Guide technique de l'air comprimé - Kaeser Kompressoren AG

L'air comprimé est un vecteurd'énergie polyvalentmais pas spécialement bonmarché. Il ne devient rentableque si sa production, son traitementet sa consommationsont parfaitement adaptés.9. Eviter les pertes d'énergie (1)Précautions à prendre lors de la planification etde la mise en place d'un réseau d'air compriméUne planification et une miseau point adéquates de la stationde compresseurs mais aussi undimensionnement et une installationappropriés du réseaud'air comprimé sont pour celanécessaires.1. Production économiqued’air compriméTous les coûts d'énergie, d'agent réfrigérant,d'entretien et d'amortissementd'un compresseur pris en considération,le prix du mètre cube d'air qui dépendaussi de la puissance, la charge, l'étatet la conception du compresseur peutvarier dans une fourchette très largeet alourdir les charges de l'entreprise.Nombreuses sont les entreprises qui,de ce fait, attachent une importanceparticulière à la rentabilité de la productiond'air comprimé. C'est ce quiexplique l'énorme succès que connaissentles compresseurs à vis refroidispar huile ou par fluide: ces appareilspermettent une réduction des coûtsde production d'air comprimé jusqu'à20 %.2. Le traitementinflue sur le réseau d'air compriméEn revanche, le traitement de l'air compriméen fonction du cas d'utilisation netrouve qu'un faible intérêt, ce qui estfort regrettable car les coûts d'entretiendes outils pneumatiques et du réseaude tuyauterie ne se laissent réduirequ'avec un air comprimé traité dans lesrègles.a) Les sécheurs frigorifiques réduisentles nécessités d'entretienLes sécheurs frigorifiques suffisent autraitement de l'air comprimé dans prèsde 80 % de tous les cas d'utilisation.Ils dispensent souvent des filtres dontl'installation sur le réseau de tuyauteriesentraîne des pertes de charge;leurs coûts d'énergie correspondent àprès de 3 % des coûts d'énergie d'uncompresseur produisant un débit d'airéquivalent. Par contre, l'économiede coûts qu'ils permettent de réaliserdu fait d'une réduction des nécessitésd'entretien et de dépannage du réseaude tuyauteries et des outils pneumatiquesreprésente 10 fois leur coûténergétique.b) Ensembles de faibleencombrementIl existe, pour les petites entreprises oupour les usines nécessitant une alimentationen air comprimé décentralisée,des ensembles compacts composésd'un compresseur à vis, d'un sécheurfrigorifique et d'un réservoir d'air comprimé(Photo à droite) ou d'uncompresseur à vis monté sur unsécheur frigorifique.3. Planification et mise en placed'un réseau d'air compriméIl s'agit en premier lieu de déterminersi l'alimentation en air comprimésera centralisée ou décentralisée.L'alimentation centralisée se prêtegénéralement mieux aux petites etmoyennes entreprises non confrontéesaux inconvénients résultantdes vastes réseaux décentralisésd'air comprimé: coûts d'installationélevés, risque de givrage en hiver desconduites externes insuffisamment isolées,fortes chutes de pression duesaux longues tuyauteries.a) Dimensionnement appropriédu réseauLe dimensionnement du réseau detuyauterie doit en tous cas être déterminépar un calcul prenant pour baseune chute de pression maximale de 1 barentre le compresseur et les outils pneumatiques,traitement standard d'aircomprimé (sécheur frigorifique) inclus.Les pertes de charge sont évaluées endétail comme suit (Photo à droite):Tuyau principal 1Tuyau distributeur 2Tuyau d'alimentation 3Sécheur 4Unité d'entretien etFlexible 5Total max.0,03 bar0,03 bar0,04 bar0,20 bar0,50 bar0,80 barCette répartition montre l'importanced'un calcul des pertes de charge auxdifférents points de la tuyauterie. Lesraccords et organes d'isolement sontégalement à prendre en considération. Ilne suffit donc pas de prendre le métragelinéaire de la tuyauterie et d'appliquerune table de calcul ou une formule. Leslongueurs de tuyauterie sont à déterminerselon la technique des fluides.Il est généralement difficile, en débutde planification, de se représenter lesraccords et organes d'isolement dans25leur ensemble. On multipliera alors lemétrage linéaire de tuyauterie par 1,6.Les diamètres des tuyaux sont ensuitecalculés simplement, en fonction dudiagramme de dimensionnement courant(voir Photo à droite).b) Economie d'énergieà la pose même des tuyauxUne pose de tuyaux aussi rectiligne quepossible permet d'économiser l'énergie.Les sinuosités, par exemple sur le pourtourdes piliers de soutien, peuvent êtreévitées par une pose du tuyau longeantl'obstacle. Les points anguleux desangles droits qui entraînent de fortespertes de charge peuvent facilementêtre remplacés par des coudes à 90°à courbure surdimensionnée. Utiliserdes robinets d'arrêt ou des soupapesà clapet à passage intégral au lieudes organes d'arrêt d'eau que l'on rencontreencore souvent. Dans les zoneshumides du réseau, c'est à dire uniquementdans la salle de compresseursd'une station d'air comprimé moderne,les entrées et sorties de la conduiteprincipale sont à diriger vers le haut oudu moins à poser en biais. La conduiteprincipale doit avoir une inclinaison dedeux pour mille. La possibilité d'évacuationdu condensat est à prévoir aupoint le plus bas de la tuyauterie. Dansles zones sèches par contre, les tuyauxsont à poser horizontalement et les sortiesà diriger vers le bas.314c) De quelle matière les tuyauxdoivent-ils être?Aucun matériau particulier ne peutêtre recommandé du simple fait de sespropriétés, mis à part le fait qu'il fautLongueur de tuyauterie (m)m³/hConsommationd'airm³/mintoujours utiliser des conduites métalliquesdans les compresseurs en raisondes sollicitations thermiques élevées.Les prix seuls ne peuvent pas non plusreprésenter un critère de choix absolu.Les tuyaux galvanisés, en cuivre ouen matière plastique se retrouvent aumême niveau de prix lorsque tous lescoûts de matériel et d'installation ontété additionnés. Les tuyaux en inoxcoûtent environ 20 % de plus, mais destechniques de traitement plus rentables,développées entretemps, ont ici aussipermis une réduction des prix.De nombreux fabricants proposentaujourd'hui des tableaux énonçant lesconditions optimales des différentsmatériaux pour tuyauterie. Avant toutinvestissement, il est recommandéd'étudier soigneusement ces tableaux,de prévoir l'évolution de l'exploitation dela station d'air comprimé, puis d'établirun cahier des charges pour la tuyauterie.Ce n'est qu'ainsi que le meilleurchoix sera fait.d) Important : une technique deraccordement appropriéePour raccorder les tuyaux entre eux,les souder, les coller ou les fixer parvis avant de les coller. Leur démontagepeut s'avérer difficile, mais ce mode deraccordement réduit sûrement les risquesde fuite au strict minimum.Diamètre intérieurPression deservice (bar)Perte de charge20 21