Calcul du NPSH disponible et de la cavitation
Calculez le NPSH disponible à l'entrée de la pompe à partir de la température de l'eau, de la pression atmosphérique (altitude), de la pression du réservoir, du niveau et de la perte d'aspiration. Avec le NPSHr du fabricant, vous voyez la marge et le risque de cavitation.
NPSH et cavitation
Quand la pression à l'entrée de la pompe descend sous la tension de vapeur à la température de l'eau, des bulles se forment puis implosent, érodent la roue et causent bruit, vibrations et perte de hauteur. C'est la cavitation.
Le NPSH disponible (NPSHa) indique de combien la pression d'entrée reste au-dessus de la tension de vapeur, en hauteur (m). Il dépend de l'installation : pression sur l'eau, niveau, perte d'aspiration et température. NPSHa = (Ps − Pv)/(ρ g) + zs − hfs.
Le NPSH requis (NPSHr) est ce dont la pompe a besoin pour tourner sans baisse de performance définie ; le fabricant le mesure par essai. Le NPSHa doit rester nettement supérieur au NPSHr.
Tension de vapeur et hauteur d'aspiration maximale théorique selon la température
Tension de vapeur et masse volumique du liquide saturé selon IAPWS-IF97. La dernière colonne est la limite théorique (Patm − Pv)/(ρ g) pour un réservoir ouvert (101,325 kPa), sans perte d'aspiration et avec un NPSHr nul ; la hauteur d'aspiration réelle doit rester sous cette valeur diminuée de la perte et du NPSHr.
| Température °C | Tension de vapeur kPa | Masse volumique kg/m³ | Hauteur de vapeur m | Aspiration max. m |
|---|---|---|---|---|
| 10 | 1,228 | 999,7 | 0,13 | 10,21 |
| 20 | 2,339 | 998,2 | 0,24 | 10,11 |
| 30 | 4,247 | 995,6 | 0,43 | 9,94 |
| 40 | 7,384 | 992,2 | 0,76 | 9,65 |
| 50 | 12,351 | 988,0 | 1,27 | 9,18 |
| 60 | 19,946 | 983,2 | 2,07 | 8,44 |
| 70 | 31,201 | 977,7 | 3,25 | 7,31 |
| 80 | 47,415 | 971,8 | 4,98 | 5,66 |
| 90 | 70,182 | 965,3 | 7,41 | 3,29 |
| 100 | 101,418 | 958,4 | 10,79 | −0,01 |
Vers 100 °C la limite devient nulle ou négative : l'aspiration est impossible et l'eau doit être au-dessus de la pompe (en charge). En altitude, la pression atmosphérique plus faible réduit la limite à température égale.
Questions fréquentes
Quelle différence entre NPSHa et NPSHr ?
Le NPSHa (disponible) est ce que l'installation fournit à l'entrée de la pompe ; il se calcule avec la pression sur l'eau, le niveau, la perte d'aspiration et la température. Le NPSHr (requis) est ce que la pompe exige ; le fabricant le mesure, l'indique sur la courbe, et il augmente avec le débit. Le NPSHa doit dépasser le NPSHr sur toute la plage de fonctionnement.
Pourquoi une pompe ne peut-elle pas aspirer de l'eau chaude ?
Quand l'eau chauffe, sa tension de vapeur augmente vite et la hauteur correspondante se rapproche de la hauteur atmosphérique. Depuis un réservoir ouvert, l'eau à 20 °C peut en théorie être aspirée d'environ 10 m, à 80 °C d'environ 5,7 m seulement, à 100 °C plus du tout. Il faut encore retrancher la perte d'aspiration et le NPSHr ; l'eau chaude est donc en général alimentée en charge, niveau au-dessus de la pompe.
Quelle marge de NPSH faut-il prévoir ?
Une seule chose est sûre : une marge nulle ou négative signifie un risque de cavitation. La marge nécessaire dépend du type de pompe, de la vitesse spécifique d'aspiration, de la plage de fonctionnement et du liquide ; il n'y a donc pas de chiffre unique. Consultez les données du fabricant et les recommandations de rapport de marge NPSH d'ANSI/HI 9.6.1. Les 0,5 à 1 m ou plus courants ne sont qu'un ordre de grandeur.
Équations et sources
Équations du calculateur et du tableau ci-dessus. Les pressions en kPa sont multipliées par 1000 pour obtenir des Pa.
| Poste | Équation | Remarques · base |
|---|---|---|
| NPSH disponible | NPSHa = (Ps − Pv) / (ρ g) + zs − hfs | Ps pression absolue en surface, Pv tension de vapeur, zs niveau (+ en charge, − aspiration), hfs perte d'aspiration |
| Pression en surface | Ps = Patm + Pg | Patm pression atmosphérique, Pg pression relative (0 si ouvert, négative en dépression) |
| Altitude → pression | Patm = 101,325 (1 − 2,25577 × 10⁻⁵ z)^5,2559 | z altitude en m, résultat en kPa. ASHRAE Fundamentals 2017, chap. 1, éq. 3 (comme le moteur de calcul) |
| Tension de vapeur, masse volumique | Pv = psat(t), ρ = 1 / vf(t) | IAPWS-IF97, région 4 (pression de saturation) et région 1 (volume du liquide saturé). Comme la table de vapeur |
| Marge et rapport | ΔNPSH = NPSHa − NPSHr, NPSHa / NPSHr | Une marge nulle ou négative signifie un risque de cavitation. La marge nécessaire se vérifie avec le fabricant et ANSI/HI 9.6.1 |
Sources
- IAPWS R7-97(2012), Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam (IAPWS-IF97) : pression de saturation et volume du liquide saturé
- ANSI/HI 9.6.1, Rotodynamic Pumps Guideline for NPSH Margin (valeurs à vérifier dans la norme)
- ASHRAE Handbook Fundamentals 2017, chap. 1 Psychrometrics, éq. 3 (altitude vers pression, moteur de calcul)
Dernière mise à jour : 2026-11-09.