7 août 2026 · Coolair Group Engineering

Cavitation dans les pompes à boue minières : diagnostic et prévention sur sites aurifères

La cavitation est l'une des causes les plus sous-estimées de destruction d'impulseur sur les sites aurifères. Sur les mines d'or d'Afrique de l'Ouest et de Guyane française, elle devance souvent l'usure abrasive comme première cause de remplacement d'impulseur. Le problème est qu'elle arrive vite, parfois en une journée, et laisse des traces qu'un œil exercé confond avec de la simple usure.

Cet article détaille les signes distinctifs de la cavitation sur pompe à boue, comment la confirmer sans matériel coûteux, et les règles de prévention qui fonctionnent vraiment sur les sites isolés de l'hémisphère sud.

1. Mécanisme de la cavitation en pulpe minière

La cavitation se produit quand la pression locale dans la pompe descend en dessous de la tension de vapeur du liquide à la température de service. À ce seuil, des bulles de vapeur se forment dans la pulpe ; elles implosent ensuite quand la pression remonte en sortie d'aube d'impulseur. L'implosion crée un micro-jet à très haute pression qui frappe la surface métallique et arrache des grains de carbure.

En pulpe minière, deux facteurs aggravent le phénomène par rapport à l'eau claire. D'une part, la densité de la pulpe (1,4 à 1,7 kg/L pour les pulpes d'or) augmente la pression hydrostatique nécessaire et la hauteur manométrique totale, ce qui rapproche la pompe de sa zone de cavitation. D'autre part, les grains solides servent de noyaux de nucléation : ils favorisent l'apparition des bulles là où l'eau pure caviterait à peine.

Le résultat sur l'impulseur A07 ou A49 est caractéristique : des cavités arrondies de 2 à 10 mm sur la face d'aspiration des aubes, là où le métal est le plus exposé. En service prolongé, ces cavités se rejoignent et forment des trous traversants. La cavitation se distingue de l'usure abrasive (qui creuse des stries orientées) et de la corrosion (qui produit une surface rugueuse sans cavité nette).

2. Signes distinctifs : bruit, vibration, pression

Trois indicateurs de terrain suffisent à suspecter la cavitation avant démontage. Tous trois se manifestent à des seuils mesurables.

Bruit au refoulement. La cavitation donne un son de craquement métallique ou de galets brassés, audible à deux mètres du refoulement sans stéthoscope. L'intensité augmente avec le débit. Une usure simple de l'impulseur ne produit pas ce bruit : un impulseur usé tourne silencieusement, avec moins de performance. Un bruit sourd ou un sifflement provient plutôt d'un défaut de garniture mécanique ou de palier.

Vibration haute fréquence. La fréquence dominante de la cavitation se situe entre 100 et 200 Hz sur le palier côté aspiration, parfois doublée d'une harmonique à 500 Hz. Un capteur de vibration standard sur le palier (capteur accélérométrique 100 mV/g) la détecte dès que la vitesse RMS dépasse 7,1 mm/s. Une simple mesure avec un vibromètre portatif suffit en première approche.

Chute de pression en aspiration. Un manomètre installé sur la tuyauterie d'aspiration indique normalement une pression positive entre 0,3 et 1,5 bar pour une pompe en charge. Quand cette pression tombe à 0 ou devient négative, la pompe cavite. Une fluctuation rapide (±0,2 bar) sur quelques secondes est un signe précoce.

3. Diagnostic terrain sans capteur dédié

Un site aurifère isolé n'a pas toujours un vibromètre en stock. Voici la marche à suivre avec un outillage minimal : manomètre 0 à 5 bar, stéthoscope mécanique, ampèremètre sur l'alimentation moteur.

1. Prendre la pression d'aspiration. Installer un manomètre en aspiration au plus près de la bride d'entrée (moins de 1 m de la pompe pour éviter les pertes de charge). Comparer à la valeur de référence du constructeur. Une chute de plus de 0,3 bar par rapport à la valeur de service déclenche l'investigation.
2. Écouter au refoulement. Avec un stéthoscope mécanique ou une tige métallique posée contre le corps de pompe, écouter pendant que l'opérateur fait varier le débit. La cavitation apparaît et disparaît en quelques secondes à la coupure du débit.
3. Mesurer le courant moteur. En cavitation, le courant moteur peut chuter de 5 à 15 % par rapport au point de fonctionnement normal, signe que la pompe ne développe plus sa hauteur manométrique.
4. Couper brièvement et redémarrer. Si la cavitation disparaît au redémarrage à débit réduit puis réapparaît en quelques minutes, la cause est presque toujours externe (niveau d'eau, crépine colmatée, vanne d'aspiration).

L'ordre des étapes importe : pression d'aspiration d'abord (la plus fiable), écoute ensuite (la plus rapide), courant moteur en confirmation. Une cavitation confirmée par deux indicateurs indépendants justifie l'arrêt et le démontage.

4. Hauteur manométrique d'aspiration : marges pratiques

La hauteur manométrique d'aspiration nette disponible (NPSHd) doit rester supérieure à la hauteur nette requise par la pompe (NPSHr) majorée d'une marge de sécurité. Pour une pompe à boue en pulpe d'or, les valeurs indicatives sont :

La densité de pulpe modifie fortement la NPSHr : passer de 1,4 à 1,8 kg/L augmente la valeur requise de 1,5 à 2,5 m. C'est pour cela qu'une pompe qui ne cavitait pas à 35 % massique peut se mettre à caviter à 55 % massique sans modification du circuit.

La vitesse d'aspiration compte autant que la hauteur. Une vitesse supérieure à 3 m/s en aspiration crée des pertes de charge turbulentes qui font chuter la NPSHd locale. Le dimensionnement correct privilégie une tuyauterie d'aspiration de diamètre supérieur à celui du refoulement, et limite les coudes serrés.

5. Causes courantes sur sites aurifères

Sur les sites que nous suivons, quatre causes expliquent 80 % des cas de cavitation :

1. Variation du niveau d'eau dans le bassin d'aspiration, surtout en saison sèche ou lors d'un pompage d'appoint dans un bassin partagé. Le niveau chute de quelques centimètres sans que personne ne s'en aperçoive ; la pompe passe en-dessous de sa NPSHd.
2. Colmatage du panier crépine ou de la crépine d'aspiration. Une crépine colmatée crée une perte de charge qui peut atteindre 0,5 bar et faire sortir la pompe de sa zone de sécurité. Le colmatage est progressif : les opérateurs ne le remarquent qu'à l'arrêt.
3. Air entraîné dans la tuyauterie d'aspiration. Une bride mal serrée, un joint d'aspiration usé ou un clapet de pied qui fuit laisse entrer de l'air. La pulpe air-eau cavite à des NPSHd plus élevées que la pulpe seule.
4. Fonctionnement à un débit trop élevé. Une pompe dimensionnée pour 50 m³/h qu'on pousse à 75 m³/h dépasse sa plage de fonctionnement sûre. Sur les sites en croissance, la tentation d'augmenter le débit sans redimensionner le circuit est la première cause de cavitation.

Les trois premières causes sont liées au circuit d'aspiration, la quatrième au choix de pompe. Avant d'incriminer l'impulseur, toujours vérifier le circuit.

6. Prévention : réglages et aménagement du bassin

La prévention de la cavitation se joue à trois niveaux : le dimensionnement initial, la surveillance en service, et les réglages après chaque modification de procédé.

Dimensionnement initial. Prévoir une hauteur manométrique d'aspiration positive (NPSHd - NPSHr) d'au moins 1,0 m pour une pulpe d'or standard (1,5 kg/L), 1,5 m pour une pulpe dense (1,7 kg/L), et 2,0 m pour les pulpes chargées en limon (1,8 kg/L). Si le site ne permet pas cette marge, installer la pompe en charge (aspiration positive) plutôt qu'en aspiration au-dessus du bassin.

Surveillance en service. Installer un manomètre en aspiration sur chaque pompe critique, gradué de 0 à 5 bar. Repérer la valeur normale de service (point de consigne) et déclencher une alerte quand la pression tombe de 0,3 bar en dessous. Coût : 200 à 300 euros par pompe, amorti en quelques jours de service évité.

Réglages après modification. Toute augmentation de densité de pulpe, de débit, ou de hauteur de refoulement doit être suivie d'un nouveau calcul NPSH. Sur les sites qui font varier la teneur de pulpe au long de la journée (chargement de l'usine), la NPSHr change heure par heure. Une pompe polyvalente sur ce type de site doit être sélectionnée pour le point le plus défavorable.

7. Spécificités des sites d'Afrique de l'Ouest et de Guyane

Les conditions d'exploitation en Afrique de l'Ouest et en Guyane française ajoutent deux contraintes particulières à la prévention de la cavitation.

Saison des pluies et crues éclair. Sur les sites du Burkina Faso (Houndé, Bissa, Essakane), Mali (Sadiola, Loulo), et Côte d'Ivoire (Tongon), la saison des pluies amène des crues qui chargent les bassins d'aspiration en limon et en matières organiques. La densité de pulpe augmente localement et la crépine se colmate plus vite. Prévoir un nettoyage de crépine quotidien pendant la saison humide et une consigne de niveau d'eau minimal 30 cm au-dessus de la normale.

Logistique isolée en Guyane. Les sites alluvionnaires de Saint-Élie et Saül sont ravitaillés par fret fluvial sur le Maroni ou par hélicoptère. Une pièce de rechange met trois à cinq jours pour arriver. La prévention devient vitale : installer deux manomètres redondants en aspiration, garder un impulseur de rechange par pompe critique, et planifier un contrôle visuel de l'impulseur toutes les 200 heures de service.

Sur ces sites, la cavitation n'est pas qu'un problème technique : c'est un risque logistique qui peut immobiliser une pompe pendant un mois si la pièce de rechange n'est pas en stock. La cavitation se détecte à l'oreille et au manomètre, se prévient par le calcul NPSH et la propreté du circuit d'aspiration, et se traite en cherchant la cause externe avant d'incriminer l'impulseur. Une pompe qui cavite ne se répare pas en changeant l'impulseur : elle se répare en changeant le bassin, la crépine ou le point de fonctionnement.

8. Questions fréquentes