NPSH requis d'une pompe centrifuge

Le terme NPSH est l'acronyme de l'expression en langue anglaise : Net Positive Suction Head.
C'est l'excès de pression au dessus de la pression de vapeur saturante du liquide qu'il faut maintenir à l'entrée de la pompe, pour éviter une cavitation désastreuse dans la pompe.
L'accélération du liquide à l'entrée de la pompe et de l'impulseur, provoque localement une chute de la pression statique, qui, si elle devient inférieure à la pression saturante du liquide, provoquera la formation des bulles de gaz ou de vapeur. Celles-ci pourront se condenser à nouveau plus loin, dans des zones où la pression sera supérieure. Cette recondensation sera brutale, provoquant une onde de choc reconnaissable au bruit qu'elle produit. Outre la perte de relevage provoquée par l'apparition des bulles de gaz ou de vapeur, une conséquence observable est une usure prématurée de l'impulseur. Les mesures de pression qu'on peut réaliser sont trop globales et ne peuvent rendre compte des pressions pouvant exister localement à l'intérieur de la pompe. C'est pourquoi, les constructeurs de pompes procèdent à des essais pour déterminer quel NPSH est requis pour éviter ce phénomène de cavitation.
Le constructeur de la pompe indique la valeur de NPSH minimum requis pour garantir un fonctionnement satisfaisant.
L'utilisateur de la pompe doit s'assurer que le procédé assure un NPSH minimum disponible à l'entrée de la pompe, supérieur à la valeur requise par le constructeur.

Tests de NPSH

La valeur de NPSH requis est déterminée expérimentalement au cours d'essais de fonctionnement.
Le test consiste à mesurer le relevage de la pompe à un débit constant, en faisant varier la pression à l'aspiration; la courbe obtenue présente deux zones caractéristiques:

• pour les pressions d'aspiration les plus élevées, le relevage est constant quelle que soit la pression d'aspiration; il n'y a aucun phénomène de cavitation dans cette zone.
• pour les pressions d'aspiration les plus basses, le relevage chute rapidement; le phénomène de cavitation est intense dans cette zone.
• entre les deux, un phénomène modéré de cavitation existe, mais généralement acceptable.

Par convention, on considère le NPSH requis comme étant la valeur de NPSH pour laquelle la chute totale de relevage atteint 3% (aussi parfois noté NPSH3).

Effet des conditions opératoires

Le NPSH requis est exprimé en hauteur de liquide comme le relevage. Le relevage d'une pompe centrifuge varie avec:

• le diamètre de l'impulseur
• la vitesse de rotation
• la viscosité du liquide

Les variations du NPSH requis sont assez difficiles à prédire. Généralement, le NPSH requis augmente lorsque le diamètre de l'impulseur diminue.
Les courbes caractéristiques publiées par les constructeurs présentent parfois le NPSH requis sous forme de courbes à NPSH constant, croisant les courbes de relevage en fonction du diamètre.
D'autres présentent des courbes pour les diamètres minimum et maximum recommandés.
Le NPSH requis augmente avec le débit. La variation n'est pas régulière; faible aux bas débits, elle s'accélère rapidement au delà du point de rendement maximum.