Faire circuler de l'huile thermique dans une boucle courte à l'intérieur d'une machine compacte est une chose. La faire circuler sur 50, 100 ou 200 mètres à travers une usine — en passant par des coudes, des vannes, des colonnes montantes et de multiples dérivations — est un tout autre défi. Plus la canalisation est longue, plus la pompe doit surmonter de frottements. Ajoutez à cela les dénivelés, les longues conduites d'aspiration et les pertes de chaleur en cours de route, et vous vous retrouvez rapidement avec un besoin de hauteur manométrique supérieur à ce que suggère une sélection standard du catalogue.
Cet article traite du choix des pompes pour le transfert d'huile thermique et les applications de tuyauterie sur de longues distances, notamment les conduites d'alimentation des chaudières, les transferts entre réservoirs et le réseau de distribution desservant plusieurs bâtiments. Nous expliquons comment la longueur et le diamètre des tuyaux, les raccords, le dénivelé et la perte de température de l'huile influent sur la hauteur de refoulement requise pour votre pompe, et comment éviter les erreurs de dimensionnement les plus courantes dans ces situations.
Pour découvrir notre gamme complète de pompes à huile chaude, rendez-vous sur le pompe à huile chaude page du produit.
Pompe de transfert ou pompe de circulation : quelle est la différence ?
Les pompes de transfert et les pompes de circulation servent toutes deux à faire circuler l'huile thermique. La différence réside dans leur rôle au sein du système.
Une pompe de circulation fonctionne au sein d'une boucle fermée. Elle assure la circulation de l'huile dans un même circuit — du réchauffeur vers l'équipement de traitement, puis en retour — à un débit relativement constant. La longueur des canalisations est généralement courte à modérée, et la résistance du système est prévisible une fois la boucle mise en place. Nous avons abordé en détail le choix des pompes de circulation dans notre guide : Pompe de circulation d'huile thermique : principe de fonctionnement et guide de sélection.
Une pompe de transfert, quant à elle, achemine le fioul d'un endroit à un autre — souvent sur une plus longue distance, avec davantage de tuyauterie et de raccords, et parfois des dénivelés importants. On peut citer, par exemple, le transport du fioul d'une chaufferie vers un atelier situé à 150 mètres, le transfert de fioul entre des réservoirs de stockage, ou le déchargement du fioul d'un camion-citerne dans un réseau.
La principale différence dans le choix d'une pompe : dans les applications de transfert, les pertes par frottement dans les tuyaux et la hauteur statique sont les facteurs dominants. Dans les applications de circulation, il s'agit davantage d'adapter la charge thermique à la résistance de la boucle du système. Dans les deux cas, il faut un débit et une hauteur de refoulement adaptés, mais ces valeurs sont déterminées par des facteurs différents.
Applications courantes des pompes de transfert d'huile chaude
Les pompes de transfert d'huile chaude sont utilisées partout où l'huile thermique doit parcourir une distance importante ou franchir un dénivelé. Voici les cas les plus courants :
Conduites d'alimentation du système de chaudière. Une chaudière à huile thermique installée dans un local technique central alimente en huile chauffée les équipements de production situés dans un ou plusieurs ateliers éloignés. Les longueurs de tuyauterie varient généralement entre 50 et 200 mètres. La pompe doit fournir une hauteur manométrique suffisante pour acheminer l'huile sur toute la longueur des conduites d'alimentation et de retour, ainsi que vers tous les équipements situés entre les deux.
Transfert du réservoir vers le système. L'huile thermique neuve stockée en fûts ou en cuves doit être pompée dans le système de chauffage lors du remplissage initial ou du remplacement de l'huile. La distance de transfert est peut-être courte, mais l'huile est froide et visqueuse, ce qui modifie les exigences relatives à la pompe.
Chargement et déchargement. Transfert de pétrole entre un camion-citerne et un réservoir de stockage. Les conditions d'aspiration sont souvent défavorables : longues longueurs de tuyau, dénivelé limité et pétrole froid.
Réseau de distribution couvrant plusieurs bâtiments ou plusieurs étages. Une chaufferie dessert plusieurs bâtiments ou plusieurs niveaux de plates-formes techniques. Le réseau de tuyauterie est ramifié, avec des longueurs de conduite et des dénivelés variables jusqu’à chaque point d’arrivée. La pompe doit pouvoir prendre en charge la branche la plus difficile, c’est-à-dire celle qui présente la résistance totale la plus élevée.
Pour les applications liées aux systèmes de chaudières, le Pompe centrifuge à huile chaude à accouplement WRY-H Il s'agit du modèle que nous fournissons le plus souvent, avec des débits allant de 1,5 à 100 m³/h et des hauteurs de refoulement comprises entre 22 et 125 m.
En quoi les canalisations d'huile chaude sur de longues distances sont-elles différentes ?
Les pertes par frottement dans les conduites déterminent en grande partie la hauteur de refoulement requise
Dans un circuit de circulation court, le frottement dans les conduites ne représente qu'une partie de la résistance totale du système. Dans le cas d'un transport sur de longues distances, il devient le facteur déterminant. Les pertes par frottement sont proportionnelles à la longueur des conduites : si la longueur des conduites double, les pertes par frottement doublent approximativement (à débit et diamètre de conduite égaux).
Les pertes par frottement dépendent également fortement du diamètre des conduites et de la vitesse d'écoulement. Un diamètre de conduite plus petit pour un même débit implique une vitesse plus élevée et des frottements nettement plus importants. Et contrairement à l'eau, la viscosité de l'huile thermique varie en fonction de la température, ce qui influe directement sur le coefficient de frottement. Nous reviendrons sur ce point plus loin.
Les raccords, les vannes et les équipements font rapidement grimper la facture
Chaque coude, té, vanne à guillotine, clapet anti-retour, filtre et débitmètre présent dans la conduite ajoute une résistance. Sur un tronçon de tuyau de 100 mètres comportant 15 à 20 raccords et quelques vannes, les pertes totales dues aux raccords peuvent facilement atteindre 30 à 50 % des pertes par frottement d'un tuyau droit. On les appelle parfois « pertes mineures », mais dans les réseaux longs comportant de nombreux raccords, elles sont tout sauf mineures.
Lors du calcul de la hauteur manométrique totale, convertissez chaque raccord en une longueur de tuyau équivalente et ajoutez-la à la longueur totale des tuyaux droits. Ces valeurs de longueur équivalente sont fournies par vos fournisseurs de vannes et de raccords.
Les dénivelés nécessitent une hauteur manométrique
Si votre équipement de traitement est situé plus haut que la pompe — sur une mezzanine, à un étage supérieur ou sur une plate-forme surélevée —, la pompe doit fournir une hauteur manométrique supplémentaire simplement pour acheminer l'huile à cette hauteur. Chaque différence de hauteur de 10 mètres ajoute environ 1 bar à la hauteur manométrique statique requise (la valeur exacte dépend de la densité de l'huile à la température de transfert).
Dans les bâtiments à plusieurs étages, cela peut représenter une part importante de la charge hydraulique totale. Il ne faut pas négliger cet aspect.
Les pertes thermiques le long du pipeline modifient les propriétés du pétrole
C'est un facteur que de nombreux ingénieurs négligent. Lorsque l'huile thermique circule dans une longue canalisation, elle perd de la chaleur au profit de l'environnement, même si elle est isolée. La température de l'huile diminue progressivement sur toute la longueur du circuit. À mesure que la température baisse, la viscosité augmente. Et lorsque la viscosité augmente, les pertes par frottement s'accroissent.
Résultat : les pertes par frottement à l'extrémité d'une conduite de 200 mètres sont supérieures à celles observées à la sortie de la pompe, car l'huile y est plus froide et plus visqueuse. Si l'on calcule les pertes par frottement en se basant uniquement sur la température de l'huile à la sortie de la pompe, on sous-estime la hauteur manométrique réelle requise.
Pour déterminer avec précision le diamètre sur les longues sections, utilisez la température prévue de l'huile au milieu du tuyau ou, pour une approche plus prudente, à l'extrémité du tuyau. Cela est particulièrement important dans le cas d'installations extérieures, de tuyauteries non isolées ou mal isolées, ainsi que dans les régions au climat froid.
Problèmes liés au NPSH avec des conduites d'aspiration longues
Si la pompe aspire l'huile à partir d'un réservoir de stockage distant ou d'un récipient situé à un niveau bas via une longue conduite d'aspiration, la hauteur d'aspiration positive nette (NPSH) disponible peut chuter à des niveaux dangereux. Les frottements dans la conduite d'aspiration et tout dénivelé négatif entre la surface de l'huile et l'entrée de la pompe réduisent tous deux la NPSH disponible.
Lorsque le NPSH disponible passe en dessous du NPSH requis par la pompe, la cavitation se produit. Elle se manifeste par un crépitement ou un cliquetis et, à la longue, endommage la roue.
Solutions pour les situations d'aspiration à faible NPSH :
- Élevez le réservoir ou le niveau d'huile au-dessus de la pompe afin d'augmenter la hauteur d'aspiration statique
- Augmenter le diamètre du tuyau d'aspiration pour réduire les pertes par frottement
- Réduire la longueur du tuyau d'aspiration et limiter au maximum le nombre de raccords
- Utilisez une pompe nécessitant un NPSH moins élevé
Comment choisir la pompe de transfert d'huile chaude adaptée à votre réseau de tuyauterie
Commencez par définir la disposition du système
Avant de pouvoir déterminer la puissance d'une pompe, vous devez avoir une idée précise du réseau de tuyauterie. Rassemblez les informations suivantes :
- Longueur totale des tuyaux — conduite d'alimentation et conduite de retour (le cas échéant)
- Diamètre du tuyau pour chaque section
- Nombre et type de raccords : coudes (90° et 45°), tés, réducteurs
- Nombre et type de vannes : à guillotine, à soupape, anti-retour, papillon
- Crépines, filtres, débitmètres en ligne
- Données relatives à la perte de charge des échangeurs de chaleur ou des équipements (fournies par le fabricant)
- Dénivelé entre la pompe et le point de refoulement le plus élevé
- Longueur et état de la conduite d'aspiration (en cas de pompage à partir d'un réservoir)
Si vous ne disposez pas de plans de tuyauterie précis, un croquis sommaire indiquant les longueurs approximatives et le nombre de raccords vaut bien mieux que de se lancer dans des conjectures.
Calculer la hauteur manométrique totale requise
Hauteur manométrique totale = frottement dans les tuyaux droits + pertes au niveau des raccords et des vannes + perte de charge de l'équipement + hauteur statique (dénivelé).
Pour calculer les pertes par frottement dans la conduite, vous devez connaître la viscosité de l'huile à la température prévue le long de la conduite — et non à la sortie de la pompe, ni à température ambiante. Reportez-vous au tableau de viscosité en fonction de la température fourni par votre fournisseur d'huile.
Une mise au point courante : pour un circuit standard de 100 mètres de tuyauterie d'huile thermique, avec des raccords classiques, des tuyaux de DN50 et un débit de 10 m³/h, la hauteur manométrique totale requise atteint facilement 40 à 60 mètres, voire plus. Ce chiffre est nettement supérieur à ce que de nombreux clients imaginent au départ.
Le diamètre des tuyaux a plus d'importance que vous ne le pensez
Dans le cadre du transport d'huile thermique sur de longues distances, le choix du diamètre des conduites a une incidence considérable sur la hauteur de refoulement requise et sur les coûts énergétiques à long terme. Pour illustrer ce point, prenons l'exemple suivant : le transport de 10 m³/h d'huile thermique dans une conduite droite de 100 mètres (scénario simplifié, avec une huile thermique standard à température de service) :
| Diamètre du tuyau | Vitesse d'écoulement (environ) | Perte de charge par frottement (environ) |
|---|---|---|
| DN50 | ~1,4 m/s | environ 35 à 45 m |
| DN65 | ~0,8 m/s | ~12–18 ans |
| 200 | ~0,55 m/s | environ 5 à 9 m |
Le passage d'un diamètre DN50 à un diamètre DN65 réduit les pertes par frottement d'environ 60 %. Le passage à un diamètre DN80 les réduit de plus de 80 %. La conduite de plus grand diamètre coûte plus cher à l'achat et à l'installation, mais la pompe peut être plus petite, consomme moins d'énergie et fonctionne plus près de son point de rendement optimal. Sur plusieurs années de fonctionnement continu, les économies d'énergie réalisées compensent souvent largement la différence de coût des conduites.
Si vous concevez une nouvelle canalisation d'huile thermique sur une longue distance, effectuez toujours des calculs pour au moins deux diamètres de tuyau avant de finaliser votre projet. C'est l'une des décisions qui offre le meilleur retour sur investissement dans la conception d'un système.
Adapter aux performances de la pompe
Une fois le débit et la hauteur manométrique totale requis calculés, choisissez un modèle de pompe dont la courbe de performance passe par le point de fonctionnement souhaité ou s'en approche. Le point de fonctionnement doit se situer dans la plage de fonctionnement recommandée pour la pompe — idéalement près du point de rendement optimal (BEP).
Pour connaître les modèles de pompes disponibles et leurs caractéristiques techniques, consultez notre pompe à huile chaude page du produit.
Pompe à huile chaude pour chaudières
Les chaudières à huile thermique constituent l'application la plus courante des pompes de transfert d'huile chaude. La pompe est au cœur du système : elle achemine l'huile chauffée depuis la chaudière vers toutes les charges de process raccordées via le collecteur d'alimentation, puis aspire l'huile de retour pour la réchauffer.
Qu'est-ce qui rend le choix d'une pompe pour un système de chaudière si particulier :
- Fonctionnement en continu — Dans la plupart des installations de chaudière, la pompe fonctionne 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. Elle doit résister à des températures élevées en continu sans que les joints ne se détériorent ni que les roulements ne tombent en panne.
- Longues conduites — Dans de nombreuses usines, la chaufferie est située au centre du site, mais alimente les installations réparties sur l'ensemble du site. Il est courant que les conduites d'alimentation et de retour mesurent plus de 100 mètres.
- Charges sur plusieurs branches — La pompe alimente plusieurs équipements en parallèle. Le débit total doit tenir compte de toutes les dérivations, et la hauteur manométrique doit permettre de surmonter la résistance de la dérivation la plus longue ou la plus haute.
- Intégration des systèmes de contrôle — La pompe fonctionne souvent avec des régulateurs de température, des variateurs de fréquence et des dispositifs de verrouillage de sécurité reliés au système de commande de la chaudière.
Le Série WRY-H C'est notre modèle standard recommandé pour le transfert d'huile chaude dans les installations de chaudières. Sa conception à corps divisé facilite la maintenance sur site sans qu'il soit nécessaire de débrancher la tuyauterie. Le boîtier de roulement refroidi par air rend superflues les connexions d'eau de refroidissement. Les modèles disponibles couvrent des débits de 1,5 à 100 m³/h et des hauteurs manométriques de 22 à 125 m, ce qui convient à la plupart des installations de chaudières industrielles de petite et moyenne taille.
Pour les installations de chaudières de plus grande envergure dépassant ces plages, nous pouvons configurer des pompes de plus grande taille ou vous conseiller sur des montages en série ou en parallèle en fonction de la configuration de votre installation.
Mazout de chauffage et fioul lourd — Des fluides différents, une pompe différente
Nous recevons régulièrement des demandes où l'expression « pompe à fioul » désigne en réalité une pompe destinée au fioul domestique, au fioul lourd ou au fioul de soute. Il s'agit de fluides différents, aux propriétés distinctes, qui nécessitent un type de pompe différent.
L'huile thermique (huile caloporteuse) est un fluide caloporteur spécialisé. À température de service — 250 °C, 300 °C —, elle est très fluide, avec une viscosité généralement comprise entre 0,5 et 2 cSt. Une pompe centrifuge permet de la pomper facilement.
Le fioul domestique et le fioul lourd sont des combustibles. À température ambiante, leur viscosité peut varier de 100 à plus de 1 000 cSt. Même avec un système de chauffage de la canalisation, ils restent bien plus visqueux que l'huile thermique. Une pompe centrifuge a du mal à faire face à cette viscosité : le débit diminue, le rendement s'effondre et le moteur est en surcharge.
Pour le transfert de fioul de chauffage et de fioul lourd, les pompes à engrenages constituent la solution standard. Elles prennent en charge les fluides à haute viscosité sans perte de performance, offrent une bonne capacité d'auto-amorçage pour le déchargement des réservoirs et assurent un débit constant, quelle que soit la pression du système. Si cela correspond à votre application, consultez notre article : Pompe à huile chaude centrifuge ou à engrenages : quel modèle choisir ?
Quand envisager une configuration de pompes en série ou en parallèle
Il arrive parfois qu'une seule pompe ne suffise pas à fournir la hauteur de refoulement ou le débit requis pour un transfert sur une longue distance. Dans ce cas, deux options s'offrent à vous :
Configuration en série (deux pompes en série) — Le refoulement de la pompe 1 alimente l'aspiration de la pompe 2. La hauteur manométrique totale correspond approximativement à la somme des hauteurs manométriques des deux pompes au débit de fonctionnement. Cette configuration est utile lorsque la tuyauterie est très longue et que la hauteur manométrique requise dépasse celle que peut fournir une seule pompe. Dans les installations à huile thermique, le raccordement entre les deux pompes doit résister à des températures élevées, et les deux pompes doivent être soigneusement adaptées l'une à l'autre afin de fonctionner à des débits compatibles.
Configuration en parallèle (deux pompes en parallèle) — Les deux pompes alimentent le même collecteur. Le débit total augmente, mais la hauteur manométrique reste à peu près la même qu’avec une seule pompe. Cela s’avère utile lorsque le débit requis dépasse celui qu’une seule pompe peut fournir. Cependant, le fonctionnement en parallèle dans les systèmes à huile thermique complique la gestion du système : les deux pompes doivent se répartir la charge de manière équilibrée, et si l’une d’elles se met en arrêt, il faut gérer la réponse du système.
Dans la pratique, avant d'opter pour une installation à deux pompes, il convient de vérifier si l'augmentation du diamètre de la conduite permet de réduire la hauteur manométrique requise à un niveau compatible avec une solution à pompe unique. Comme le montre le tableau ci-dessus, le fait de passer à un diamètre de conduite supérieur peut réduire considérablement les pertes par frottement. Une seule pompe plus puissante raccordée à une conduite de plus grand diamètre est presque toujours plus simple, plus fiable et moins coûteuse à l'exploitation que deux pompes plus petites raccordées à une conduite de plus petit diamètre.
Si vous avez toujours besoin d'une configuration à plusieurs pompes après avoir optimisé le diamètre des tuyaux, nous pouvons vous aider à concevoir le montage et vous recommander des paires de pompes adaptées.
Partagez votre schéma de tuyauterie — Nous vous aiderons à choisir la pompe adaptée
Si vous disposez d'un plan de tuyauterie, d'un schéma du système ou même d'une description sommaire de votre tracé de tuyauterie (longueur, diamètre, hauteur, type d'huile et température), n'hésitez pas à nous l'envoyer. Notre équipe d'ingénieurs calculera la hauteur manométrique requise et vous recommandera le modèle et la configuration de pompe de transfert les mieux adaptés à votre système.
Découvrez notre gamme de pompes à huile chaude et demandez un devis →
