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L’Énergie Pneumatique B.S.Nader, B.M.Chokri & B.Sofiene 1 SHP : Technologie et

L’Énergie Pneumatique B.S.Nader, B.M.Chokri & B.Sofiene 1 SHP : Technologie et Maintenance des Systèmes Hydrauliques Objectifs - Identifier les avantages et les inconvénients d’utilisation de l’énergie pneumatique. - Donner les caractéristiques de la source de l’énergie pneumatique. I-Introduction : - L’air comprimé constitue une source d’énergie relativement intéressante, utilisée dans de nombreux domaines. Citons par exemple : - Le domaine des mines et des travaux publics pour l’alimentation d’outillage portatifs. - Le domaine industrie pour la peinture et le sablage. - L’industrie automobile pour la commande des organes de freinage. - Les chemins de fer et le métro pour les manœuvres d’ouverture et de fermeture des portes des wagons… et bien d’autres encore. II-Présentation de l’énergie pneumatique : II.1. Définition : - C’est de l’air porté par des moyens mécaniques (compresseur), à une pression supérieure à la pression atmosphérique. II.2. Rôle : - L’air comprimé est utilisé comme fluide énergétique (air travail ou air moteur) pour alimenter des actionneurs (vérins et moteurs pneumatiques). Il peut aussi intervenir dans une chaîne de contrôle ou de mesure (air instrument). De plus, il peut être en contact direct avec le produit dans un processus de fabrication (air processus) ou avec les utilisateurs (air respirable) avec des risques possibles de contamination et d’intoxication. II.3. Principe de production de l’énergie pneumatique : - Dans ces diverses applications, l’énergie utilisée est préalablement stockée dans un réservoir étanche après avoir été produite par des machines appelées compresseurs. - Généralement, la pression à l’intérieur du réservoir de stockage est maintenue, à l’aide de manostats, entre deux valeurs voisines de la pression d’utilisation : - Une valeur maximale, qui commande l’arrêt du compresseur. - Une valeur minimale, qui provoque sa mise en route. - Un tel dispositif à l’avantage de rendre le régime du compresseur indépendant des conditions d’utilisation. Bras manipulateur Shradder Bellows Perceuse pneumatique Fig 1 Fig 2 L’Énergie Pneumatique B.S.Nader, B.M.Chokri & B.Sofiene 2 SHP : Technologie et Maintenance des Systèmes Hydrauliques II.4. Avantages : II.5. Inconvénient : ▪ Utilisation d’un fluide gratuit pour la compression en quantités illimitées ▪ Fluide facilement transportable par canalisation, même à grande distance. ▪ Canalisation de retour inutile. ▪ Aucun risque d’explosion ni d’incendie avec de l’air comprimé. ▪ Possibilité d’atteindre des vitesses opératoires très élevées (la vitesse de travail des vérins pneumatique varie entre 1 et 2 m/s) ▪ Le compresseur n’a pas besoin d’être toujours en service. L’air comprimé peut être stocké dans des réservoirs. ▪ Faible coût des composants. ▪ Une souplesse d’utilisation qui permet d’utiliser à partir du même réservoir plusieurs appareils. ▪ Dépannage possible par le technicien responsable du chantier. ▪ Propreté. ▪ Traitement préalable : L’air comprimé doit être préparé, aucune trace d’impureté n’est admissible (usure des compresseurs). ▪ Compressibilité : L’air comprimé n’est économique que jusqu’à certain ordre de puissance, la pression de service normalement admissible étant de 7 bars, la force développée ce limite à 20 000-30 000 N. ▪ Difficulté d’obtenir des vitesses régulières et des puissances constantes. ▪ Echappement : L’échappement est bruyant mais grâce à des silencieux ce problème est partiellement résolu. ▪ Coût : Faible rendement des équipements. ▪ Les pressions généralement utilisées ne dépassent pas une dizaine de bars (afin d’effectuer le transport au moyen de canalisations souples et de réduire le risque de fuites). III-Flux d’énergie : - La figure ci-dessous représente le diagramme des composantes actives d’un système à fluide mettant en évidence les pertes d’énergie à chaque passage d’une composante à l’autre. We , Te , Pe Wu, Tu, Pu E e E u Fig 3 Q, p , P Source Générateurs - Compresseurs Modulateurs - Distributeur - Valves de pression - valves de débit. Récepteurs à mouvement linéaire. - Vérins - Valves de pression - valves de débit. Récepteurs à mouvement rotatif. - Moteurs Charge Q’, p’ , P’ Sens du flux d’énergie Perte d’énergie totale Energie utile Niveau d’énergie Vu, Fu, Pu Charge Unité FRL Réservoir L’Énergie Pneumatique B.S.Nader, B.M.Chokri & B.Sofiene 3 SHP : Technologie et Maintenance des Systèmes Hydrauliques IV-L’énergie pneumatique : IV.1. Où trouve-t-on l’énergie pneumatique ? IV.2. Le fluide pneumatique : - Le fluide pneumatique le plus couramment utilisé est de l’air dont la pression usuelle d’emploi est comprise entre 3 et 8 bars (soit 3.105 à 8.105 pascals, l’unité de pression dans le système international SI). Dans certains cas, on peut utiliser de l’azote. - Les caractéristiques thermodynamiques, pression, masse volumique et température, sont liées par la relation des gaz parfaits : Avec : IV.3. Pneumatique contre Hydraulique : Critères Hydraulique Air comprimé Coût -Nécessite une centrale hydraulique pour chaque application. -Production d’air comprimé centralisée et transport du fluide plus simple. Puissance admissible p ≈ 300 bars et F > 5000 daN p ≈ 10 bars et F < 5000 daN Les réponses (Rapidité) -Viscosité plus forte, donc plus « lent ». -Rapidité, vitesse ≈ 3m/s. Souplesse et précision des déplacements -Vitesse d’avance régulière (huile incompressible). -Vitesse d’avance irrégulière (pneumatique proportionnelle). Propreté -Hygiène -Fuites d’huile, émanation de vapeur. -Pas de fuite gênante en pneumatique. Rappel: 1 bar = 1 daN / cm² ≈ 105 Pa T r p    p : pression absolue, elle s'exprime en Pascal [pa] ; ρ : masse volumique, en [kg/m3] ; T : température en degrés Kelvin [°K] ; r : constante des gaz. (Pour de l'air, elle est égale en unité SI à 287 J/kg.K) Fig 4 Air comprimé en bouteille (Plangée). Navigation (Mécanisation). Pneumatique industrielle. Technique de régulation (Mesure). Technique du vide. Pression atmosphérique 0 150 40 20 10 1 -1 7 Pression relative p [bars] Fig 5 Pression relative = Pression manométrique Fig 6 L’Énergie Pneumatique B.S.Nader, B.M.Chokri & B.Sofiene 4 SHP : Technologie et Maintenance des Systèmes Hydrauliques uploads/Industriel/ pneumatic.pdf