Le compresseur Guide de palanquée octobre Alain BOULLY

Transcription

1 Le compresseur Guide de palanquée octobre 2014 Alain BOULLY

2 Rappel Les gaz sont compressibles! On part plonger avec 3000 litres d air dans un bloc de 15 litres s il est «gonflé» à?????? 200 bars! Facile!!!!! Vous avez retrouvé la loi de Mariotte P1V1 = P2V2 2

3 Principe du compresseur

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5 Et la suite Vous avez compris on répète l opération, Mais. Problème! L air comprimé en aval va offrir une résistance de plus en plus grande, et bloquer le système si on ne dispose pas d une puissance très très très importante. Pour résoudre l équation 5

6 Un rappel physique P = F/S Si on veut limiter la force, il faut.. diminuer la surface! Les pistons deviendront donc de plus petits diamètres. 6

7 De plus Afin de profiter au mieux de la puissance d entrainement. les différents pistons auront des positions opposées et donc complémentaires sur le villebrequin. On obtiendra ce type de disposition par exemple 7

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9 Remarques La course du piston (H), s établit entre le point mort bas et le point mort haut. 1. H x surface du piston (π x r 2 ) = volume du cylindre, 2. Le Δ pression entre point mort haut et point mort bas détermine le taux de compression. Si dans 1 er cylindre admission = 1 bar, sortie 6 bars par exemple, le taux = x6. Pas obligatoirement identique entre étages. 9

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11 Observation : Problème! Essai pompe à vélo! Toute compression entraine un échauffement! L échauffement très important va donc obliger à introduire un système de refroidissement entre les cylindres. On y ajoute également un système de filtration des liquides (huile, eau) et poussières. 11

12 Refroidissement

13 Refroidir c est échanger des calories. Pour éliminer la chaleur générée par la compression, on va : Augmenter la surface d échange (serpentins, ailettes) Refroidir serpentins et ailettes, à l aide : d un courant d air, ou d un circuit d eau. 13

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17 Conséquence du refroidissement L air ambiant aspiré est composé de : N2, O2,. Gaz rares, et. Vapeur d eau! Le refroidissement de l air comprimé échauffé va entrainer une. condensation, de l eau qu il faut ABSOLUMENT éliminer! 17

18 Décantation Filtration

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20 Filtration à l aide de : Charbon actif => huile et odeur, Tamis moléculaire => humidité, Filtration en fin Feutre =>poussières. Tamis avant ou après le charbon? AVANT préserve propriété absorbante du charbon! 20

21 Sécurité

22 Manomètres de surveillance, Valves tarées et soupapes de sécurité, Clapets anti-retour, Arrêt coup de poing. 22

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25 En résumé Composition d un compresseur

26 Moyen de compression cylindres + pistons + clapets, Moyen d entrainement moteur, Moyen de refroidissement Serpentins, ailettes, Moyen de filtration et de purge de l huile, de la poussière, de l eau, Moyen de distribution circuit, rampe, Système de sécurité valves de surpression, manomètres, sifflet. 26

27 Plusieurs types Après cela on peut imaginer différents types de compresseurs en fonction de leur : Débit (m 3 /h), pression finale, nombre et disposition des cylindres, source d énergie du moteur d entrainement, type de refroidissement (air, eau). 27

28 Plus théorique Lois physiques

29 Lien entre pression et volume c est Mariotte PV = Constante ou P1V1 = P2V2 Pour comprendre : il existe, une situation 1 où on mesure Pression et Volume P1 et V1 une situation 2 où on mesure Pression et Volume P2 et V2 et le produit PxV dans les 2 situations est identique! Si P1 x V1 = 1000 alors P2 x V2 = 1000 aussi, et si la situation a changé car P2 a augmenté (x 10) alors V2 a diminué du même rapport (divisé par 10). 29

30 Exemple Situation 1 : P1=100b V1= 12litres P1 x V1 = 1200 Situation 2 : P2=1b (P1:100) V2= 1200litres (V1x100) P2 x V2 = 1200 De cette formule on peut trouver P2 ou V2 de la nouvelle situation (situation 2) : P1 x V1 = P2 x V2 permet de dire P2 = (P1 x V1) : V2 ou V2 = (P1 x V1) : P2 30

31 Lien entre pression et volume c est Mariotte Mais => P1V1 = P2V2 la compression générant une forte élévation de température va provoquer une dilatation! Quel effet sur ces 2 paramètres? 31

32 Lien entre T, V, P d un gaz? Loi de Charles => à pression constante le volume augmente proportionnellement à la T V/T = Constante Loi de Gay-Lussac => à volume constant la pression augmente proportionnellement à l élévation de sa T absolue Kelvin (T C ) P/T = Cste ou P1/T1 = P2/T2 32

33 Nota Bene V/T se lit «Volume sur Température» c est-à-dire Volume divisé par la Température V soit V/T = ---- T Et également. P1 P2 P1/T1 = P2/T2 équivaut à ---- = T1 T2 moment 1 moment 2 Et. produit en croix : P1 x T2 = T1 x P2 Et déduire finalement P2 = (P1 x T2) / T1 33

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35 Exemple A Chamagnieu vous prenez un bloc de 12l qui vient d être gonflé à 200b pour votre 2 ème plongée. La T est de 24 C. Quelle pression lors de l immersion dans l eau à 8? P1/T1 = P2/T2 => P2 = (P1 x T2) / T1 = ((200 x (8+273)) / (24+273) = (200 x 281) / 297 = / 297 = 189 b 35

36 En détaillant autrement Situation 1 on sait : P1 = 200b et T 1 = (24 C + 273K) Situation 2 on sait T 2 = ( K) On cherche la pression P2 à l immersion dans l eau à 8! P1/T1 = P2/T2 donc P2 = (P1 x T2) / T1 = ((200 x (8+273)) / (24+273) = (200 x 281) / 297 = / 297 = 189 b 36

37 ou alors, on fait autrement on calcule d abord P1/T1. P1/T1 = 200 : (24+273) = 200 : 297 = 0,673 Donc P2 / T2 = 0,673! soit P2/(8+273) = 0,673 P2 / 281 = 0,673 Alors P2 = 0,673 x 281= 189b 37

38 Exemple 2 Un bloc de 15 l gonflé à 200 b à 20 C est exposé en plein soleil. L air monte à une température de 60 C. Que se passe-t-il? P2 = P1 x (T2 / T1) P1/T1 = P2/T2 P2 = 200 b x (( ) / ( )) = 200 b x 333 / 293 = 227 b Le bloc monte en pression de 27 bars (+14 %). 38

39 Incidence en plongée? Fausse sécurité Certitude d avoir plus d air que réellement, Risque de problème de planification, Voire risque de panne d air. Conduite à tenir Ne pas laisser le bloc en plein soleil, Laisser refroidir le bloc après le gonflage et compléter si besoin. 39

40 Gonflage Réglementation

41 Réglementation Textes Réglementaires Décret du 13/12/99 Arrêté du 15 mars 2000 modifié en 2005 Circulaire du 6 Mars 2006 Relatif à l exploitation des équipements sous Pression (Principales dispositions concernant les bouteilles de plongée) 41

42 Décret du 13/12/99 Relatif à la classification et à l évaluation de conformité des équipements sous pression L exploitant doit porter immédiatement à la connaissance du préfet : Tout accident occasionné par un équipement sous pression ayant entraîné mort d homme, blessure ou lésions graves. Toute rupture accidentelle d un équipement sous pression 42

43 Art. 8 Le personnel chargé de la conduite d'équipements sous pression doit être informé et compétent pour surveiller et prendre toute initiative nécessaire à leur exploitation sans danger Consignes générales de chargement, Consignes spécifiques à l installation, Conduite à tenir en cas d incident ou d accident. 43

44 L'inspection périodique : Art. 10 a pour objet de vérifier que l'état de l'équipement sous pression lui permet d'être maintenu en service avec un niveau de sécurité compatible avec les conditions d'exploitation prévisibles. est réalisée sous la responsabilité de l'exploitant, par une personne compétente L exploitant : le Président du club Personne compétente : le T.I.V. 44

45 Toute inspection périodique donne lieu à l'établissement d'un compte rendu mentionnant les résultats de tous les essais et contrôles qui ont été effectués. Nécessité de faire un rapport de visite et d en conserver un exemplaire en archives. Ce compte rendu est daté et signé par la personne qui a procédé à l'inspection périodique. Le président le date et signe. 45

46 Art. 22 L'intervalle maximal entre deux requalifications périodiques est fixé à : deux ans pour les bouteilles pour appareils respiratoires utilisées pour la plongée subaquatique, cinq ans pour les bouteilles pour appareils respiratoires utilisées pour la plongée subaquatique dont l'inspection périodique a été effectuée au moins annuellement. 46

47 Pour rappel TIV requalif remarque Bloc plongée 1 an 5 ans inscrit TIV Tampon 40 mois 10 ans 47

48 Gonflage Affichage Les personnes

49 Affichages Plan d'évacuation, Panneaux de signalisation de dangers éventuels Emplacement des extincteurs Tableau maintenance périodique compresseur Consignes : d'entretien préventif (facultatif) d'utilisation du compresseur du fabricant (obligatoires). de gonflage (obligatoire). 49

50 MFT Consignes de gonflage, Chronologie des opérations pendant tout le temps du gonflage Consignes d entretien, Lubrification, nettoyage, condensats, Conduite à tenir, en cas de surchauffe, fuite, Affichage ou à disposition, Consignes diverses, manuel fabricant, entretien. 50

51 Les personnes Dispositif sous pression = RISQUES!!! donc Uniquement les personnes autorisées qui : => connaissent les risques, => sont formés à l utilisation, => sont formés aux conduites à tenir si problème. 51

52 Vérification avant gonflage Prise d air extérieur => RAS Niveau d huile du compresseur => OK Ventilation du compresseur => OK Purge des blocs avant raccordement, Purge des condensats si non fait, fermeture des valves de vidange, vérification gaz adéquat, Contrôle pression de service du bloc, date de ré-épreuve, OK. 52

53 Marquage bouteille Identité Nom constructeur Lieu année fabrication N d ordre Volume intérieur Pression 1 ère épreuve Service Désignation du gaz Pression de service Date dernière épreuve Poids Poinçon des mines ou organisme de certification 53

54 Pendant 1 seule personne habilitée présente dans le local, Vérification flexible anti-fouet, Contrôles filtres et durée utilisation, Purger régulièrement si manuel. 54

55 Constats => questions Excès de pression inter-étage => clapets? Excès pression finale => pressostat? Manomètre? Défaut débit ou Pression => fuite purge? Segments? Aspiration bouchée? Clapets? Échauffement => T pièce? Ailettes encrassées? Excès de bruit => niveau huile? Fixation tuyaux? 55

56 Compresseur ou tampons? Avantages tampons Fonctionnement du compresseur en l absence des plongeurs, Remplissage rapide, Peu de bruit. 56

57 Questions Pour des champions

58 Question 1 1 tampon 50l à 250b pour gonfler 2 blocs 15l où reste 75b. Pression dans les blocs après opération? Mouvement de hte P vers basse P jusqu à équilibre! 1. Quantité air disponible? (tampon + blocs) 1. (50x250) + (2x15x75) = = Volume total des contenants? (tampon + blocs) 1. 50l + 30l = 80l 3. Pression? (quantité totale air, divisée par volume des contenant) / 80 = 184 b 58

59 Question 2 (autre méthode) Tampon 50l à 250b pour gonfler à 200b un bloc 12l où reste 100b. Pression restante dans tampon après? 1. Quantité air tampon? 50 x 250 = Quantité air bloc? 12 x 100 = Quantité air dans tampon après gonflage? (pour gonfler bloc) = Pression tampon après? / 50 = 226 b 59

60 Question 3 Pression finale du bloc de 12l après gonflage avec tampon de 50l à une pression à 250b? volume air total Pfinale = volume contenant (P1V1 + P2V2) Pfinale = = = 201 b V1 + V

61 Question 4 Combien de temps pour un compresseur de 5m 3 /h pour gonfler un bloc de 12l à 200 b? 5m 3 /h = 5000 litres / 60 min 5000 litres Soit 5m 3 /h = min 2400 : (5000/60) = (2400 : 5000) x 60 = 28 mn 61

62 Gonflage avec 3 tampons On dispose de 3 tampons de 30 litres, gonflés à 200 bars. On veut gonfler une bouteille de 15 litres à 190 bars, sachant qu'elle a actuellement une pression de 20 bars. Utilisation des 3 tampons simultanément : (3 x 200 x 30) + (20 x 15) / (3 x 30) + 15 = / 105 = 174,28 bars Donc l'objectif n'est pas atteint. 62

63 Idem mais successivement Utilisation des 3 tampons successivement : - 1er tampon 200 x x 15 / = 140 bars - 2ème tampon : 200 x x 15 / = 180 bars - 3ème tampon 200 x x 15 / = 193 bars Objectif atteint! 63

64 Vous pouvez donc plonger Bonne chance à tous 64