Moteur de pompe à plan de joint (split case) : choix pour grands débits

Le moteur d'une pompe à plan de joint (split case) est un moteur asynchrone triphasé à pattes qui entraîne, par un accouplement élastique, une pompe centrifuge à grand débit dont le corps est divisé horizontalement selon l'axe de l'arbre et qui possède une roue à double aspiration. Sur ces pompes, le moteur est le plus souvent à 4 pôles (environ 1450–1490 tr/min) et la puissance atteint souvent plusieurs centaines de kilowatts : une pompe split case qui refoule 1000 m³/h à 55 m demande environ 178 kW sur l'arbre avec un rendement de pompe de 0,84, et fonctionne avec un moteur de 200 kW à 4 pôles.

À ce niveau de puissance, le choix du moteur ne se limite pas aux kW : réseau et démarrage, hauteur d'axe, place sur le châssis et limite de 355 kW sont examinés ensemble. La gamme DRG monte jusqu'à 355 kW ; les moteurs des plus grosses pompes split case en sont exclus, et nous le distinguons clairement ci-dessous. 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 split case et pourquoi la choisir pour les grands débits ?

Split case désigne une forme de corps et d'installation ; le principe est centrifuge et l'implantation le plus souvent à arbre horizontal. « Plan de joint » signifie que le corps est divisé en deux selon un plan horizontal contenant l'axe de l'arbre. En retirant la moitié supérieure, on accède à la roue, aux roulements, aux bagues d'usure et aux garnitures sans toucher aux tuyauteries d'aspiration et de refoulement ni au moteur [1].

La roue est à double aspiration : l'eau y entre des deux côtés à la fois. Deux conséquences. D'abord, l'eau arrivant des deux côtés équilibre en grande partie les efforts axiaux hydrauliques [1]. Ensuite, à diamètre égal, elle transporte environ deux fois le débit d'une roue à simple aspiration. L'arbre est soutenu par des roulements aux deux extrémités, et les orifices d'aspiration et de refoulement se font face horizontalement de part et d'autre du corps.

Où l'utilise-t-on ?

• Adduction principale des réseaux urbains et stations de reprise.
• Circuits de groupes froids et de tours de refroidissement des grands bâtiments et réseaux de froid urbain [1].
• Alimentation de chaudières, chauffage urbain et eau de refroidissement industrielle [1].
• Pompage vers les canaux d'irrigation et les réseaux d'aspersion.
• Pompe principale d'un groupe homologué sur les réseaux d'eau incendie (l'exigence d'homologation est traitée sur une autre page).

Différence avec les pompes à aspiration axiale et en ligne

Dans une pompe à aspiration axiale, l'eau entre au bout de l'arbre, la roue est à simple aspiration et l'arbre est soutenu d'un seul côté ; elle est économique pour les petits et moyens débits. Dans une pompe en ligne, aspiration et refoulement sont sur le même axe, le moteur est généralement au-dessus et la pompe s'insère dans la conduite. La pompe split case est conçue pour les grands débits, les faibles vibrations et la facilité d'entretien ; elle est lourde et demande un large massif en béton.

Comment le moteur entraîne la pompe

Pompe split case et moteur reposent sur un châssis commun avec un accouplement élastique entre les deux. Un catalogue de constructeur livre ces pompes avec un moteur standard fermé à ventilation extérieure, aux dimensions principales CEI et DIN, en forme B3 (IM 1001) [1]. Ni courroies ni réducteur : la vitesse du moteur est celle de la pompe.

Comme les deux bouts de l'arbre peuvent sortir du corps, le moteur se place à droite ou à gauche de la pompe selon la tuyauterie ; ce choix fixe le sens de rotation. À la commande, le sens est confirmé d'après la flèche de la plaque de pompe ; sur un moteur triphasé, on l'inverse en permutant deux phases. L'alignement de l'accouplement se fait par cales et se revérifie à température de service. À cette puissance, un désalignement réduit vite la durée de vie des roulements et de l'accouplement.

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Combien de kW pour le moteur d'une pompe split case ? Modèles du marché

Les familles split case vont du petit au très grand corps ; chaque corps compte plusieurs paliers de moteur selon le diamètre de roue et la polarité. Les valeurs ci-dessous correspondent à un moteur unique par pompe.

Dans ce groupe de pompes, on observe des moteurs d'environ 1,5 à 630 kW selon le modèle et la capacité du constructeur ; dans les plus grandes gammes, la puissance d'entraînement atteint 1 500 kW [1][3]. La gamme du même constructeur couvre 10–2500 m³/h et 5–148 m [1] ; quand débit et hauteur augmentent, le palier moteur augmente aussi. Si trois pompes fonctionnent en parallèle dans une station, chaque pompe est dimensionnée avec son propre moteur ; la puissance totale installée n'est pas le moteur d'une pompe.

Ce qui recoupe la gamme DRG et ce qui en sort

Les pompes split case demandant des moteurs de 1,5 à 355 kW à 1000/1500/3000 tr/min trouvent un équivalent dans la gamme DRG. Les grands corps demandant plus de 355 kW (paliers 400, 500, 630 kW par ex.), les pompes entraînées par des moteurs moyenne tension et les modèles lents nécessitant un moteur 750 tr/min (8 pôles) sont hors gamme DRG.

Exemple de calcul : 1000 m³/h, 55 m

Prenons une pompe split case dans une station de reprise urbaine, point de fonctionnement 1000 m³/h et 55 m ; le rendement de pompe lu sur la courbe est 0,84.

• Q = 1000 / 3600 = 0,278 m³/s
• P = ρ·g·Q·H / η_pompe = 1000 × 9,81 × 0,278 × 55 / 0,84 ≈ 178 kW
• Un constructeur indique comme méthode l'ajout d'une marge moteur de 5 % à la puissance maximale de la courbe [1] : 178 × 1,05 ≈ 187 kW
• Puissance normalisée retenue : 200 kW, 4 pôles

À cette puissance, le DRG-315L2-4 tourne à 1490 tr/min et absorbe 334 A sous 400 V ; son arbre fait 85 mm de diamètre et sa hauteur d'axe 315 mm. Si la même pompe était entraînée par un moteur 6 pôles, la vitesse baisserait d'environ un tiers ; selon les lois de similitude, le débit tomberait à environ 664 m³/h, la hauteur à environ 24 m et la puissance à environ 52 kW. Changer de polarité change donc tout le service de la pompe ; le moteur se choisit toujours avec la polarité de la plaque de pompe. Voir notre article sur les lois d'affinité et, pour vos valeurs, le calculateur de puissance pompe et ventilateur.

Données nécessaires au choix du moteur

Le choix hydraulique, le diamètre de roue et la conception de la station relèvent du constructeur et 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. Liste propre aux pompes split case :

• Plaque de la pompe : type, diamètre de roue, vitesse, débit et hauteur nominaux.
• Côté de la pompe où se trouve le moteur et sens de rotation.
• Plaque de l'ancien moteur : kW, tr/min, carcasse CEI (280–355 courant), tension (400 V ou moyenne tension).
• Hauteur d'axe, diamètre d'arbre et moyeu d'accouplement ; trous du châssis et du massif.
• Mode de démarrage et puissance du transformateur : à cette puissance, le démarrage direct sollicite fortement le réseau.
• La pompe démarre-t-elle vanne fermée ou ouverte ?
• Ventilation du local : un gros moteur dégage beaucoup de chaleur.

Démarrage et 4 pôles

Les 4 pôles sont le choix le plus courant pour les pompes split case ; dans un catalogue de constructeur, les moteurs 2 pôles s'arrêtent à 90 kW tandis que les paliers 4 pôles vont jusqu'à 630 kW, et les 6 pôles servent aux corps à grande roue [1]. Le courant de démarrage du DRG-315L2-4 de 200 kW vaut 7,1 fois son courant nominal ; en démarrage direct, il provoque une chute de tension sensible sur le réseau. On utilise donc l'étoile-triangle, un démarreur progressif ou un variateur. Dans la gamme DRG, les moteurs au-delà de 4 kW sont bobinés 400/690 V et conviennent au démarrage étoile-triangle sur réseau 400 V. La forme de montage exacte et les cotes du massif viennent du plan du constructeur de la pompe ; chez DRG, la forme est précisée par note de commande.

Correspondance avec les moteurs DRG

DRG Motor est fabricant, fournisseur et vendeur de moteurs électriques. Gamme : carcasse aluminium 0,25–11 kW, fonte 0,55–355 kW ; 1000, 1500 et 3000 tr/min ; triphasé, 230/400 V ou 400/690 V ; B3, B5, B14 et B35 (par note de commande). Pour les pompes split case, les moteurs fonte 4 pôles à pattes B3 conviennent directement ; au-delà de 355 kW, c'est hors gamme. Options côté forte puissance :

Le plus grand modèle 4 pôles de la gamme, le DRG-400M-4 (355 kW), en constitue la limite. 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 généraux des stations de traitement et des réseaux, voir notre article moteurs de pompe pour le traitement des eaux.

Moteurs DRG pour pompes split case

• DRG-250M-4 – 55 kW – 1485 tr/min – 250M fonte
• DRG-280M-4 – 90 kW – 1486 tr/min – 280M fonte
• DRG-315S-4 – 110 kW – 1488 tr/min – 315S fonte
• DRG-315L2-4 – 200 kW – 1490 tr/min – 315L fonte
• DRG-355M-4 – 250 kW – 1490 tr/min – 355M fonte
• DRG-355L-4 – 315 kW – 1490 tr/min – 355L fonte

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Moteur de pompe split case : questions fréquentes

Pourquoi le moteur d'une pompe split case est-il souvent à 4 pôles ?

Une grande roue à double aspiration atteint une vitesse périphérique adaptée vers 1450 tr/min ; une vitesse plus élevée multiplie hauteur et puissance et pose des problèmes à l'aspiration. Les petits corps utilisent aussi 2 pôles.

Existe-t-il un moteur DRG pour une pompe split case de 400 kW ?

Non. La gamme DRG s'arrête à 355 kW. Les moteurs au-delà de 355 kW et les moteurs moyenne tension doivent provenir du constructeur de la pompe ou d'un fournisseur proposant cette puissance.

De quel côté de la pompe placer le moteur ?

Les deux bouts d'arbre étant utilisables, le côté se choisit selon la tuyauterie et la place disponible ; il fixe le sens de rotation. La flèche de la plaque de pompe fait foi.

Combien d'ampères absorbe un moteur de pompe de 200 kW ?

Le DRG-315L2-4 à 4 pôles absorbe 334 A sous 400 V et 352 A sous 380 V. Section de câble et appareillage se choisissent selon ce courant et le mode de démarrage.

Transmettez-nous la plaque de la pompe, le côté du moteur et les données du transformateur : nous confirmerons ensemble le modèle DRG et le démarrage adaptés. Contact : +90 (542) 666 11 11 · [email protected] · contact. Tous les modèles : Acheter un moteur électrique en ligne.

Sources

1. Grundfos – HS horizontal split-case pumps data booklet, 50 Hz – moteur P2 1,5–630 kW ; 10–2500 m³/h, 5–148 m ; roue à double aspiration ; accouplée avec moteur standard TEFC B3 (IM 1001) ; tableaux moteurs par modèle ; méthode de marge de 5 %.
2. Wilo – SCP 400/660DV-500/4/50 product page – pompe à plan de joint axial ; moteur 500 kW, 1450 tr/min ; gamme jusqu'à 17 000 m³/h.
3. SEC-KSB – Omega axially split volute casing pump – roue à double entrée, installation horizontale ou verticale ; puissance d'entraînement maximale 1 500 kW.