Moteur de pompe en ligne (inline) : choix pour pompes à montage vertical

Le moteur d'une pompe en ligne (inline) est un moteur asynchrone triphasé à bride monté verticalement au-dessus d'une pompe centrifuge dont l'aspiration et le refoulement sont sur le même axe. L'arbre moteur est orienté vers le bas, entraîne l'arbre de pompe par un accouplement rigide et, sur la plupart des modèles, reprend aussi dans son propre roulement l'effort axial créé par la roue. Sa puissance se choisit d'après le débit et la hauteur de la pompe : une pompe en ligne qui refoule 140 m³/h d'eau de refroidissement à 20 m demande environ 10 kW sur l'arbre avec un rendement de pompe de 0,76, et fonctionne avec un moteur de 11 kW à 4 pôles.

Sur une pompe en ligne, le moteur n'est pas seulement l'entraînement : il fait partie de la structure de la pompe. Son roulement, sa bride et son sens de montage déterminent la durée de vie de la pompe. Des détails secondaires sur une pompe horizontale (aptitude au montage vertical, charge axiale, position des trous de purge) deviennent ici des critères majeurs. Les autres pages pompes sont sur Moteurs de pompe ; moteurs adaptés et prix actuels sur Acheter un moteur électrique en ligne.

Qu'est-ce qu'une pompe en ligne et où l'utilise-t-on ?

« En ligne » désigne une forme de corps et d'installation ; le principe est centrifuge. Les brides d'aspiration et de refoulement ont le même diamètre et sont sur le même axe : la pompe s'insère dans la conduite comme une vanne. Moteur et tête de pompe sont au-dessus du corps ; un constructeur parle de conception « à démontage par le haut » : pour l'entretien, moteur, tête de pompe et roue sont levés ensemble et le corps reste sur la tuyauterie [1].

Un autre produit est souvent appelé pompe en ligne : le petit circulateur à rotor noyé des installations de chauffage. Le moteur y est intégré à la pompe, le rotor tourne dans l'eau et il ne peut pas être remplacé par un moteur standard ; ces produits sont traités à part sur la page des pompes de circulation. Cette page concerne les pompes en ligne à rotor sec entraînées par un moteur CEI standard séparé.

• Circuits de chauffage central et de chauffage urbain [1].
• Eau glacée et eau glycolée des circuits de climatisation, groupes froids et tours de refroidissement [2].
• Alimentation en eau des bâtiments et refroidissement industriel [1].
• Toute conduite en gaine technique ou en local exigu où il faut gagner de la place.

Différence avec les pompes à aspiration axiale et split case

Dans une pompe à aspiration axiale, l'eau entre au bout de l'arbre et sort vers le haut ; la conduite tourne de 90 degrés à la pompe, et pompe et moteur reposent sur un châssis au sol. Dans une pompe split case, une roue à double aspiration traite de grands débits, le corps se divise horizontalement et un large massif est nécessaire. Dans une pompe en ligne, la conduite reste droite ; l'encombrement est faible, mais le moteur est en hauteur, le centre de gravité est haut et tout le poids du moteur repose sur le corps de pompe.

Selon un catalogue de constructeur, les pompes en ligne à moteur de moins de 11 kW peuvent être installées sur tuyauterie horizontale ou verticale, tandis que celles à moteur de 11 kW et plus s'installent uniquement sur tuyauterie horizontale, moteur vertical. La même source précise que le moteur ne doit jamais être orienté vers le bas [1].

Comment le moteur entraîne la pompe : bride, accouplement et charge axiale

Le moteur se fixe par sa bride sur la tête de pompe ou la lanterne. Un accouplement rigide en deux parties relie l'arbre moteur et l'arbre de pompe [1]. Pas de courroie ni de réducteur : la vitesse du moteur est celle de la pompe.

Charge axiale dans le roulement du moteur

Un constructeur indique que, sur ses pompes en ligne, les efforts radiaux et axiaux sont repris par le roulement fixe côté entraînement du moteur, et que la pompe n'a pas besoin de palier propre [1]. Même avec une roue équilibrée hydrauliquement, une partie de l'effort axial subsiste, à laquelle s'ajoute le poids du rotor, de l'accouplement et de la roue. Le roulement avant d'un moteur monté sur une pompe en ligne doit donc pouvoir porter cette charge en position verticale. Pour un fonctionnement vertical, le moteur doit être commandé apte au montage vertical et la charge axiale confirmée par le constructeur de la pompe.

V1 et V18 : les formes à bride verticales

Dans les codes de montage CEI, V1 désigne un moteur vertical avec la grande bride à trous lisses (B5) en bas et l'arbre vers le bas ; V18 est la même disposition avec la petite bride taraudée (B14). Les moteurs de pompe en ligne fonctionnent le plus souvent en V1 ; le V18 se rencontre aux petites puissances. Les cotes de bride (diamètre de centrage, cercle de perçage) doivent correspondre exactement au logement de la tête de pompe. La forme exacte et la taille de bride viennent du plan du constructeur de la pompe ; chez DRG, forme de montage et usage vertical sont précisés par note de commande.

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Combien de kW pour le moteur d'une pompe en ligne ? Modèles du marché

Les familles de pompes en ligne vont de modèles à peine plus gros qu'un circulateur de chaudière jusqu'à des séries haute pression de plusieurs centaines de kilowatts. Chaque pompe a un seul moteur ; les pompes en ligne doubles ont deux moteurs séparés dont l'un est en secours : la puissance installée est la somme des deux, mais un seul tourne à la fois [1].

Dans ce groupe de pompes, on observe des moteurs d'environ 0,12 à 630 kW selon le modèle et la capacité du constructeur [1][2]. Quand le diamètre d'orifice (DN) et le diamètre de roue augmentent, débit et hauteur montent, et le palier moteur aussi ; à DN égal, la version 2 pôles donne beaucoup plus de hauteur que la 4 pôles et demande beaucoup plus de puissance. Le poids croît avec la puissance : dans un catalogue de constructeur, le plus petit modèle de 0,25 kW pèse environ 50 kg et le plus grand, de 200 kW, environ 2 300 kg [2]. Le moteur représente une grande part de ce poids, et sur les gros modèles ce sont les pieds de la pompe et le massif qui le portent.

Recouvrement avec la gamme DRG

Les pompes en ligne demandant des moteurs de 0,25 à 355 kW à 1000/1500/3000 tr/min trouvent un équivalent dans la gamme DRG. Les paliers 0,12 et 0,18 kW sont en dessous de la gamme, et les séries haute pression au-delà de 355 kW au-dessus ; les deux sont hors gamme DRG.

Exemple de calcul : 140 m³/h, 20 m

On choisit une pompe en ligne pour le circuit de groupe froid d'un centre commercial, afin de vaincre les pertes de charge de la boucle fermée : 140 m³/h et 20 m, rendement de pompe lu sur la courbe 0,76.

• Q = 140 / 3600 = 0,0389 m³/s
• P = ρ·g·Q·H / η_pompe = 1000 × 9,81 × 0,0389 × 20 / 0,76 ≈ 10,0 kW
• Environ 10 % de marge : 11,0 kW → puissance normalisée 11 kW
• Choix de 4 pôles : faible hauteur et bruit dans le bâtiment

Le DRG-160M-4 tourne à 1465 tr/min et absorbe 20,4 A sous 400 V ; son roulement avant est un 6309-C3 et son arbre fait 42 mm. Comme il fait 11 kW, la règle ci-dessus impose une tuyauterie horizontale avec moteur vertical [1]. Si la vitesse est ramenée à 80 % par variateur la nuit, la puissance tombe à 0,8³ ≈ 0,51 fois, soit environ 5,1 kW. Pour la relation vitesse–puissance, voir notre article sur les lois d'affinité et, pour vos valeurs, le calculateur de puissance pompe et ventilateur.

Liste de contrôle pour choisir le moteur

Le choix hydraulique et le raccordement par brides de la pompe relèvent du constructeur ou du bureau d'études ; le fournisseur du moteur livre un moteur adapté à la puissance sur l'arbre, à la vitesse, au montage et à l'ambiance indiqués. Points propres aux pompes en ligne :

• Plaque de la pompe : DN, diamètre de roue, P2 et polarité (le code modèle de nombreux constructeurs contient ces quatre données [2]).
• Forme de montage de l'ancien moteur : V1 (bride B5) ou V18 (bride B14) ; diamètre extérieur de bride, cercle de perçage et diamètre de centrage.
• Diamètre et longueur d'arbre, fixation de l'accouplement sur le bout d'arbre (clavette, serrage).
• La tête de pompe est-elle prévue pour une bride moteur spéciale du constructeur ? Si oui, un moteur standard peut ne pas convenir.
• Sens de la tuyauterie : horizontale ou verticale ; moteur vertical ou horizontal.
• En eau glacée, condensation dans le moteur : le trou de purge doit être ouvert et orienté vers le bas [1].
• Hauteur libre au-dessus du moteur pour le levage ; point de levage sur les gros modèles.

Remarques sur la vitesse et le montage

Dans les circuits de chauffage et de refroidissement des bâtiments, les hauteurs sont faibles, d'où la fréquence des 4 pôles ; les modèles à petit DN demandant plus de hauteur utilisent 2 pôles [2]. La vitesse du moteur doit correspondre à la polarité de la plaque de pompe. Un constructeur recommande d'envisager l'amortissement des vibrations dès 11 kW et de le considérer comme obligatoire à partir de 90 kW [1]. En eau glacée, l'air ambiant peut condenser dans le moteur à l'arrêt ; sur un moteur vertical, le trou de purge le plus bas reste ouvert. Dans la gamme DRG, les moteurs de 4 kW et plus sont bobinés 400/690 V et conviennent au démarrage étoile-triangle ; ils fonctionnent aussi avec les variateurs courants sur ces pompes.

Correspondance avec les moteurs DRG

DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques. Notre gamme couvre les carcasses aluminium 0,25–11 kW et fonte 0,55–355 kW ; 1000, 1500 et 3000 tr/min, triphasé, bobinage 230/400 V ou 400/690 V, formes B3, B5, B14 et B35 (par note de commande). Pour une pompe en ligne, on commande un moteur à bride B5 avec la note d'usage vertical V1, et aux petites puissances un moteur à bride B14 avec la note V18 ; la charge axiale est confirmée par le constructeur de la pompe. Puissances autour de l'exemple :

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). Pour les sujets moteurs généraux des installations de chauffage et de climatisation, voir notre article moteurs de ventilateurs et pompes CVC.

Moteurs DRG pour pompes en ligne

• DRG-112M-4 – 4 kW – 1450 tr/min – 112M fonte
• DRG-132M-4 – 7,5 kW – 1460 tr/min – 132M fonte
• DRG-160M1-2 – 11 kW – 2945 tr/min – 160M fonte
• DRG-160M-4 – 11 kW – 1465 tr/min – 160M fonte
• DRG-180L-4 – 22 kW – 1470 tr/min – 180L fonte

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Moteur de pompe en ligne : questions fréquentes

Peut-on monter un moteur à pattes (B3) sur une pompe en ligne ?

Non. Le moteur repose sur la tête de pompe par sa bride et travaille comme une partie de la pompe ; il faut un moteur à bride (B5 ou B14) commandé apte à l'usage vertical.

Le moteur d'une pompe en ligne peut-il être installé à l'horizontale ?

Selon un catalogue de constructeur, les pompes à moteur de moins de 11 kW peuvent aussi être installées arbre horizontal ; à partir de 11 kW, le moteur doit être vertical. En aucun cas le moteur n'est monté orienté vers le bas.

Peut-on remplacer le moteur d'un circulateur à rotor noyé ?

Non. Sur les pompes à rotor noyé, le moteur est intégré à la pompe ; en cas de panne, on remplace la tête de pompe ou la pompe. Un moteur standard ne se monte que sur les pompes en ligne à rotor sec.

Combien d'ampères absorbe un moteur de pompe en ligne de 11 kW ?

Le DRG-160M-4 à 4 pôles absorbe 20,4 A sous 400 V et 21,5 A sous 380 V ; le DRG-160M1-2 à 2 pôles absorbe 19,6 A sous 400 V.

Transmettez-nous la plaque de la pompe, la taille de bride de l'ancien moteur et le sens de montage : nous déterminerons ensemble le modèle DRG et la note de commande. Téléphone et WhatsApp : +90 (542) 666 11 11 ; e-mail : [email protected] ; ou notre page contact. Boutique : Acheter un moteur électrique en ligne.

Sources

1. Grundfos – TP, TPD, TPE, TPED in-line pumps data booklet – Série 100 : 0,12–0,25 kW ; série 200 : 0,12–2,2 kW ; série 300 : 0,25–132 kW ; série 400 (25 bar) : 5,5–630 kW ; efforts radiaux et axiaux repris par le roulement fixe côté entraînement du moteur ; ≥11 kW uniquement sur tuyauterie horizontale, moteur vertical ; moteur jamais vers le bas ; trou de purge.
2. Wilo – Atmos GIGA-I, full range and technical data – pompe en ligne à moteur CEI standard ; le code donne DN, diamètre de roue, P2 et pôles ; paliers P2 0,25–200 kW ; masses par modèle.