (3).
Pompes volumétriques
Définition : Il s'agit de dispositifs mécaniques qui déplacent les fluides en emprisonnant un volume fixe puis en le forçant à s'écouler dans le tuyau d'évacuation, c'est-à-dire la technologie rotative ou réciproque ; la technologie rotative utilise des pièces engrenées tandis que la technologie réciproque utilise des pistons, des plongeurs, des diaphragmes, etc.
Principe de fonctionnement : Le fluide est aspiré dans une cavité et déplacé mécaniquement de celle-ci vers le côté refoulement à l'aide de certains moyens tels que des engrenages, des lobes, etc. On parle généralement de pompes rotatives, mais lorsqu'il s'agit de pompes à piston, elles fonctionnent en emprisonnant une certaine quantité de liquide à l'intérieur d'une chambre qui est poussée vers l'extérieur par un piston ou une membrane, ce qui garantit un débit presque uniforme même si la pression varie. Les pompes volumétriques peuvent manipuler facilement des fluides très visqueux et sont également adaptées aux conditions de pression variable.
Comparaison de l'efficacité
Pompes centrifuges
Efficacité dans différentes conditions : Les pompes centrifuges ont une courbe d'efficacité qui culmine à leur point de meilleure efficacité (BEP). Ce point représente l'endroit où la machine fonctionne le plus efficacement. Le rendement diminue fortement à mesure que l'on s'éloigne du BEP. Les fluides à haute viscosité ont une incidence négative sur ce type de rendement, car les liquides plus épais augmentent la résistance, ce qui empêche de maintenir des débits plus élevés.
Facteurs affectant l'efficacité : Plusieurs facteurs influencent le fonctionnement des pompes centrifuges, mais la conception de la roue est essentielle car, si elle n'est pas correctement réalisée, une perte d'énergie peut se produire pendant le fonctionnement en raison de la formation de courants de Foucault dans les passages menant aux cavités où se trouvent ces dispositifs ; de même, un flux régulier doit être maintenu à la périphérie des roues, de sorte que la vitesse de la pompe doit être prise en compte car les vitesses élevées accélèrent l'usure, ce qui réduit l'efficacité globale à long terme en fonction des propriétés du fluide que l'on souhaite connaître - la densité a également un impact direct sur les performances car il faut plus de puissance pour déplacer les fluides plus denses, tandis que les fluides plus épais offrent une résistance à l'écoulement.
Pompes volumétriques
Efficacité dans différentes conditions
Les pompes volumétriques ont un rendement presque constant dans toutes les conditions. Ces pompes peuvent travailler efficacement avec des fluides à haute viscosité, ce qui les rend adaptées aux applications impliquant des substances lourdes telles que les huiles et les résines. Contrairement aux pompes centrifuges, les pompes volumétriques ne délivrent pas un débit constant à tout moment, mais elles produisent toujours la même quantité de liquide malgré les variations de pression. Cette propriété garantit des performances inégalées même en cas de fluctuations de la pression.
Facteurs influençant l'efficacité
Plusieurs éléments déterminent l'efficacité d'une pompe volumétrique. La conception de la chambre ainsi que la précision avec laquelle ses pièces mobiles ont été fabriquées jouent un rôle important à cet égard. Des composants bien conçus permettent de minimiser les fuites internes et d'assurer ainsi une bonne dislocation du fluide à l'intérieur de la chambre. L'efficacité peut également être influencée par le type de fluide manipulé ; ces appareils fonctionnent mieux avec des liquides à forte viscosité, tandis qu'ils sont moins performants avec des liquides à faible viscosité. Un entretien régulier est également nécessaire pour assurer un fonctionnement optimal, une bonne lubrification devant toujours s'accompagner d'un remplacement en temps utile des pièces usées.
Traitement de différentes viscosités de fluides
Pompes centrifuges
Performance avec des fluides à faible viscosité
Les pompes centrifuges s'imposent lorsqu'il s'agit de fluides à faible viscosité. Cela est dû à la conception de la roue qui permet un mouvement facile sans grande résistance de la part de ces liquides. Lorsque de l'eau ou des huiles fines sont pompées à l'aide de cette machine, elles s'écoulent dans le système en douceur en raison de la friction réduite créée par la légèreté du poids, ce qui permet de maintenir un rendement élevé tout au long du fonctionnement, même si des changements de vitesse se produisent fréquemment le long de son parcours jusqu'au point de sortie où la tête a besoin de plus d'énergie pour se remettre en mouvement avant de quitter le tube d'entrée en forme d'entonnoir qui s'éloigne du tuyau de sortie de décharge connecté quelque part entre les réservoirs dont le niveau de capacité maximale a été atteint après un certain temps écoulé depuis le démarrage, remplissant l'espace vide laissé derrière le réservoir précédemment occupé. Le frottement réduit de la roue permet d'obtenir un débit optimal à tout moment.
Performance avec les fluides à haute viscosité
Le principal problème des pompes centrifuges survient lorsqu'elles doivent traiter des fluides à haute viscosité. À ce moment-là, l'épaisseur du fluide augmente, ce qui entraîne une augmentation correspondante de la traînée de frottement agissant contre la rotation de la roue à l'intérieur de celle-ci, provoquant une perte d'énergie importante, réduisant ainsi considérablement l'efficacité de la pompe, de sorte qu'elle ne peut plus assurer les débits et les pressions souhaités pour ces types de liquides dans ces conditions particulières où une force plus importante est nécessaire pour déplacer ces machines contre la résistance offerte par leur nature lourde. Cela se produit parce qu'elles doivent travailler davantage en raison de la résistance accrue, ce qui équivaut à pomper du sirop ou de l'huile épaisse dans un tuyau étroit par rapport à un tuyau plus fin de même diamètre mais de plus grande longueur rempli uniquement d'eau Pompes volumétriques
Performance avec des fluides à faible viscosité
Les pompes volumétriques ont du mal à travailler avec des fluides de faible viscosité. Leur construction implique de piéger et de pousser des volumes fixes de liquide. La finesse des liquides tels que l'eau leur permet de passer facilement à travers les pièces mobiles, ce qui entraîne une inefficacité puisque la pompe ne peut pas maintenir un débit constant. Ces dispositifs fonctionnent mieux lorsqu'ils sont utilisés pour des substances épaisses. Les fuites sont plus prononcées dans les fluides plus fins, ce qui affecte les performances globales.
Performance avec les fluides à haute viscosité
Les pompes volumétriques sont conçues pour être utilisées avec des liquides très visqueux. Elles peuvent traiter efficacement ce type de matériaux en confinant et en déplaçant des quantités déterminées à tout moment pendant leur fonctionnement, comme indiqué ci-dessous:Les substances à haute viscosité telles que les huiles ou les résines s'écoulent en douceur dans les pompes volumétriques parce qu'elles ont toujours une vitesse presque égale quelles que soient les modifications apportées autour d'elles pendant la phase de variation de pression, alors que d'autres types peuvent échouer à le faire, en particulier s'ils sont conçus seuls sans système de secours qui assurera une alimentation continue même si une unité tombe en panne pendant la période de maintenance Variations de la pression
Stabilité de la pression
Les pompes centrifuges ont des difficultés à maintenir la stabilité de la pression. La vitesse de rotation de la roue détermine la pression produite. Tout changement de vitesse entraîne des changements de pression correspondants. Ce manque de stabilité peut poser des problèmes aux industries qui ont besoin de contrôler soigneusement les pressions au cours de certaines opérations et de certains processus. C'est pourquoi ces industries recherchent souvent des alternatives aux pompes centrifuges lorsqu'il s'agit de garantir des pressions stables ou constantes.
Pompes volumétriques
Réponse aux changements de pression
Les pompes volumétriques réagissent bien aux variations de pression. Ces machines maintiennent un débit presque constant, quelle que soit la variation de la pression. Elles veillent donc toujours à ce que le volume de liquide emprisonné soit expulsé de manière uniforme. C'est pourquoi les pompes volumétriques fonctionnent mieux en cas de fluctuations fréquentes de la pression.
Stabilité de la pression
Les pompes volumétriques garantissent des niveaux de stabilité meilleurs ou plus élevés en ce qui concerne les pressions. La viscosité et la densité du liquide pompé n'affectent pas ses performances. C'est pourquoi les pompes volumétriques sont préférées par de nombreuses industries qui exigent un contrôle précis de différents types de fluides dans des conditions variées.
Applications typiques
Pompes centrifuges
Utilisations courantes
Le large éventail d'applications des pompes centrifuges est dû à leur capacité à traiter efficacement des fluides de faible viscosité. Elles conviennent aux systèmes d'approvisionnement en eau car elles peuvent déplacer de grandes quantités d'eau sans gaspiller d'énergie. Les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation s'appuient sur ces dispositifs pour faire circuler l'eau et maintenir la température à l'intérieur des bâtiments. Les systèmes d'irrigation les trouvent également utiles car elles fournissent les débits élevés nécessaires à une distribution uniforme sur de vastes champs agricoles.
Exemples de secteurs d'activité
Divers secteurs dépendent fortement des pompes centrifuges pour leurs opérations quotidiennes.Les usines chimiques utilisent largement ces machines pour transférer des produits chimiques d'un endroit à un autre.Dans les usines de transformation alimentaire où des liquides fins comme les jus, le lait, etc. doivent être transportés, la force centrifuge entre le plus souvent en jeu.L'industrie pétrolière et gazière s'appuie également sur cet équipement pour déplacer les produits pétroliers ainsi que pour gérer les raffineries.Les municipalités les installent dans les stations d'épuration des eaux à des fins de gestion des eaux usées.
Pompes volumétriques
Utilisations courantes
Les pompes volumétriques sont utilisées dans les situations où un contrôle précis du débit est nécessaire, en particulier lorsqu'il s'agit de fluides très visqueux.Ce type de machines fonctionne parfaitement dans les applications de dosage, car elles peuvent fournir des quantités précises de liquide de manière constante.Les systèmes hydrauliques utilisent ce type de pompes pour générer les pressions élevées nécessaires pour alimenter divers types de machines.Les industries qui traitent le transfert de substances épaisses telles que les résines, les huiles, les sirops, etc. préfèrent les pompes volumétriques en raison de la fiabilité de l'efficacité démontrée par ces dispositifs lors de la manipulation de ces matériaux.
Exemples de secteurs d'activité
Dans les entreprises pharmaceutiques, les pompes jouent un rôle important en veillant à ce que les ingrédients actifs des médicaments soient administrés correctement.Les usines de peintures et de revêtements ne pourraient pas fonctionner sans elles car elles aident à déplacer des liquides lourds comme les peintures, les vernis, etc.Les usines de transformation des aliments ont besoin de ces unités, en particulier les lignes de production de pâte au chocolat et au miel.Les industries cosmétiques estiment qu'il est nécessaire de fabriquer des crèmes, des lotions et des gels à l'aide de pompes à déplacement positif pour obtenir des débits constants.
Pensez aux exigences et aux caractéristiques spécifiques de l'application lorsque vous choisissez une pompe. Les pompes centrifuges peuvent être avantageuses pour les situations où le débit est élevé et la viscosité faible. Les pompes volumétriques fonctionnent mieux avec les fluides à haute viscosité et les applications qui nécessitent des débits constants. Connaître ces distinctions permet de faire un choix approprié de pompes, ce qui accroît l'efficacité et la fiabilité des opérations industrielles.
