ZOOM sur le phénomène de cavitation

La cavitation est un phénomène problématique pour le bon fonctionnement des pompes et des systèmes de transports de fluides. Elle est causée par des changements de pression lorsque le liquide se déplace à travers le rotor d’une pompe. En effet, lorsque la pression dans une pompe diminue, le liquide peut entrer en ébullition et créer des bulles de vapeur qui éclatent rapidement, provoquant ainsi des ondes de choc qui peuvent endommager les pales de la pompe et la tuyauterie.
L’occurrence de ce phénomène a augmenté durant ces 20 dernières années. Selon une étude publiée par Xylem, l’une des causes de cette augmentation résiderait dans le fait que les ingénieurs de conception, notamment dans l’industrie de l’eau, sont désormais tenus de comprendre une large gamme de technologies, toutes très différentes les unes des autres. Il est ainsi impossible pour ces professionnels d’être experts dans chacun de ces domaines, ce qui a pour conséquence, une conception de systèmes de transports de fluides comportant des faiblesses.
Dans cet article, nous allons étudier de plus près les causes du phénomène de cavitation, ses effets sur les pompes, les méthodes de prévention ainsi que les solutions à apporter aux installations affectées par ce phénomène.

I- Les causes de la cavitation dans une pompe

Être capable d’identifier les causes de la cavitation dans une pompe peut réduire considérablement le risque de dommages à long terme, ce qui permet d’économiser du temps et de l’argent. Diverses conditions peuvent rendre une pompe sujette à la cavitation. Prenons ici quelques exemples de situations dans lesquelles le risque d’observer ce phénomène augmente :

• Une pression d’entrée insuffisante : si la pression d’entrée est trop basse, l’eau aura du mal à atteindre la pompe, ce qui peut entraîner une baisse de pression qui favorise la formation de bulles de vapeur
• Une température du fluide élevée : une eau chauffée à une température élevée, peut par exemple se transformer en vapeur, créant ainsi des bulles qui éclatent rapidement lorsqu’elles atteignent une zone de pression plus élevée.
• Une mauvaise conception de la pompe : une pompe mal conçue peut également favoriser la cavitation, en particulier si les pales de la pompe sont mal alignées ou si les passages internes sont obstrués.
• Un tuyau d’alimentation trop rigide : si vous utilisez un tuyau métallique solide ou si un système est raccordé à des tuyaux en PVC dur, cela peut provoquer des coups de bélier qui contribuent à la formation de bulles en créant des zones de pression très basses dans la pompe.
• La position du réservoir en amont de la pompe : si le réservoir est placé sous la pompe, la pompe devra diminuer la pression pour aspirer le fluide verticalement à travers la tuyauterie d’entrée. Plus le tuyau d’alimentation est long et plus la distance verticale entre le réservoir et la pompe est grande, plus le risque de création de vide et donc de cavitation est élevé.

Il est donc important de comprendre les causes de la cavitation pour prendre les mesures appropriées afin d’éviter ce phénomène et protéger la pompe contre les dommages.

II- Les effets de la cavitation sur les pompes

Les effets de la cavitation peuvent varier en fonction de l’ampleur du phénomène. Dans les cas les plus légers, les bulles de vapeur peuvent simplement s’écouler à travers la pompe sans causer de dommages significatifs. Cependant, dans les cas plus graves, les bulles de vapeur peuvent imploser violemment lorsque la pression du liquide augmente à nouveau. Ces implosions peuvent causer des dommages tels que :

• Une réduction significative du débit de la pompe qui conduit à une baisse d’efficacité du pompage
• Une diminution de la pression pouvant entraîner une augmentation de la consommation d’énergie
• Des bruits et vibrations excessifs qui ont pour conséquence première un environnement de travail moins confortable et qui peuvent endommager la pompe en elle-même. Néanmoins, la présence de vibrations excessives sur une pompe n’est pas toujours liée à un problème de cavitation. Des roulements ou d’autres éléments défectueux peuvent également provoquer un bruit excessif. Pour plus d’informations, consultez notre article sur comment réparer et entretenir ses pompes centrifuges,
• L’endommagement des pales de la pompe dû aux ondes de choc causées par l’éclatement des bulles de vapeur
• Des pannes et une réduction de la durée de vie de la pompe : en endommageant les pales, les joints et les autres composants internes, la cavitation peut conduire à un arrêt total de la pompe.

Il est donc important de surveiller les signes de cavitation, tels que les bruits et les vibrations inhabituelles, et de prendre les mesures nécessaires pour éviter ce phénomène et protéger la pompe contre les dommages.

III- Prévention et atténuation de la cavitation des pompes

 

Pour prévenir la cavitation des pompes, il est essentiel de mettre en place les mesures suivantes. Tout d’abord, il faut s’assurer que la pression d’aspiration soit suffisante en ajustant la hauteur de levage ou en augmentant la pression d’aspiration. Il est également crucial de maintenir la température du liquide en dessous de la température de saturation (ex : moins de 100°C pour fluides contenant de l’eau).

D’autres mesures de nature permettent de limiter de manière indirecte les effets de la cavitation. Le choix de matériaux résistants à l’usure pour les composants de la pompe et du système de transport du fluide peut y participer. L’utilisation de matériaux résistants à l’usure contribue à la réduction des effets destructeurs de la cavitation sur les composants de la pompe et du système de transport du fluide. Lorsque les bulles de vapeur s’effondrent sur des surfaces solides, elles génèrent des forces d’impact élevées qui peuvent provoquer l’érosion, la corrosion et l’usure des surfaces en contact avec le fluide. L’utilisation de matériaux résistants à l’usure, tels que les aciers inoxydables et les alliages résistants à la corrosion, peut aider à protéger les composants de la pompe et du système de transport du fluide contre ces effets destructeurs. Enfin, d’autres mesures préventives incluent le contrôle du niveau de liquide, la réduction de la vitesse et l’entretien régulier de la pompe.

Si une pompe est endommagée par la cavitation, il est primordial d’évaluer rapidement l’étendue des dommages pour déterminer si elle peut être récupérée. S’il est possible de la réparer, il faudra néanmoins absolument identifier la cause de la cavitation et mettre en place les mesures correctives, pour éviter une nouvelle panne. Notons qu’une pompe gravement endommagée par la cavitation peut être difficilement récupérable et qu’il faudra donc dans certains cas prévoir son remplacement.

Ces mesures permettent de réduire l’impact de la cavitation et de prolonger la durée de vie de vos pompes. Il est néanmoins crucial d’appliquer des mesures préventives de base, telles qu’une maintenance régulière pour également minimiser les risques liés à la cavitation. https://stsolutions.ch/mise-en-place-d-un-planning-de-maintenance/

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