Dans le Guide de l'air, vous trouverez tout ce que vous devez savoir à propos de l'air comprimé et de la plupart de ses applications, depuis la conception d'un système jusqu’à la recherche d'informations concernant le fonctionnement du compresseur.
ASSISTANCE 97 Martinique vous livre ce guide de base, et répond à toute question en termes de choix et installation de compresseurs.
1 Comprimer l'air
A propos de l'air comprimé
Contrairement aux liquides, l'air peut être comprimé, c.-à-d. qu'un volume d'air donné peut être réduit, entraînant une augmentation de la pression dans le nouveau volume obtenu.
Dans l’exemple d’une pompe à vélo, l'air est aspiré à l'intérieur de la pompe et comprimé à environ 1/4 de son volume d'origine. La pression de l'air à l'intérieur du pneu augmente par conséquent pour atteindre jusqu'à quatre fois la pression atmosphérique.
Que contient l'air comprimé ?
L'air comprimé produit par le compresseur contient naturellement les mêmes éléments que ceux contenus dans l'air ambiant aspiré. La vapeur d'eau présente dans l'air est également comprimée, par conséquent l'air comprimé est humide.
Il peut également contenir de petites quantités d'huile (celle du compresseur lui-même).
Selon l’application voulue, la qualité de l'air comprimé a parfois besoin d'être améliorée par le biais du séchage (réduction de l'humidité) et de la filtration (élimination de l'huile et autres particules).
Que se passe-t-il lorsque l'air est comprimé ?
Chaleur
La puissance fournie par le compresseur est entièrement convertie en chaleur au cours du processus de compression, quel que soit le type de compresseur utilisé.
Pour améliorer le budget global d'un système de compression, cette chaleur peut être récupérée pour chauffer les locaux.
Vapeur d'eau
Après la compression et un certain degré de refroidissement, l'air comprimé est saturé de vapeur d'eau et présente un taux d'humidité relative de 100 %. Cette vapeur se condense en eau. La température à laquelle ce phénomène se produit est appelée point de rosée.
On trouve alors de la condensation dans les réservoirs d'air et d'eau et dans les tuyaux.
L'air comprimé comme source d'énergie
Utiliser la puissance de l'air comprimé présente de nombreux avantages. Premièrement, en tant que source de puissance, l'air comprimé est à la fois propre et sans danger. Deuxièmement, il peut aussi être utilisé pour des tâches diverses comme l'actionnement d'outils et de pistons afin de déplacer ou de refroidir des matériaux.
Une source de puissance externe est requise pour alimenter le compresseur.
2 Choisir son système d’air comprimé
Le Guide de l'air comprimé identifie deux types principaux de compresseurs : les compresseurs à piston et les compresseurs à vis. Un système d'air comprimé complet, répondant aux demandes modernes en termes de budget, d'accessibilité et de respect de l'environnement, se compose des unités suivantes.
Que comprend un Système de compression ?
COMPRESSEUR :
Positionné avec un espace d’entretien d’au moins 0,5 m tout autour du compresseur. Il doit y avoir au moins 1 m d’espace libre devant le panneau électrique.
RÉSERVOIR D’AIR :
Avec raccords et vanne de purge automatique – doit être inspecté par un organisme accrédité avant utilisation.
SÉCHEUR PAR RÉFRIGÉRATION :
Air exempt de condensation pour une utilisation intérieure. Connecté à l’aide d’une vanne d’arrêt et d’un by-pass pour faciliter l’entretien.
SÉCHEUR PAR ADSORPTION :
Air exempt de condensation pour une utilisation intérieure. Connecté à l’aide d’une vanne d’arrêt et d’un by-pass pour faciliter l’entretien.
FILTRE DE SÉPARATION D’HUILE :
Elimine les résidus d’huile de l’air comprimé pour fournir un air comprimé techniquement exempt d’huile.
SYSTÈME DE TRAITEMENT DES CONDENSATS :
Protège l’environnement des condensats huileux provenant du compresseur, des réservoirs d’air, du sécheur et du filtre.
Choisir son système de compression
Pour choisir le bon type de compresseur et les équipements associés, il faut connaître ou déterminer certaines conditions. Une évaluation précise des besoins réels permettra une utilisation optimale du système sélectionné en termes de capacité et de budget.
Exigences de base
Les facteurs suivants doivent absolument être pris en compte lors de la conception d'un système de compression :
- Quelle quantité d'air comprimé est requise pour effectuer la tâche proposée ?
- Durant quel cycle de fonctionnement l'air comprimé est-il utilisé ?
- Quelle est la teneur en eau, en huile et en particules requise dans l'air comprimé pour les équipements connexes ?
- Quelle est la pression de service requise pour les équipements connexes ?
3 Compresseurs à piston
Un compresseur à piston se compose d'un ou plusieurs cylindres dotés de pistons entraînés par un moteur.
L'air est aspiré dans le cylindre puis comprimé dans un ou plusieurs étages jusqu'à la pression opérationnelle. Après la compression, l'air comprimé passe dans le refroidisseur final et poursuit son chemin jusqu'au réservoir d'air.
Le compresseur à piston
Lubrifié et exempt d'huile ? :
Les cylindres, pistons et vilebrequin d'un compresseur lubrifié sont lubrifiés par l'huile qui circule dans le compresseur.L'air comprimé produit par un compresseur à piston lubrifié contient une certaine quantité d'huile résiduelle.Les compresseurs à piston exempts d'huile possèdent eux des roulements à lubrification permanente - pistons à segments sans graisse, généralement en Téflon ou en fibre de carbone.
Domaines d'application :
Les compresseurs à piston sont particulièrement adaptés aux applications à faible besoin en air comprimé – 8 bar environ pour les compresseurs mono-étagés, jusqu'à 30 bar pour les modèles multi-étagés.
Le fonctionnement doit être intermittent. Après 2 minutes de compression, le compresseur doit rester au repos pendant au moins 1,5 minute. Temps de compression max. par jour environ 4 heures.
4 Compresseurs à vis
Le compresseur à vis comprime l'air dans un espace formé entre deux vis rotatives tournant en sens opposés. Le fonctionnement d'un compresseur à vis repose essentiellement sur deux principes : l'injection de liquide ou le séchage. Ces deux versions existent en modèles mono-étagés et bi-étagés.
Le compresseur à vis
Compresseurs à vis à injection de liquide
Dans un compresseur à vis à injection de liquide, l'air comprimé est refroidi par un liquide de refroidissement dans la chambre de compression entre les vis, généralement de l'huile. Il est mélangé à l'air avant compression. Immédiatement après la compression, le fluide de refroidissement est séparé de l'air comprimé dans le séparateur d'huile. L'air comprimé circule ensuite dans un refroidisseur final avant d'être acheminé vers le réservoir d'air.
Domaines d'application
Le compresseur à vis convient aussi bien à un fonctionnement intermittent que continu.
Grâce aux technologies modernes, la consommation énergétique du compresseur à vis peut être considérablement réduite par rapport aux méthodes précédentes.
Les compresseurs à vis à injection de liquide en versions mono-étagées dominent actuellement le secteur – pour une pression de service jusqu’à 13 bar.
Compresseurs de séchage
Le compresseur à vis sèche ou « exempt d'huile » comprime l'air sans refroidir la chambre de compression.
La température de fonctionnement du compresseur monte jusqu'à 200 °C. Le compresseur de séchage doit alors comprimer l'air sur deux étages et refroidir l'air comprimé entre les étages de compression.
5 Séchage de l'air comprimé
Le processus de séchage élimine l'humidité présente dans l'air comprimé. L'air comprimé sec réduit le risque de dommages par la corrosion et diminue le coût d’utilisation des outils connectés. Le séchage est effectué à l'aide de deux méthodes : le séchage froid ou le séchage par adsorption.
Sécheur d'air comprimé
Sécheur par adsorption
Le sécheur par adsorption se compose de deux réservoirs sous pression contenant un dessiccant, généralement de l'oxyde d'aluminium, du gel de silicone ou un mélange des deux.
L'air comprimé passe dans une chambre où il est séché lorsqu'il entre en contact avec le dessiccant à un point de rosée inférieur ou égal à 25 °C.
Le sécheur par adsorption est sensible à l'huile et à l'eau présentes dans l'air comprimé et doit toujours être précédé d'un filtre de séparation d'huile et d'eau.
Sécheur par réfrigération
Le sécheur froid contient une machine de refroidissement dotée d'un compresseur de réfrigérant, d'un échangeur de chaleur et d'un produit de refroidissement. L'air comprimé est refroidi à une température comprise entre ± 0 et +6 °C. La condensation est précipitée et séparée automatiquement.
Le sécheur est facile à installer, il consomme peu d'énergie et il est relativement insensible à l'huile présente dans l'air comprimé. Un filtre de séparation d'huile est installé après le sécheur pour réduire la quantité d'huile résiduelle dans l'air comprimé.
6 Filtration de l'air comprimé
En installant des filtres dans le système d'air comprimé, il est possible de minimiser les niveaux de polluants afin d'atteindre un niveau acceptable pour l'air opérationnel ou bien de les éliminer complètement le cas échéant. Trois méthodes différentes pour la filtration de l'air et des gaz comprimés : la filtration en surface, en profondeur et au charbon actif.
Air comprimé filtré
Filtration en surface
Un filtre de surface agit comme un tamis. Les particules plus grosses que les trous de l'élément filtrant restent à la surface tandis que les particules plus petites passent à travers.
Dans un filtre de surface, le matériau filtrant peut être de la fibre de cellulose, du polyéthylène ou un métal fritté.
Filtration au charbon actif
Les vapeurs d'huile et certains gaz sont absorbés lorsqu'ils passent à travers un lit de charbon actif. L'air comprimé est donc inodore et insipide.
Ce type de filtre doit toujours être précédé d'un filtre en profondeur, dans lequel les gouttes d'huile sont séparées. En outre, l'air comprimé doit être séché au moyen d'un sécheur d'air avant d'être filtré par le charbon actif.
Filtration en profondeur
La filtration en profondeur sépare l'huile et les particules de l'air comprimé par le biais d'un filtre en fibres de verre. Les gouttelettes d'huile sont piégées dans les fibres. L'huile est compressée par les fibres et vidangée via une vanne de vidange située au fond du boîtier de filtre.
Les particules solides sont coincées entre les fibres.
7 Informations techniques
Exemples de machines courantes utilisées avec air comprimé
- Foreuse
- Meuleuse angulaire
- Machine à polir
- Clé à chocs
- Marteau-burineur
- Vernisseuse
- Appareil de nettoyage sous pression
- Pistolet à peinture
- Décapeuse à jet libre
- Masque filtrant, travail léger ou intensif
Classification de la qualité de l'air comprimé selon l’usage
PNEUROP, l'organisation coopérative européenne pour les fournisseurs d'équipements pneumatiques, a développé une norme ISO pour la classification du contenu de l'air comprimé en termes de particules solides, d'eau et d'huile.
Elle a établi les exigences adaptées aux différents usages, dont:
- Brassage d'air
- Moteurs pneumatiques, grand ou petit format
- Turbines à air
- Transport de granulés
- Transport de poudre
- Machines pour fonderie
- Contact avec provisions
- Outils pneumatiques industriels
- Machines pour exploitation minière
- Machines d'emballage
- Machines pour l'industrie textile
- Vérins pneumatiques
- Manipulation de film
- Régulateurs de précision
- Instruments de traitement
- Décapage au sable
- Pulvérisation de peinture
- Machines à souder
- Air d'atelier, général
Assistance 97, référence en matière d’énergie par air comprimé, étudie avec vous votre besoin de puissance, propose le système de compresseur adapté, ainsi que son installation et sa maintenance.