Moteurs de pompe centrifuge : choisir le moteur d'une pompe à volute

Le moteur d'une pompe centrifuge est un moteur asynchrone triphasé standard qui fait tourner la roue de la pompe ; la roue donne de la vitesse à l'eau et la volute transforme cette vitesse en pression. La puissance du moteur ne se lit pas dans le nom de la pompe : elle dépend du débit (Q), de la hauteur manométrique (H), de la masse volumique (ρ) et du rendement de la pompe (η_pompe) au point de fonctionnement. Une pompe qui refoule 50 m³/h à 30 m avec un rendement de pompe de 0,68 demande environ 6 kW sur l'arbre et fonctionne avec un moteur de 7,5 kW à 2 pôles.

Le même principe centrifuge existe sous plusieurs formes de corps et d'installation, et la liaison du moteur change avec la forme. Cette page dresse la carte générale : le principe, la différence entre monobloc et accouplement, les grandeurs qui fixent la puissance et les moteurs DRG correspondants. Toutes les sous-pages du groupe pompes sont sur la page Moteurs de pompe ; les moteurs adaptés et les prix actuels figurent parmi les 120 modèles de Acheter un moteur électrique en ligne.

Qu'est-ce qu'une pompe centrifuge et quel est le rôle du moteur ?

« Centrifuge » désigne un principe de fonctionnement ; arbre horizontal ou vertical décrit l'implantation, incendie ou irrigation décrit l'usage. Une même pompe peut porter une étiquette de chaque groupe, par exemple une pompe incendie centrifuge à arbre horizontal.

L'eau entre par l'ouïe de la roue, est projetée vers l'extérieur entre les aubes en rotation et prend de la vitesse. La volute qui entoure la roue agit comme un canal qui s'élargit : l'eau ralentit, sa pression monte et elle sort par le refoulement. Le moteur doit faire tourner la roue à vitesse fixe et fournir le couple qu'elle demande. Débit et hauteur résultent de la conception hydraulique, c'est-à-dire du diamètre de roue et du corps ; le moteur ne les modifie pas, il fournit seulement la vitesse.

Les sous-types de la famille centrifuge

Le même principe est construit avec des corps différents selon les besoins. Dans une pompe à aspiration axiale, l'eau entre dans l'axe de l'arbre et sort vers le haut ; ses corps aux dimensions normalisées en font la pompe industrielle la plus courante. Dans une pompe en ligne (inline), aspiration et refoulement sont sur le même axe et le moteur est le plus souvent vertical au-dessus. Une pompe multicellulaire relie plusieurs roues en série et la hauteur augmente avec le nombre d'étages. Dans une pompe à plan de joint (split case), le corps est divisé selon l'axe de l'arbre et une roue à double aspiration transporte de grands débits. Chacune a sa propre page ; celle-ci traite de ce qu'elles ont en commun.

• Alimentation en eau des bâtiments et usines, surpression et mise en pression.
• Circulation dans les circuits de chauffage et de refroidissement, tours de refroidissement et groupes froids.
• Transfert d'eau claire en irrigation, piscines et stations de traitement.
• Eau de process, alimentation de chaudière et lavage dans l'industrie.

Monobloc ou accouplée ? Comment le moteur est relié à la pompe

Dans une pompe centrifuge, le moteur entraîne directement la roue ; courroies et réducteurs sont rares, car la vitesse des moteurs à 2 et 4 pôles convient déjà à la vitesse de conception de la roue. La différence tient à la façon dont l'arbre moteur rejoint la roue.

Disposition monobloc

Le corps de pompe se fixe sur la bride du moteur ; il n'y a ni châssis commun ni accouplement séparé. Deux conceptions existent. Dans la première, on utilise un moteur à bride aux dimensions principales CEI standard, avec une rallonge d'arbre ou un accouplement rigide côté pompe [1]. Dans la seconde, la roue est montée directement sur l'arbre prolongé du moteur ; cet arbre n'est pas un bout d'arbre CEI standard [5]. Avec la seconde conception, un moteur de catalogue standard ne peut pas remplacer le moteur défaillant : il faut le même moteur spécial ou une nouvelle pompe. Pour cette décision, voir les contrôles de notre article fourniture de moteur pour pompe.

Disposition à accouplement (palier séparé)

La pompe possède son propre palier et son propre arbre. Moteur et pompe reposent sur un châssis commun et sont reliés par un accouplement élastique. Un catalogue de constructeur fournit ces pompes avec un moteur standard à pattes B3 (IM 1001) [1]. En cas de panne, seul le moteur est remplacé ; si le nouveau moteur a la même hauteur d'axe, le même diamètre d'arbre et les mêmes trous de pattes, châssis et accouplement restent en place. L'alignement de l'accouplement doit être revérifié.

Cliquez pour voir les prix actuels des moteurs électriques et commanderVOIR LES PRIX →

Combien de kW pour un moteur de pompe centrifuge ? Puissances observées sur le marché

On ne peut pas attribuer un kW fixe à une pompe centrifuge. Le même corps demande des puissances très différentes selon le diamètre de roue et la vitesse. Les lignes ci-dessous sont des puissances moteur relevées dans des catalogues de constructeurs ; chaque pompe a un seul moteur.

Dans ce groupe de pompes, on observe des moteurs d'environ 0,25 à 400 kW selon le modèle et la capacité du constructeur [1][2]. Le débit du tableau est le débit maximal de la courbe et la hauteur sa hauteur maximale ; les deux ne coïncident pas. La puissance croît avec le produit du débit et de la hauteur : dans la gamme du constructeur B, la plus petite pompe à 21 m³/h se contente de 1,5 kW, tandis que la plus grande, qui atteint 345 m³/h et 89 m, demande 75 kW [2]. Ne confondez pas la puissance totale installée d'une station avec le moteur d'une pompe ; dans une station à trois pompes, chaque pompe est dimensionnée avec son propre moteur.

Correspondance avec la gamme DRG

La gamme DRG couvre 0,25–355 kW à 1000/1500/3000 tr/min. La partie 0,25–355 kW de la plage ci-dessus la recoupe. Les grandes pompes accouplées demandant plus de 355 kW et les pompes monobloc à arbre prolongé spécial sont hors de la gamme DRG.

Grandeurs qui fixent la puissance et exemple de calcul

La puissance sur l'arbre vaut P = ρ·g·Q·H / η_pompe (ρ en kg/m³, g 9,81 m/s², Q en m³/s, H en m ; résultat en W). Quatre conséquences pratiques : doubler le débit double la puissance ; doubler la hauteur double aussi la puissance ; un liquide plus dense (par ex. une saumure) demande plus de puissance pour les mêmes Q et H ; une pompe au rendement plus faible demande un moteur plus gros.

Exemple : sur la ligne d'eau de refroidissement d'une usine, 50 m³/h (0,0139 m³/s) d'eau doivent être refoulés à 30 m, pertes de charge comprises ; le rendement de pompe lu sur la courbe est de 0,68. P = 1000 × 9,81 × 0,0139 × 30 / 0,68 ≈ 6,0 kW. Si la puissance de la courbe augmente avec le débit et que le calcul du réseau est incertain, on ajoute environ 10 % de marge : 6,6 kW. La puissance normalisée est 7,5 kW ; le DRG-132S2-2 à 2 pôles (2930 tr/min) absorbe 13,7 A sous 400 V. Vous pouvez refaire ce calcul avec vos valeurs dans le calculateur de puissance pompe et ventilateur.

Que se passe-t-il quand la vitesse change ? (lois de similitude)

Avec la même roue, le débit varie comme la vitesse, la hauteur comme le carré de la vitesse et la puissance comme son cube. Si la pompe de l'exemple tourne à 90 % de sa vitesse par variateur, la puissance tombe à 0,9³ ≈ 0,73 fois, soit environ 4,4 kW. L'inverse est vrai aussi : monter un moteur 2900 tr/min sur une pompe conçue pour 1450 tr/min tend à quadrupler la hauteur et à multiplier la puissance par huit ; le moteur est surchargé, la roue et la garniture souffrent. Voir notre article sur les lois d'affinité.

Liste de contrôle pour choisir le moteur

Le choix de la pompe, de sa courbe et du diamètre de roue revient au constructeur de la pompe ou au bureau d'études. Le fournisseur du moteur livre un moteur conforme à la puissance sur l'arbre, à la vitesse, au montage et aux conditions ambiantes indiqués. Avant de demander un moteur de pompe centrifuge, réunissez :

• Plaque de la pompe : type, diamètre de roue, débit et hauteur nominaux, vitesse.
• Plaque de l'ancien moteur : kW, tr/min, carcasse CEI, tension, forme de montage (B3 à pattes, B5 ou B35 à bride).
• Disposition : monobloc ou accouplée ? En monobloc, bout d'arbre standard ou prolongé.
• Diamètre et longueur d'arbre, clavette de l'accouplement ou du moyeu de roue.
• La pompe tourne-t-elle vanne grande ouverte, sans laminage ? Un point de fonctionnement décalé vers la droite augmente la puissance.
• Démarrage : direct, étoile-triangle ou variateur ; schéma de tension de l'armoire.
• Local pompe : humidité, projections d'eau, température ambiante.

Vitesse, nombre de pôles et forme de montage

Les pompes centrifuges utilisent le plus souvent des moteurs à 2 pôles (environ 2900 tr/min) et à 4 pôles (environ 1450 tr/min) ; 6 pôles se rencontrent avec les grandes roues [1]. Une pompe plus lente est plus silencieuse et use moins sa roue. Le moteur doit avoir le même nombre de pôles que la vitesse inscrite sur la plaque de la pompe ; un moteur d'une autre polarité change toute la courbe.

Sur une pompe accouplée, le moteur est à pattes B3. Sur une monobloc, le moteur est à bride ; B5 (grande, trous lisses) ou B14 (petite, trous taraudés) dépend de l'interface du corps de pompe. La forme exacte vient du plan du constructeur de la pompe ; chez DRG, la forme de montage est précisée par note de commande. Les moteurs DRG de 4 kW et plus sont bobinés 400/690 V et conviennent au démarrage étoile-triangle sur réseau 400 V ; jusqu'à 3 kW ils sont en 230/400 V.

Correspondance avec les moteurs DRG

DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques. Notre gamme couvre 0,25–11 kW en aluminium et 0,55–355 kW en fonte ; 1000, 1500 et 3000 tr/min ; triphasé, 230/400 V ou 400/690 V ; formes B3, B5, B14 et B35 (par note de commande). Toutes les pompes centrifuges accouplées et les monoblocs utilisant un moteur CEI standard à bride entrent dans cette gamme. Options pour le besoin de 7,5 kW de l'exemple et les puissances voisines :

Les moteurs DRG MOTOR sont garantis 2 ans à compter de la date de livraison contre les défauts de matière et de fabrication (certificat de garantie).

Moteurs DRG pour pompes centrifuges

• DRG-100L2-4 – 3 kW – 1450 tr/min – 100L fonte
• DRG-112M-2 – 4 kW – 2905 tr/min – 112M fonte
• DRG-132S2-2 – 7,5 kW – 2930 tr/min – 132S fonte
• DRG-132M-4 – 7,5 kW – 1460 tr/min – 132M fonte
• DRG-160M1-2 – 11 kW – 2945 tr/min – 160M fonte

Cliquez pour voir les prix actuels et commander ces moteursVOIR LES PRIX →

Moteur de pompe centrifuge : questions fréquentes

Quand le moteur d'une pompe centrifuge grille, remplace-t-on seulement le moteur ?

Sur une pompe accouplée, oui : on monte un moteur de même kW, vitesse, carcasse et forme de montage, puis on réaligne l'accouplement. Sur une monobloc à arbre prolongé spécial, un moteur standard ne convient pas ; il faut le même moteur ou une pompe complète.

Peut-on monter un moteur 1450 tr/min sur une pompe 2900 tr/min ?

La pompe tournera, mais la hauteur tombera à environ un quart et le débit à la moitié. Choisissez un moteur ayant la même polarité que la vitesse de conception de la pompe.

Le kW inscrit sur la plaque de la pompe est-il la puissance du moteur ?

La valeur de la plaque de pompe correspond en général à la puissance du moteur monté et dépasse la puissance sur l'arbre au point de fonctionnement. Si la pompe travaille à plus fort débit, recalculez la puissance.

Combien d'ampères absorbe un moteur de pompe centrifuge de 7,5 kW ?

Le DRG-132S2-2 à 2 pôles absorbe 13,7 A sous 400 V et 14,4 A sous 380 V ; le DRG-132M-4 à 4 pôles absorbe 14,3 A sous 400 V. Réglez le relais thermique sur le courant de plaque.

Envoyez-nous la plaque de la pompe, celle de l'ancien moteur et le mode de démarrage de l'armoire : nous confirmerons ensemble le bon modèle DRG. Téléphone +90 (542) 666 11 11, e-mail [email protected], page contact. Tous les modèles et prix actuels sur Acheter un moteur électrique en ligne.

Sources

1. Grundfos – NB, NBE, NK, NKE data booklet (EN 733) – paliers moteur 0,25–400 kW ; NK à accouplement avec moteur standard B3 (IM 1001) ; NB monobloc avec moteur aux dimensions CEI.
2. Pedrollo – F series, centrifugal pumps to EN 733 (50 Hz) – gamme monobloc 1,5–75 kW ; plages de débit et de hauteur dans le tableau des modèles.
3. KSB – Etabloc type series booklet – pompe monobloc à volute ; puissance moteur PN ≤ 110 kW, Q ≤ 660 m³/h, H ≤ 160 m.
4. Caprari – Product overview – puissance jusqu'à 355 kW pour les pompes normalisées EN 733.
5. Ebara – 3M / 3M4 data sheet – moteur à arbre prolongé sur petite pompe monobloc (pas un bout d'arbre standard).