Pump Cavitation: What It Is and How to Avoid It

6 août 2025

Quel est ce bruit émis par votre pompe ? Si cela ressemble plus à du gravier poussé dans des tuyaux qu´à un liquide, la cause pourrait être la cavitation de la pompe. Mais qu´est-ce que la cavitation de la pompe exactement, et pourquoi est-elle si nocive pour les pompes et leurs composants ? Nous allons vous expliquer en détail ce phénomène courant mais néfaste et vous indiquer les mesures à prendre pour l´empêcher de nuire à votre système.

Qu´est-ce que la cavitation de la pompe et quelles en sont les causes ?

La cavitation de la pompe se produit lorsque la pression dans une pompe chute en dessous de la pression de vapeur du liquide, ce qui entraîne sa vaporisation et la formation de bulles. Ces bulles de vapeur se forment généralement du côté aspiration de la pompe, où la pression est la plus faible. Lorsque le fluide atteint des zones à pression plus élevée, comme près de l´hélice, les bulles éclatent.

Imaginez une casserole d´eau bouillante sur une gazinière. Des bulles de vapeur jaillissent du fond et explosent en atteignant la surface de l´eau. Dans ce cas, l´ébullition se produit à cause de la chaleur. Mais le point d´ébullition est aussi affecté par la pression au-dessus de l´eau. Au niveau de la mer, l´eau bout à 212 °F (100 °C), mais à 3 000 mètres d´altitude, où la pression atmosphérique est plus faible, elle bout à environ 193,6 °F (89,8 °C). A mesure que la pression atmosphérique baisse, le point d´ébullition de l´eau diminue.

Dans un système de pompage, un principe similaire s´applique. Si la pression à l´intérieur de la pompe descend en dessous de la pression de vapeur du liquide, le liquide commence à bouillir, même à température ambiante. Cette ébullition localisée crée des bulles de vapeur dans le liquide. Lorsque le fluide traverse la pompe et rencontre une pression plus élevée près de l´hélice, les bulles éclatent rapidement. Cette implosion soudaine crée des ondes de choc intenses qui frappent les surfaces internes de la pompe, en particulier les pales de l´hélice, entraînant la cavitation de la pompe.

Qu´y a-t-il de si mauvais avec les bulles ? Les conséquences de la cavitation de la pompe

Les bulles de cavitation peuvent être minuscules, mais elles posent de sérieux problèmes pour votre pompe. Ces bulles de vapeur se forment généralement sur de petites imperfections des surfaces métalliques de la pompe, comme l´hélice d´une pompe centrifuge ou le piston/engrenage d´une pompe à déplacement positif, du côté aspiration. Lorsque ces bulles se déplacent vers le côté du refoulement à haute pression, elles éclatent violemment, créant des ondes de choc et des microjets qui frappent les surfaces avec une force extrême. Cette implosion crée des ondes de choc intenses et concentrées qui frappent la surface même où les bulles se sont formées.

Ces impacts répétés provoquent des piqûres, un type d´érosion de surface qui commence petit mais s´aggrave avec le temps. Quand une pompe est neuve et que les surfaces sont lisses, elle est plus résistante à la cavitation. Mais à mesure que des imperfections apparaissent, les dégâts s´accélèrent. A terme, certaines parties de l´hélice ou d´autres composants peuvent sembler grêlées ou sablées. De gros morceaux de matériau peuvent même être manquants sur les pièces.

La réaction violente endommage également les roulements et les joints, raccourcissant leur durée de vie et entraînant des coûts d´entretien en hausse dus à des remplacements fréquents. La cavitation de la pompe entraîne une réduction de l´efficacité, des vibrations, du bruit et, en fin de compte, une défaillance de la pompe.

Quelle est la différence entre aspiration, refoulement et cavitation ?

« Aspiration » et « refoulement » désignent différents côtés d´une pompe. Le côté aspiration correspond à l´endroit où le fluide entre dans la pompe, généralement à une pression plus basse. Le côté de refoulement est celui où la pompe pousse le fluide vers l´extérieur, généralement à une pression plus élevée.

La cavitation, en revanche, est un problème qui peut survenir à l´intérieur de la pompe. Elle ne fait pas partie du fonctionnement normal de la pompe, comme l´aspiration ou le refoulement. Il s´agit d´un dommage causé par une pression basse qui entraîne la formation et l´éclatement de bulles de vapeur.

Voici une façon simple de voir les choses :

Aspiration : fluide entrant dans la pompe à une pression plus basse

Refoulement : fluide sortant de la pompe à une pression plus élevée

Cavitation : fluide se vaporisant et causant des dommages à cause d´une pression trop basse (surtout du côté aspiration).

Bien que la cavitation d´aspiration soit la plus courante, la cavitation de refoulement peut également se produire lorsqu´une pompe fonctionne à bas débit ou loin de son point de rendement maximal. Cela provoque la recirculation du fluide du côté refoulement, formant des bulles de vapeur dans les zones de basse pression qui éclatent et endommagent les composants. Les deux types de cavitation présentent des symptômes similaires, comme le bruit, les vibrations et l´érosion, mais nécessitent des stratégies de prévention différentes.

Ainsi, alors que l´aspiration et le refoulement décrivent la façon dont une pompe déplace le fluide, la cavitation décrit ce qui se passe lorsque les conditions à l´intérieur de la pompe ne sont pas bonnes.

Premiers signes de cavitation de la pompe

L´un des premiers signes de cavitation de la pompe est un bruit inhabituel provenant de la pompe. Ce bruit est souvent décrit comme un bruit du gravier qui s´entrechoque dans le corps de la pompe ou la tuyauterie. Cependant, il est facile de manquer ce signe clé dans des conditions d´usine bruyantes.

Les autres signes avant-coureurs sont les suivants :

• Vibrations inhabituelles : la surveillance des vibrations peut détecter des changements dans la signature de vibration d´une pompe et révéler la cavitation.
• Fluctuations de pression irrégulières : des relevés irréguliers du manomètre, en particulier du côté aspiration de la pompe, peuvent indiquer une cavitation.
• Débits réduits : une baisse des performances de la pompe peut indiquer que la cavitation affecte le débit de fluide ou a déjà endommagé la pompe.

Comment prévenir la cavitation de la pompe

La manière la plus simple d´éviter la cavitation de la pompe est de concevoir le système de pompage de manière à ce qu´elle ne se produise pas dans des conditions de fonctionnement normales. Cela nécessite de comprendre ce qu´est la valeur Net Positive Suction Head (NPSH) et de la prendre en compte lors du processus de conception.

Deux parties de la NPSH doivent être prises en compte.

1. NPSHr (Pression d´aspiration nette positive requise) : il s´agit de la pression minimale requise par la pompe à son côté aspiration pour éviter la cavitation. Ce nombre est indiqué en mètres ou en pieds et est calculé par le fabricant de la pompe.
2. NPSHd (Pression d´aspiration nette positive disponible) : ce nombre doit être calculé lors du processus de conception du système. Il prend en compte la pression atmosphérique, le niveau du fluide, la température du fluide et le point d´ébullition du fluide.

Si la NPSHd est supérieure à la NPSHr, la pompe fonctionne sans cavitation. Cependant, si la NPSHd est inférieure à la NPSHr, la pression de la pompe n´est pas suffisante pour empêcher le liquide de se vaporiser, ce qui finit par entraîner une cavitation.

Pour éviter la cavitation d´aspiration, s´assurer que la NPSHd dépasse la NPSHr d´au moins 0,5 à 1 m, comme spécifié par le fabricant de la pompe. Pour éviter la cavitation de refoulement, faire fonctionner la pompe proche de son point de rendement maximal (BEP) afin d´éviter les conditions de faible débit qui provoquent la recirculation. L´utilisation d´une pompe de taille appropriée ou l´installation de variateurs de fréquence (VFD) peut aider à maintenir des débits optimaux.

Comment corriger la cavitation de la pompe

Si une cavitation se produit déjà, corrigez-la dès que possible pour éviter tout dommage. Les méthodes de correction varient selon qu´il s´agit d´une cavitation d´aspiration (causée par une faible pression d´aspiration) ou d´une cavitation de refoulement (causée par un faible débit ou un recyclage). Voici quelques solutions à essayer :

• Optimisez les tuyaux d´aspiration : des tuyaux d´aspiration petits, longs ou complexes peuvent restreindre le débit, réduisant ainsi la NPSHd. Utilisez des tuyaux de plus grand diamètre, raccourcissez-les ou réduisez les courbures pour améliorer le débit et éviter la cavitation d´aspiration.
• Déplacez la pompe ou la source de fluide : le positionnement de la pompe à proximité ou en dessous de la source de fluide réduit la hauteur d´aspiration, augmentant la NPSHd pour réduire la cavitation d´aspiration.
• Vérifiez les filtres et les tamis : des filtres ou des tamis bouchés du côté aspiration peuvent assécher la pompe, causant une cavitation. Nettoyez-les ou remplacez-les et assurez-vous que les filtres sont bien dimensionnés pour maintenir le débit.
• Vérifiez les vannes et les composants : des vannes partiellement fermées ou un trop grand nombre de raccords du côté aspiration peuvent restreindre le débit. Assurez-vous que les vannes sont complètement ouvertes et minimisez les composants inutiles. Pour la cavitation de refoulement, vérifiez que les vannes de refoulement ne sont pas trop serrées, car cela peut entraîner un recyclage.
• Installez une pompe de surpression : Une pompe de surpression peut augmenter la pression d´aspiration, ce qui augmente la NPSHd pour empêcher la cavitation d´aspiration, en particulier dans les systèmes avec de longues conduites d´aspiration ou des changements d´élévation.
• Ajustez les conditions de fonctionnement : pour la cavitation de refoulement, augmentez les débits pour faire fonctionner la pompe plus près de son point de rendement maximal (BEP). Installez des VFD ou ajustez les vannes de refoulement pour maintenir un débit adéquat et éviter la recirculation.
• Remplacez la pompe : si la cavitation persiste, remplacez la pompe par une pompe mieux adaptée au système. Pour la cavitation d´aspiration, choisissez une pompe avec une NPSHr plus faible. Pour la cavitation de refoulement, choisissez une pompe de taille adaptée aux exigences de débit et de hauteur du système.

Toutes ces options peuvent être coûteuses et chronophages, mais éviter la cavitation de la pompe prolongera finalement la durée de vie de votre pompe et améliorera l´efficacité globale du système. Utilisez des outils de surveillance, tels qu´un capteur de vibration, pour confirmer que la cavitation est résolue.

Les conclusions sur la cavitation de la pompe

La cavitation de la pompe est un problème coûteux. Elle augmente les coûts d´entretien, endommage les composants et peut réduire la durée de vie de la pompe. Mais elle peut également être évitée. La surveillance des vibrations combinée aux services d´analyse des vibrations peut offrir un repérage précoce de la cavitation, ce qui vous laisse le temps d´intervenir avant que des dommages coûteux et irréversibles ne soient causés.