Une pompe à bitume peut avoir le débit nominal et la pression différentielle corrects, mais fonctionner mal si le côté aspiration du système est mal conçu.
Des symptômes tels qu'un débit instable, des bruits anormaux, des vibrations, une capacité réduite, une charge moteur élevée ou des pertes de débit intermittentes sont souvent imputés à la pompe elle-même. En réalité, le problème peut provenir de la zone située entre le réservoir de stockage et l'entrée de la pompe.
Ce guide explique comment le NPSH, la viscosité du bitume, la température, le niveau du réservoir, le diamètre du tuyau d'aspiration, les filtres et l'emplacement de la pompe affectent les performances de la pompe à bitume chaud.
Pourquoi le côté aspiration est-il différent du côté refoulement ?
La pompe peut générer une pression de refoulement, mais elle ne peut pas forcer le liquide à pénétrer dans sa propre entrée.
Le produit doit atteindre la pompe car la pression disponible au niveau de l'aspiration est suffisante.
Si la résistance à l'aspiration devient trop élevée, les performances de la pompe se détériorent même si le système de refoulement est correctement conçu.
Qu'est-ce que le NPSH ?
NPSH signifie Tête d'aspiration positive nette.
Deux termes sont importants :
- NPSHa : Hauteur d'aspiration nette positive disponible à partir du système réel
- NPSHr : Hauteur d'aspiration nette positive requise par la pompe dans des conditions de fonctionnement spécifiées
Pour un fonctionnement fiable, les conditions d'aspiration disponibles doivent dépasser les exigences de la pompe avec une marge d'ingénierie appropriée.
Une forme conceptuelle de NPSHa est :
NPSHa = hauteur de pression absolue + hauteur statique du liquide − pertes de charge dans la conduite d'aspiration − hauteur de pression de vapeur
Le calcul exact et la marge requise doivent suivre la méthode du fabricant de la pompe et tenir compte des propriétés réelles du fluide.
Pourquoi le bitume chaud nécessite une attention particulière
Le bitume crée un problème d'aspiration différent de celui d'un liquide à faible viscosité.
Même lorsque la cavitation due à la pression de vapeur n'est pas la limitation dominante, une viscosité élevée peut créer une résistance importante dans la conduite d'aspiration.
Les problèmes possibles incluent :
- Pression d'entrée insuffisante
- Frottement d'aspiration excessif
- L'air s'infiltre par les joints ou les joints d'étanchéité
- Filtres partiellement obstrués
- Bitume froid obstruant l'entrée
- Poches de gaz ou de vapeur aux points hauts
- Géométrie de sortie du réservoir médiocre
Par conséquent, une pompe à bitume chaud bruyante ou sous-alimentée ne doit pas être automatiquement diagnostiquée comme présentant une cavitation conventionnelle sans inspection complète du système d'aspiration.
Facteur 1 : Niveau de liquide dans le réservoir
Si la pompe est située sous le niveau du liquide dans le réservoir, la hauteur statique du liquide facilite l'aspiration de la pompe.
À mesure que le niveau du réservoir diminue, la hauteur de refoulement disponible diminue également.
Un système qui fonctionne parfaitement avec un réservoir plein peut donc devenir instable à proximité du niveau de fonctionnement minimum.
La conception doit être vérifiée au niveau de liquide minimal prévu, et non seulement lorsque le réservoir est plein.
Facteur 2 : Altitude de la pompe
Lorsque cela est possible, les pompes de transfert de bitume chaud bénéficient souvent d'un système d'aspiration noyée.
Le fait de monter la pompe sensiblement au-dessus du niveau du liquide disponible rend l'aspiration plus difficile, notamment avec des matériaux très visqueux.
Il convient donc de prendre en compte la hauteur de la pompe lors de la conception des équipements, au lieu de la placer là où il reste de la place.
Facteur 3 : Diamètre du tuyau d’aspiration
Un tuyau d'aspiration trop petit augmente la vitesse et les pertes par frottement avant que le liquide n'atteigne la pompe.
La conduite d'aspiration peut donc nécessiter un critère de conception différent de celui de la conduite de refoulement.
Vérifier:
- diamètre intérieur réel
- Débit requis
- viscosité du bitume
- Longueur du tuyau
- Température
- Nombre de raccords
Pour les principes généraux de dimensionnement des pipelines de bitume, voir :
Comment calculer le diamètre d'une canalisation de bitume pour une centrale d'enrobage ?
Facteur 4 : Longueur du tuyau d’aspiration
Plus le trajet d'aspiration est long, plus la pompe doit surmonter de résistance avant que le matériau ne pénètre dans l'entrée.
Dans la mesure du possible, la conduite d'aspiration doit être :
- Court
- Direct
- Correctement chauffé
- Correctement isolé
- Exempt de restrictions inutiles
Rapprocher la pompe du réservoir permet parfois d'améliorer la fiabilité plus efficacement que de choisir un moteur plus gros.
Facteur 5 : Température et viscosité du bitume
La température est souvent la variable de fonctionnement la plus importante.
Lorsque le bitume refroidit, sa viscosité augmente. Une viscosité plus élevée accroît le frottement dans la conduite d'aspiration et peut modifier considérablement les conditions d'entrée de la pompe.
Voici pourquoi :
- La sortie du réservoir doit rester chaude
- Le tuyau d'aspiration doit être chauffé si nécessaire.
- Le corps de pompe doit être préchauffé avant le démarrage.
- Les vannes et les filtres ne doivent pas devenir des points froids.
Une pompe qui démarre facilement à la température de fonctionnement correcte peut devenir impossible à démarrer une fois que le matériau a refroidi à l'intérieur de la conduite d'aspiration.
Facteur 6 : Filtres et passoires
Un filtre côté aspiration introduit une résistance supplémentaire.
À mesure que le filtre accumule des impuretés, cette résistance augmente.
Les symptômes possibles incluent :
- Débit de pompe réduit
- Augmentation du bruit
- Décharge instable
- Vide plus élevé ou pression d'entrée plus basse
La surface de filtration et la fréquence d'entretien doivent donc correspondre à la propreté et au débit attendus du bitume.
Facteur 7 : Vannes et raccords d’aspiration
Chaque vanne, coude, réducteur ou autre restriction partiellement fermé ajoute de la résistance.
Les problèmes courants incluent :
- Valve non complètement ouverte
- Sélection de vanne incorrecte
- Trop de coudes près de la pompe
- Réductions brutales
- Clapets anti-retour obstrués
La tuyauterie d'aspiration doit généralement être plus simple que le réseau de refoulement.
Facteur 8 : Fuite d'air
Une pompe peut aspirer de l'air à travers un joint même lorsque le bitume chaud ne s'échappe pas visiblement.
Inspecter:
- Brides
- Joints
- Raccords filetés
- joints de pompe
- Garniture de soupape
L'air entraîné peut produire un flux instable et du bruit qui peuvent être confondus avec de la cavitation.
Facteur 9 : Poches de gaz et de vapeur
La géométrie des tuyauteries peut créer des points hauts où le gaz s'accumule.
Lorsque la conception du système le permet, les conduites d'aspiration doivent éviter les points hauts inutiles et les configurations qui emprisonnent l'air ou la vapeur.
La sortie du réservoir et la disposition des tuyauteries doivent également éviter la formation de vortex ou l'aspiration de gaz à bas niveau de réservoir.
Identifier les problèmes d'aspiration potentiels
Les symptômes typiques comprennent :
- La pompe est bruyante après le démarrage.
- Le débit est inférieur aux prévisions
- La pression de refoulement fluctue
- La pompe se désamorce ou l'alimentation en fluide est interrompue.
- Les vibrations augmentent à débit plus élevé
- Les performances s'améliorent lorsque le niveau du réservoir monte.
- Les performances se dégradent lorsque le bitume refroidit.
- Le nettoyage du filtre d'aspiration rétablit temporairement le débit.
Ces symptômes ne permettent pas de conclure à une cause unique, mais ils pointent vers le système d'aspiration.
Une séquence pratique de dépannage
- Vérifier la température réelle du bitume.
- Vérifier le niveau du réservoir.
- Vérifiez que toutes les vannes d'aspiration sont complètement ouvertes.
- Vérifiez le filtre ou la crépine d'aspiration.
- Vérifiez que la pompe et la conduite d'aspiration sont entièrement préchauffées.
- Vérifier l'étanchéité à l'air.
- Vérifiez le sens de rotation et la vitesse de la pompe.
- Comparer le débit réel au débit nominal.
- Mesurer les conditions d'entrée et de sortie si l'instrumentation appropriée est disponible.
- Comparez le résultat avec les exigences d'aspiration du fabricant de la pompe.
Pourquoi l'augmentation de la puissance du moteur ne résout pas les problèmes d'aspiration
Si la pompe ne peut pas recevoir suffisamment de matériau, l'installation d'un moteur plus gros ne crée pas de hauteur d'aspiration supplémentaire.
La solution correcte pourrait plutôt impliquer :
- Réduction de la résistance à l'aspiration
- Augmentation du diamètre du tuyau
- Raccourcir le tuyau
- Améliorer le chauffage
- Nettoyage du filtre
- Abaisser le niveau de la pompe
- Augmenter le niveau disponible du réservoir
Bitume modifié et bitume caoutchouté
Les liants modifiés SBS et caoutchouc broyé peuvent imposer une plus grande résistance à l'aspiration en raison de leur viscosité et de leurs caractéristiques matérielles.
Pour ces matériaux, vérifiez :
- Viscosité réelle à la température de fonctionnement
- Compatibilité de la pompe
- température minimale requise de la ligne
- diamètre d'aspiration
- Configuration du filtre
- Problèmes potentiels de particules ou de contamination
L'importance des procédures de démarrage
L'une des pratiques les plus dommageables consiste à tenter de démarrer de force une pompe contenant du bitume froid ou très visqueux.
Avant le démarrage :
- Préchauffer la pompe
- Préchauffer la conduite d'aspiration
- Vérifier la température du réservoir
- Ouvrez les vannes requises
- Vérifier la capacité de réception
- Vérifier le sens de la pompe
La procédure exacte doit suivre les instructions d'utilisation du fabricant de l'équipement.
Questions fréquemment posées
Qu’est-ce qui provoque la cavitation dans une pompe à bitume ?
Une pression d'aspiration insuffisante est une cause possible. Dans le cas du bitume chaud, une viscosité élevée, des conduites d'aspiration obstruées, un niveau de réservoir bas, des filtres encrassés, un matériau froid et des entrées d'air peuvent également engendrer des symptômes similaires.
La pompe à bitume doit-elle être installée sous le réservoir ?
Une configuration à aspiration noyée est souvent avantageuse pour les matériaux visqueux, mais la configuration finale dépend du réservoir, de la pompe et de la conception du projet.
Pourquoi la pompe fonctionne-t-elle lorsque le réservoir est plein mais tombe en panne lorsque le niveau est bas ?
Un niveau de réservoir plus élevé augmente la hauteur d'aspiration statique. Si le système est déjà proche de sa limite d'aspiration, une baisse du niveau de réservoir peut révéler le problème.
Un filtre obstrué peut-il provoquer des symptômes similaires à la cavitation ?
Oui. Un filtre d'aspiration encrassé peut augmenter considérablement la résistance à l'aspiration et réduire la capacité de la pompe.
Conclusion
La fiabilité du pompage du bitume dépend autant du système d'aspiration que de la pompe elle-même.
Une séquence de conception utile est :
Niveau du réservoir → Température → Viscosité → Diamètre d'aspiration → Perte d'aspiration → NPSH → Vérification de la pompe
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Site web: www.bitumenmachine.com
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