La cavitation est phénomène physique qui engendre non seulement des bruits et des vibrations qui abîment les roulements, les arbres d'entraînement mais surtout cela peut provoquer à la longue une usure prématurée de la pompe voir une casse mécanique. Ce phénomène est dû à la vaporisation partielle de l'eau dans le corps de la pompe, sous certaines conditions.
La cavitation C'est quoi ?
Nous le savons l'eau à la pression atmosphérique bout à 100°C, par contre à 1500m d'altitude la pression étant plus faible si celle-ci est chauffée elle ce mettra à bouillir à environ 80°C. Cette relation entre la pression et la température est bien connue des frigoristes, et au cœur même d'un circulateur ou d'une pompe elle s'applique aussi.
Une pompe aspire de l'eau à une certaine température et à une certaine pression pour la rejetée à une pression plus élevée toujours à la même température. Mais pour aspirer ce liquide la pompe crée une dépression, si cette baisse de pression descend au-dessous de la pression de vapeur saturante l'eau (relation pression/température), ce liquide se met en ébullition, il se transforme en fine bulle de gaz.
Par la force centrifuge la pression augmente localement et ces bulles explosent littéralement créant des impacts(ondes de choc)sur la mécanique ici est là, qui peuvent détruire la pompe. Les roues,turbines ou volutes vont aussi s'user prématurément, ce qui à terme va altérer les performances de la pompe.
Imaginons que l'eau à l'entrée de la pompe est à 0 bar à 60°C, si jamais la pression au cœur de turbine descend à 0,2 bar et bien l'eau étant toujours à 60°C va se vaporiser.
Donc on peut dire que l'eau aura tendance à se vaporiser d'autant plus facilement que la température de l'eau est élevée et que la pression est faible.
Les premiers symptômes, le bruit et les vibrations doivent alerter le technicien sur un fonctionnement erratique de l'organe.
1 : Aspiration de la pompe
2 et 3 : Zone de dépression
4 : Refoulement de la pompe
Quelles sont les causes de la cavitation ?
- Une sélection erronée de la pompe, la sélection (NPSH) par apport au réseau est un facteur qui peut entraîner ce phénomène. La difficulté étant d'adapter la puissance de la pompe aux pertes de charges du réseau celles-ci étant toujours assez mal connues.
- Vitesse de la pompe trop importante, pour combattre les pertes de charges on a parfois le réflexe d'augmenter la vitesse, donc la pression de la pompe .Si cette pression est exagérée, celle-ci peut créer localement des dépressions causant une vaporisation du liquide.
- Vanne en partie fermée ou filtre à tamis partiellement bouché, la pression dans la pompe pourrait être plus basse que la pression atmosphérique, et elle risque de caviter.
- Présence d'air dans le réseau hydraulique de façon importante, ce mélange d'air et d'eau accentue le dégazage dans le corps de la pompe, des microbulles s'agglomèrent et implosent.
NPSH (Net Positive Suction Head) c'est quoi ?
NPSH est caractérisée par la pression à l’aspiration du liquide corrigée en fonction de la hauteur et de la température.
Le NPSH requis est exprimé en mètre de colonne d’eau (mCE), indique la pression minimum qui doit être présente à l’entrée de la pompe pour assurer un fonctionnement correct. Elle est fournie par une courbe croissante en fonction du débit.
Le NPSH indique la pression minimale requise afin de fonctionner sans cavitation .Il est important de comprendre que pour empêcher les effets indésirables de la cavitation c’est de respecter cette loi :
NPSH disponible (réseau) doit être supérieur à la NPSH requis (constructeur) + une marge de sécurité de 0,5 à 1 (mCE) .
Comment empêcher la cavitation ?
- Augmentation de la pression statique à l‘aspiration.
- Diminution de la température du fluide (tension de vapeur, relation pression/température) .
- Changer la pompe qui respecte NPSH disponible (réseau) > NPSH requis (constructeur) .
