PNEUMATIQUE ET FLUIDES

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1 L AIR COMPRIMÉ : RAPPELS P abs QU EST-CE QUE L AIR COMPRIMÉ? Composition de l air : L air contenu dans notre environnement se compose de : P atm P su P vide Surpression Pression d air barométrique Vide partiel Vide 100% BASES PHYSIQUES Les conditions de l air comprimé sont déterminées par : V = Volume P = Pression T = Température P x V = constant T LES DIFFERENTES PRESSIONS Patm = Pression d air atmosphérique Psu = Surpression Pvide = Vide partiel Pabs0 = Pression absolue Force Pression = Surface 1 Newton 1 Pascal = 1 m 2 F P = A 1 N 1 Pat = 1 m 2 1 bar = mm CE (colonne d eau en mm). PRESSION ATMOSPHÉRIQUE Pamb [BAR] La pression atmosphérique est générée par le poids de la couche d air autour de nous. Elle varie suivant la météorologie et surtout selon l altitude. Jusqu à 2000 mètres la pression baisse de 1% tous les 100 mètres. Au niveau de la mer, mbar = 1,01325 bar = Pa POURQUOI TRAITER L AIR COMPRIMÉ AVANTAGES : - Prolongement de la durée de vie des outillages raccordés. - Qualité améliorée et constante des produits. - Conduites d air comprimé sans condensat ni rouille. - Dérangements moins fréquents. - Conduites sans collecteurs de condensat. - Frais de maintenance diminués. - Pertes de pression diminuées. - Baisse de la consommation d énergie. 215

2 AIR COMPRIMÉ : TRAITEMENT DES CONDENSATS LORS DE LA COMPRESSION : QUANTITÉS DE CONDENSATS L air contient toujours de l eau sous forme de vapeur. L air pouvant être comprimé, contrairement à l eau, le liquide qui se forme lors de la compression est le condensat. On peut considérer l air comme une éponge. Elle peut absorber une certaine quantité d eau au repos. Si on la presse, une partie de l eau s écoule, mais même pressé très fort il restera de l eau dans l éponge. EXEMPLE : Quantité de condensats qui se produit réellement lors de la compression de l air. Avec un compresseur à vis avec réservoir d air comprimé et un sécheur par réfrigération. Débit : 2500 m 3 /h. Pression finale : 9 bar. Journée d été : 35 C, humidité : 80% EAU CONTENUE DANS L AIR COMPRIMÉ La teneur en humidité de l air varie en fonction du temps et du site. A une certaine température, un certain volume d air ne peut contenir qu une quantité maximale de vapeur d eau. Toutefois, l air atmosphérique ne renferme généralement pas la quantité maximale de vapeur d eau. Humidité maximale : h max [g/m 3 ] Humidité maximale h max (volume de saturation) représente la quantité maximale de vapeur d eau contenue dans 1 m 3 d air à une certaine température h max dépend de la température. Humidité absolue : h [g/m 3 ] Humidité absolue h est égale à la quantité de vapeur d eau réellement contenue dans 1 m 3 d air. Humidité relative : [%] Humidité relative de l air est égale au rapport entre l humidité absolue et l humidité maximale. h h max h = x 100% h max = humidité relative [%] = humidité absolue [g/m3] = humidité maximale [g/m3] L humidité maximale h max dépend de la température, de ce fait, l humidité change en fonction de la température, même lorsque l humidité absolue reste constante. L humidité relative passe à 100% dans le cas d un refroidissement jusqu au point de rosée. => Quantité : 68,9 litre/heure. 216

3 AIR COMPRIMÉ : TRAITEMENT PAR SECHEUR SÉCHEUR PLACÉ AVANT LE RÉSERVOIR D AIR COMPRIMÉ SÉCHEUR D AIR PAR RÉFRIGÉRATION : CHOIX DE L EMPLACEMENT Chaque solution a ses avantages et inconvénients. Avantages : - Air sec dans le réservoir d air comprimé sans condensat. - Qualité de l air comprimé constante même lors de besoins importants en air. Désavantages : - Grandes dimensions du sécheur. Le sécheur doit être choisi en fonction du débit réel du compresseur installé. Le sécheur est souvent surdimensionné lorsque la consommation est faible. - Séchage d air comprimé pulsé. Les compresseurs à pistons fournissent de l air pulsé. Le sécheur est exposé à une contrainte élevée. - Haute température d entrée de l air comprimé. L air comprimé vient directement du radiateur auxiliaire du compresseur. - Il n est pas possible de sécher un courant d air partiel. - Quantité de condensat élevée. - Sur les systèmes composés de plusieurs compresseurs chaque compresseur doit avoir son sécheur. SÉCHEUR PLACÉ APRÈS LE RÉSERVOIR D AIR COMPRIMÉ Avantages : - Dimensionnement sur mesure du sécheur. - Séchage d un débit détendu. - Faible température d entrée de l air comprimé. L air comprimé peut continuer à refroidir dans le réservoir d air comprimé. - Faibles quantités de condensat. - Les gouttes de condensat qui se forment sont collectées dans le réservoir d air comprimé et ne perturbent pas le reste du système. Désavantages : - Condensat dans le réservoir d air comprimé. Risques de corrosion. - Surcharge du sécheur Les contraintes exercées sur le sécheur sont élevées lorsque de l air comprimé est nécessaire subitement et en grande quantité. Le point de rosée sous pression de l air comprimé augmente. 217

4 AIR COMPRIME : CALCULS DE TAILLE ET DE RENDEMENTS DÉTERMINATION DU VOLUME DU RÉSERVOIR D AIR COMPRIMÉ D UN COMPRESSEUR. Compresseur à piston D t x 15 V R = DC x Δp V R = Volume du réservoir d air comprimé [m 3 ]. D t = Débit du compresseur [m 3 /min.]. 15 ou 5 = facteur constant. Compresseur à vis D t x 5 V R = DC x Δp DC = Démarrages moteur admissibles/h [1/h] Selon constructeur. FRAIS OCCASIONNÉS PAR LES FUITES D AIR SUR LE RÉSEAU. Exemple : 75l/min. = 4,5 m 3 /h s échappent d un réseau délivrant 8 bar par un orifice de 1 mm de diamètre. Le moteur doit délivrer une puissance de 0,6 kw pour générer ce débit. A 0,096 par kwh, on obtiendra, selon le rendement du moteur et pour 8000 heures de fonctionnement, des frais supplémentaires de 518 environ par an. CHUTES DE PRESSION DANS UN RÉSEAU Fuite Quantité d air Pertes Pertes Ø d orifice qui s échappe à 8 bar d énergie [mm] Taille [l/min.] [kw] , , , , , , , Toute modification dans la pose de la conduite gène le flux de l air comprimé à l intérieur de la conduite. Le flux laminaire est perturbé et on constate une importante perte de pression. 218 Δp = différence de pression ON/OFF.

5 AIR COMPRIMÉ : VÉRINS, DISTRIBUTEURS ET OUTILLAGES : DÉTERMINATION FORCE DES VÉRINS (N) SUIVANT LE DIAMÈTRE ET LA PRESSION Diamètre Pression de service en bar Ø DÉBIT DISTRIBUTEUR SUIVANT LE DIAMÈTRE DU VÉRIN Ø du piston du vérin [mm] Taille raccords Débit du distributeur (l/min.) < 12 M3 < M5 < M7, G 1/8 < G 1/4 < G 1/2 < G 3/4, G1 < 6000 CONSOMMATION D AIR COMPRIMÉ DES OUTILS. Pression 6 bars Consommation d air [l/min.] Forêts jusqu à 4 mm Ø 200 Perceuse 4 à 10 mm Ø 200 à à 32 mm Ø 450 à 1750 M3 180 Tournevis M4 à M5 250 M6 à M8 420 Tournevis à percussion M10 à M à 1000 Ponceuse d angles 300 à 700 1/4 feuille 250 Ponceuse à vibrations 1/3 feuille 300 1/2 feuille 400 Ponceuse à bande 300 à 400 Meuleuse portative Pinces de serrage 6 à 8 mm Ø 300 à à 20 mm Ø 1500 à 3000 Agrafeuse, machine à agrafer 10 à 60 *(Consommations moyennes). 219