Comment choisir les diamètres des tuyaux d'entrée et de sortie pour les pompes à boues

Le choix des diamètres des tuyaux d'entrée et de sortie des pompes à boues doit respecter le principe fondamental selon lequel « le diamètre du tuyau d'entrée ne doit pas être inférieur au diamètre d'aspiration de la pompe, et le diamètre du tuyau de sortie doit être adapté aux exigences de débit et de hauteur manométrique ».
Le dimensionnement des canalisations doit être conçu autour de trois dimensions clés : les caractéristiques de la boue, les paramètres de la pompe et la configuration du réseau , dans le but ultime d’obtenir un fonctionnement anti-cavitation, anti-blocage et à faible consommation d’énergie , assurant ainsi un transport de boue stable et efficace.

I. Principes de base du choix du diamètre des tuyaux

Le choix du diamètre des canalisations doit tenir compte à la fois de la sécurité des équipements et de l'efficacité du système. Les deux règles fondamentales suivantes sont essentielles pour éviter la plupart des risques opérationnels.

1. Tuyau d'admission : plus gros, mieux c'est

Le diamètre intérieur du tuyau d'entrée ne doit pas être inférieur au diamètre d'aspiration de la pompe à boues , et il est recommandé de choisir un tuyau d'une taille supérieure à celle de l'entrée de la pompe chaque fois que cela est possible.
Par exemple, si le diamètre d'entrée de la pompe est de 100 mm (environ 4 pouces), il convient d'utiliser un tuyau d'entrée de 125 mm (environ 5 pouces). L'utilisation de tuyaux de 80 mm (environ 3 pouces) ou moins est strictement interdite.

Cette conception réduit la vitesse de la suspension à l'aspiration, permettant ainsi au fluide de pénétrer dans la pompe en douceur. Elle contribue à prévenir une chute de pression excessive à l'entrée, qui pourrait sinon entraîner de la cavitation et endommager des composants essentiels de la pompe.

2. Tuyau de sortie : un raccord correct est essentiel

Le diamètre du tuyau de sortie peut être égal ou légèrement inférieur au diamètre de refoulement de la pompe , mais la différence de taille ne doit pas dépasser une taille nominale.
Par exemple, lorsque le diamètre de refoulement de la pompe est de 100 mm, un tuyau de sortie de 100 mm ou de 80 mm est acceptable, tandis qu'un raccordement direct à un tuyau de 50 mm ou moins n'est pas recommandé.

Un tuyau de sortie surdimensionné peut engendrer une consommation d'énergie inutile, tandis qu'un tuyau sous-dimensionné augmente considérablement la résistance de la canalisation, ce qui peut nuire à l'écoulement de la boue, voire provoquer un blocage. Il est donc essentiel de trouver un équilibre optimal entre l'efficacité du transport et le coût énergétique .

II. Facteurs clés influençant le choix du diamètre des tuyaux

Le diamètre des canalisations doit être ajusté dynamiquement en fonction des conditions réelles d'exploitation. La taille appropriée est déterminée par une évaluation complète des propriétés de la boue, des paramètres de la pompe et de la configuration de la canalisation.

1. Caractéristiques de la boue

Les propriétés de la boue constituent le principal critère de sélection du diamètre des tuyaux, car elles influencent directement la résistance à l'usure et les exigences anti-obstruction.

• Concentration en solides
  Lorsque la boue a une concentration élevée en matières solides (par exemple, une boue de sable de quartz avec une teneur en matières solides supérieure à 60 %), un diamètre de tuyau plus grand — généralement une taille supérieure à la sélection standard — doit être utilisé pour réduire la vitesse d'écoulement et éviter la sédimentation des particules et le blocage.

• Taille des particules
  Pour les boues grossières contenant des particules de plus de 1 mm, le diamètre du tuyau d'entrée doit être augmenté afin d'éviter le blocage des particules du côté aspiration.
  Pour les boues fines dont la taille des particules est inférieure à 0,1 mm, un dimensionnement standard des tuyaux peut être appliqué ; cependant, il convient d'éviter les diamètres excessivement petits afin de prévenir l'accumulation et la sédimentation.

• Viscosité de la suspension
  Si la boue contient de l'argile ou d'autres composants visqueux, la résistance à l'écoulement augmente considérablement. Dans ce cas, il convient d'augmenter le diamètre de la conduite (d'une taille supérieure à la valeur calculée) afin de réduire l'adhérence et l'accumulation de dépôts sur la paroi, et ainsi garantir un transport fluide.

2. Paramètres de la pompe à boues

Les principaux paramètres de conception de la pompe constituent la base de sélection du diamètre des tuyaux et doivent être correctement adaptés pour garantir les performances du système.

• Débit
  Des débits de conception plus élevés nécessitent des diamètres de tuyauterie plus importants. Par exemple, une pompe d'un débit nominal de 100 m³/h requiert une tuyauterie de plus grand diamètre qu'une pompe d'un débit nominal de 50 m³/h afin de pouvoir traiter le volume de boue accru.

• Tête
  Lorsque la distance de transport dépasse 100 mètres ou que la hauteur de refoulement dépasse 20 mètres, le diamètre du tuyau de sortie doit être augmenté afin de réduire les frottements et les pertes locales, évitant ainsi une hauteur manométrique réelle insuffisante au point de décharge.

• Dimensions des buses d'entrée et de sortie
  Les diamètres d'aspiration et de refoulement de la pompe constituent les limites minimales pour le choix des tuyauteries. Le diamètre du tuyau d'entrée ne doit pas être inférieur à celui du tuyau d'aspiration de la pompe, et la différence de diamètre entre le tuyau de sortie et le tuyau de sortie ne doit pas excéder une valeur nominale afin d'assurer une adaptation optimale entre la pompe et le réseau de tuyauterie.

3. Disposition du pipeline

L'environnement d'installation et la configuration de la tuyauterie influent sur la résistance à l'écoulement et doivent être pris en compte lors du choix des diamètres de tuyaux.

• Longueur du pipeline
  Lorsque la longueur totale du pipeline dépasse 50 mètres, le diamètre du tuyau de sortie doit être augmenté d'une taille (par exemple, de 100 mm à 125 mm) pour compenser les pertes par frottement le long du pipeline.

• Nombre de raccords
  Si la canalisation comprend plus de trois raccords tels que des coudes, des vannes ou des clapets anti-retour, le diamètre du tuyau de sortie doit être augmenté afin de réduire l'effet cumulatif de la résistance locale.

• Sens du flux
  Pour les systèmes dominés par le transport vertical (par exemple, une hauteur de levage supérieure à 10 mètres), un diamètre de tuyau de sortie plus grand est recommandé pour éviter la décantation de la boue dans les sections verticales.
  Pour les systèmes de transport principalement horizontaux, un dimensionnement standard peut être appliqué, à condition que la vitesse de la boue reste dans une plage raisonnable.

• Hauteur d'installation de l'aspiration
  Si la conduite d'entrée comprend une section verticale ascendante (comme le pompage de boues depuis un réservoir souterrain), le diamètre du tuyau d'entrée doit être augmenté pour réduire la vitesse d'écoulement et éviter une faible pression d'entrée, évitant ainsi la cavitation.

III. Méthodes de vérification du choix du diamètre des tuyaux

Après l'installation, l'adéquation des diamètres de tuyauterie peut être évaluée par des observations opérationnelles sans calculs complexes, permettant des ajustements pratiques.

• Vérification du tuyau d'entrée
  Si des bruits anormaux, des vibrations ou un débit instable surviennent pendant le fonctionnement de la pompe, il est probable que le diamètre du tuyau d'aspiration soit insuffisant, ce qui entraîne une faible performance d'aspiration. Il convient d'utiliser un tuyau d'aspiration de plus grand diamètre.

• Vérification du tuyau de sortie
  Si le débit d'évacuation est insuffisant, la pression de sortie faible ou si de fortes vibrations de la conduite sont observées, il est probable que la conduite de sortie soit sous-dimensionnée et qu'il faille l'agrandir.
  Si le débit et la pression sont normaux mais que la consommation électrique du moteur est sensiblement élevée, le tuyau de sortie est peut-être surdimensionné et doit être réduit en conséquence.