L'essentiel sur le pompage des liquides visqueux

Les fluides visqueux sont ceux qui ont tendance à résister à l’écoulement. La mélasse, le sirop, le miel et de nombreuses huiles en sont des exemples. Ils peuvent être pompés à l’aide de pompes standard à hauteur de refoulement constante ou de systèmes à hauteur de refoulement réglable pour s’adapter au fluide visqueux spécifique à traiter.

En général, le pompage de liquides visqueux nécessite des vannes de dégagement et d’aspiration de grande taille, des vitesses lentes et des pompes à grande cylindrée pour générer des pressions de refoulement élevées. Les grands principes de fonctionnement des pompes sont les mêmes que pour tout autre liquide. Cependant, le travail avec des liquides visqueux présente certains défis qui doivent être pris en compte lors de la conception du système. Cet article se concentre sur les considérations clés lors de la conception d’un système de pompage pour liquides visqueux. Il passe en revue les facteurs critiques qui affectent les performances, identifie les défis et propose des solutions pratiques pour les résoudre dans diverses applications.

Propriétés des liquides visqueux

Les fluides visqueux ont une viscosité élevée et un faible débit. La viscosité d’un fluide particulier est une mesure de sa résistance à l’écoulement, ou de son « épaisseur ». Or, le déplacement de ce genre de liquide dans l’industrie est essentiel. Pour pallier à cela, les solutions de pompage ont été élaborées. En effet, avec des pompes spécifiques, il est désormais possible d’assurer l’écoulement des liquides visqueux facilement en jouent avec la température. En effet, à basse température, l’écoulement est plus facile et la viscosité est plus faible. À des températures plus élevées, l’écoulement est plus difficile et la viscosité augmente.
La turbulence ou l’énergie de pompage est un facteur clé lors du pompage de fluides visqueux. Une partie de l’énergie nécessaire au pompage des fluides visqueux est perdue à cause des turbulences dans le fluide lui-même et du frottement du fluide contre les parois intérieures du tuyau et de la pompe. Les fluides visqueux doivent être pompés à une vitesse bien inférieure à celle qui est normalement envisagée pour une taille de pompe donnée.

Vannes d’aspiration

L’objectif principal des vannes d’aspiration est de fournir un débit de fluide contrôlé et de protéger la pompe d’un éventuel reflux. Les points suivants sont des considérations importantes dans la conception des vannes d’aspiration pour les liquides visqueux :

La vanne doit réagir rapidement pour se fermer lorsque la pompe s’arrête.
La fermeture ne doit pas être affectée par l’accumulation de pression ou la présence d’un bouchon dans la conduite.
La vanne doit se fermer dans des conditions de débit extrêmement faible lorsque la pompe ne fonctionne pas.
La vanne doit être capable de gérer les pressions élevées générées par les pompes à forte cylindrée.
Le clapet doit être capable de gérer les grands volumes de reflux qui peuvent se produire lors du premier démarrage d’une pompe.
La vanne doit être facile à inspecter et à nettoyer.

Pompes et vitesse

Pour une taille de pompe donnée, le débit d’un fluide visqueux est beaucoup plus faible que celui d’un fluide non visqueux. Le pompage de fluides visqueux nécessite des vitesses plus lentes et des pressions de refoulement plus faibles que pour les fluides non visqueux. Ceci est dû à la turbulence plus importante lors du pompage de liquides visqueux. La vitesse de pompe recommandée pour un liquide visqueux est environ 50 % inférieure à celle d’un liquide non visqueux.
La pression nécessaire pour faire démarrer le débit dans la pompe est nettement plus élevée pour les liquides visqueux. Une pression deux fois plus élevée est typique.
La pression requise pour le refoulement sera proportionnelle à la viscosité du liquide. Plus la viscosité du liquide est élevée, plus la pression de refoulement sera élevée pour une pompe donnée.

Soupapes de refoulement

L’objectif principal de la soupape de refoulement est de réguler le débit de la pompe et de protéger la pompe contre tout refoulement. Les points suivants sont des considérations importantes dans la conception des vannes de refoulement pour les liquides visqueux :

La vanne doit être capable de gérer la pression de refoulement importante générée par les pompes à forte cylindrée.
Elle doit être capable de gérer la pression de reflux élevée qui peut se produire lors du premier démarrage d’une pompe.
Elle doit être capable de gérer la pression différentielle élevée à travers la vanne lors de la régulation du débit pour répondre aux exigences de pression en aval.
Elle doit pouvoir être ouverte et fermée à un rythme rapide pour correspondre au débit de la pompe.
Elle doit être facile à nettoyer.

Sélection de la tuyauterie et de l’équipement

L’agencement de la tuyauterie pour les liquides visqueux doit être conçu pour minimiser la sédimentation des solides et la formation de dépôts. Les points suivants sont des considérations importantes :

Choisissez des tuyauteries de plus grand diamètre pour la conduite d’aspiration et la conduite de retour. Cela améliorera le débit et aidera à éviter les poches de fluide où les solides peuvent se déposer.
Utilisez un ascenseur vertical de plus grand diamètre pour la conduite d’aspiration. Cela réduira les turbulences et aidera à éviter les poches de fluide où les solides se déposent.
Utilisez une conduite d’aspiration de pompe de plus grand diamètre.
Envisagez un récipient sous pression de plus grand diamètre et vérifiez le poids de la pompe et la distance entre la pompe et le récipient.
Utilisez une conduite de refoulement de plus grand diamètre, en particulier s’il y a une distance entre la pompe et l’extrémité de la conduite de refoulement.

Autres considérations

Choisissez des pompes qui ont une faible capacité de chute de pression.
Choisissez des pompes avec des vannes internes.
Choisissez des pompes à fonctionnement lent avec de grands robinets.
Utilisez des pompes ayant une capacité de charge élevée.
Fournir plus de débit à la ligne d’aspiration de la pompe.
Fournir plus de pression à la ligne de refoulement de la pompe.
Utilisez un système de tuyauterie de plus grand diamètre.
Placez la pompe le plus près possible, voire à l’intérieur de la cuve.
Utilisez des vannes automatiques pour augmenter la sécurité du système.
Utilisez une grande vanne de refoulement pour augmenter le débit de la pompe.
Utilisez une grande vanne de réduction de pression pour réduire la pression à la sortie de la pompe.
Utilisez un grand réservoir sous pression.
Vérifiez le poids de la pompe et la distance entre la pompe et le récipient.
Placez un grand système de filtration entre la pompe et le réservoir.
Placez un grand système de chicanesentre la pompe et le réservoir.
Augmentez le débit dans la conduite d’aspiration de la pompe.
Fournir plus de pression à la ligne de refoulement de la pompe.
Prévoir une conduite d’aspiration de la pompe de plus grand diamètre.
Prévoir un réservoir sous pression de plus grand diamètre.
Prévoir une conduite de refoulement de plus grand diamètre entre la pompe et le réservoir.
Prévoir un système de filtration plus grand entre la pompe et le réservoir.

Conclusion

Les liquides visqueux présentent des défis particuliers qui doivent être pris en compte lors de la conception d’un système de pompage. Les facteurs clés comprennent le choix de pompes ayant une faible capacité de chute de pression et la sélection d’un système de tuyauterie de plus grand diamètre. En outre, il est recommandé d’utiliser un réservoir sous pression de plus grand diamètre et un système de filtration plus important entre la pompe et le réservoir. Les vannes automatiques et une vanne de refoulement plus grande sont également importantes dans la conception d’un système de pompage pour liquides visqueux.