Quelles pompes à eau n’ont pas besoin d’être amorcées ? Guide auto-amorçant et submersible

Dès qu’une nouvelle pompe est allumée, chaque défaut d’installation caché devient visible. L'air emprisonné dans la conduite d'aspiration, un corps de pompe vide ou un clapet de pied qui fuit empêchera une pompe centrifuge ordinaire de déplacer de l'eau. C'est pourquoi les exploitants d'usines, les planificateurs d'irrigation et les ingénieurs de maintenance continuent de se poser la même question pratique : quel type de pompe à eau ne nécessite pas d'amorçage ?

La réponse directe est que trois familles de pompes sont capables de produire un débit sans pré-remplissage manuel de la conduite d'aspiration : les pompes centrifuges auto-amorçantes, les pompes volumétriques et les pompes submersibles. Une quatrième catégorie, la pompe verticale à arbre long, évite également l'amorçage car sa roue est installée en dessous du niveau du liquide. Ces conceptions diffèrent fondamentalement dans la manière dont elles éliminent l’air du trajet d’aspiration, et chacune possède des atouts et des limites spécifiques qui affectent la sélection dans le monde réel.

Réponse rapide : pompes qui ne nécessitent pas d'amorçage

Que signifie l'amorçage et pourquoi la plupart des pompes en ont besoin

L'amorçage est le processus de remplissage du corps de la pompe et du tuyau d'aspiration avec le liquide pompé avant le démarrage de la pompe. Une pompe centrifuge standard fait tourner une roue et la pression qu'elle produit est proportionnelle à la densité du fluide à l'intérieur du boîtier. L'air a une densité d'environ 1,2 kg par mètre cube, tandis que l'eau a une densité d'environ 1 000 kg par mètre cube. Lorsqu'une pompe standard démarre avec de l'air dans le boîtier, la turbine tourne simplement dans un gaz de faible densité et ne génère presque aucune aspiration. La pression atmosphérique ne peut pas pousser l’eau vers le tuyau d’aspiration et la pompe fournit un débit nul.

C'est pourquoi les installations de pompes centrifuges conventionnelles nécessitent un clapet de pied à l'extrémité du tuyau d'aspiration, un pot d'amorçage ou une procédure de remplissage manuelle. Chaque fois que la pompe s'arrête et que la conduite d'aspiration se vide, l'opérateur doit réamorcer avant le prochain démarrage. Dans les applications où la pompe est censée démarrer et s'arrêter automatiquement, comme les stations de drainage et les systèmes d'irrigation, cette étape manuelle va à l'encontre de l'objectif même de l'automatisation. Les pompes abordées dans cet article éliminent cette étape de différentes manières, et la compréhension de ces mécanismes est la clé pour choisir la bonne.

Pompes centrifuges auto-amorçantes : la réponse la plus largement utilisée

Une pompe centrifuge auto-amorçante ressemble extérieurement à une pompe centrifuge standard, mais son boîtier est conçu pour contenir un réservoir permanent de liquide. Lorsque la pompe démarre, la roue fait recirculer ce liquide retenu. L'air provenant du tuyau d'aspiration se mélange au liquide en recirculation, monte dans une chambre de séparation et est évacué hors de la pompe. Après une courte période, généralement moins de deux minutes à une élévation modérée, l'air est complètement éliminé et la pompe fonctionne comme une pompe centrifuge ordinaire.

Étant donné que le boîtier retient le liquide après l'arrêt, ces pompes peuvent gérer un tuyau d'aspiration vide ou plein d'air au prochain démarrage. Ce comportement les rend bien adaptés à applications de drainage centrifuge auto-amorçantes , où la source d'eau peut disparaître et réapparaître pendant le fonctionnement. La principale limite est la hauteur d'aspiration pratique : la pression atmosphérique limite le maximum théorique à environ 10 mètres, et un fonctionnement continu fiable est normalement atteint entre 6 et 8 mètres.

Pour les utilisateurs industriels, la pompe auto-amorçante sans joint de la série WFB mérite une attention particulière car elle supprime non seulement le problème d'amorçage mais également la garniture mécanique. La conception sans joint n'utilise aucun joint dynamique entre l'arbre et le corps, ce qui évite les défaillances du joint qui sont une source courante de fuite dans les pompes ordinaires. Les eaux usées contenant des solides, des produits chimiques et d'autres fluides difficiles peuvent être traitées sans risque constant d'usure des joints.

Pompe auto-amorçante sans joint pour fluides et solides tenaces Cette pompe supprime le joint mécanique dynamique entre l'arbre et le carter, éliminant ainsi une source de fuite courante. Sa conception auto-amorçante et résistante à l'usure traite les eaux usées contenant des solides et des produits chimiques, ce qui en fait une option fiable pour les industries confrontées à des défaillances d'étanchéité et à des fluides difficiles. Voir le produit →

Les séries GJB et GZB ajoutent des améliorations axées sur l'efficacité, telles qu'une conception hydraulique optimisée et un encombrement compact, qui réduisent la consommation d'énergie en fonctionnement normal. Ces pompes sont fréquemment utilisées pour l’irrigation, la circulation d’eau industrielle et le drainage d’urgence.

Pompes volumétriques : sans amorçage par principe

Les pompes volumétriques n’utilisent pas du tout la force centrifuge. Ils créent un flux en agrandissant une chambre pour aspirer le liquide, en fermant la chambre, puis en la comprimant pour expulser le liquide. L'expansion de la chambre abaisse directement la pression à l'intérieur, ce qui signifie que ces pompes peuvent évacuer l'air d'une conduite d'aspiration et tirer le liquide vers le haut sans aucun amorçage externe.

Les types de déplacement positif sans amorçage les plus courants sont :

• Pompes à membrane, qui utilisent une membrane flexible entraînée par l'air ou l'électricité et peuvent atteindre des hauteurs d'aspiration de 8 à 9 mètres.
• Pompes à engrenages et à lobes, qui déplacent des liquides visqueux tels que des huiles, des sirops et des polymères et atteignent généralement une hauteur d'aspiration de 6 à 7,5 mètres.
• Pompes péristaltiques, qui serrent un tuyau ou un tube et sont auto-amorçantes même en cas de teneur élevée en solides.

Les pompes volumétriques comportent deux précautions pratiques. Premièrement, la plupart ne peuvent pas fonctionner à sec pendant de longues périodes ; le liquide qu'ils pompent assure la lubrification et le refroidissement des pièces internes. Deuxièmement, en raison de leur mécanisme d'aspiration mécanique, un blocage des solides ou des vapeurs peut se produire si le filtre d'aspiration est bloqué. Toutefois, pour les fluides propres, visqueux ou sensibles au cisaillement, elles offrent un fonctionnement véritablement sans amorçage que les pompes centrifuges ne peuvent égaler.

Pompes submersibles : pas de conduite d'aspiration, pas d'amorçage

Les pompes submersibles résolvent le problème d’amorçage en étant descendues directement dans le liquide. Le moteur et la pompe sont construits comme une seule unité scellée et le liquide entre par un tamis d'entrée en bas ou sur le côté. Étant donné que la pompe est déjà sous la surface du liquide, aucun vide n’est nécessaire pour soulever l’eau. La turbine pousse simplement le liquide vers le tuyau de refoulement.

Cette conception est particulièrement pratique pour le contrôle des eaux usées et des inondations. Les pompes submersibles pour eaux usées de la série WQ utilisées dans les systèmes de drainage municipal et d'effluents industriels peuvent laisser passer les solides sans se boucher et sont démarrées et arrêtées automatiquement par des interrupteurs à flotteur. Tant que le niveau d'eau reste au-dessus de la profondeur minimale de submersion, chaque départ est effectivement un départ amorcé.

Pompe submersible pour eaux usées WQ pour le drainage municipal et industriel Cette pompe submersible intègre le moteur et la pompe dans une seule unité, laissant passer les solides et les fibres longues sans se boucher. Les interrupteurs à flotteur permettent un démarrage et un arrêt automatiques, ce qui les rend pratiques pour les eaux usées, les eaux de pluie et les effluents industriels où l'immersion garantit un amorçage immédiat. Voir le produit →

Les pompes submersibles ont des contraintes opérationnelles. Ils sont difficiles à inspecter sans les sortir de la fosse, c'est pourquoi l'étanchéité des câbles et la surveillance de l'humidité sont importantes. Ils ont également un niveau de fonctionnement minimum ; dans des eaux très peu profondes, une pompe verticale à arbre long ou auto-amorçante peut être un meilleur choix.

Pompes verticales à arbre long : sans amorçage pour les fosses profondes

Les pompes verticales à long arbre sont courantes dans les fosses profondes, les stations de prise d'eau et les installations de contrôle des crues. L'extrémité hydraulique, y compris la turbine, est installée au fond de la fosse, en dessous du niveau du liquide. Un long arbre transmet la puissance d'un moteur monté sur une plaque de support au niveau du sol. La turbine étant déjà immergée, ces pompes démarrent sans amorçage.

La pompe submersible verticale SCY et la pompe verticale à arbre long SLC de Double-wheel reflètent deux dispositions : la SCY a un moteur submersible court adapté aux réservoirs, tandis que la SLC utilise un arbre long pour combler les distances profondes. Les deux modèles sont utilisés dans les stations de drainage des eaux pluviales côtières, les systèmes de circulation d'eau et les puisards industriels. Leur principal avantage par rapport aux pompes submersibles est que le moteur reste accessible par le haut, ce qui facilite l'inspection et l'entretien des roulements.

Les pompes verticales à arbre long nécessitent un alignement minutieux lors de l'installation et les roulements de l'arbre doivent être lubrifiés. Une fois installés, ils sont extrêmement fiables pour un service continu dans les fosses profondes où une pompe auto-amorçante ne peut pas atteindre la hauteur d'aspiration requise.

Comparaison en un coup d'œil

Le tableau ci-dessous résume le comportement d'amorçage et la plage de fonctionnement typique de chaque type de pompe sans amorçage, ainsi que les situations dans lesquelles chaque conception est la plus adaptée.

Comment sélectionner la bonne pompe sans amorçage

Le choix parmi les quatre types dépend moins de l'amorçage que du fluide, de la géométrie de l'installation et du modèle de fonctionnement. Les directives suivantes couvrent les situations courantes dans lesquelles un fonctionnement sans amorçage est essentiel.

Pompe auto-amorçante automatique à haut rendement avec conception verticale compacte Cette pompe présente une structure fixe verticale de type derrick avec un faible encombrement et un entretien simple. Un dispositif de contrôle automatique intelligent améliore son efficacité, tandis que l'orifice d'aspiration peut être positionné de manière flexible. Idéal pour les installations où l'espace est limité ou où l'équipement de levage n'est pas disponible. Voir le produit →

Installation et démarrage : ce qui change sans amorçage

La suppression de l’étape d’amorçage ne supprime pas la nécessité de bonnes pratiques d’installation. Pour une pompe centrifuge auto-amorçante, le corps doit être rempli de liquide une fois avant le premier démarrage. Le tuyau d'aspiration doit être aussi court et droit que possible, avec une légère pente ascendante pour éviter les poches d'air, et tous les joints filetés doivent être scellés avec du ruban PTFE ou un produit d'étanchéité liquide pour filetage. Si la conduite d'aspiration fuit, de l'air entrera continuellement et la pompe perdra son amorçage.

La taille des tuyaux compte autant que l’étanchéité. Pour une pompe de 50 m3/h, utilisez un tuyau d'aspiration d'au moins DN100 et maintenez la vitesse inférieure à 2 m/s. Chaque coude ajoute une longueur de tuyau équivalente et augmente le risque d'accumulation d'air aux points élevés. Une erreur courante consiste à utiliser un tuyau d'aspiration flexible du même diamètre que l'entrée de la pompe ; Le tuyau flexible s'effondre souvent sous vide et prolonge le temps d'amorçage.

Pour les pompes submersibles, les contrôles d'installation se concentrent sur l'entrée du câble, la profondeur d'immersion minimale et la plage de l'interrupteur à flotteur. La pompe ne doit pas reposer directement sur le fond d'une fosse à boues, car des solides pourraient obstruer la crépine d'entrée. Une petite contremarche ou une chaîne suspendue résout généralement ce problème.

Les pompes volumétriques nécessitent une soupape de décharge côté refoulement, car le vide mécanique peut générer une pression très élevée si la conduite de refoulement est bloquée. Un vacuomètre côté aspiration est utile pour surveiller la hauteur d'aspiration réelle.

Le temps nécessaire pour établir le débit dépend de la hauteur d'aspiration, du diamètre et de la longueur du tuyau d'aspiration ainsi que de l'étanchéité à l'air de l'installation. Les facteurs qui contrôlent le temps d'amorçage de l'eau sont discutés plus en détail dans notre article technique sur les facteurs de temps d'amorçage .

Considérations relatives à l’efficacité et aux coûts énergétiques

Les opérateurs craignent souvent que les pompes auto-amorçantes soient moins efficaces que les pompes centrifuges standards. Le souci est valable pour la phase d'amorçage : pendant les quelques secondes ou minutes où la pompe évacue de l'air, une partie du liquide recirculé représente une énergie gaspillée. Une fois l'amorçage terminé, l'écart d'efficacité est faible, généralement de quelques points de pourcentage par rapport à une pompe centrifuge standard avec le même diamètre de roue.

La comparaison change lorsque l’on considère l’installation complète. Une pompe centrifuge standard équipée d'un clapet de pied subit une chute de pression continue à travers le clapet de pied et une perte supplémentaire si le tuyau d'aspiration est long. Considérons une pompe de 7,5 kW fonctionnant 4 000 heures par an. Un clapet de pied peut consommer 1,5 à 3 % de la hauteur totale, ce qui se traduit par une perte d'environ 110 à 220 kWh par an pour cette taille de moteur. Aux prix typiques de l’électricité industrielle, cela représente un coût annuel mesurable. Une pompe auto-amorçante avec une conduite d'aspiration ouverte évite entièrement cette perte, compensant ainsi la légère pénalité d'efficacité de la chambre de recirculation.

Les pompes submersibles et verticales à arbre long n'ont aucune perte de hauteur d'aspiration car la roue est immergée. Leur efficacité moteur est comparable à celle des autres modèles. Pendant de longues heures de fonctionnement à débit constant, la pompe verticale à arbre long s'avère souvent le moyen le plus économe en énergie pour déplacer l'eau d'une fosse profonde.

Différences de maintenance entre les types de pompes sans amorçage

Chaque conception sans amorçage présente un profil de maintenance différent, ce qui devrait influencer la décision d'achat lorsque l'accès au service est difficile.

Les pompes centrifuges auto-amorçantes sont les plus faciles à entretenir pour la plupart des utilisateurs industriels. Il n'y a pas de clapet de pied à inspecter, ce qui élimine l'une des causes les plus fréquentes de ralentissement du débit et de perte d'amorçage dans les installations conventionnelles. Dans la conception sans joint WFB, il n'y a pas de garniture mécanique à remplacer, de sorte que l'élément d'usure le plus courant est simplement le revêtement de la turbine et du boîtier en service abrasif.

Les pompes submersibles nécessitent un entretien moins fréquent car le moteur est refroidi par le liquide environnant, mais lorsqu'un entretien est nécessaire, la pompe doit être soulevée hors de la fosse. Des détecteurs d'humidité à l'intérieur du boîtier du moteur avertissent en cas de rupture d'isolation, et la vérification du câble et de l'interrupteur à flotteur doit faire partie de l'inspection programmée.

Les pompes volumétriques nécessitent une inspection de routine des membranes, des clapets anti-retour et des joints. Une membrane qui se rompt inondera le côté air d’une pompe pneumatique et entraînera une perte de performances. Les pompes péristaltiques nécessitent un remplacement périodique du tuyau, ce qui constitue une tâche courte et peu coûteuse.

Défaillances courantes liées à l'amorçage évitées par ces conceptions

L'avantage spécifique d'une pompe sans amorçage peut être mesuré par les pannes qu'elle évite dans une installation de pompe conventionnelle.

Le premier est la liaison aérienne. Une pompe centrifuge standard dont la conduite d'aspiration contient de l'air emprisonné tournera sans déplacer le liquide, et la turbine peut surchauffer le petit volume de liquide dans le boîtier jusqu'à ce qu'il se transforme en vapeur. Si la pompe est forcée de continuer à fonctionner dans ces conditions, la garniture mécanique tombe en panne en peu de temps. Les pompes auto-amorçantes et volumétriques évacuent l'air automatiquement, de sorte qu'il n'y a pas de liaison d'air.

La deuxième défaillance courante est la perte d’amorçage due à une fuite du clapet de pied. Chaque fois qu'une pompe standard s'arrête, le clapet de pied doit retenir la colonne de liquide dans le tuyau d'aspiration. Le sable, le tartre et les débris empêchent la vanne de s'asseoir ; le liquide s'écoule et le prochain démarrage nécessite un réamorçage. Les pompes auto-amorçantes se réamorcent simplement et continuent de fonctionner.

Le troisième concerne les dommages dus à la marche à sec de la garniture mécanique. Dans une pompe standard, un démarrage à sec surchauffe rapidement les faces du joint, produisant des distorsions et des fuites. Étant donné que la pompe sans joint WFB n’a pas de garniture mécanique, elle supprime complètement ce mode de défaillance.

Foire aux questions

Prendre la décision finale

Le choix d'une pompe qui ne nécessite pas d'amorçage commence par la définition des conditions d'aspiration. Si le niveau d'eau est en dessous de la pompe et dans une plage de 6 à 8 mètres, une pompe centrifuge auto-amorçante est la solution la plus simple, surtout lorsque le fluide contient des solides et que l'installation est hors sol. Si le fluide est visqueux ou nécessite un dosage précis, choisissez une pompe volumétrique. Si la pompe peut être immergée, une pompe submersible supprime complètement la question d’amorçage. Pour les fosses profondes où le moteur doit rester accessible, une pompe verticale à arbre long est l'option éprouvée.

L'usine de pompes à double roue fabrique des pompes auto-amorçantes sans joint WFB, des pompes auto-amorçantes à haut rendement GJB et GZB, des pompes verticales à arbre long SCY et SLC et des pompes submersibles pour eaux usées WQ, qui démarrent toutes sans amorçage lorsqu'elles sont installées conformément aux exigences de service. Soumettez vos propriétés de débit, de hauteur d'aspiration, de hauteur d'aspiration et de fluide à notre équipe d'ingénieurs, et ils adapteront une conception sans amorçage aux conditions de votre site.