La cavitation est l'un des problèmes les plus redoutés lorsqu'il s'agit de pompes électriques. Le bruit et les vibrations sont les signes qui permettent de percevoir la présence de cavitation, mais les plus gros dégâts sont causés par l'impact mécanique sur le corps de la pompe et surtout sur la roue.
La physique de la cavitation.
La cavitation est ce phénomène où, à l'intérieur d'un fluide, se forment des zones de vapeur qui sont destinées à imploser, produisant un bruit caractéristique similaire à celui d'engrenages bloqués. Tout cela est lié à une chute locale de la pression du fluide jusqu'à atteindre la pression de vapeur. Le fluide subit ainsi un changement de phase en gaz, avec l'apparition de bulles. On parle alors de nucléation. Après leur formation, les bulles ont tendance à grossir, mais dès qu'elles pénètrent dans une zone où la pression est plus élevée, elles implosent en libérant une grande quantité d'énergie.
Les pompes hydrauliques et le danger de cavitation.
Dans la pompe hydraulique, le point de pression le plus bas correspond généralement à l'extrémité des pales à l'entrée de la roue. En se déplaçant vers la sortie de la roue, la pression tend à augmenter, et c'est là que les bulles implosent, car la pression de vapeur ne peut plus contrer la pression hydrostatique. Les ondes de pression générées se transmettent aux parois de la roue, provoquant de graves dommages. Ces jets localisés sont redoutables, même pour les métaux les plus résistants. Ils provoquent l'apparition de piqûres érosives, une forme de corrosion localisée, également appelée piqûrage, particulièrement insidieuse car elle peut entraîner une perforation même avec une petite perte de métal.
Mais il n'y a pas que la roue qui est endommagée. Les vibrations causent l'usure des roulements et des joints. Enfin, la cavitation affecte également l'efficacité générale, car la friction et les turbulences dégradent les performances de la pompe.
Comment choisir et installer correctement la pompe pour éviter la cavitation.
Pour éviter le danger de cavitation, il y a un paramètre fondamental à considérer : la valeur NPSH (Net Positive Suction Head).
Le NPSH indique la pression d'aspiration minimale requise, exprimée en mètres, pour que la pompe puisse fonctionner conformément à sa courbe de performance, en évitant la cavitation. En d'autres termes, le NPSH indique la quantité d'énergie que le liquide doit posséder à l'entrée de la pompe (là où se trouve le point de pression le plus bas) pour éviter la formation de bulles de vapeur et la cavitation qui s'ensuit.
Pour un débit donné, la valeur NPSHA, qui représente la pression d'aspiration minimale disponible, doit être supérieure à la valeur NPSHR, c'est-à-dire la pression d'aspiration minimale requise. De plus, il est recommandé de prévoir une marge de sécurité de 0,5 m ou 1 m pour garantir que la pompe fonctionne à sa capacité optimale.
En plus de la valeur correcte du NPSH, il est important de suivre certains conseils:
- La pompe hydraulique doit être placée aussi près que possible du réservoir d'aspiration, ou éventuellement, il faut envisager l'utilisation d'une pompe submersible. Pour créer une pression positive à l'aspiration, vous pouvez également installer la pompe sous la surface du liquide à pomper.
- Il est essentiel de limiter autant que possible les pertes de charge, car toutes les baisses de pression affectent négativement le phénomène de cavitation. À cet égard, il est important que les collecteurs d'aspiration soient correctement dimensionnés, avec un diamètre suffisamment large, et qu'ils ne présentent pas d'aspérités ou d'angles vifs à l'entrée. De même, pour limiter les pertes de charge, il faut faire attention à tous les composants du système, par exemple les clapets de pied ou les clapets anti-retour, en optant pour des modèles capables d'assurer une grande efficacité hydraulique.
