Pompes volumétriques en série et en parallèle

Une pompe volumétrique fournit un volume fixe par tour ou course. Elle ne génère pas de pression par elle-même ; elle surmonte la pression du système. Ce fonctionnement est fondamentalement différent de celui d'une pompe centrifuge et modifie complètement la façon d'envisager le fonctionnement simultané de plusieurs pompes volumétriques.

Lorsqu'une seule pompe ne peut assurer le débit ou la pression requis par votre système, deux options s'offrent à vous : monter les pompes en parallèle pour augmenter le débit, ou les monter en série pour augmenter la pression. Ces concepts semblent simples, mais les détails techniques sont essentiels. Les configurations en série et en parallèle des pompes volumétriques présentent chacune des exigences de conception, des facteurs de risque et des limitations pratiques spécifiques qui ne s'appliquent pas aux systèmes de pompes centrifuges. Une erreur dans ces détails peut entraîner des dommages matériels, des défaillances d'étanchéité ou un dysfonctionnement du système.

Ce guide examine les deux configurations d'un point de vue ingénierie : quand chacune est pertinente, comment concevoir la tuyauterie et les commandes, ce qui peut mal tourner et comment les systèmes réels sont concrètement construits sur le terrain.

Fonctionnement des configurations en série et en parallèle dans les systèmes de pompes PD

Les règles de base sont simples. Le montage en parallèle consiste à combiner les débits, tandis que le montage en série consiste à combiner les pressions. Cependant, le comportement des pompes volumétriques dans ces configurations diffère sensiblement de celui des pompes centrifuges, et il est important de comprendre ces différences avant même de tracer un schéma de tuyauterie et d'instrumentation (P&ID).

Une pompe centrifuge présente une caractéristique de performance non linéaire : son débit varie en fonction de la pression. Lorsqu'on met deux pompes centrifuges en parallèle, le débit combiné ne double pas simplement, car la courbe caractéristique du système se déplace et le point de fonctionnement change. Le gain réel est toujours inférieur à la somme théorique. Il en va de même pour les pompes centrifuges en série : la hauteur manométrique totale est inférieure à la somme des hauteurs manométriques individuelles au débit de fonctionnement réel.

Les pompes volumétriques fonctionnent différemment. Leur débit est quasiment constant quelle que soit la pression (dans la plage nominale). Ainsi, lorsqu'on branche deux pompes volumétriques identiques en parallèle, le débit est quasiment doublé. En les branchant en série, la pression est quasiment doublée. En pratique, les valeurs théoriques sont beaucoup plus proches des valeurs réelles. Mais cette même caractéristique – le fait qu'une pompe volumétrique fournisse son débit nominal quoi qu'il arrive – est aussi ce qui rend les configurations de pompes volumétriques plus dangereuses en cas de dysfonctionnement.

Parallèle — Ajout de flux

Dans une configuration en parallèle, deux pompes volumétriques ou plus aspirent à une source commune (ou à des sources distinctes) et refoulent dans un collecteur commun. Chaque pompe contribue au débit total en fonction de son propre débit. La pression du système est déterminée par la résistance en aval et est répartie équitablement entre toutes les pompes.

Les pompes volumétriques assurant un débit constant quelle que soit la pression dans leur plage de fonctionnement, le débit total d'un système en parallèle est quasiment égal à la somme des débits individuels de chaque pompe. Si la pompe A débite 10 L/min et la pompe B 10 L/min, le système atteint environ 20 L/min. Ce résultat est plus conforme à la théorie qu'avec des pompes centrifuges.

L'exigence essentielle est que chaque pompe montée en parallèle soit équipée de son propre clapet anti-retour côté refoulement. Sans cela, une pompe arrêtée crée un passage de reflux : la pompe en marche refoule le fluide à travers la pompe à l'arrêt au lieu de le réinjecter dans le système.

Série — Ajouter de la pression

Dans une configuration en série, le refoulement de la première pompe est raccordé à l'aspiration de la seconde. Le débit du système est déterminé par le déplacement de chaque pompe. Les pressions s'additionnent : si la première pompe génère une pression différentielle de 5 bars et la seconde également de 5 bars, la pression au refoulement final est d'environ 10 bars.

Voici un point crucial souvent sous-estimé par les ingénieurs : le montage en série directe de pompes volumétriques est rare dans l’industrie, et même impossible pour certains types de pompes. Les pompes volumétriques alternatives (pompes AODD, pompes à piston, pompes à membrane) produisent un débit oscillant et pulsatoire. Le raccordement direct en série de deux pompes pulsatoires, sans réservoir tampon, engendre des pics de pression et des interruptions de débit susceptibles d’endommager le système. La course d’aspiration de la seconde pompe s’oppose à la course de refoulement de la première, et ce décalage temporel provoque cavitation, coups de bélier et une défaillance rapide des joints.

Les pompes volumétriques rotatives (pompes à engrenages, pompes à vis) produisent un débit beaucoup plus régulier et peuvent être montées en série directe sous certaines conditions. Cependant, même avec les pompes rotatives, le débit de la première pompe doit être légèrement supérieur à celui de la seconde. Si la seconde pompe aspire plus de fluide que la première ne le refoule, elle s'asphyxie et cavite. À l'inverse, si la première pompe refoule plus de fluide que la seconde ne peut en absorber, une surpression s'accumule entre elles, sans possibilité d'évacuation. Un clapet de décharge entre les deux pompes est indispensable : c'est le seul moyen d'éviter une rupture.

Conception d'ingénierie des systèmes parallèles

Quand utiliser des pompes PD parallèles

Il existe quatre situations courantes où la configuration parallèle est la bonne réponse.

Tout d'abord, votre procédé nécessite un débit supérieur à celui qu'une seule pompe peut fournir. Il se peut que la pompe la plus puissante de la série que vous utilisez ait un débit maximal de 50 L/min, alors que vous avez besoin de 90 L/min. Deux pompes en parallèle permettent de résoudre ce problème sans avoir à changer complètement de système de pompage.

Deuxièmement, la redondance est essentielle. Dans tout processus fonctionnant 24 h/24 et 7 j/7 (dosage chimique, circuits de gestion thermique, lignes de fabrication de semi-conducteurs), une panne imprévue de pompe interrompt toute l'opération. Le fonctionnement de deux pompes en alternance (une en service, une en secours) avec commutation automatique permet de maintenir le processus en marche pendant la maintenance de la pompe défaillante.

Troisièmement, votre demande de débit varie considérablement au fil du temps. Au lieu de limiter le débit d'une seule pompe de grande capacité (ce qui gaspille de l'énergie et, pour les pompes volumétriques, engendre des problèmes de contre-pression), vous pouvez utiliser plusieurs pompes de plus petite capacité en cascade. Faites fonctionner une pompe en cas de faible demande, puis mettez la seconde en marche lorsque la demande augmente. Cette solution est plus économe en énergie et réduit l'usure de chaque pompe.

Quatrièmement, des contraintes physiques empêchent l'installation d'une seule pompe de grande taille. Parfois, l'espace disponible, la limite de poids de la plateforme ou la tension disponible sur place ne permettent tout simplement pas de supporter une unité plus imposante. Deux pompes plus petites, côte à côte, peuvent alors convenir.

Exigences de conception pour le fonctionnement en parallèle

Tout système de pompes volumétriques parallèles a besoin de ces éléments pour fonctionner correctement.

Clapets anti-retour : un sur le refoulement de chaque pompe, entre la pompe et le collecteur commun. Cette installation est impérative. Si une pompe volumétrique s'arrête pendant que l'autre fonctionne, la pression maximale du système la traversera en sens inverse. Sans clapet anti-retour, le fluide reflue à travers la pompe arrêtée, le système chute en pression et la pompe en marche risque de surcharger en tentant de compenser.

Correspondance du débit et de la vitesse : idéalement, les pompes volumétriques en parallèle doivent être des modèles identiques fonctionnant à la même vitesse. Si l’une des pompes a un débit supérieur à l’autre, elle assurera une part disproportionnée du débit. La pompe de plus petit débit contribuera alors très peu, tout en consommant de l’énergie et en accumulant des heures de fonctionnement. Avec les pompes centrifuges, cet équilibre se rétablit automatiquement à la pression du collecteur commun. Ce n’est pas le cas avec les pompes volumétriques : chaque pompe assure le débit maximal quel que soit son débit.

Soupapes de décharge individuelles : chaque pompe nécessite sa propre soupape de décharge, et non une soupape unique sur le collecteur commun. En cas d’obstruction en aval et si seule une soupape de décharge commune est présente, le circuit de décharge risque de ne pas supporter le débit combiné de toutes les pompes simultanément.

Dimensionnement du collecteur : le collecteur de refoulement commun doit être dimensionné pour le débit total combiné. Un collecteur sous-dimensionné engendre une vitesse excessive et des pertes de charge importantes, ce qui provoque une surpression dans le système au-delà des valeurs pour lesquelles les pompes ont été sélectionnées.

Séquencement de démarrage/arrêt : lors du démarrage d’un système en parallèle, mettez les pompes en service une à une, avec un court délai entre chaque. Un démarrage simultané provoque une surtension sur le réseau électrique et une surpression sur le circuit hydraulique. À l’arrêt, cette même méthode échelonnée permet d’éviter les refoulements par les clapets anti-retour.

Pulsation dans les systèmes parallèles

Si les pompes volumétriques de votre système parallèle sont de type alternatif (à piston, à plongeur ou à membrane), la gestion des pulsations devient un enjeu crucial. Chaque pompe produit son propre rythme de pulsation, et lorsque ces rythmes convergent dans un collecteur commun, ils peuvent s'annuler ou se renforcer mutuellement selon leur déphasage.

Lorsque deux pompes fonctionnent en synchronisation, l'amplitude de pulsation combinée dans le collecteur double approximativement. Ceci engendre des vibrations dans la tuyauterie, des bruits parasites dans les instruments, une fatigue des raccords et des mesures de débit imprécises. En revanche, lorsqu'elles fonctionnent en opposition de phase, les pulsations s'annulent partiellement, ce qui donne un fonctionnement plus régulier.

Il existe trois solutions pratiques pour gérer ce problème. Premièrement, privilégiez les pompes à faible pulsation intrinsèque : les pompes à engrenages et les pompes à vis offrent un débit bien plus régulier que les pompes à piston ou à membrane. Deuxièmement, installez des amortisseurs de pulsations (accumulateurs à vessie ou chambres à air) en sortie de chaque pompe, avant le collecteur commun. Troisièmement, si l’utilisation de pompes alternatives en parallèle est indispensable, faites-les fonctionner avec un déphasage contrôlé ; certains régulateurs le permettent, même si cela complexifie le système.

Conception technique des systèmes en série

Quand utiliser les pompes PD de la série

La configuration en série s'applique lorsque la demande de pression du système dépasse la capacité d'une seule pompe. Il existe quatre scénarios typiques, et leur traitement diffère selon le cas.

Premièrement, les longs tronçons de tuyauterie transportant des fluides à haute viscosité. Les fluides visqueux engendrent d'importantes pertes de charge dans les longues conduites. Une seule pompe, dimensionnée pour le débit requis, risque de ne pas générer une pression suffisante pour faire circuler le fluide sur toute la longueur. Une seconde pompe, montée en série, permet d'augmenter la pression nécessaire pour compenser la résistance supplémentaire.

Deuxièmement, la montée en pression par paliers. Certains procédés nécessitent une montée en pression progressive du fluide, plutôt qu'une augmentation brutale. L'injection de produits chimiques dans les pipelines haute pression en est un exemple : une pompe de surpression amène le fluide à une pression intermédiaire, puis une seconde pompe le pousse jusqu'à la pression d'injection finale.

Troisièmement, des conditions d'aspiration insuffisantes. Lorsque la source de fluide est située en aval de la pompe, ou lorsque la conduite d'aspiration est longue, ou encore lorsque le fluide présente une pression de vapeur élevée, la pompe principale peut ne pas disposer d'une hauteur manométrique nette positive (NPSH) suffisante pour éviter la cavitation. Une pompe de surpression installée à proximité de la source permet d'élever la pression à l'aspiration de la pompe principale à un niveau acceptable.

Quatrièmement, et c'est la configuration en série la plus courante en pratique industrielle, on utilise une pompe centrifuge comme surpresseur alimentant une pompe volumétrique. Cette approche hybride est décrite en détail ci-dessous car elle est beaucoup plus fréquente que le branchement direct de deux pompes volumétriques en série.

Pompe de surpression centrifuge alimentant une pompe volumétrique (configuration en série la plus courante)

Dans de nombreux systèmes réels, le montage en série ne consiste pas en deux pompes volumétriques. Il s'agit d'une pompe centrifuge fournissant une surpression d'aspiration à une pompe volumétrique qui prend en charge le travail à haute pression. C'est l'approche standard dans les systèmes de récupération de condensats, les stations de transfert de fioul et les unités d'injection de produits chimiques haute pression.

Le principe est simple. Les pompes centrifuges sont performantes pour déplacer un volume important à une pression modérée. Les pompes volumétriques, quant à elles, excellent dans la génération d'une haute pression à un débit précis. Leur combinaison permet de tirer parti des atouts de chaque type. La pompe centrifuge garantit à la pompe volumétrique une pression d'entrée adéquate, éliminant ainsi tout risque de cavitation. La pompe volumétrique aspire ensuite le fluide pré-pressurisé et le refoule à la pression requise.

L'ordre de démarrage/arrêt est important. Il faut toujours démarrer d'abord la pompe de surpression centrifuge pour établir la pression d'aspiration. Une fois la conduite entre les deux pompes sous pression, démarrez la pompe volumétrique. Un pressostat sur la conduite d'interconnexion peut automatiser cette opération : la pompe volumétrique ne démarre que lorsque la pompe de surpression a atteint la pression minimale requise. Pour l'arrêt, procédez en sens inverse : arrêtez d'abord la pompe volumétrique, puis la pompe de surpression centrifuge. Faire fonctionner la pompe volumétrique sans la pompe de surpression, même brièvement, provoque une aspiration insuffisante et des dommages par cavitation.

Choisissez le surpresseur centrifuge à faible vitesse d'aspiration pour une plage de fonctionnement stable plus étendue. Si le débit demandé par la pompe volumétrique varie (par exemple, en raison de changements de vitesse du variateur de fréquence), la pompe centrifuge doit pouvoir s'adapter à cette variation sans dévier de sa courbe de fonctionnement.

Série Direct PD-à-PD : Exigences et risques de conception

Le raccordement direct en série de deux pompes volumétriques — l'une refoulant dans l'aspiration de l'autre — est possible, mais comporte des risques d'ingénierie importants. Il exige une attention particulière, plus que tout autre montage multipompe.

Pression nominale : le corps, les joints et tous les raccords de la seconde pompe doivent être dimensionnés pour supporter la pression cumulée. Si la première pompe génère 10 bars et que la seconde ajoute 10 bars supplémentaires, tous les éléments de la seconde pompe sont soumis à une pression de 20 bars. Cela inclut le joint d’arbre, le carter et la tuyauterie de refoulement.

Adaptation des cylindrées : la cylindrée de la première pompe doit être légèrement supérieure (généralement de 5 à 10 %) à celle de la seconde. Ce léger surplus garantit un approvisionnement suffisant en fluide pour la seconde pompe. Le fluide excédentaire est renvoyé par une soupape de décharge située au refoulement de la première pompe. Sans cette marge, la moindre variation de vitesse ou d’usure peut entraîner un manque de fluide dans la seconde pompe.

Soupape de décharge intermédiaire : une soupape de décharge doit être installée sur la conduite entre les deux pompes, réglée à la pression de refoulement nominale de la première pompe. Elle protège contre les surpressions en cas d’arrêt de la seconde pompe ou de variation momentanée du débit.

Volume tampon pour les pompes alternatives : si l’une des pompes en série est une pompe alternative (à piston, à plongeur, à membrane, AODD), un réservoir tampon est indispensable. Le débit pulsé de la première pompe ne correspond pas au débit pulsé de la seconde. Sans réservoir tampon pour absorber ces différences, le système subit des pics de pression importants et des interruptions de débit. Les pompes volumétriques rotatives (à engrenages, à vis) peuvent souvent être raccordées directement sans réservoir tampon, à condition que les exigences relatives à la correspondance des cylindrées et au clapet de décharge soient respectées.

Le tableau suivant résume la faisabilité du fonctionnement en série directe pour chaque type de pompe PD courant.

Décision rapide : en série ou en parallèle ?

Le plus souvent, la décision est simple. Si votre système nécessite un débit supérieur à celui d'une seule pompe, optez pour un montage en parallèle. Si votre système nécessite une pression supérieure à celle d'une seule pompe, vérifiez d'abord s'il existe une pompe unique supportant une pression plus élevée ; c'est presque toujours une meilleure solution qu'un montage en série. Si une seule pompe ne peut vraiment pas atteindre la pression requise, envisagez l'utilisation d'un surpresseur centrifuge alimentant votre pompe volumétrique avant de vous engager dans un montage en série direct entre deux pompes volumétriques.

Si vous avez besoin à la fois d'un débit plus important et d'une pression plus élevée, vous devrez envisager une combinaison : des pompes en parallèle pour le débit, le groupe parallèle étant dimensionné pour une pression nominale plus élevée, ou un groupe parallèle alimentant un étage de surpression en série.

Si votre principale préoccupation est la fiabilité et la disponibilité plutôt que les performances, la solution consiste à opter pour une architecture « un système en service, un système en veille » avec commutation automatique.

Le choix du type de pompe influe également sur les configurations possibles. Les pompes à engrenages et les pompes à vis fonctionnent bien en série et en parallèle grâce à leur débit régulier et à faible pulsation. Les pompes alternatives conviennent au fonctionnement en parallèle, mais il est généralement préférable de les éviter en série directe sans tampon. Vous trouverez un aperçu complet des caractéristiques de chaque type de pompe dans notre guide des différents types de pompes. types de pompes volumétriques.

Exemples d'applications concrètes

Transfert de produits chimiques à haute viscosité sur de longues canalisations — Configuration en série

Une usine chimique doit transférer de la résine à 15 000 cP d'un réacteur vers une station de remplissage située à 200 mètres. À cette viscosité et pour cette longueur de conduite, les pertes de charge dans la conduite de 50 mm (2 pouces) dépassent 12 bars. Le modèle de pompe à engrenages disponible fournit le débit requis de 8 l/min, mais sa pression différentielle maximale est de 10 bars. Une seule pompe est insuffisante.

La solution consiste en deux pompes à engrenages à entraînement magnétique montées en série. La première pompe, située au niveau du réacteur, refoule la résine sur les 100 premiers mètres de conduite, générant une pression différentielle d'environ 6 bars. La seconde pompe, installée à mi-chemin, ajoute 6 bars supplémentaires pour propulser la résine sur la distance restante. La première pompe a un débit supérieur de 10 % à celui de la seconde, et une soupape de décharge, réglée à 7 bars, renvoie le surplus de débit au réacteur. Les deux pompes utilisent un entraînement magnétique sans garniture mécanique ; à une pression cumulée de 12 bars, même une fuite minime au niveau du joint d'arbre présenterait un risque pour la sécurité avec la résine réactive. Série MDC-X Elle supporte cette plage de viscosité et assure l'étanchéité parfaite requise par le procédé.

Redondance des lignes de dosage des semi-conducteurs — Configuration parallèle

Une usine de semi-conducteurs utilise un système de dosage de suspension pour le polissage chimico-mécanique (CMP) fonctionnant en continu. La pompe doseuse délivre 200 mL/min de suspension alcaline avec une précision de ±1 %. Une panne de pompe entraîne l'arrêt complet de la station CMP, et le redémarrage du processus après une interruption engendre des pertes de plusieurs heures de production et des milliers de dollars en plaquettes inutilisables.

Le système utilise deux micropompes magnétiques à engrenages en parallèle : une active et une en veille active. Les deux pompes fonctionnent en continu à la même vitesse, mais la pompe de veille refoule le fluide par une vanne normalement fermée. Lorsque le capteur de débit de la pompe active détecte un écart supérieur à ±2 %, le contrôleur ouvre la vanne de veille et ferme celle de la pompe active en moins de 500 millisecondes. La commutation est imperceptible pour le procédé. Grâce à la quasi-absence de pulsation des pompes à engrenages, la transition ne perturbe pas le débit. Série MDC-M Elle est dimensionnée pour cette application grâce à sa précision de dosage et à son format compact.

Système de test thermique de batterie — Pompe à engrenages centrifuge Booster Plus

Un fabricant d'équipements de test pour batteries de véhicules électriques conçoit des chambres de cyclage thermique simulant les conditions réelles de conduite. Le circuit de refroidissement fait circuler de l'éthylène glycol à travers les modules de batterie à des températures allant de -40 °C à +120 °C. Le système nécessite un débit de 15 L/min à une pression de décharge de 8 bars, la pompe à engrenages assurant un débit précis et régulé en température.

À -40 °C, la viscosité du glycol dépasse 200 cP et la longue tuyauterie reliant le refroidisseur à la chambre d'essai engendre d'importantes pertes de charge côté aspiration. À basse température, la pression hydrostatique du refroidisseur ne permet pas d'atteindre le NPSH requis par la seule hauteur manométrique du refroidisseur.

Une petite pompe de surpression centrifuge est installée entre la sortie du refroidisseur et l'entrée de la pompe à engrenages. Cette pompe ajoute 2 bars de pression d'aspiration, garantissant ainsi des conditions d'entrée positives pour la pompe à engrenages, même au point de fonctionnement le plus froid. La pompe centrifuge démarre en premier, établit la pression dans la conduite, puis la pompe à engrenages démarre après confirmation par un pressostat. À l'arrêt, la pompe à engrenages s'arrête en premier, la pompe de surpression fonctionne pendant cinq secondes supplémentaires pour purger la conduite, puis s'arrête. Série MDC-K La pompe à engrenages gère la plage de températures grâce à son option de double joint (entraînement magnétique ou joint mécanique) et à son système de roulement en céramique qui tolère la large variation de viscosité entre le démarrage à froid et le fonctionnement à chaud.

Pompes Aulank PD pour les systèmes en série et en parallèle

La gamme de pompes à engrenages à entraînement magnétique d'Aulank est particulièrement adaptée aux configurations multipompes. L'accouplement magnétique sans garniture mécanique élimine la garniture d'arbre, composant le plus susceptible de céder lorsqu'une pompe fonctionne à haute pression dans un système en série. Dans un montage en série directe où la seconde pompe subit une pression cumulative, une garniture mécanique classique est poussée au-delà de sa limite de conception. Une pompe à entraînement magnétique supprime totalement ce risque de défaillance.

Dans les systèmes en parallèle, la faible pulsation du débit des pompes à engrenages permet de minimiser les perturbations lors du raccordement des flux de deux pompes à un collecteur commun. Aucun amortisseur de pulsations n'est nécessaire et les clapets anti-retour standard assurent la protection contre le reflux sans à-coups ni vibrations.

La large plage de viscosité des pompes à engrenages Aulank — de moins de 1 cP à plus de 38 000 cP — répond également à un problème pratique des systèmes en série : la viscosité varie souvent le long du circuit de pompage en raison des variations de température. Une pompe qui maintient des performances stables sur une large plage de viscosité évite les déséquilibres de débit entre les étages en série, susceptibles d’entraîner la cavitation ou une surpression.

Pour obtenir une assistance concernant la configuration au niveau du système — y compris le dimensionnement des pompes pour les configurations en série/parallèle, la conception de la protection inter-étages et les recommandations en matière de logique de contrôle — contactez l'équipe d'ingénierie d'Aulank en lui fournissant vos paramètres de processus.

Foire aux questions

Quelle est la différence entre les pompes volumétriques en série et en parallèle ?

En parallèle, plusieurs pompes refoulent dans la même conduite : le débit augmente tandis que la pression reste constante. En série, une pompe alimente la suivante : la pression augmente tandis que le débit reste constant. Dans le cas des pompes volumétriques, le débit cumulé en parallèle et la pression cumulée en série sont très proches de la somme théorique des débits des pompes individuelles, car elles fournissent un débit constant quelle que soit la pression. Ceci diffère des pompes centrifuges, où le gain réel est toujours inférieur à la somme théorique en raison de l'interaction des courbes de performance du système.

Peut-on faire fonctionner deux pompes volumétriques en parallèle ?

Oui. Le fonctionnement en parallèle est la configuration la plus courante pour les pompes volumétriques et fonctionne bien lorsqu'elle est correctement conçue. Chaque pompe nécessite son propre clapet anti-retour de refoulement pour empêcher le reflux à travers une pompe arrêtée. Les pompes doivent être du même modèle et de la même vitesse pour assurer un partage équilibré du débit. Pour les pompes volumétriques alternatives à forte pulsation (piston, membrane), il est recommandé d'installer des amortisseurs de pulsations sur le refoulement de chaque pompe, en amont du collecteur commun, afin d'éviter les interférences dues aux pulsations.

Les pompes volumétriques nécessitent-elles des clapets anti-retour dans les systèmes en parallèle ?

Oui, chaque pompe volumétrique d'un système en parallèle doit être équipée d'un clapet anti-retour à son refoulement. Sans clapet anti-retour, lorsqu'une pompe s'arrête, la pompe en fonctionnement refoule le fluide à travers la pompe arrêtée au lieu de le refouler dans le système. Ceci entraîne une chute de pression, un gaspillage d'énergie et un risque d'endommagement de la pompe arrêtée par inversion de rotation. Le clapet anti-retour doit être dimensionné pour la pression totale du système et installé entre le refoulement de la pompe et le point de convergence des conduites sur le collecteur commun.

Que se passe-t-il si une pompe volumétrique est mise en veille dans un système en série ?

Si le refoulement de la pompe aval est obstrué (vidange bloquée) dans un montage en série, la pression augmente continuellement car les pompes volumétriques continuent de refouler le fluide quelles que soient les conditions en aval. La pression continuera de monter jusqu'à ce qu'un élément cède, généralement un raccord de tuyauterie, un joint d'étanchéité ou le corps de pompe lui-même. C'est pourquoi toute installation de pompe volumétrique, et en particulier les montages en série, nécessite une soupape de décharge. Dans un système en série, une soupape de décharge intermédiaire (entre les deux pompes) et une soupape de décharge de refoulement finale (après la dernière pompe) sont des dispositifs de sécurité obligatoires.

Est-il préférable d'utiliser un montage en série ou en parallèle pour le pompage de fluides à haute viscosité ?

Cela dépend des besoins du système. Si une seule pompe fournit une pression suffisante mais un débit insuffisant pour votre application à haute viscosité, optez pour un montage en parallèle. Si la pompe fournit un débit suffisant mais que le fluide visqueux génère tellement de frottements dans la tuyauterie qu'une seule pompe ne peut pas atteindre la pression requise, utilisez un montage en série. En pratique, les applications à haute viscosité nécessitent plus souvent une configuration en série car les fluides visqueux engendrent des pertes de charge très importantes dans les longues canalisations : la demande en pression augmente tandis que la demande en débit reste généralement modérée.

Une pompe volumétrique peut-elle fonctionner en sens inverse ?

De nombreuses pompes volumétriques rotatives (pompes à engrenages, à lobes et à vis) peuvent fonctionner en sens inverse et refouler le fluide dans la direction opposée. Cette fonction est parfois utilisée intentionnellement pour le nettoyage des conduites ou l'inversion du sens d'écoulement. En revanche, les pompes volumétriques alternatives (à piston, à plongeur, à membrane) ne peuvent pas fonctionner en sens inverse, car leurs clapets anti-retour ne permettent l'écoulement que dans un seul sens. Dans les systèmes en parallèle, la rotation inverse pose problème lorsqu'une pompe s'arrête tandis que l'autre continue de fonctionner : la pression du système peut entraîner la rotation inverse de la pompe arrêtée en l'absence de clapet anti-retour, ce qui risque de provoquer des dommages mécaniques.

Peut-on utiliser une pompe volumétrique en série avec une pompe centrifuge ?

Oui, et c'est d'ailleurs la configuration de pompes en série la plus courante dans les systèmes industriels. Une pompe centrifuge est installée en amont comme surpresseur pour fournir une pression d'aspiration (NPSH) suffisante à la pompe volumétrique, qui génère ensuite la pression de refoulement élevée nécessaire au procédé. Cette combinaison tire parti des atouts de chaque type de pompe : la pompe centrifuge déplace efficacement un volume important à une pression modérée, et la pompe volumétrique convertit ce volume en un débit précis à haute pression. Démarrez d'abord la pompe centrifuge pour établir la pression d'aspiration, puis démarrez la pompe volumétrique. Pour l'arrêt, arrêtez d'abord la pompe volumétrique, puis la pompe centrifuge.