Lors de la conception d'un système auxiliaire pour une centrale d'enrobage, il est facile de sous-estimer l'importance d'une pompe à bitume. Même si la cuve de stockage est suffisamment grande et que le bitume est à la température de fonctionnement adéquate, la centrale peut se retrouver en attente de liant si la pompe de transfert ne fournit pas le débit requis en conditions réelles d'exploitation.
Il ne faut donc pas choisir la pompe appropriée uniquement en fonction du débit indiqué dans un catalogue. Le dimensionnement de la pompe doit commencer par la demande réelle en bitume, puis prendre en compte le temps de transfert, la densité, la viscosité, la résistance de la canalisation, le niveau statique, la température, les exigences de circulation et la courbe de fonctionnement de la pompe.
Ce guide explique comment calculer le débit préliminaire d'une pompe à bitume pour une centrale d'enrobage et quelles conditions techniques supplémentaires doivent être vérifiées avant le choix définitif de la pompe.
Pourquoi le débit de la pompe à bitume est important
Lors de la production d'asphalte, le bitume chaud doit être acheminé de manière fiable du système de stockage à la centrale d'enrobage. Si le système d'approvisionnement livre le liant plus lentement que la centrale ne le consomme, la continuité de la production dépend alors du système de transfert plutôt que de la capacité nominale de la centrale.
Une pompe sous-dimensionnée peut entraîner :
- Approvisionnement insuffisant en bitume pendant les périodes de pointe de production
- longs temps de transfert d'un réservoir à l'autre
- Niveau instable du réservoir de travail
- Temps de déchargement des camions-citernes plus long
- Temps d'attente pour une centrale d'asphalte
Cependant, choisir une pompe surdimensionnée n'est pas forcément préférable. Un débit plus élevé peut accroître la vitesse du fluide dans la canalisation, les pertes hydrauliques, la charge du moteur et la pression au niveau des vannes et des filtres.
L'objectif est d'adapter le débit de la pompe au processus réel.
Étape 1 : Calculer la demande horaire de bitume
Le premier calcul concerne la consommation de liant de la centrale d'enrobage.
Demande horaire de bitume = Production de la centrale d'enrobage × Teneur en bitume
Supposer:
- Capacité de la centrale d'enrobage : 160 t/h
- Teneur en bitume : 5%
La demande théorique de bitume est :
160 × 0,05 = 8 t/h
L'usine a donc besoin d'environ 8 tonnes de bitume par heure pour produire 160 tonnes d'asphalte par heure avec une teneur en liant de 5%.
Le pourcentage de liant doit provenir de la formulation approuvée du mélange. Les mélanges de base, de roulement, SMA et d'asphalte modifié peuvent utiliser des teneurs en liant différentes.
Étape 2 : Convertir le débit massique en débit volumique
La production d'asphalte est généralement exprimée en tonnes par heure, tandis que la capacité de pompage est couramment exprimée en mètres cubes par heure.
La conversion est :
Débit volumique = Débit massique de bitume ÷ Masse volumique du bitume
Si l'on utilise une densité de bitume illustrative de 0,98 t/m³ :
8 ÷ 0,98 ≈ 8,16 m³/h
Le volume théorique requis en continu est donc d'environ 8,16 m³/h.
La valeur de densité indiquée ci-dessus n'est qu'une hypothèse de calcul préliminaire. La densité réelle varie en fonction de la qualité du liant et de la température. Les calculs définitifs doivent utiliser les données spécifiques aux matériaux du projet.
Étape 3 : Vérifier les exigences de transfert par lots
La consommation continue d'une centrale d'asphalte n'est pas toujours le facteur déterminant la taille de la pompe.
Une pompe peut également avoir besoin de transférer du bitume entre des réservoirs, de décharger un camion-citerne ou de déplacer des matériaux d'une machine de fusion vers un lieu de stockage dans un délai limité.
Supposons que 20 tonnes de bitume chaud doivent être transférées en 45 minutes.
En utilisant une densité illustrative de 0,98 t/m³ :
20 ÷ 0,98 ≈ 20,41 m³
45 minutes équivalent à 0,75 heure :
20,41 ÷ 0,75 ≈ 27,2 m³/h
Le débit de transfert par lots requis est donc d'environ 27,2 m³/h.
C’est bien supérieur à la demande de production continue d’asphalte de 8,16 m³/h.
Une règle préliminaire pratique est la suivante :
Débit de pompe requis = le plus élevé des débits suivants : débit de procédé continu ou débit de transfert par lots requis
Étape 4 : Évaluer une réserve opérationnelle
Une valeur de débit théorique ne tient pas compte des variations opérationnelles. Selon le projet, le concepteur peut envisager une capacité supplémentaire pour :
- fluctuations de la production
- Extension future de l'usine
- Variation de température
- résistance du filtre
- encrassement des pipelines
- Pompes
- Différentes qualités de liants
À titre d'illustration uniquement, l'application d'une réserve de conception 20% à 8,16 m³/h donne :
8,16 × 1,20 ≈ 9,8 m³/h
Cela ne signifie pas que la norme 20% soit une exigence universelle. La réserve appropriée doit être choisie en fonction du processus et de la philosophie d'exploitation mis en œuvre.
Exemple de calculs de débit de pompe
Le tableau suivant suppose une teneur en liant 5%, une densité illustrative de 0,98 t/m³ et une réserve illustrative de 20%.
| Production d'une centrale d'asphalte | Demande de bitume | Flux théorique | Flux avec réserve illustrative 20% |
|---|---|---|---|
| 80 t/h | 4 t/h | 4,08 m³/h | 4,90 m³/h |
| 120 t/h | 6 t/h | 6,12 m³/h | 7,35 m³/h |
| 160 t/h | 8 t/h | 8,16 m³/h | 9,80 m³/h |
| 240 t/h | 12 t/h | 12,24 m³/h | 14,69 m³/h |
Il s'agit de calculs de débit, et non de sélections finales de pompes.
Le débit seul ne suffit pas
Une pompe d'un débit nominal de 10 m³/h ne fournit pas nécessairement 10 m³/h dans toutes les installations.
Le point de fonctionnement réel dépend de la courbe de la pompe et de la résistance de l'ensemble du système.
La pompe devra peut-être surmonter :
- friction en tuyau droit
- Coudes et tés
- vannes
- Filtres
- débitmètres
- Altitude statique
- Échangeurs de chaleur
- Restrictions relatives à la réception des équipements
Le choix final de la pompe doit donc définir à la fois :
Débit requis + pression différentielle requise
La viscosité du bitume est un facteur critique.
La viscosité du bitume varie considérablement avec la température. Lorsque la température baisse, le liant devient plus difficile à pomper et la résistance hydraulique augmente.
Cela peut entraîner :
- Débit réel délivré inférieur
- Couple de pompe plus élevé
- Pression différentielle plus élevée
- Démarrage plus difficile
- Risque accru d'obstruction
Les performances de la pompe doivent donc être évaluées à la viscosité attendue à la température de fonctionnement réelle.
Le diamètre de la canalisation doit être adapté au débit de la pompe.
Une pompe plus puissante ne peut compenser un diamètre de canalisation incorrect. Un débit excessif dans un tuyau de petit diamètre peut engendrer une vitesse élevée et une perte de charge importante.
Pour la prochaine étape de la conception du système, voir :
Comment calculer le diamètre d'une canalisation de bitume pour une centrale d'enrobage ?
Le choix de la pompe et de la canalisation doit être effectué dans le cadre d'un seul calcul hydraulique.
Pompe de transfert vs pompe de circulation
Pompe de transfert
Une pompe de transfert déplace le bitume entre différents équipements, par exemple :
- Camion-citerne vers réservoir de stockage
- Décanteur à fût vers réservoir de stockage
- Fondoir à sacs vers réservoir de stockage
- Réservoir principal vers réservoir de travail
- Réservoir de stockage vers centrale d'asphalte
Pompe de circulation
Une pompe de circulation fait circuler le matériau en boucle pour maintenir le mouvement, stabiliser la température et maintenir la voie de transfert prête à fonctionner.
Le taux de circulation ne correspond pas nécessairement au taux de consommation de la centrale d'enrobage.
Considérations particulières relatives au bitume modifié
Le bitume modifié SBS et le bitume modifié au caoutchouc broyé peuvent avoir des caractéristiques de viscosité et d'écoulement sensiblement différentes de celles du bitume de pénétration conventionnel.
Évaluer:
- Viscosité réelle à la température de fonctionnement
- teneur en polymères ou en caoutchouc granulé
- Caractéristiques des particules, le cas échéant
- débit de circulation requis
- Chauffage par pompe
- Compatibilité des joints
- Couple moteur
- Chauffage des pipelines
Il ne faut pas automatiquement supposer qu'une pompe adaptée au bitume conventionnel convient à tous les liants modifiés.
Coordonner le débit de la pompe avec le stockage et le chauffage
La capacité de la pompe doit être soutenue par une quantité suffisante de matériau chaud dans le système de stockage.
Pour connaître les dimensions de stockage, voir :
Comment calculer la capacité du réservoir de stockage de bitume d'une centrale d'enrobage ?
Pour les calculs de chauffage, voir :
Le système doit être évalué comme suit :
Capacité de stockage → Capacité de chauffage → Débit de la pompe → Canalisation
Informations nécessaires pour la sélection de la pompe
- capacité des centrales d'asphalte
- Pourcentage moyen et maximal de bitume
- Type et qualité du bitume
- Température de fonctionnement
- Débit continu requis
- quantité de transfert par lot
- Délai de transfert requis
- Longueur et diamètre du pipeline
- Différence d'altitude statique
- Principales vannes, coudes et filtres
- Circulation requise
- Alimentation électrique
- Température ambiante
Questions fréquemment posées
Quel débit de pompe est nécessaire pour une centrale d'asphalte de 160 t/h ?
Avec une teneur en liant de 5%, une installation de 160 t/h consomme théoriquement 8 t/h de bitume. En utilisant une densité indicative de 0,98 t/m³, on obtient environ 8,16 m³/h. La capacité finale de la pompe dépend également du débit de transfert, des pertes de charge, de la viscosité et de la réserve de fonctionnement.
Une pompe de 10 m³/h est-elle suffisante pour une demande de 8 m³/h ?
Pas nécessairement. Le débit nominal de la pompe doit être vérifié à la pression différentielle requise et à la viscosité réelle du bitume.
La même pompe peut-elle être utilisée pour le transfert et la circulation ?
Dans certains systèmes, oui. Il faut d'abord évaluer la disposition des vannes, la séquence de fonctionnement, le débit requis et la redondance.
La température du bitume influe-t-elle sur la capacité de la pompe ?
Oui. Une température plus basse augmente généralement la viscosité, ce qui accroît la charge de la pompe et la résistance de la canalisation.
Conclusion
Le dimensionnement des pompes à bitume doit commencer par la consommation de la centrale d'enrobage, mais doit également prendre en compte l'ensemble du processus de transfert.
La séquence d'ingénierie préliminaire est la suivante :
Production de la centrale d'enrobage → Demande de bitume → Débit volumique → Temps de transfert → Perte de charge → Charge de la pompe
FEITENG fournit des réservoirs de stockage de bitume, des équipements de fusion, des systèmes à huile thermique, des pompes, des pipelines chauffés et des solutions complètes de manutention du bitume.
Pour une recommandation adaptée à votre projet, veuillez nous indiquer la production de votre centrale d'asphalte, le pourcentage de liant, le type de bitume, la température de fonctionnement, la distance de transfert et le temps de transfert requis.
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Site web: www.bitumenmachine.com
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