Moteur de pompe multicellulaire : choisir le moteur pour une forte hauteur

Le moteur d'une pompe multicellulaire est un moteur asynchrone triphasé standard qui entraîne plusieurs roues montées en série sur un même arbre : la pompe obtient sa forte hauteur de refoulement grâce au nombre d'étages, le moteur fournit la puissance d'arbre cumulée de ces étages. Dans les gammes verticales multicellulaires du marché, le moteur est le plus souvent à 2 pôles, environ 2900 tr/min, et sa puissance augmente pas à pas à mesure que l'on ajoute des étages sur la même taille de pompe : dans le catalogue d'un fabricant, le modèle de la classe 10 m³/h est livré avec 0,75 kW à 2 étages et 11 kW à 23 étages [2].

Cette page explique en quoi la pompe multicellulaire diffère d'une pompe centrifuge monocellulaire, comment le moteur est relié à la pompe en version verticale et horizontale, quelles puissances moteur figurent dans les modèles du marché et quels moteurs de la gamme DRG leur correspondent. Vous trouverez les moteurs adaptés et les prix actuels parmi les 120 modèles de la page Acheter un moteur électrique en ligne. Vue d'ensemble : Moteurs de pompe.

Qu'est-ce qu'une pompe multicellulaire et où se place-t-elle ?

Par son principe de fonctionnement, la pompe multicellulaire est une pompe centrifuge. Sa particularité : plusieurs roues sur le même arbre au lieu d'une seule, chacune suivie d'un diffuseur. L'eau quitte la première roue avec un gain de pression, le diffuseur transforme sa vitesse en pression, puis elle entre à l'aspiration de la roue suivante. Chaque étage ajoute à peu près la même pression, tandis que le débit ne change pas. C'est pourquoi, pour une même taille de pompe, la hauteur et la puissance d'arbre augmentent ensemble avec le nombre d'étages.

Deux familles existent selon l'implantation. Sur les pompes multicellulaires verticales (in-line), l'aspiration et le refoulement sont alignés à la base, les étages sont empilés dans une chemise inox et le moteur est fixé par bride en partie haute, arbre vers le bas. Les pompes multicellulaires horizontales ont un corps à étages annulaires (ring-section) ; le moteur est soit accouplé sur un châssis commun, soit bridé directement sur le corps de pompe. L'usage est le plus souvent la surpression : la pompe est choisie pour fournir la pression demandée par un réseau, une chaudière ou une membrane.

Où l'utilise-t-on ?

• Alimentation de chaudière vapeur : la pompe doit dépasser la pression de la chaudière.
• Osmose inverse et dessalement : forte pression d'entrée pour les membranes.
• Groupes de surpression d'eau en bâtiment et en industrie : la plupart des surpresseurs utilisent des pompes multicellulaires verticales.
• Lignes de lavage haute pression, de nettoyage et d'eau de process.

Ce qui la distingue des autres types de pompes

La pompe centrifuge monocellulaire (à aspiration axiale ou à plan de joint, split case) fournit un grand débit avec une hauteur limitée ; pour obtenir la même pression avec une seule roue, il faut augmenter le diamètre ou la vitesse. La pompe multicellulaire relie au contraire plusieurs petites roues en série. Une pompe in-line peut lui ressembler, mais elle n'a qu'une roue. Circulation, surpresseur et pompe incendie désignent des usages ; ces systèmes peuvent contenir une pompe multicellulaire, la pompe jockey d'un groupe incendie étant souvent une multicellulaire verticale.

Comment le moteur entraîne la pompe : versions verticale et horizontale

Sur une pompe multicellulaire verticale, le moteur est bridé sur la lanterne au-dessus de la tête de pompe, avec un accouplement rigide entre l'arbre moteur et l'arbre de pompe ; on n'utilise pas de moteur à pattes. Dans le catalogue d'un fabricant, les moteurs jusqu'à 4 kW ont une petite bride (V18, usage vertical de la bride B14) et ceux à partir de 5,5 kW une grande bride (V1, usage vertical de la bride B5) [1] ; un autre fabricant donne la même limite en B14 et B5 [2]. Mesurez la bride de l'ancien moteur avant de commander.

En position verticale, le poids du moteur et la poussée hydraulique des roues s'exercent vers le bas. Dans certaines conceptions, le roulement fixe du moteur reprend cette poussée ; dans une gamme à étages annulaires, le palier fixe est dans le moteur pour les petites tailles et dans la lanterne de pompe pour les grandes [3]. Pour un fonctionnement vertical, le moteur doit donc être commandé apte au montage vertical et la charge axiale confirmée par le fabricant de la pompe.

Les pompes multicellulaires horizontales existent en deux dispositions : moteur à pattes (B3) avec accouplement élastique sur châssis commun, ou bloc où le moteur est bridé sur le corps de pompe. Dans la même gamme à étages annulaires, les versions horizontales accouplées sont cataloguées avec moteur B3 et la version verticale avec moteur V1 [3]. Le montage exact se lit sur le plan du fabricant de la pompe.

Côté vitesse, le constat est net : les gammes verticales étudiées utilisent des moteurs 2 pôles, environ 2900 tr/min [1][2], et les grandes gammes à étages annulaires sont aussi cataloguées à 1450 tr/min [3]. La pression par étage varie avec le carré de la vitesse. Monter un moteur 4 pôles à la place d'un 2 pôles ramène la hauteur à environ un quart et la pompe ne remplit plus sa fonction. Pour la relation vitesse-pression, voir notre article sur les lois d'affinité.

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Nombre d'étages et puissance moteur : modèles du marché

A) Puissance moteur observée sur les modèles de pompes du marché

Dans ce groupe de pompes, on observe des moteurs d'environ 0,37–400 kW selon le modèle et la capacité du fabricant [1][3]. Dans un même modèle, la classe de débit est fixe et le nombre d'étages fixe la hauteur ; quand la capacité (m³/h) augmente, la roue s'élargit et la puissance par étage croît. C'est pourquoi 39 étages en classe 1 m³/h se contentent de 2,2 kW, alors que la classe 120–150 m³/h commence à 11 kW. Dans les groupes de surpression, plusieurs pompes fonctionnent en parallèle ; chacune a son moteur, la puissance installée du groupe se multiplie par le nombre de pompes, mais le moteur se choisit sur la puissance d'une seule pompe.

B) Moteurs ayant un équivalent dans la gamme DRG

La partie de la plage A qui recoupe la gamme DRG 0,25–355 kW, 1000/1500/3000 tr/min, est 0,37–355 kW. Toutes les gammes verticales (0,37–75 kW) sont dans cette zone, et les moteurs 2 pôles classe 3000 tr/min existent dans la gamme de 0,25 kW à 355 kW. Les gros moteurs de pompes à étages annulaires au-delà de 355 kW sont hors de la gamme DRG. Les moteurs intégrés avec variateur sur le moteur et les moteurs à arbre spécial des fabricants de pompes n'y figurent pas non plus ; sur une telle pompe, le passage à un moteur standard se fait après confirmation des cotes d'arbre et de bride par le fabricant de la pompe.

Exemple de calcul : ce que l'ajout d'étages change pour le moteur

La puissance d'arbre se calcule par P = ρ·g·Q·H / η_pompe (ρ kg/m³, g 9,81 m/s², Q m³/s, H m, P W). Exemple : 12 m³/h d'eau doivent être refoulés à 160 m de hauteur vers les membranes d'une unité d'osmose inverse. Avec un rendement de pompe supposé de 0,62, P = 1000 × 9,81 × (12/3600) × 160 / 0,62 ≈ 8,4 kW. Avec une marge de 10 %, le besoin est d'environ 9,3 kW ; la puissance normalisée supérieure est un moteur 11 kW, 2 pôles.

Si cette pompe fournit 160 m avec 16 étages, chaque étage apporte environ 10 m. Quand les membranes s'encrassent, la hauteur demandée monte à 200 m et le fabricant de la pompe ajoute 4 étages. Avec la même formule, la puissance d'arbre passe à environ 10,5 kW, soit 11,6 kW avec la marge ; le moteur de 11 kW ne suffit plus, il faut 15 kW. Un tableau de fabricant montre ces mêmes paliers : en classe 10 m³/h, 12 étages avec 5,5 kW, 16 étages avec 7,5 kW et 22 étages avec 11 kW [2]. Vous pouvez saisir vos propres valeurs dans le calculateur de puissance pompe et ventilateur.

Données nécessaires au choix du moteur, et démarrage

Le débit et la hauteur obtenus dépendent des roues et des étages ; la part du moteur est la puissance d'arbre à la vitesse de conception. Avant de demander un moteur pour une pompe multicellulaire, réunissez :

• Débit, hauteur et nombre d'étages sur la plaque de la pompe ; le nouveau besoin de puissance si les étages ont changé.
• La plaque de l'ancien moteur : kW, vitesse, carcasse CEI et tension (230/400 V ou 400/690 V).
• Bride : petite (B14/V18) ou grande (B5/V1) ; diamètre et longueur d'arbre, clavette.
• Implantation : verticale arbre vers le bas ou horizontale ; qui reprend la charge axiale, le moteur ou la pompe.
• Température du liquide : avec l'eau d'alimentation de chaudière, la chaleur passe du corps de pompe à la bride moteur.
• Mode de démarrage : direct, étoile-triangle, démarreur progressif ou variateur.

La masse tournante d'une pompe multicellulaire est faible ; le moteur atteint vite sa vitesse et le démarrage n'est pas lourd. Aux puissances élevées, on utilise l'étoile-triangle ou un démarreur progressif pour soulager le réseau. Sur un réseau 400 V, l'étoile-triangle exige un bobinage 400/690 V ; un fabricant donne 4 kW et plus en 400/690 V [2], et dans la gamme DRG les moteurs de 4 kW et plus sont aussi dans cette tension. Détails : démarrage étoile-triangle.

Correspondance avec les moteurs DRG

DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques. Pour les pompes multicellulaires, la partie utile de la gamme est la classe 2 pôles 3000 tr/min : 0,25–11 kW en carcasse aluminium, 0,55–355 kW en fonte ; triphasé, 230/400 V ou 400/690 V ; montage B3, B5, B14 et B35, l'usage vertical étant précisé à la commande. Le tableau ci-dessous reprend les modèles correspondant aux paliers de l'exemple.

Pour le besoin de 11 kW de l'exemple, DRG-160M1-2 (2945 tr/min, 19,6 A sous 400 V) convient ; avec 4 étages ajoutés, DRG-160M2-2 (15 kW, 26,5 A sous 400 V). Pour une pompe verticale, indiquez à la commande le montage V1, le type de bride et la cote d'arbre. Les moteurs DRG MOTOR sont garantis contre les défauts de matière et de fabrication pendant 2 ans à compter de la date de livraison (certificat de garantie). Pour une liste de contrôle générale sur les pompes à eau, voir choisir le moteur d'une pompe à eau.

Moteurs DRG pour pompes multicellulaires

• DRG-90L-2 – 2,2 kW – 2895 tr/min – 90L fonte
• DRG-100L-2 – 3 kW – 2895 tr/min – 100L fonte
• DRG-112M-2 – 4 kW – 2905 tr/min – 112M fonte
• DRG-132S1-2 – 5,5 kW – 2930 tr/min – 132S fonte
• DRG-132S2-2 – 7,5 kW – 2930 tr/min – 132S fonte
• DRG-160M1-2 – 11 kW – 2945 tr/min – 160M fonte
• DRG-160M2-2 – 15 kW – 2945 tr/min – 160M fonte

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Moteur de pompe multicellulaire : questions fréquentes

À quelle vitesse tourne le moteur d'une pompe multicellulaire ?

Dans les gammes verticales étudiées, le moteur est à 2 pôles, environ 2900 tr/min. Les grandes pompes horizontales à étages annulaires peuvent aussi tourner à 1450 tr/min.

Faut-il changer de moteur quand on ajoute des étages ?

Le plus souvent, oui. Dans le tableau d'un fabricant, la même classe 10 m³/h reçoit 5,5 kW à 12 étages et 11 kW à 22 étages. Demandez le nouveau besoin de puissance au fabricant de la pompe avant d'ajouter des étages.

Peut-on monter un moteur à pattes sur une pompe multicellulaire verticale ?

Non. Sur une pompe verticale, le moteur repose sur la lanterne par sa bride (B14/V18 en petite puissance, B5/V1 au-delà). Le moteur doit être commandé apte au montage vertical et la charge axiale confirmée par le fabricant de la pompe.

Quel courant absorbe un moteur de pompe 11 kW 2 pôles ?

Le DRG-160M1-2 absorbe 19,6 A sous 400 V et 20,6 A sous 380 V.

Envoyez-nous la plaque de la pompe, le nombre d'étages et la plaque de l'ancien moteur ; nous retiendrons ensemble le bon modèle DRG. Téléphone +90 (542) 666 11 11, e-mail [email protected], page contact. Pour tous les modèles et les prix actuels : Acheter un moteur électrique en ligne.

Sources

1. Grundfos – CR, CRI, CRN, CRE, CRIE, CRNE Data Booklet, 50 Hz – plages de puissance moteur des séries CR 1s–150 (0,37–75 kW), moteur standard 2 pôles, V18 jusqu'à 4 kW, V1 dès 5,5 kW.
2. Ebara – EVMS 1–90 Vertical Multistage Pumps, full range brochure – moteur 0,37–45 kW, environ 2900 min⁻¹, 2 pôles ; bride B14 jusqu'à 4 kW, B5 dès 5,5 kW ; puissance moteur selon le nombre d'étages.
3. KSB – Multitec / Multitec-RO type series booklet – pompe haute pression à étages annulaires ; moteur normalisé jusqu'à 400 kW pour le type V, montage B3 et V1, courbes 1450 et 2900 tr/min, position du palier fixe.
4. Xylem – Lowara e-SV range (makale) – gamme verticale multicellulaire, moteurs standard 0,37–55 kW, hauteur jusqu'à 330 m.