ÉVITEz LE FONCTIONNEMENT à SEC des pompes

par DES INTERVENTIONS SIMPLES

La marche à sec des pompes reste plus fréquente qu’on ne le souhaite, hélas. Un péché, car les possibilités étendues des capteurs et la surveillance interne des pompes pourraient petit à petit y mettre un terme. Toutefois, de tels instruments de surveillance sont souvent écartés en raison du prix. Les conséquences se laissent deviner.

DIVERSES CAUSES

Pour ce qui est des causes, plusieurs coupables peuvent entraîner la marche à sec:

• Le réservoir d’amenée est vide parce qu’il n’a pas été rempli à temps;
• La pompe n’est pas débranchée après avoir exécuté sa tâche;
• Après l’installation, on a négligé de remplir la pompe au préalable, si bien qu’elle fonctionne à sec dès le premier engagement;
• Le réservoir d’amenée est vide parce qu’une fuite s’est produite;
• La conduite d’aspiration fuit, l’air entre à cause de la dépression;
• La conduite d’aspiration est bouchée;
• La vanne sur la conduite d’aspiration ne marche plus;
• La sortie est bloquée, le flux ne se crée plus;
• Une cavitation excessive dans la pompe peut également induire une marche à sec dans des cas graves.

Remarquez que la majorité des échecs sont dues aux trois premières possibilités, donc au facteur humain.

CONSéQUENCES NéFASTES

Combinaison de causes

La marche à sec peut avoir plusieurs conséquences, qui sont uniquement le résultat d’une succession d’événements. Les dégâts dépendent de plusieurs facteurs, tels que la durée de la marche à sec, la température ambiante et la construction de la pompe. En général, les pompes plus grandes seront plus vite endommagées.

Plus grande est la distance entre l’ailette et l’axe, plus lent est le transfert de chaleur.

Le mode d’étanchéité est aussi un facteur déterminant. Plus grande est la distance entre l’ailette et l’axe, plus lent est le transfert de chaleur. Les matériaux utilisés jouent aussi un rôle.

Moins de graissage et de refroidissement

Tout commence par la baisse de la quantité de liquide dans la pompe. Dans bien des cas, ce liquide est aussi responsable d’une limitation de l’échauffement et du graissage des éléments de pompe, comme les paliers, les pistons et les joints de l’axe. Une baisse de cette capacité de refroidissement et de graissage entraînera avant tout un fort échauffement des divers éléments. Cela résulte dans une détérioration plus rapide parce que la tension de matériau augmente et que la pression de vapeur atteint son point de saturation. Ceci accroît le risque de cavitation mais peut également endommager l’étanchéité de l’axe.

Températures plus élevées

Comme il n’y a plus de liquide en contact avec les étanchéités, la chaleur doit être évacuée via les étanchéités elles-mêmes. La température peut ainsi atteindre quelques centaines de degrés Celsius en quelques minutes. Les dommages qui en résultent s’expriment par un durcissement et/ou une combustion des élastomères, là où le joint torique établit un contact avec l’étanchéité brûlante.

Charge plus élevée

En plus de l’échauffement, la charge axiale et radiale sur les ailettes augmente considérablement. Les ailettes peuvent se déformer à hauteur de l’axe, et par conséquent endommager ce dernier. Le logement de la pompe peut aussi être déformé par la chaleur, ce qui peut à son tour déformer l’axe.

Une autre conséquence est l’intensification des vibrations, ce qui peut encore accélérer les dommages. Le délai jusqu’aux dommages effectifs peut être très limité: quelques secondes suffisent déjà à endommager irrémédiablement la pompe.

MESURES: CONCEPTION

Hélas, peu de pompes sont entièrement résistantes à la marche à sec mais la bonne nouvelle est qu’il existe divers manières pour éviter la marche à sec.

Le corps de pompe

Sur la plupart des pompes, la forme du corps de pompe fait qu’une certaine quantité de liquide reste toujours dans la pompe et ceci est juste suffisant pour compenser la période nécessaire pour lancer l’amenée. Pour traiter des périodes plus longues, des mesures complémentaire sont requises.

Combinaison centrifuge et refouleur

les fabricants de pompe élaborent aussi des innovations sur d’autres plans qui évitent la marche à sec. Comme celles qui agissent avec un système étagé, combinant une pompe centrifuge avec une pompe de refoulement.

Axe renforcé

Une autre façon de travailler est l’utilisation d’un axe renforcé, ce qui évite le contact direct et ralentit le transfert de chaleur du rotor sur l’axe. Si l’on utilise un plus grand jeu entre les deux, ce processus sera encore davantage ralenti.

Palier

Si les paliers sont aussi pourvus d’un graissage externe au lieu d’un graissage par le liquide proprement dit, les risques de marche à sec sont mieux endigués. Il existe des solutions qui assurent une circulation continue de l’huile lubrifiante pour les étanchéités via un réservoir d’huile supplémentaire. Les innovations dans les paliers sont très rapides aujourd’hui, si bien qu’ils résistent mieux à la friction et à la formation de chaleur, même sans la moindre forme de graissage par un liquide. En d’autres termes, ces paliers innovants peuvent fonctionner à sec sans problèmes tangibles. Des exemples sont les pompes centrifuges avec des bagues de palier en carbone ou des paliers autolubrifiants.

Le robinet d’arrêt au refoulement

Un point d’attention sur les pompes centrifuges est le robinet d’arrêt au refoulement. Pour éviter la marche à sec, celui-ci doit en fait s’ouvrir au plus vite car si la pompe atteint sa vitesse de rotation, elle se videra vite. Parfois les fabricants ne mentionnent pas de quantité de passage minimale, si bien que l’utilisateur final part du principe que la pompe le supporte.

MESURES: A POSTÉRIORI

Sur les pompes centrifuges

Hélas, chaque pompe n’est pas conçue ainsi et chacun ne peut pas investir dans une nouvelle pompe. Heureusement il existe aussi des solutions pouvant être prises a posteriori. Sur les pompes centrifuges, ceci peut par exemple être résolu ainsi:

• Un pressostat sur le collecteur du côté aspiration ou un relais flotteur dans le réservoir;
• Une mesure de pression à l’entrée via un transmetteur de pression analogique;
• Une mesure de niveau dans le réservoir avec un capteur de niveau;
• Un capteur opto-électronique qui voit que la pompe ne contient pas d’eau;
• Amener un flux de liquide externe sous une pression plus élevée que la pression d’aspiration. Notez que tout liquide pompé ne se prête pas à cette approche car le liquide externe – le plus souvent l’eau de ville – doit pouvoir se mélanger au liquide;
• Une surveillance de capteur capacitive qui indique la présence de liquide;
• Surveillance du niveau de la pression de refoulement;
• Un interrupteur de fin de course pour applications critiques.

On travaille le plus souvent avec un délai de ralentissement réglé de, par exemple, 10 secondes, puis la pompe s’arrête.

Sur d’autres types de pompe

Sur d’autres types de pompe, d’autres modes de surveillance s’appliquent. Sur une pompe hydrophore, on peut travailler avec un pressostat interne spécial qui s’enclenche et se débranche automatiquement. Si la surveillance de la pression constate que la pression n’augmente plus après la mise ne marche de l’appareil, celle-ci arrêtera la pompe après le délai de ralentissement vu que ceci est une indication de marche à sec. Une autre possibilité est de surveiller la pompe via la sollicitation du moteur. Le moteur ne sera quasi pas sollicité pendant la marche à sec, car il ne prélève que de l’air. En tout cas cette petite sollicitation est toujours nettement inférieure à la plus petite sollicitation possible en cas de fonctionnement normal, donc sa mesure donne une bonne indication de la marche à sec. Cette unité de mesure peut être intégrée directement dans l’armoire de commande, la sollicitation du moteur est mesurée via l’intensité du courant que prélève la pompe ou via le glissement de phase. Comme cette méthode n’exige pas de contact entre un capteur et le liquide, c’est une bonne solution pour les liquides agressifs ou corrosifs.