CONFIGURER UN RÉSEAU D AIR COMPRIMÉ EFFICACE

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1 S 06 CONFIGURER UN RÉSEAU D AIR COMPRIMÉ EFFICACE La principale source des problèmes et inefficacités affectant les systèmes à air comprimé est le réseau de distribution lui-même. Les problèmes surviennent habituellement quelque part entre le compresseur et les points de prélèvement. Les réseaux d air comprimé sont conçus d une de ces deux façons: Le réseau en cul-de-sac Le réseau en pieuvre ni l un, ni l autre ne donne de meilleurs résultats... LE RÉSEAU EN CUL-DE-SAC COMPRESSEUR RÉSEAU CONVENTIONNEL Dans un réseau en cul-de-sac, il faut sacrifier le débit d air (quantité d air par minute) pour préserver une pression uniforme aux points d utilisation. La réduction progressive du diamètre du tube central à mesure que l on s éloigne du compresseur permettra en effet de maintenir la pression. Par contre, il faut placer le long du parcours de l air comprimé, les équipements et les outils par ordre décroissant de consommation (SCFM). L appareil utilisant le plus grand débit se trouvera le plus près du compresseur et celui dont le débit est le plus restreint et occasionnel se trouvera à l extrémité la plus éloignée. Ceci engendre des problèmes de manutention très importants. Ce n est donc pas la configuration de réseau optimale. LE RÉSEAU EN PIEUVRE COMPRESSEUR RÉSEAU EN PIEUVRE Un réseau où chaque ligne, nouvel ajout ou extension, ne ressemble en rien à la configuration initiale est souvent appelé une pieuvre. Un réseau en cul-de-sac devient souvent une pieuvre au fil des ans. Le réseau en pieuvre comporte les anomalies suivantes: Matériaux différents Courbes, réductions et agrandissements insérés sans raison apparente Diamètres de tubes inconstants Installation effectuée par des ouvriers sans connaissance des normes de la pneumatique. Il en résulte autant de pressions et de débits que de branches dans le réseau, donc autant de problèmes à résoudre. Les changements de débit d air engendrés par les utilisations diverses des outils ou de l équipement pneumatique font en sorte qu il est difficile d obtenir la pression adéquate et le débit d air convenable à un moment donné. Ceci fait varier la pression et les conditions du débit d air dans le système et peut créer plusieurs problèmes. Bien que fréquent, ce type de réseau est la pire configuration possible. 34

2 Plus de 98 % des endroits qui utilisent l air comprimé ont commencé avec un réseau en cul-de-sac. Au fil des ans, ces réseaux de distribution ressemblent à une très grande pieuvre dont la croissance, avec les années, fait étrangement penser à un monstre qui échappe au contrôle. LE PROBLÈME Par ailleurs, il peut aussi arriver que le réseau en cul-de-sac pénalise le débit d air aux dépens de la pression au point d utilisation. LA SOLUTION S 06 Le secret dans la planification d un système de distribution est en réalité fort simple. L objectif est d atteindre l équilibre entre le débit et la pression afin d assurer la situation idéale à tous les points de prélèvement tout en prévoyant les besoins futurs et en restant flexible face aux besoins changeants en air comprimé. Comment atteindre cet équilibre? La meilleure solution reste le RÉSEAU EN BOUCLES FERMÉES. RÉSEAUX EN BOUCLES FERMÉES COMPRESSEUR L équipement installé au point A dans ce diagramme démontre que l air peut cheminer à travers plusieurs lignes à la fois, procurant une pression et un débit d air équilibrés Le réseau en boucles fermées permet l approvisionnement en air comprimé à une pièce d équipement par plusieurs chemins à la fois. L équilibre entre le débit et la pression est assurée par un diamètre de canalisation stable. Ce type de réseau peut aussi facilement s adapter à des modifications et peut fournir un air approprié à des outils et équipements à consommation variée n importe où sur le réseau. La présence de robinets quart-de-tour dans un réseau à boucles fermées permet d isoler certaines branches du circuit pour fins de : Réparation Raccordement Agrandissement du réseau Entretien périodique Il n est pas nécessaire que la grandeur des boucles soit uniforme. L important est que l on prévoit deux ou plusieurs chemins d approvisionnement simultanés pour chaque tube d alimentation descendant vers une pièce d équipement. Ce type de réseau est l idéal pour la distribution de l air comprimé, offrant l équilibre entre le débit et la pression requise pour la distribution la plus efficace de l air comprimé. POUR UNE EFFICACITÉ OPTIMALE Un réseau en boucles fermées est donc la configuration idéale pour la distribution de l air comprimé. En plus d être facile à planifier et à modifier au besoin, ce type de réseau devient un immense réservoir d air comprimé qui: Offre un débit constant en tout temps Garantit une pression uniforme partout Contribue à la vie utile du compresseur en limitant son temps de fonctionnement Réduit la consommation du compresseur 35

3 S SYSTÈMES DE DISTRIBUTION D AIR COMPRIMÉ 06 UN RÉSEAU BIEN CONÇU INFLUENCE LES BESOINS EN TRAITEMENT D AIR CONCEPTION D UN RÉSEAU La conception du réseau devrait débuter par l'aménagement de l'usine ou de l'atelier. Il faut, en premier lieu, décider où seront les outils. On détermine ensuite l'emplacement de la canalisation primaire. Il faut s'assurer d'avoir un réseau le plus court possible tout en alimentant tous les outils. Il faut également tenir compte des agrandissement futurs, si possible. C'est beaucoup plus facile de faire des additions au réseau si elles sont planifiées d'avance. Il faut faire descendre les lignes secondaires aux points de prélèvement, ou à intervalles réguliers. Il faut choisir le diamètre selon les outils à utiliser. Chaque ligne secondaire doit avoir son filtreur et son régulateur. Il importe de désigner des points de prélèvement pour les soufflettes, les pistolets à peinturer et les jauges de gonflage, où l'air doit être propre. Pour les points de prélèvement pour les outils à air, il faut aussi prévoir des lubrificateurs. Un réseau bien conçu offre un air comprimé plus propre et à une pression et un débit appropriés, procurant une meilleure performance des outils et une hausse de la productivité. LES PENTES APPROPRIÉES En ce qui à trait aux pentes, que ce soit le long des murs extérieurs ou au centre de l'immeuble, tout tube doit avoir une pente équivalente à un minimum d'un pouce par 10 pieds de longueur. Cela contribuera à acheminer la condensation vers les points d'évacuation d'eau. Il est à noter que le tube d'alimentation peut jouer deux rôles: l'alimentation en air et l'élimination des liquides condensés. De plus, les tubes secondaires se piquant sur le dessus des tubes principaux, comportent un robinet quart de tour et servent à éliminer la condensation par la présence de purgeurs automatiques. Pente de ligne principale: 1 pouce au 10 pieds (Toujours selon la direction du débit de l air) Tube préformé Robinet quart de tour Filtre à tamis Y Point inférieur de la ligne principale Support Purgeur automatique L INSTALLATION D UN RÉSEAU D AIR COMPRIMÉ Une canalisation installée selon les règles de l'art aide à limiter l'eau présente aux points de prélèvement. La canalisation doit être installée avec une pente, afin d'amener les eaux à une canalisation de drainage Le prélèvement de l'air doit se faire à partir du dessus des tubes de canalisation, afin d'éviter que l'eau puisse descendre vers les points de prélèvement Il est conseillé d'assembler et de vérifier la canalisation une section à la fois pour éviter d avoir à défaire de grandes parties plus tard Prévoir des unions à intervalles réguliers pour des expansions futures Toujours utiliser un scellant pour les raccords filetés afin d éviter les fuites Ne jamais trop serrer les raccords avec filetages coniques, puisque les raccords femelles peuvent se fendiller Les canalisations doivent être fixées à des surfaces solides à l aide de supports prévus à cet effet Il est conseillé de faire des vérifications régulières des canalisations et raccordements afin de déceler les fuites. Une fuite a pour effet de réduire l air disponible à l outil, causant une chute de pression. Le compresseur devra également travailler plus fort pour remplacer l air perdu, augmentant les coûts énergétiques (voir série 41 page 185) 36

4 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION D AIR COMPRIMÉ COMMENT DÉTERMINER LE DIAMÈTRE DE LIGNE PRINCIPALE D UN RÉSEAU D AIR COMPRIMÉ Bien choisir le diamètre de la ligne principale est primordial pour assurer l efficacité du système. Le diamètre de la ligne principale est déterminé selon le débit requis par les outils pneumatiques. POINTS À CONSIDÉRER: Les chutes de pression gaspillent l énergie et ne sont pas récupérables Une chute de pression de 87 PSI (6 Bar) à 73 PSI (5 Bar) diminuera l efficacité des outils pneumatiques de 27% Une pression de travail augmentée de PSI pour compenser une chute de pression entraînera une hausse de consommation d énergie de l ordre de 10% Les raccordements sont responsables de la plupart des chutes de pression dans les réseaux de distribution Le diamètre de la ligne principale doit donc être suffisant pour minimiser les pertes de pression entre le compresseur et le point d utilisation Le diamètre de la canalisation principale ne doit jamais être plus petit que celui de la sortie du compresseur Les pertes de pression sont amoindries à une pression de travail supérieure à 100 PSI Le diamètre des canalisations secondaires est déterminé par la longueur et la consommation des outils branchés Des lignes principales trop petites augmentent la vitesse de l air, et la séparation d eau sera alors plus difficile à effectuer Une ligne principale avec un diamètre plus gros est avantageuse, servant de réservoir d air, réduisant la demande au compresseur et permettant une capacité pour les besoins futurs S TYPES DE RÉSEAUX La capacité de débit est choisie en fonction de la longueur totale de la ligne principale; plus cette longueur est importante, plus le diamètre doit être augmenté pour maintenir le débit tout en minimisant les chutes de pression. Le type de réseau choisi aura également un impact sur le diamètre de ligne requis. Il y a deux types de conception de réseaux de base : en boucle fermée ou linéaire. Les deux types de conception sont utilisés. BOUCLE FERMÉE LINÉAIRE A D LONGUEUR ÉQUIVALENTE = 1/2 x ABCDA = ABC A LONGUEUR ÉQUIVALENTE = ABC B C B C Puisqu il y a toujours un minimum de deux chemins pour alimenter chaque point du réseau, seulement la moitié de la longueur totale doit être prise en ligne de compte pour le calcul du diamètre de la ligne principale Pour un système linéaire, la longueur totale doit être prise en ligne de compte pour le calcul du diamètre de la ligne principale AVANT DE DÉTERMINER LA LONGUEUR TOTALE D UN RÉSEAU Afin de calculer la longueur équivalente du réseau entier, on doit tenir compte des raccordements utilisés. Chaque changement de direction, distributeur, raccord en T ou réduction de ligne causera une chute de pression additionnelle équivalente à un ajout à la longueur de la ligne. Le tableau suivant fait état des longueurs équivalentes additionnelles dont il faut tenir compte pour chaque type de raccordement ou de réduction. LONGUEURS ÉQUIVALENTES POUR DIVERS RACCORDEMENTS (EN LONGUEUR ÉQUIVALENTE DE TUBE) DIAMÈTRE INTÉRIEUR DES RACCORDS mm mm mm mm mm Robinet quart de tour +4" +12" +16" +20" +" Réducteur +16" +20" +24" +" +39" Coude à 90 +" +51" +59" +79" +138" Raccord en T +32" +59" +79" +98" +8" 37

5 S SYSTÈMES DE DISTRIBUTION D AIR COMPRIMÉ DIAMÈTRE DE LIGNE NÉCESSAIRE POUR UN RÉSEAU EN BOUCLE FERMÉE QUICK LINE & AIR LINE DIAMÈTRE DU TUBE mm - 2-1/2" mm - 1-1/2" mm - 1" mm - 3/4" Série 06 mm - 1/2" NOTE: Les diamètres fractionnaires sont approximatifs LONGUEUR TOTALE DU RÉSEAU (PIEDS) Voir page 78 SCFM DÉBIT D AIR TOTAL REQUIS ( P) CHUTE DE PRESSION DE PLUS DE 3 PSIG Calculs basés sur une chute de pression totale ( P) n excédant pas 3 PSIG pour le réseau entier, à F Le débit d air total requis est la somme de tous les débits d air requis de tous les outils et équipements pneumatiques Un compresseur typique produira environ 4 SCFM par CV 38

6 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION D AIR COMPRIMÉ DIAMÈTRE DE LIGNE NÉCESSAIRE POUR UN RÉSEAU LINÉAIRE QUICK LINE & AIR LINE S DIAMÈTRE DU TUBE mm - 2-1/2" mm - 1-1/2" mm - 1" mm - 3/4" Série 06 mm - 1/2" NOTE: Les diamètres fractionnaires sont approximatifs LONGUEUR TOTALE DU RÉSEAU (PIEDS) Voir page 79 DÉBIT D AIR TOTAL REQUIS SCFM ( P) CHUTE DE PRESSION DE PLUS DE 3 PSIG Calculs basés sur une chute de pression totale ( P) n excédant pas 3 PSIG pour le réseau entier, à F Le débit d air total requis est la somme de tous les débits d air requis de tous les outils et équipements pneumatiques Un compresseur typique produira environ 4 SCFM par CV 39

7 Séries 06 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION D AIR COMPRIMÉ Série AIR LINE Nylon 46 Série 06 Aluminium et nylon 74 Série QUICK LINE Aluminium et laiton 58 w w w. T O P R I N G. c o m

8 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION D AIR COMPRIMÉ POURQUOI UTILISER LES SYSTÈMES D AIR COMPRIMÉ? Les systèmes d air comprimé sont assemblés avec des branchements non traditionnels tels que les raccords autobloquants ou à compression, contrairement aux méthodes habituelles de filetage ou de soudure que nécessitent les tubes d acier. S 06 Ces méthodes d assemblage accélèrent le montage qui se fait quatre fois plus vite, permettant de réduire les frais d installation qui comprennent souvent plus de frais de main-d œuvre que de matériaux. Les systèmes de distribution d air comprimé sont aussi réalisés à partir de matériaux qui résistent à la corrosion tels que le laiton, l aluminium et matières plastiques. Ces matériaux modernes procurent de véritables améliorations comparés aux matériaux usuels tels que le fer, l acier galvanisé et le cuivre, en supprimant les problèmes de corrosion qui grugent les systèmes traditionnels. Ces innovations prolongent la durée de vie utile du système, offrent de nettes améliorations du débit et réduisent les coûts d opération. Les systèmes sont aussi plus légers, ce qui réduit le temps et les efforts nécessaires au montage, tout en diminuant la fatigue chez les travailleurs. 41

9 S 06 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION D AIR COMPRIMÉ LES COÛTS RELIÉS AUX SYSTÈMES D AIR COMPRIMÉ Lors de l analyse des coûts reliés à un système d air comprimé, on a tendance à se limiter au coût initial des raccords et des tubes. Il existe, par contre, plusieurs éléments au delà de ces coûts initiaux, qui méritent une attention lors de la planification du système. TUBES ET RACCORDS La sélection de tubes et de raccords de faible coût peut réduire l investissement initial, mais mènera à des coûts additionnels durant les années de service du système qui dépasseront largement les économies potentielles. Les décisions concernant les systèmes de distribution d air comprimé ne devraient jamais être prises uniquement sur la base des coûts des composantes du système. Les économies d installation grâces aux composantes AIR LINE, QUICK LINE et SicoAIR compenseront largement les coûts additionnels des composantes. Les composantes des systèmes sont faciles et rapides à assembler COÛTS D INSTALLATION L installation d un système peut se faire pour aussi peu que le quart des coûts d un système conventionnel. La combinaison de matériaux légers aux raccords autobloquants faciles à utiliser fait que les installations peuvent se faire en 25% du temps requis par un système d acier noir ou de galvanisé. L installation de systèmes requière également moins d ouvriers spécialisés, et peuvent même être complétés par l utilisateur, sans aide. Les composantes des systèmes sont légères et faciles à manipuler, réduisant le temps d installation. 42 COÛTS D OPÉRATION LES CHUTES DE PRESSION Les chutes de pression ont lieu lorsque le système de distribution d air comprimé ne peut suffire à la demande, causant ainsi une réduction de l efficacité des outils et donc une perte de productivité. L intérieur rugueux des tubes d acier et d acier galvanisé produit une résistance au passage de l air, réduisant ainsi le débit d air disponible et la performance des outils et applications. Les tubes de nylon ou d aluminium permettent un meilleur passage d air et des pertes de pressions moindres, réduisant ainsi les coûts d opération. CONSOMMATION ÉNERGÉTIQUE DU COMPRESSEUR Afin de compenser les chutes de pression, le compresseur se doit de travailler plus fort, ce qui implique une consommation plus importante d énergie et des coûts additonnels. CORROSION DANS LES TUBES: NOUVEAU TUBE OU CANALISATION TUBE OU CANALISATION ENDOMMAGÉ ALUMINIUM NYLON ACIER ROUILLE Les tubes d acier sont sujet à rouillés rapidement. Ces problèmes n ont pas lieu avec l aluminium et le nylon.

10 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION D AIR COMPRIMÉ CORROSION Les tube d acier ou d acier galvanisé sont très affectés par la rouille, et les chutes de pression occasionnées par les diamètres intérieurs rendus rugueux après plusieurs années de service peuvent représenter des coûts d opération additionnels significatifs. Ces problèmes n existent pas avec les tubes de nylon et aluminium de. Ces tubes à l épreuve de la corrision resteront comme neufs pour des années à venir. Les tubes traditionnels rouillent et accumulent des contaminants Les tubes résistent à la corrosion et ne se detériorent pas S 06 LES FUITES D AIR Les systèmes de distribution d air comprimé de sont composés de raccords de type autobloquant ou à compression, éliminant ainsi la possibilité de fuites dues à des soudures défectueuses ou des filets mal scellés. Les fuites d air coûtent cher COÛTS D ENTRETIEN Les coûts d entretien d un système conventionnel augmenteront avec le temps, à mesure que les composantes se détériorent. Les composantes ne se détériorent pas. Les systèmes résistent aux fuites, éliminant le besoin de performer des analyses de fuites afin de limiter les pertes d air comprimé. La peinture de type QUALICOAT des tubes d aluminium résiste aux égratignures et, combiné à l absence de corrosion, élimine le besoin de repeindre les tubes. Les tubes sont peints bleu pour les repérer facilement. LES COÛTS GLOBAUX SONT DONC RÉDUITS EN INSTALLANT UN SYSTÈME DE DISTRIBUTION D AIR COMPRIMÉ Bien que les composantes des systèmes de distribution d air comprimé puissent coûter plus cher que celles d un système conventionnel, le coût total est moindre si on considère toutes les économies réalisées au fil des ans. Ceci est dû aux avantages spécifiques aux systèmes : Coûts d installation moindres Moins de fuites Pertes de pression moindres et donc coûts de compresseur moindres Ni corrosion, ni détérioration du système Coûts d entretien moindres LES SYSTÈMES DE DISTRIBUTION D AIR COMPRIMÉ DE RESTENT DONC LE CHOIX IDÉAL Coûts comparatifs entre le système de distribution d air comprimé et les systèmes conventionnels. $$$$ Coûts d entretien SYSTÈME D ACIER OU DE CUIVRE Coûts d opération Coûts d installation Coûts des raccords et tubes LES SYSTÈMES DE DISTRIBUTION D AIR COMPRIMÉ Coûts d entretien Coûts d opération Coûts d installation Coûts des raccords et tubes $$$ 43

11 S SYSTÈMES DE DISTRIBUTION D AIR COMPRIMÉ LE SYSTÈME DE DISTRIBUTION D AIR COMPRIMÉ IDÉAL EN TOUT POINT CARACTÉRISTIQUES ET AVANTAGES Meilleure solution, du compresseur jusqu au poste de travail Les systèmes de distribution d air comprimé de sont conçus pour les réseaux de distribution d air comprimé primaires et secondaires, que ce soit pour l atelier ou la grande usine Modularité et flexibilité maximales Les systèmes de peuvent être facilement reconfigurés, repositionnés en totalité ou de façon partielle grâce aux composantes réutilisables Les installations qui demandent plusieurs heures avec des systèmes conventionnels peuvent être accomplies en beaucoup moins de temps Les systèmes peuvent s adapter à tout changement Gamme complète de composantes disponibles en 5 grandeurs de tube Des économies importantes en coûts d installation, d entretien et d opération Les systèmes de distribution d air comprimé sont faciles à installer et à reconfigurer en tout temps Les installations peuvent également être mises sous pression immédiatement après l installation Aucun besoin de main d œuvre spé cialisée ou d équipement spécial Élimination du temps de préparation coûteux relié au filetage des tubes d acier ou au collage associé aux raccords et tubes de plastique Les tubes d aluminium et les tubes de nylon sont légers et faciles à manipuler. Aucun besoin de structures de support lors de l installation Les systèmes requierent très peu d entretien À l épreuve des fuites Les systèmes de distribution d air comprimé de sont munis de joints toriques robustes, assurant des connections à l épreuve de fuites Un air comprimé propre et de qualité pour assurer la protection des équipements Toutes les composantes des systèmes de distribution d air comprimé de ont une excellente résistance à la corrosion. Ceci permet une utilisation de longue durée, en conditions normales La surface intérieure très lisse des tubes et raccords permet une capacité de débit très élevée avec très peu de résistance de débit Une efficacité optimale pour les équipements et outils pneumatiques La conception plein débit des composantes, l intérieur très lisse des tubes de nylon et des tubes d aluminium, ainsi que l absence de fuites, assurent que le débit offert par une installation de ligne d air sera constant et optimal Fiabilité à toute épreuve Excellente résistance à la corrosion Compatible avec la plupart des lubrifiants Excellente résistance mécanique et capacité de pression élevée Les tubes d aluminium supportent très bien les impacts chocs sans dommages Les composantes d aluminium et laiton sont à l épreuve du feu 44

12 SYSTÈMES DE DISTRIBUTION D AIR COMPRIMÉ LES SYSTÈMES DE DISTRIBUTION D AIR COMPRIMÉ SONT COMPATIBLES offre plusieurs systèmes: Série AIR LINE Série QUICK LINE Série 06 SicoAIR Les composantes de AIR LINE et QUIK LINE sont compatibles entre elles. S TUBES Dimensions actuelles S AIR LINE & S QUICK LINE mm RACCORDS mm mm Série AIR LINE Série AIR LINE 175 PSI Nylon calibré 175 PSI Autobloquant de composite Série QUICK LINE 175 PSI Série QUICK LINE 0 PSI Aluminium calibré À compression de laiton Dimensions actuelles Série QUICK LINE TUBES mm RACCORDS Série QUICK LINE Aluminium calibré mm 0 PSI Série QUICK LINE Autobloquant de laiton 45