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Site: http://genie.industriel.iaa.free.fr G.I. D4.43/Chapitre 4 air comprimé Cours de Richard MATHIEU 1 L’AIR COMPRIME Deuxième source d'énergie industrielle, après l'électricité, l'air comprimé doit légitimement bénéficier d'études particulières pour optimiser sa production et son utilisation. Ceci d'autant plus que, malgré les idées reçues, l'air comprimé n'est pas une énergie gratuite. C'est pourquoi, les réseaux qui véhiculent l'air comprimé constituent logiquement un enjeu d'importance, pour chaque entreprise, en termes de coûts d'exploitation et de maintenance. I. La pression La pression est le rapport d'une force sur une surface définie. Le Pascal (Pa) est l'unité de pression du Système International (SI), mais le bar est le plus souvent utilisé pour les applications industrielles. 1 bar = 105 Pa Site: http://genie.industriel.iaa.free.fr G.I. D4.43/Chapitre 4 air comprimé Cours de Richard MATHIEU 2 La pression atmosphérique normale de l'air s'élève à 1,013 bar au niveau de la mer (0 m d'altitude). Elle sert généralement de référence pour la mesure des pressions mais elle est variable suivant l'altitude. Pour les tests et les mesures, il est préférable d'utiliser le bar absolu, correspondant à une pression absolue. Pabs = Patm + Prel Pabs : pression absolue Prel : pression relative Patm : pression atmosphérique II. Lois physique fondamentale pour l’air comprimé a) La loi de Mariotte et Gay-Lussac: La loi de Mariotte et Gay-Lussac est la loi la plus significative dans le domaine de la pneumatique industrielle : P.V = a.T P : pression absolue (Pa) V : volume ( m3 ) T : température absolue (K) a : constante Cette relation est utilisée par le compresseur : un volume d'air constant est aspiré dans les chambres du compresseur dont le volume diminue. Cette diminution de volume engendre l'augmentation de la pression et de la température de l'air absorbé. Site: http://genie.industriel.iaa.free.fr G.I. D4.43/Chapitre 4 air comprimé Cours de Richard MATHIEU 3 b) Les pertes de charges Quand un fluide s'écoule dans un tube rectiligne, l'écoulement peut se faire suivant deux régimes: le régime laminaire ou le régime turbulent, suivant la valeur du nombre de Reynolds R. L'air comprimé dans les réseaux est soumis au régime turbulent. Ces turbulences engendrent des frottements qui font résistance à la circulation de l'air comprimé dans les tubes. De plus, les parois intérieures des tubes ont une certaine rugosité. Ces facteurs associés à un débit important engendrent des pertes de charge: c'est la chute de pression engendrée par les frottements dûs à la mise en mouvement d'un fluide dans un tube. Elles sont souvent notées Dp et sont exprimées en bar c) Performances de pertes de chargepour un débit défini -> Valeurs pour un mètre de réseau (tubes aluminium, composants à connexion instantanée et brides à col de cygne intégré). Exemple: débit de 100 Nm3/h pour un diamètre de 25 mm. Une pression de 8 bar donne un D p/m = 0.003. Donc, si votre réseau mesure 30 mètres, D p = 0.003 x 30 = 0.09 bar et inversement. III. Production d’air comprimé a) Le compresseur Produire de l'air comprimé peut se faire par deux méthodes: Site: http://genie.industriel.iaa.free.fr G.I. D4.43/Chapitre 4 air comprimé Cours de Richard MATHIEU 4 *La compression dynamique (transformation de la vitesse de l'air en pression): compresseurs centrifuges et compresseurs axiaux. *La compression volumétrique (réduction de volume à l'aide d'un élément comprimant): compresseur alternatifs (le plus souvent à piston) et rotatifs (compresseurs à vis, à palettes, à engrenages et à anneaux liquides). b) traitement Le réservoir Le réservoir permet d'obtenir momentanément une distribution d'air supérieure au débit délivré par le compresseur, de maintenir une pression quasi constante dans le circuit, de refroidir l'air comprimé et de récupérer le condensat. Le sécheur Le rôle du sécheur est de diminuer la teneur en vapeur d'eau de l'air comprimé. Cette vapeur d'eau, en se condensant peut en effet avoir de graves conséquences sur le réseau et l'outillage. Deux méthodes principales: le séchage par adsorption et par réfrigération. Les filtres Les filtres limitent la concentration des particules, de l'huile et de l'eau qui sont véhiculées par l'air comprimé dans le réseau. Les purges de condensat Site: http://genie.industriel.iaa.free.fr G.I. D4.43/Chapitre 4 air comprimé Cours de Richard MATHIEU 5 Les purges évacuent les condensats (eau condensée mélangée avec de l'huile,...) générés par la production d'air comprimé. Le séparateur Le séparateur reçoit les condensats en provenance des purges. Sa fonction est de séparer l'huile de l'eau, évitant ainsi tout risque de rejet polluant. IV. les réseaux d’air comprimé Site: http://genie.industriel.iaa.free.fr G.I. D4.43/Chapitre 4 air comprimé Cours de Richard MATHIEU 6 Exemple de réseau d’air comprimé VI Le probleme de la condensation L'échange de température entre l'air du réseau et l'air extérieur provoque une diminution de la température de l'air du réseau et une condensation de la vapeur d'eau. L'eau liquide se dépose dans le réseau et circule comme dans une gouttière. Cette eau n'est pas souhaitable pour les applications pneumatiques et il faut absolument éviter qu'elle ne descende vers les postes e travail si on veut limiter les risques de panne. La solution proposée par tous les concepts est le col de cygne. L'eau condensée reste dans le réseau principal grâce au piquage et ainsi le poste de travail ne souffre pas d'une mauvaise qualité de l'air. Site: http://genie.industriel.iaa.free.fr G.I. D4.43/Chapitre 4 air comprimé Cours de Richard MATHIEU 7 Les réseaux équipés de brides à col de cygnes sont indispensables même dans le cas de la présence d'un sécheur. Celui-ci n'élimine que partiellement la quantité d'eau comprise dans l'air comprimé, ce qui signifie de l'eau condensée dans le réseau lors de variations de température. De plus, elles apportent une véritable sécutité pour la protection des équipements pneumatiques. En effet, en cas de défaillance ou mauvais fonctionnement du sécheur, 11 litres d'eau par heure vont être déversés dans le réseaux (compresseur délivrant 500 Nm3/h, température de 20°C). Pour réaliser ces cols de cygne, de nombreux raccords sont nécessaires, augmentant ainsi le risque de fuites. C'est pourquoi de nouveaux systèmes sont apparus proposant des brides à col de cygne intégré En conclusion : L'air comprimé est une source d'énergie essentielle pour la plupart des industries qui, cherchant à améliorer leurs gains de production, utilisent des équipement pneumatiques de plus en plus pointus. Dans cet objectif, s'assurer de la propreté de l'air est crucial. La meilleure qualité d'air possible permettra aux entreprises une meilleure productivité et une réduction des coûts de maintenance. Pour éviter toute contamination de l'air, il convient d'installer les composants nécessaires au bon traitement de l'air : - des filtres - des régulateurs - des graisseurs - des dessicateurs d'air - des séparateurs et autres accessoires. uploads/Industriel/ d4-43-ch4-air-comprime-pdf.pdf