La relation entre la pression d'entrée/sortie de la pompe et la hauteur manométrique

Formule de base (la plus cruciale)

Hauteur manométrique (H) = (Pression de sortie de la pompe - Pression d'entrée de la pompe) / (Densité du liquide × Accélération gravitationnelle)

Représenté par des symboles :

H = (P2 - P2) / (ρ × g)

Où:

H : La hauteur manométrique générée par la pompe, mesurée en mètres (m).

P₂ : La pression absolue à la bride de sortie de la pompe, généralement en pascals (Pa).

P₁ : La pression absolue à la bride d'entrée de la pompe, généralement en pascals (Pa).

ρ : La masse volumique du liquide pompé, en kilogrammes par mètre cube (kg/m³). Pour l'eau à température ambiante, ρ ≈ 1000 kg/m³.

g : L'accélération gravitationnelle, environ 9,81 m/s².

Explication des concepts clés

Qu'est-ce que la tête ?

Hauteur manométrique : La hauteur de refoulement ne correspond pas simplement à la hauteur de levage physique. Il s'agit d'un concept énergétique, représentant l'énergie mécanique totale communiquée à une unité de poids de liquide par la pompe. Son unité est le mètre (m), que l'on peut comprendre comme la hauteur théorique à laquelle la pompe peut élever le liquide.

Indépendamment du fluide pompé : la hauteur manométrique est un paramètre de performance propre à la pompe. Une même pompe, fonctionnant à la même vitesse, générera la même hauteur manométrique (H), qu’elle pompe de l’eau, de l’huile ou un autre liquide. Cependant, la consommation d’énergie et la pression résultante différeront.

Qu'est-ce que la pression ?

La pression est une force par unité de surface. La pression manométrique de sortie générée par la pompe reflète intuitivement l'amplitude de sa poussée.

Lien étroit avec le fluide : selon la formule P = ρ × g × H, la pression (P) générée par la pompe dépend directement de la masse volumique (ρ) du liquide. À hauteur manométrique égale, le pompage d'un liquide plus dense (comme l'huile) produira une pression plus élevée.

Différence fondamentale et connexion

La hauteur manométrique est la cause, la pression est l'effet. Les caractéristiques de la pompe déterminent la hauteur manométrique qu'elle peut fournir. Cette hauteur manométrique, agissant sur un liquide de densité spécifique, se manifeste finalement par la différence de pression entre l'entrée et la sortie.

Considérez la hauteur manométrique comme la capacité de la pompe et la pression comme l'effet produit lorsque cette capacité agit sur un objet spécifique (un certain liquide).

Exemple d'application (Utilisation de l'eau, simplifié avec ρ ≈ 1000 kg/m³, g ≈ 10 m/s²)

Supposons qu'une pompe ait une hauteur manométrique de 100 mètres.

Calculez la différence de pression qu'elle génère :

ΔP = ρ × g × H = 1000 kg/m³ × 10 m/s² × 100 m = 1 000 000 Pa = 1 MPa ≈ 10 bar

Cela signifie que si la pression d'entrée est atmosphérique (0 bar manométrique), sa pression de sortie manométrique serait d'environ 10 bars.

Estimation de la charge hydraulique sur site :

Si vous mesurez sur place que la jauge de sortie de la pompe indique 0,8 MPa (8 bar) et que la jauge d'entrée indique 0,1 MPa (1 bar).

La différence de pression ΔP = 0,8 - 0,1 = 0,7 MPa = 700 000 Pa.

Calculer la hauteur : H = ΔP / (ρ × g) = 700 000 / (1000 × 10) = 70 mètres.

Ces 70 mètres représentent la hauteur manométrique effective que la pompe fournit réellement dans les conditions de fonctionnement actuelles.

Remarques importantes

Utilisation de la pression absolue pour le calcul : P₁ et P₂ dans la formule sont, en théorie, des pressions absolues. Cependant, en pratique, lorsque les pressions d'entrée et de sortie sont mesurées avec des manomètres utilisant la même référence (généralement la pression atmosphérique locale), le calcul de la différence de pression relative donne un résultat parfaitement correct. Autrement dit : H = (Pression relative de sortie - Pression relative d'entrée) / (ρ × g).

La pression d'aspiration doit être supérieure à la valeur NPSH requise : si la pression d'aspiration (P₁) est trop faible, le liquide se vaporise à l'intérieur de la pompe, provoquant une cavitation qui endommage gravement cette dernière. La hauteur d'aspiration nette positive requise (NPSHr) sur la courbe de performance de la pompe est le paramètre clé permettant de garantir que P₁ est suffisamment élevée.

Le point de fonctionnement est déterminé par la résistance du système : la pression de refoulement réelle de la pompe dans un réseau de canalisations est déterminée par le point d'intersection de sa courbe de débit-hauteur et de la courbe de résistance du réseau. La pompe ajuste son débit jusqu'à ce que la hauteur manométrique qu'elle génère soit exactement égale à la résistance requise par le système à ce débit (incluant la hauteur de refoulement, les frottements dans la conduite, la résistance des vannes, etc.).