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1 index Données D Ingénierie Matériaux de construction Données sur les moteurs Rendements Lois d affinité NPSH NPSH & Cavitation Cavitation Corrosion - Abrasion Formules Hydrauliques Utiles Formules Électriques Utiles

2 RENSEIGNEMENTS MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION 1 MODÈLE DE POMPE C 301(SS D 301 C 3060(SS D 3080 D 3080 (B C/D 3085 C 310 C 316 (SS D 316 (SS C 317 H 317 C 310 C 315 H 315 C 3170 C 301 H 301 C 301(SS C 301 (B C 330 C 3300 C 3300 (SS C 3305 C 3311 C 3351 C 3500 C 3530 C 3531 C 3601 C 360 PRINCIPALES PIÈCES Numéro de code de matériau,1 impulseur Numéro de code de matériau ou ,,,,,,, POMPES DE LA SÉRIE 3000 (CP,CT,CS,DS,HS CP, CT, CS DS HS CP/CT/CS = Impiulseur centrifuge HS = Boue épaisse DS = Impulseur à vortex B = Bronze SS = Acier inoxydable Matériaux utilisés dans la construction des pompes Numéro de code de matériau Matériau Numéro de code de matériau Matériau Alliage aluminium Fonte Acier Acier inoxydable Acier forgé de ressort Alliage de métal blanc Fer trempé au graphite spéroïdal Caoutchouc-nitrile sur noyau d'acier Bronze d'aluminium Ni - dur Ni - résistant (Noryl fibres de verre renforcées Pour de plus amples détails sur les matériaux de construction, consultez votre fournisseur local de produits ITT FLYGT. Dans certians cas et sur commande spéciale, d'autres matériaux que ceux de la liste standard qui sont énumérés ci-dessus sont disponibles.

3 RENSEIGNEMENTS SUR LES MOTEURS Les moteurs à induction à cage d écureuil sont classés par NEMA selon leur couple de torsion avec rotor calé ou verrouillé, leur couple critique de torsion, le patinage, le courant de démarrage, etc. en d autres mots, selon leurs caractéristiques prévues et réalisées dans les classes de modèle B, C, et D. NEMA assigne également une lettre de code qui varie selon le rapport kva/cv du rotor calé, évalué au plein voltage et à la fréquence nominale. NE PAS CONFONDRE LA LETTRE DU MODÈLE AVEC LA LETTRE DE CODE! LA LETTRE DU MODÈLE La CLASSE B, qui est le type le plus courant, possède un couple normal au démarrage et un courant de dé age modéré. Le moment de torsion avec rotor calé (couple minimum à l arrêt sous plein voltage n est pas moins que 100%, pleine charge, pour lesmoteurs à et pôlesjusqu à 00 CV; de 0 à 75 % pour les moteurs plus grands à pôles; 50 à 15% pour les moteurs plus grands à pôles. La CLASSE C se distingue par un fort couple de démarrage (moteur calé, plus de 00%, courant de démarrage modéré. Un couple critique de torsion qui n est pas moins que 10% du couple en pleine charge. Le glissement en pleine charge varie de 1- à 3%. La CLASSE D prévoit un couple de démarrage élevé, un glissement élevé et un courant de démarrage modéré pour utilisation avec des charges ayant des pointes intermittentes élevées. La machine entraînée possède ordinairement un volant à forte inertie. Sans charge, le moteur glisse peu, ensuite à mesure que la charge maximum est appliquée, le glissement du moteur augmente. LA LETTRE DE CODE Lettre de Kilovolt-Ampères par désignation cheval-vapeur avec rotor calé A B C D.0 -. E.5 -. F G H J K L.0 -. M N P R S T U V. et plus Formules pour trouver la valeur de la lettre de code NEMA:: (3Ø Lettre de code NEMA = LRA x V x x CV (1Ø Lettre de code NEMA = LRA x V 1000 x CV Exemple: Moteur volts, 3Ø, LRA = 15, CV = 3 Code de lettre NEMA =15 x 60 x 1.73 = x 3 En se référant au tableau des lettres de code, on voit que la valeur de 3.38 est égale à la désignation de lettre "B".

4 RENSEIGNEMENTS RENDEMENTS 3 Une pompe électrique submersible est un ensemble intégral qui consiste d un moteur électrique et d une pompe centrifuge ou à hélice, disposés sur une arbre commun et maintenus ensemble par une fermeture hermétique, étanche à l eau. La puissance du moteur doit être suffisante afm de démarrer et entraîner l impulseur ou hélice à travers tout l éventail de rendement Q/H, tout en tenant l augmentation de température en-dessous de la limite établie. Source de courant électrique Puissance à l'entrée Pertes électriques Moteur Face motrice Pertes mécaniques Puissaance à l arbre (nominale Puissance liquide produite Côté hydraulique Pertes hydrauliques Les pertes électriques englobent les pertes par résistances et fer. Les pertes mécaniques comprennent les pertes par friction dans les coussinets, dans le joint étanche de l arbre et par la résistance de l air.a Les pertes hydrauliques comprennent les pertes par turbulences et chocs, par fuites internes (refoulement hydraulique et C.V. au disque. Puissance liquide produite = (Puissance à l entrée - (les pertes électro-mécaniques et hydrauliques. Puissance à l arbre (nominale = (Puissance à l entrée - (les pertes électro-mécaniques. Rendement total = (Puissance liquide produite (Puissance à l entrée Rendement hydraulique = (Puissance liquide produite (Puissance à l arbre Mathématiquement: (Gr.Sp. = poids spécifique Puissance liquide produite (C.V. hydraulique = GPM x FT x Sp. Gr. kw au frein = l/s x m x Gr. Sp x Eff. Puissance à l arbre (CV = GPM x FT x Gr. Sp. 360 x Rend. hydr. Total (Wire-to-Water Efficiency = GPM x FT x Gr. Sp. 360 x kw entrées x 1.3

5 FORMULES & CONVERSIONS LOIS D AFFINITÉ Les lois d affinité montrent comment une pompe centrifuge réagit à une modification de la vitesse ou du diamètre de l impulseur. Les changements de hauteur, de g.p.m et de c.v. au frein, causés par l altération de la vitesse ou du diamètre sont définis par les formules ci-dessous. Voir plus bas une illustration graphique de l effet de changement de la vitesse. 1. La capacité est directement proportionnelle à la vitesse ou au diamètre: GPM = GPM 1 X RPM d ou GPM = GPM 1 X RPM 1 d 1. La hauteur totale est directement proportionnelle au carré de la vitesse ou du diamètre: H = H 1 X ( RPM ou H = H 1 X RPM 1 ( d d 1 3. Les c.v. au frein sont directement proportionnels au cube de la vitesse ou du diamètre: RPM BHP = BHP 1 X (RPM 1 3 ou BHP = BHP 1 X ( d d 1 3

6 LA TECHNIQUE DU POM NPSH & CAVITATION 5 On peut définir le NPSH (HAPN = Hauteur d aspiration positive nette comme étant la hauteur de charge qui force un liquide à entrer le tuyau d aspiration pour finalement arriver à l œil de l impulseur. La charge qui assure le débit peut provenir, soit de la pression atmosphérique seule, soit de la hauteur statique en plus de la pression atmosphérique. La pression atmosphérique est la seule source de pression disponible pour assurer le débit quand la pompe fonctionne en condition de montée par aspiration. Le travail qui peut être accompli sur le côté succion de la pompe est par conséquent limité, ce qui fait que le NPSH devient très important. Deux valeurs de NPSH sont à considérer ici. LE NPSH REQUIS, qui est fonction de la structure de la pompe, varie selon la fabrication de celle-ci, mais varie aussi selon la capacité et la vitesse de la pompe qui est en marche. Cette valeur doit être fournie par le fabricant de la pompe. LE NPSH DISPONIBLE est une fonction du système dans lequel la pompe est en opération. Elle peut être calculée pour n importe quelle installation. Pour fonctionner avec succès, toute installation de pompage doit avoir une disponibilité NPSH égale ou plus grande que le NPSH qui est requis dans les conditions de pompage désirées. Quand la source de liquide est située au-dessus de la pompe (comme dans le cas des pompes submersibles FLYGT, de type BS, CP, CS, DP, DS et HS NPSH (En pieds = Pression barométrique + hauteur statique à l aspiration - pertes par friction (tuyaux d aspiration - tension de vapeur du liquide Quand la source de liquide est en dessous de la pompe (dans le cas des pompes submersibles FLYGT de type CT NPSH (En pieds = Pression barométrique + hauteur d aspiration statique - pertes par friction (tuyaux d aspiration - tension de vapeur du liquide EXEMPLE 1. Le NPSH requis d une pompe hydraulique est de 16 pieds à la capacité nominale. La température de l eau est de 80ºF. La hauteur est de 1000 pieds au-dessus du niveau de la mer. Les pertes à l entrée et par friction du tuyau d aspiration sont de 3 pieds. Quelle sera l aspiration maximum permise? Pression barométrique, en pieds d eau à 80ºF, à 1000' = 3.8' = 3. pi. 0.6 Hauteur statique requise au point de raccordement de l'aspiration = 3.' - ( = 1.7' Pertes dans l'aspiration (calcul selon l'hydraulicité de la tuyauterie = 3' NPSH requis = 16' (à obtenir du fabricant de la pompe Tension de vapeur pour 80 F = 0.51 psi x.35 = 1. pi.

7 LA TECHNIQUE DU POM NPSH & CAVITATION 6 EXEMPLE. Nous utiliserons dans cet exemple les mêmes données que dans l exemple 1 excepté que la température de l eau sera maintenant de 15ºF. Quelle sera la force ou hauteur d aspiration requise? A 15ºF, l eau a un poids spécifique de 0.6. La tension de vapeur est de 10. psi (livres par pouce carré. REMARQUE: Dans ces exemples, toutes les hauteurs sont en pieds de hauteur du liquide. Pertes dans l'aspiration (calcul selon l'hydraucilité de la tuyauterie = 3' Hauteur statique requise au point du raccordement de l'aspiration = ( = 10.1 ft. Pression barométrique, en pieds d eau à 15ºF, à 1000' = 3.8' = 33.8 pi. 0.7 NPSH requis = 16' (à obtenir du fabricant de la pompe Tension de vapeur pour 15 F (voir tableaux = 10. psi x.3 =. pi. Dans l exemple, la somme de la tension de vapeur + le NPSH requis + les pertes dans le système de succion, est supérieure à la pression barométrique. Par conséquent, une hauteur positive ou une submersion doit être assurée pour assurer un débit d eau ininterrompu aux pompes. Les principes se rapportant au NPSH sont applicables à toutes les pompes. Cependant, une attention spéciale devrait être prise quand il s agit de pompes centrifuges, d angle, à écoulement mixte ou à hélice car si les conditions d aspiration ne sont pas appropriées, la pompe ne pourra pas fonctionner efficacement ou ne pourra pas fonctionner du tout. On se sert du mot CAVITATION (formation de cavités remplies de vapeur ou gaz dans un liquide en mouvement pour décrire un phénomène complexe pouvant exister dans une installation de pompage. Dans le cas d une pompe centrifuge, ceci peut être expliqué comme suit: Quand un liquide coule dans un tuyau d aspiration et qu il entre dans l oeil de l impulseur de la pompe, sa vélocité augmente, ce qui amène une réduction de pression. Si cette pression descend en dessous de la tension de vapeur correspondant à la température du liquide, celui-ci va se vaporiser et le courant qui s écoule consistera à la fois de liquide et de poches de vapeur. Continuant son mouvement dans l impulseur, le liquide arrive à une zone de pression plus élevée et les cavités de vapeur disparaissent. C est cette disparition des poches de vapeur qui cause le bruit relié à la cavitation. La cavitation varie de très légère à très forte. Une pompe peut fonctionner silencieusement bien qu avec une légère cavitation et le seul effet adverse pourrait être une légère baisse d efficacité. D un autre côté, une forte cavitation est très bruyante et brisera l impulseur de la pompe et/ou d autres parties de la pompe.

8 LA TECHNIQUE DU POM NPSH & CAVITATION 7 Si la pompe a été conçue et installée correctement, la cavitation n est pas obligatoirement un problème. Lors du choix et de l installation d une pompe, il s agit d éviter les situations suivantes: Toute hauteur de charge qui est beaucoup plus faible que la hauteur de la pompe à son rendement maximum. Tout volume qui est beaucoup plus grand que la capacité de la pompe à son rendement maximum. Toute hauteur d aspiration qui est plus élevée ou toute hauteur positive qui est plus basse que ce qui est recommandé par le fabricant. Tout liquide dont la température dépasse celle pour laquelle le système a été initialement conçu. Toute vitesse qui dépasse celle recommandée par le fabricant. L explication de la cavitation en pompe centrifuge telle que donnée ci-haut ne peut pas être utilisée quand il s agit de pompes à hélice. L eau qui entre dans une pompe à hélice par une grande ouverture en forme de cloche est amenée à une plus petite section, nommée gorge ou col, juste avant l hélice. La vélocité à cet endroit ne devrait pas être excessive et devrait assurer une capacité suffisamment grande pour remplir les ouvertures entre les pales d hélice. Étant donné que les pales de l hélice sont généreusement espacées, il n est pas possible d orienter beaucoup le courant d eau. Lorsque la hauteur de charge dépasse la limite de sécurité, la capacité diminue jusqu à ce que la quantité soit insuffisante pour remplir tout l espace entre les pales d hélice. Le courant d eau se sépare alors des pales de l hélice, formant un petit espace où la pression est proche du vacuum parfait. Cette petite zone de vacuum va, en l espace d une fraction de seconde, être démolie par le choc de l énorme force du liquide contre la surface lisse de la pale d hélice, ce qui déclenche un phénomène de piqûre sur la surface de la pale tandis qu en même temps, on entend des sons qui ressemblent au bruit de pierres qui sont secouées dans un tonneau ou au bruit d un torrent de montagne qui transporte des gros cailloux. Lors du choix et de l installation d une pompe à hélice, il s agit d éviter les situations suivantes: Toute hauteur de charge qui est beaucoup plus grande que la hauteur de la pompe à son rendement maximum. Toute capacité qui est beaucoup plus faible que la capacité de la pompe à son rendement maximum. Toute hauteur d aspiration qui est plus élevée ou toute hauteur positive qui est plus basse que ce qui est recommandé par le fabricant. Tout liquide dont la température dépasse celle pour laquelle le système a été initialement conçu. Toute vitesse qui dépasse celle recommandée par le fabricant. La cavitation ne se limite pas à l équipement de pompage mais survient aussi dans les systèmes de tuyauterie où la vélocité du liquide est haute et la pression est basse. Il faut soupçonner des effets de cavitation quand un bruit insolite est présent dans les tuyauteries, dans les élargissements de diamètre, dans les tournants abrupts, dans les vannes serrées et dans toute autre situation similaire.

9 8 La corrosion: On définit le terme «corrosion» comme étant le produit d une attaque d un matériau par le milieu ambiant au moyen d une réaction chimique ou électromécanique; le terme peut référer, soit à la réaction corrosive elle-même, soit aux dommages causés par cette réaction. Quand aucune référence n est faite au matériau, il est ordinairement sous-entendu que c est un métal qui est attaqué. Les plus importantes caractéristiques d un liquide ayant une influence sur la corrosion sont le facteur ph (acido-alcalimétrie la teneur en sels (les substances dissoutes, la concentration d oxygène et la température. Si l une ou l autre de ces caractéristiques mérite une attention spéciale, il faut prendre contact avec le service des procédés d utilisation de ITT-FLYGT. Les abrasions: La partie d une pompe centrifuge qui s use le plus rapidement est l impulseur et l usure de celui-ci est à peu près proportionnelle au cube de la vitesse. En outre, afin de créer une certaine hauteur de charge, la vélocité périphérique de l impulseur doit être maintenue quel que soit le diamètre de ce dernier. Du point de vue pratique, ceci veut dire que «la moitié de la vitesse allonge de six fois la vie» et «la moitié de la hauteur allonge de trois fois la vie». L abrasion est également influencée par les dommages dus à la corrosion et à la cavitation. En général, l usure abrasive (l usure par frottement peut, dans les pompes, se diviser en trois groupes: L abrasion mordante qui se produit quand de grosses particules frappent avec une telle force que ces percussions violentes imposent des tensions qui mènent à l arrachement de morceaux relativement gros des surfaces d usure. L abrasion broyante est produite par le travail de meulage de particules qui se trouvent coincées entre deux surfaces frottantes. L abrasion érodante ou rongeante est produite par l impact de fragments circulant librement, à haute ou basse vélocité, sur la surface d usure, et parfois même parallèlement à cette surface. Les pompes présentées dans cette brochure ont été seulement conçues pour des boues légères, «accidentelles», où la présence de solides est fortuite (Une boue «intentionnelle» est un mélange de solide/liquide où le travail principal de la pompe est le transport de solides. Puisque la force requise est proportionnelle au poids spécifique du liquide, il faut accorder une attention particulière au poids spécifique combiné du mélange: SG M = SG L Où LA TECHNIQUE DU POM CORROSION - ABRASION 1 + SC SG ( L 1 SG S SG M = poids spécifique du mélange SG L = poids spécifique du liquide SG S = poids spécifique des solides SC = pourcentage de concentration des solides Pour le choix de matériaux spéciaux ou pour le pompage de tout mélange ayant un poids spécifique dépassant 1.15, se mettre en rapport avec le service des procédés d'utilisation de ITT Flygt.

10 I. FORMULES HYDRAULIQUES [TDH = Total Dynamic Head = charge dynamique totale] [S.G.= Specific Gravity = poids spécifique] 1. c.v. au frein (CVF au point en fonction = GPM x TDH x S.G. 360 X rendement de la pompe. Force hydraulique (WHP = GPM x TDH 360 FORMULES & CONVERSIONS FORMULES UTILES 3. Rendement du rapport câble-eau WHP x.76 GPM x TDH GPM x TDH ou ou kw entré c.v. entré x 360 kw entré x Rendement global = rendement du moteur x rendement de la pompe 5. La capacité en GPM d un tuyau de décharge est proportionnelle au carré du diamètre intérieur. GPM 1 D = ( 1 GPM D 6. Pour un même diamètre de tuyau de décharge, la perte de charge par friction («f» augmente à raison d environ le carré de la vélocité. H f 1 V = ( 1 H f V 7. Hauteur d aspiration positive nette disponible (NPSHA {HAPND} = Ha - Hvpa + Hst - Hfs OÙ: Ha = Pression absolue en pied exercée sur la surface du liquide pompé. En condition non pressurisée, c est simplement la pression atmosphérique. Hvpa = Tension de vapeur du liquide pompé en pied. Hst = Hauteur statique du niveau du liquide au-dessus de l œil de l impulseur, en pied. Hfs = Pertes à l entrée de l aspiration, en pied.

11 II. FORMULES ÉLECTRIQUES 1. C.V. = kw x 1.31 ou kw = c.v. x.76 FORMULES & CONVERSIONS FORMULES UTILES 10. Entrée de kw au point en fonction = GPM x TDH x.76 x S.G ou BHP x x rendement de la pompe rend.moteur rend. moteur 3. c.v. à l arbre = kw entré x rend. du moteur x Rendement du moteur = BHP kw entré x Facteur de puissance (PF = Force réelle en Watts puissance apparente (V.A. CONSULTEZ LES ÉQUATIONS SUIVANTES POUR LE COURANT MONOPHASÉ OU TRIPHASÉ. POUR TROUVER MONOPHASÉ TRIPHASÉ 6. c.v. produit V x A x P.F. x Rend.mot V x A x P.F. x Rend.mot x 1.73 par le moteur kw reçu au V x A x P.F. V x A x P.F. x 1.73 moteur Ampère kw entré x 1000 kw entré x 1000 P.F. x V P.F. x V x P.F. (=Facteur kw entré x 1000 kw entré x 1000 de puissance A x V A x V x KVA V x A ou kw V x A x 1.73 ou kw 1000 P.F P.F. 11. Watt V x A x P.F. V x A x P.F. x 1.73