Comment les pompes AODD peuvent gérer une viscosité élevée

Une question fréquemment posée par les utilisateurs de pompes pneumatiques à double membrane (AODD) est la suivante : « Quelle est la viscosité maximale d'un fluide de procédé pouvant être transféré par une pompe AODD ? » En vérité, la réponse a peu à voir avec la pompe sélectionnée et beaucoup à voir avec le système de tuyauterie auquel la pompe est connectée. Les utilisateurs l'oublient souvent, car la plupart des applications AODD sont des applications de transfert avec un fluide de viscosité relativement faible. Bien qu'une discussion complète sur des méthodes plus précises d'évaluation des systèmes de pompe dépasse le cadre de cet article, les utilisateurs de pompes peuvent utiliser les techniques suivantes pour estimer les facteurs qui ont un impact sur les débits dans les systèmes AODD avec des fluides à haute viscosité.

Considérez le système de transfert de fluide simple suivant dans lequel l'utilisateur souhaite transférer 20 gallons par minute (gpm) à l'aide d'un AODD de 1 pouce. Pour déterminer si une candidature est possible, il faut répondre à trois questions :

Une réponse approximative à cette question peut être trouvée en comparant la capacité de levage à sec de la pompe à la perte dans la conduite d'aspiration. En d’autres termes, la capacité de levage à sec de la pompe dépasse-t-elle la perte dans la conduite d’aspiration au débit souhaité ?

Lorsque l’on considère les applications AODD, il est avantageux de considérer le TDH en termes de livres par pouce carré (psi) plutôt que de pieds d’eau (ft-H20) pour la simple raison que la source d’énergie des AODD est l’air comprimé. Si la pression d'entrée d'air dépasse le TDH du système, le fluide peut alors être transféré dans le système de pompe. Pour assurer la longévité de la pompe, les utilisateurs d'AODD doivent s'efforcer de concevoir des systèmes qui fonctionnent dans la plage moyenne des capacités de la pompe. Pas plus de 60 psi de TDH constitue un objectif de conception raisonnable pour la plupart des systèmes de transfert.

La plupart des fabricants publient des courbes de correction de viscosité. Les courbes résument en effet les pertes par frottement qui se produisent lorsque un fluide visqueux traverse la pompe.

Pour déterminer si la pompe peut aspirer le fluide de procédé, il est nécessaire de calculer la perte dans la conduite d'aspiration pour le débit souhaité.

Une discussion sur les mathématiques de la perte dans la conduite d’aspiration est trop approfondie pour cet article. Cependant, le diamètre des tuyaux et le débit ont un impact considérable sur les pertes dans les conduites. Il n’est pas rare d’augmenter le diamètre de la conduite d’aspiration pour compenser la perte de la conduite d’aspiration. Considérez les résultats suivants pour les calculs de perte dans la conduite d'aspiration dans l'exemple de système de la figure 1.

Un AODD typique de 1 pouce peut avoir des capacités de levage à sec de 15 pieds H20 ou 6,5 psi. En termes pratiques, cela signifie que la pompe ne peut pas fonctionner dans des systèmes où la perte dans la conduite d'aspiration dépasse 6,5 psi. L'utilisation d'une conduite d'aspiration de 1 pouce, comme illustré à la figure 1, entraîne une perte de conduite d'aspiration qui dépasse les capacités de la pompe. Pour atteindre le débit souhaité de 20 gpm, le diamètre de la conduite d'aspiration doit être augmenté à 2 pouces. Cette augmentation réduit la perte dans la conduite d'aspiration de 34 psi à 2 psi, ce qui correspond bien aux capacités de fonctionnement de la pompe AODD.

Pour calculer le TDH de l'ensemble du système, il faut déterminer à la fois la charge statique totale et la perte de charge par friction de décharge. Voir l'exemple de système dans le tableau 1.

La perte de conduite par friction due à une conduite de 1 pouce dépasse la pression de fonctionnement maximale de la plupart des pompes AODD (120 psi). Il devient nécessaire d'augmenter le diamètre de la conduite de refoulement pour réduire les pertes à un niveau compris dans la plage de la pompe AODD.

L'augmentation du diamètre de la conduite de refoulement de 1 pouce à 1-1/2 pouce réduit la perte dans la conduite de refoulement de 135 psi à 24 psi, un niveau confortable pour les pompes AODD.

Dans l'exemple de système, la hauteur statique est un calcul simple (10 pi-H20 à 15 pi-H20) x 1,2 SG, ou 6 pi-H20. Exprimée en psi, la hauteur statique totale est d'environ -2,6 psi. Par conséquent, le TDH du système est de 31 psi, soit la somme de la charge statique et des pertes par friction dans les tuyaux.

La dernière étape de l'approximation grossière consiste à prendre en compte les pertes en ligne lorsque le fluide de procédé se déplace dans la pompe. Les fabricants d'AODD publient généralement des courbes de pompe pour l'eau. Les courbes de correction de viscosité diminuent la capacité de la pompe pour les fluides de procédé ayant des viscosités plus élevées. Pour l'exemple de système, le tableau du fabricant indique qu'avec 1 500 cps, la pompe fonctionnera à 88 % de sa capacité publiée. A la lecture des courbes publiées par le constructeur il faut donc lire 20 gpm à 23 gpm (20 gpm/0.88).