Guide technique de l’air comprimécregen.free.fr/Air%20comprim%E9/Guide%20technique%20de...Replanification du réseau d’air comprimé 22 10. Eviter les pertes d’énergie (2):

Notions fondamentales, informations pratiques et conseils utiles

Guide technique de l’air comprimé

Guide technique de l’air comprimé Guide technique de l’air comprimé

04 1. Qu’est-ce que l’air comprimé?

06 2. Traitement économique de l’air comprimé

08 3. Pourquoi sécher l’air comprimé?

10 4. Purge fiable du condensat

12 5. Traitement économique et fiable du condensat

14 6. Gestion efficiente des compresseurs

16 7. Commande par bande de pression:Adaptation optimale des compresseurs, orientée vers la consommation d’air

18 8. Economie d’énergie par la récupération des calories

20 9. Eviter les pertes d’énergie (1):Replanification du réseau d’air comprimé

22 10. Eviter les pertes d’énergie (2):Modernisation du réseau d’air comprimé

24 11. Planification exacte des stations de compresseurs (1):Analyse des besoins en air comprimé (ADA)

26 12. Planification exacte des stations de compresseurs (2):Détermination du concept le plus rentable

28 13. Planification exacte des stations de compresseurs (3):Analyse des besoins en air comprimé – Détermination de la consommation réelle

30 14. Planification exacte des stations de compresseurs (4):Refroidissement efficace de la station de compresseurs: refroidissement par air

32 15. Exploiter efficacement les systèmes d’air comprimé:Optimisation des coûts et fiabilité durables

SommaireConnaissez vous voscoûts d’air comprimé?

Des informations utiles, conseilset outils pour une planificationcorrecte de votre alimentation enair comprimé sont par ailleursdonnés sur Internet, notre site:

www.kaeser.de> Services> Conseil et Analyse

Si vous désirez le savoir, confiez dès aujourd’hui l’analyse de votre profil d’air comprimé (ADA) à KAESER.

Vous trouverez également des informations détaillées dans les chapi-tres 11 à 13 ou dans notre documentation „Analyse et Conseil“.

Vous ne retrouvez pas la carte? Copier, découper et envoyer!

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69518 VAULX EN VELIN CEDEX

KKAAEESSEERR CCOOMMPPRREESSSSEEUURRSS

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OUI, je souhaite recevoir gratuitement etsans engagement de ma part la documentation „Analyse et Conseil“.

OUI, je suis intéréssé par une analyse duprofil d’air comprimé. Veuillez me contacter.

Nom:

Société:

Rue:

Lieu:

Tél. et Fax:

...o

u pa

r Fa

x:0044 77

88 22

66 44

99 11

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04 1. Qu’est-ce que l’air comprimé?

06 2. Traitement économique de l’air comprimé

08 3. Pourquoi sécher l’air comprimé?

10 4. Purge fiable du condensat

12 5. Traitement économique et fiable du condensat

14 6. Gestion efficiente des compresseurs

16 7. Commande par bande de pression:Adaptation optimale des compresseurs, orientée vers la consommation d’air

18 8. Economie d’énergie par la récupération des calories

20 9. Eviter les pertes d’énergie (1):Replanification du réseau d’air comprimé

22 10. Eviter les pertes d’énergie (2):Modernisation du réseau d’air comprimé

24 11. Planification exacte des stations de compresseurs (1):Analyse des besoins en air comprimé (ADA)

26 12. Planification exacte des stations de compresseurs (2):Détermination du concept le plus rentable

28 13. Planification exacte des stations de compresseurs (3):Analyse des besoins en air comprimé – Détermination de la consommation réelle

30 14. Planification exacte des stations de compresseurs (4):Refroidissement efficace de la station de compresseurs: refroidissement par air

32 15. Exploiter efficacement les systèmes d’air comprimé:Optimisation des coûts et fiabilité durables

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nominale du moteur la puissance dispo-nible à 100% pour une utilisation totalede rendement électrique et du facteur depuissance cos ϕ , sans surcharge dumoteur. Ces indications sont inscritessur la plaque constructeur du moteurélectrique.

Attention! Si la puissance absorbée sur l’arbre diffère trop de la puissancenominale du moteur, le compresseur netravaille pas de façon rentable et/ourisque une usure prématurée.

3. Puissance spécifiqueLa puissance spécifique d’un compres-seur est le rapport entre la puissanceélectrique absorbée et le volume d’airdébité à une pression donnée. La puis-sance électrique absorbée par un com-presseur est le total des puissances élec-triques absorbées par tous les dispositifsdu compresseur, par exemple moteurprincipal, moteur ventilateur, moteur depompe à huile, kit hors-gel etc. Pour lecalcul des bilans de consommation éner-gétique, la puissance spécifique doiti m p é r a t i v e m e n ttenir compte de lapuissance totale dela centrale et de lapression maximalede service. La va-leur de la puissancetotale absorbée à lapression maximalede service sera alorsdivisée par la valeurdu débit du com-presseur à la mêmepression.

4. Puissance électrique absorbéeLa puissance électrique absorbée est lapuissance que le moteur d’entraînementdu compresseur absorbe sur le réseauélectrique pendant une sollicitationmécanique de l’arbre moteur (puis-sance absorbée sur l’arbre) . Elle estégale à la puissance absorbée sur l’ar-bre plus les pertes de puissance dumoteur, électriques comme mécani-ques, dues au frottement des paliers et àla ventilation. La puissance absorbéeidéale au point nominal P se calcule sui-vant la formule:

Un, ln, et cos ϕϕn sont indiqués sur laplaque constructeur du moteur élec-trique.

5. EPACT – Nouvelle formule d’entraînement compresseur éco-nomique en énergieLes efforts déployés par les USA pourréduire la consommation d’énergie desmoteurs asynchrones triphasés ontabouti à l’ “Energy Policy Act”“ (EPACT)qui entra en vigueur en 1997. Depuis 1998, KAESER propose sur lemarché européen des compresseurs àvis avec moteurs satisfaisant à cettenorme rigoureuse. Les “moteurs EPACT”présentent d’importants avantages:

a) Basses températures de serviceL’échauffement de certaines pièces lorsde la compression et le frottement desroulements du moteur entraînent despertes de rendement internes qui peu-

vent atteindre sur les petits moteurs jus-qu’à 20 % et sur les moteurs à partir de

160 kW 4 à 5 % de la puissance absor-bée. Les moteurs EPACT chauffantbeaucoup moins, les pertes calorifiquessont nettement inférieures. Alors que surun moteur classique en charge normale,la température de service augmente deprès de 80° K pour une réserve de tem-pérature de 20° K en classe d’isolation F,celle du moteur EPACT ne s’élève dansles mêmes conditions que de près de65° K avec une réserve de températurede 40° K.

b) Durée de vie prolongéeLes basses températures de servicesignifient avant tout une plus faible sol-licitation thermique du moteur, des rou-

lements et du bornier, d’où une plusgrande longévité du moteur.

c) 6% de plus d’air compriméavec moins d’énergie

Les faibles pertes calorifiques présententde plus l’avantage d’une meilleure renta-bilité. KAESER est ainsi parvenu, enadaptant exactement ses compresseursaux possibilités des moteurs EPACT, àaugmenter les débits des machines de6% et à optimiser les puissances spéci-fiques de 5%. Cela signifie: unmeilleur rendement, des temps de mar-che plus courts et une plus faibleconsommation d’énergie par mètre-cubed’air comprimé produit.

1. DébitLe débit d’un compresseur est la quanti-té d’air détendu que le compresseurcomprime et refoule dans leréseau. La mesure conforme de cettequantité est fixée par les normes DIN 1945, partie 1 , annexe F etISO 1217, annexe C. Par ailleurs, il exis-te aussi la recommandation PN 2 CPTC 2de CAGI-Pneurop.Le débit se mesure comme suit: onmesure d’abord la température, la pres-sion d’air atmosphérique et l’humiditéde l’air côté aspiration de la centrale,puis la pression maximale de service, la

température de l’air comprimé et le volu-me d’air débité côté refoulement de lacentrale de compression. Enfin, onramène le volume V2 mesuré à la sortied’air comprimé aux conditions d’aspira-

tion à l’aide de l’équation des gaz (voirgraphique 1).Le résultat de ce calcul correspond au

débit de la centrale de compression. Ane pas confondre avec le débit du blocde compression (débit bloc).

Attention:Les normes DIN 1945 et ISO 1217 seu-les ne concernent que le débit du bloc. Ilen est de même de la recommandationPN 2 CPTC 1 de CAGI-Pneurop.

2. Puissance absorbée sur l’arbremoteurC’est la puissance qui correspond au tra-vail résistant de la machine, c’est à direla puissance absorbée du compresseurmajorée de la puissance absorbée par latransmsission. On appelle puissance

Avec l’air comprimé, il en vacomme dans la vie quotidienne:un petit détail peut modifier sondéroulement et il n’est pas rareque les petites causes produi-sent de grands effets, bons oumauvais. Certaines choses

mieux considérées peuvent êtredifférentes de celles vues aupremier abord. Ainsi, l’aircomprimé peut être très cher,utilisé dans des conditions peufavorables ou très rentable, uti-lisé dans des conditions-cadresappropriées. Peut-être tirerez-vous à la longue un plus grandprofit de nos conseils que deceux de votre conseiller en pla-cements. Pour commencer,nous consacrons ce premierchapitre à la définition de qua-tre termes de la technique del’air comprimé et à ce qu’il estnécessaire de savoir à ce sujet.

Puissance nominale du moteur

V1=V2 x P2 x T1

T2 x P1Volume d’air com-primé débité

Puissanceélectrique absorbée

4 5

Pertes de rendement internescomprises dansle rendement moteur Consommation d’énergie

1. Qu’est ce que

l’air comprimé?


P = Un x ln x 3 x cos ϕϕn√√

l’utilisation prévue. Dans la plupart descas, le séchage frigorifique à faibleconsommation d’énergie est le procédéle plus économique (voir chapitre“Pourquoi sécher l’air comprimé?”, page9).

3. Sélection du systèmede compression appropriéLorsque des systèmes de compressionnon lubrifiés ou des systèmes de com-pression refroidis par huile ou par fluidesont recommandés pour des cas d’appli-cation déterminés, ce n’est pas la quali-té d’air obtenue par les différents typesde compresseur qu’il faut considérer,mais la rentabilité. Celle-ci est notam-ment déterminée par les coûts d’énergieet d’entretien dont la part peut représen-ter jusqu’à 90 % du total des coûts deproduction d’air comprimé. La plusgrande part, 75 à 85%, est détenue parles coûts énergétiques. Dans le secteurbasse pression de 500 mbar (a) à env.3 bar (a) les systèmes non lubrifiés telsque les surpresseurs à pistons rotatifsjusqu’à 2 bar (a)] sont très économiquesen énergie. Dans la plage de 4 bar (a) à16 bar (a) ce sont les compresseurs àvis refroidis par fluide ou par huile qui,en matière de rentabilité, l’emportentsur les compresseurs dits “non lubrifés”.Les compresseurs “non lubrifiés” doi-vent, à partir de 5 bar (a) être bi-étagésafin que le rapport puissance nécessai-re/débit délivré soit satisfaisant. Lenombre élevé de refroidisseurs nécessai-res, les grandes vitesses de rotation, unetechnique de régulation extrêmementcoûteuse, le refroidissement par eau etles frais d’investissement élevés sontautant de facteurs qui remettent en

question la rentabilité du compresseurdans cette plage de pression. Il faut deplus considérer que l’air comprimé pro-duit par les compresseurs “exemptsd’huile” est agressif en raison de lamauvaise qualité des condensats et desparticules de soufre aspirées: sa valeurpH se situe entre 3 et 6.

4. Traitement par lesystème de purification d’air KAESERLes compresseurs à vis modernes refroi-dis par huile ou par fluide ont un rende-ment supérieur de près de 10% par rap-port aux compresseurs non lubrifiés. Lesystème de purification d’air pour com-

presseurs à vis refroidis par huile ou parfluide, mis au point par KAESER, permetde réduire jusqu’à 30% les coûts occa-sionnés par la production de l’air com-primé exempt d’huile. Un air compriméavec une teneur résiduelle de moins de0,003 mg/m³, soit nettement inférieureà la valeur limite fixée par la norme ISO,peut être obtenu. Le système comprendtous les éléments de traitement néces-saires à la production de la qualité d’aircomprimé requise. L’utilisation dusécheur frigorifique ou du sécheur paradsorption (voir aussi chapitre“Pourquoi traiter l’air comprimé?”, page9) et des différents éléments de filtration

dépend du cas d’application. C’est ainsiqu’il est possible de produire de façonfiable et économique de l’air compriméplus sec, exempt de particules, techni-quement déshuilé à 100% ou stériledans les classes de qualité déterminéespar la norme ISO.

5. Schéma de traitementLe schéma ci-dessus figure dans toutesles nouvelles notices commercialesconcernant les compresseurs à vis KAESER. Il permet de déterminer d’un seul regardla combinaison d’appareils nécessairespour chaque cas d’application.

1. Que signifie “air comprimé exemptd’huile”?Selon la norme ISO 8573-1, l’air com-primé peut être qualifié d’exempt d’huilesi sa teneur en huile (vapeur d’huilecomprise) est inférieure à 0,01 mg/m³.Cela représente environ un centième dece qui est contenu dans l’air atmosphé-rique. Cette quantité est tellement infimequ’il est quasiment impossible de ladéceler. Mais qu’en est-il de la qualité del’air aspiré par les compresseurs?Elle dépend fortement de l’environne-ment. Dans les zones à trafic normal,lateneur en hydrocarbures peut, en raisonde la pollution due à la circulation et auxindustries, se situer entre 4 et 14 mg parmètre-cube d’air. Dans les zone indus-trielles où l’huile est utilisée pour legraissage, le refroidissement et autresprocessus, la teneur en huile minéraleseule peut dépasser 10 mg/m³. A celas’ajoutent d’autres impuretés telles queles hydrocarbures, le dioxyde de sulfure,la suie, les poussières métalliques etpoussières en suspension.

2. Pourquoi traitement? Tout compresseur, lubrifié ou non, fonc-tionne comme un immense aspirateurqui absorbe les impuretés, les accumuleau travers de la compression d’air et lesrejette, en l’absence de dispositif de trai-tement, dans le réseau d’air comprimé.

a) Qualité d’air comprimé produit parles compresseurs “non lubrifiés”C’est le cas en particulier des compres-seurs dont la chambre de compressionest exempte d’huile. En raison desvaleurs indiquées au point 1, il estimpossible de produire de l’air compriméexempt d’huile avec un compresseuréquipé uniquement d’un filtre antipous-sières de 3 microns. Les compresseurssans huile ne disposent, à l’exception deces filtres antipoussières, d’aucun autreélément de traitement.

b) Qualité d’air comprimé produit parles compresseurs refroidis par huile oupar fluideL’huile ou l’agent réfrigérant des com-presseurs à vis refroidis par huile ou parfluide ont un pouvoir liant sur les parti-cules solides et absorbent lessubstances agressives contenues dansl’air comprimé. Malgré le haut degré depureté de l’air comprimé ainsi obtenu, letraitement de l’air comprimé resteincontournable. L’air comprimé exemptd’huile, de qualité conforme à la normeISO 8573-1, ne peut être obtenu ni parun compresseur non lubrifié ni par uncompresseur à injection d’huile.

c) Séchage de l’air comprimé Le séchage de l’air comprimé constituela base de chaque traitement adapté à

Les experts discutent depuis desannées, sans parvenir à se mettred’accord, sur la méthode de traite-ment d’air comprimé la plus rentable.La question est de savoir quel systèmede compression convient le mieuxpour produire le plus économiquementpossible de l’air comprimé exempt

d’huile. Indépendamment des affirma-tions de certains constructeurs, un faitest aujourd’hui certain: une hautequalité d’air comprimé exempt d’huilepeut être obtenue aussi bien avec uncompresseur non lubrifié qu’avec uncompresseur refroidi par huile ou parfluide de refroidissement. Le facteurdéterminant dans le choix du compres-seur sera donc la rentabilité.

6 7Guide technique de l’air comprimé

Laiterie, brasserie

Sélectionnez la qualité d’air comprimé correspondant à votre cas d’application:

Fabrication de produits alimen-taires et de luxe

Air véhiculé particulièrementpropre, installations chimi-ques

Traitement de l’air comprimé par sécheur frigorifique (point de rosée +3 °C)

Pour les réseaux d’air comprimé non protégés par le gel: traitement de l’air comprimé par sécheur par adsorption (point de rosée jusqu’à -70 °C)

Industrie pharmaceutique

Métiers à tisser, laboratoirephotographique

Peinture au pistolet,revêtementpar poudre

Technologie d’emballage, airprocess et air instrument

Air d’usine en général, sablageavec demande de qualité

Grenaillage

Grenaillage sans demande dequalité

Air véhiculé poursystèmes detraitement des eaux usées

Sans spécification de qualité

Industrie pharmaceutique, lai-terie, brasserie

Fabrication de micro-plaquettes,optique, fabrication de produits ali-mentaires et produits de luxe

Chaîne de vernissage

Laboratoire photographique

Air industriel, industrie pharma-ceutique

Applications générales sensi-bles au gel, air véhiculé parti-culièrement sec, peinture aupistolet, air de régulation deprécision

Légende :THNF=Filtre grandes poussièrespour le nettoyage d’un air aspiré chargé de poussières et particulièrement polluéZK=Séparateur centrifuge pour la séparation des condensatsECD=ECO-Drainpurgeur de condensat électronique com-mandé par niveauFB=Préfiltre 3 µmpour séparer les gouttes d’eau et les particules solides >3 µm,teneur en huile résiduelle ≤5 mg/m3

FC =Préfiltre 1 µmpour séparer les gouttes d’huile et lesparticules solides >1 µm, teneur en huile résiduelle ≤1mg/m3

FD=Filtre à poussières 1 µmpour séparer les déchets (dus à l’usure par frottement) >1 µm FE=Filtre micronique 0,01 ppmpour séparer les vapeurs d’huile et les particules solides >0,01 µm, aérosols≤0,01 mg/m3

FF=Filtre submicronique 0,001 ppmpour séparer les aérosols d’huile et lesparticules solides >0,01 µm, teneur en aérosols d’huile résiduelle≤0,001 mg/m3

FG=Filtre à charbon actifpour l’absorption de l’huile dans la phased’évaporation, teneur en vapeur d’huilerésiduelle≤0,003 mg/m3

FFG=Filtres combinésse composant d’un filtre submicroniqueFF et d’un filtre à charbon actif FGT=Sécheur frigorifiquepour le séchage de l’air comprimé, point derosée +3 °CAT=Sécheur par adsorption pour le séchage de l’air comprimé; sérieDC, régénération sans chaleur, point derosée jusqu’à -70 °C; séries DW, DN,DTL, DTW, régénération par apport calo-rifique externe, point de rosée jusqu’à -40 °CACT=Colonne de charbon actif pour l’absorption de l’huile dans la phased’évaporation, teneur en huile résiduelle≤0,003 mg/m3

FST= Filtre stérilepour un air comprimé à 100% sans bac-tériesAquamat = Système de traitement de condensat

FST

Poussières Huile BactériesEau

Poussières Huile BactériesEau

A

B

A

C

B

D

E

G

1

1

4

4

4

4

4

4

4

4

1

2

1

1

1

2

G 72

H 73

I 93

J 98

1

1

1

1

1

1

2

3

3

4

4

5

<

<

<

<

ACT FF

FF

FE

FC

FB

FD

FD

ACT

A

A

B

C

F

11

11

11

12

11-3

1-3

1-3

1-3

1-3

2

B 11-31

<

<

<

<

<

<

<

<

FST

FST

FE

Compresseurs à vis KAESER

Autres compresseurs

FFG

FE FD

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

FG AT

FE ECD

T ECD Compresseur

Aquamat

Aquamat

Compresseur THNF

THNF

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

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KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

FST

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

Impuretés contenues dans l’air comprimé:

+ Poussières -

+ Eau/Condensat -

+ Huile -

+ Bactéries -

ZKTFiltre

Réservoir d’air comprimé

Installation adaptée à de fortes variationsd’air comprimé

Exemples d’utilisation: sélection du degré de traitement selon ISO 8573-1

FiltreRéservoir d’air comprimé

Installation adaptée à de fortesvariations de consommation d’aircomprimé

KA

ES

ER

AT FE ZK

KA

ES

ER

Clas

se

<0,

1

Point de rosée

(x=teneur eneau liquideen g/m3 )

–

–

–

–

–

0,1<

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5

100

100000

–

–

–

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d<1,0

1

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10000

–

–

–

–

–

–

1,0<

d<5,0

0

10

500

1000

20000

µm

–

–

–

–

–

< 5

< 40

–

–

mg/

m3

–

–

–

–

–

< 5

< 10

–

–

mg/m3

<0,01

<0,1

<1,0

<5,0

–

–

–

–

–

<- 70 °C

<- 40 °C

<- 20 °C

<+ 3 °C

<+ 7 °C

<+ 10 °C

x <0,5

0,5<x < 5,0

5,0<x <10,0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Degré de filtration:

Particules solides/PoussièresQuantité maximale de particules par m3 Particules avec d (µm)

ISO

8573

-1 HumiditéTeneur

en huile totale

suivant spécifications client

Aérosols ≤ 0,001 mg/m3, exempt de particules > 0,01 mµAérosols ≤ 0,01 mg/m3, exempt de particules > 0,01 µmAérosols ≤ 0,01 mg/m3, exempt de particules > 1 µmAérosols ≤ 1 mg/m3, exempt de particules > 1 µm

Teneur en vapeur d’huile résiduelle ≤ 0,003 mg/m3, exempt de particules> 0,01 µm, stérile, inodore, sans goûtTeneur en vapeur d’huile résiduelle ≤ 0,003 mg/m3, exempt de particules> 0,01 µmTeneur en vapeur d’huile résiduelle ≤ 0,003 mg/m3, exempt de particules> 1 µm

A

B

C

D Aérosols ≤ 5 mg/m3, exempt de particules > 3 µmAérosols ≤ 5 mg/m3, exempt de particules > 1 µmNon traité

E

F

G

H

I

J

2. Traitement économique de

l’air comprimé


30 g d’eau; l’excédent de 70 g/min estcondensé et séparé. Près de 35 litres decondensat sont ainsi produits par jour-née de travail de 8 heures.

Si par ailleurs, un sécheur frigorifiqueest monté en aval, il produira 6 litres decondensat par jour. L’air compriméamené dans le sécheur est refroidi à+3 °C puis réchauffé à la températureambiante. Il en résulte une sous-satura-tion d’humidité de près de 20 % d’où unair comprimé relativement sec et demeilleure qualité.

2. Humidité d’airNotre air atmosphérique est plus oumoins humide, c’est à dire qu’il présen-te toujours une teneur en vapeur d’eau.Cette humidité varie en fonction de latempérature. Ainsi par exemple, un airsaturé d’humidité à 100 % retient, àune température de +25 °C, près de23 g d’eau par mètre-cube.

3. CondensatsLes condensats se forment lorsque l’airest réduit en volume pendant que satempérature baisse. Il n’est alorsplus en mesure de retenir la totalité de lavapeur d’eau. C’est exactement ce qui seproduit dans le bloc de compression etdans le refroidisseur final d’un compres-seur.

4. Les termes techniques et leursignification

a) Humidité absolue de l’airIl s’agit de la vapeur d’eau contenue del’air, indiquée en g/m³.

b) Humidité relative de l’air (Frel)L’humidité relative de l’air indique ledegré de saturation, c. à d. le rapport dela teneur effective en vapeur d’eau aupoint de saturation effectif de l’air(100 % Frel). Celui-ci est fonction de latempérature: l’air chaud peut retenirdavantage de vapeur d’eau que l’airfroid.

c) Point de rosée atmosphériqueLe point de rosée atmosphérique est latempérature à laquelle l’air atteint, à lapression atmosphérique (conditionsambiantes), un degré de saturationd’humidité (Hrel) de 100 %.

Quelques exemples de valeurs:

d) Point de rosée sous pressionIl s’agit de la température à laquelle l’aircomprimé atteint, à la pression absolue,son point de saturation d’humidité(100 % Hrel). Dans le cas de l’exempleci-dessus, cela signifie: l’air à 10 bar (a)avec un point de rosée sous pression de+3 °C a une humidité absolue de 6 gpar mètre-cube d’air industriel.Pour mieux comprendre: si l’on détend

le mètre-cube industriel sous 10 bar (a)(cité en exemple ci-dessus) à la pressionatmosphérique, il décuplera en volume.La teneur en vapeur d’eau reste de 6 gmais se répartit sur le volume décuplé.Chaque mètre-cube d’air détendu necontient plus alors que 0,6 g de vapeurd’eau. Cela correspond à un point derosée atmosphérique de –24 °C.

5. Séchage d’air comprimé - écono-mique et respectueux de l’environne-ment

a) Sécheur frigorifique ou sécheur paradsorption?Les nouvelles mesures légales concer-nant les frigorigènes pour la protectionde l’environnement n’ont rien changé aufait que les sécheurs par adsorption nereprésentent nullement une alternativeaux sécheurs frigorifiques sur le planrentabilité comme sur le plan environne-ment. Ces derniers ne nécessitent que3 % de l’énergie consommée par uncompresseur pour produire l’air compri-mé alors que les sécheurs par adsorptionen consomment 10 à 25 % sinon plus.C’est la raison pour laquelle aujourd’huiencore, il y a lieu d’utiliser des sécheursfrigorifiques pour les applicationsnormales. Par contre, lorsque des qualités d’aircomprimé très sec avec des points derosée sous pression jusqu’à –20, –40 ou–70 °C sont requises, les sécheurs paradsorption restent les plus indiqués.

b) Quel frigorigène employer?L’utilisation de FCKW tel que les fluidesfrigorigènes R 12 et R 22 est interditeaux nouveaux sécheurs frigorifiques.

Les frigorigènes disponibles et leuraction sur l’environnement sont donnésdans le tableau ci-dessous.Les constructeurs de sécheurs frigori-fiques ont généralement utilisé jusqu’en2000 le R 22, un FCKW à halogénationpartielle. Il ne présentait par rapport auR 12 qu’un potentiel d’ozonolyse de5 % et un potentiel d’effet de serre égale-ment plus faible de seulement 12 %.Aujourd’hui, les constructeurs utilisentprincipalement le H-FKW R 134a,recommandé par la législation pour soneffet inoffensif sur la couche d’ozone del’atmosphère en alternative au R 22,pour remplacer le R 12. Le R 134a présente l’avantage de pou-voir être utilisé sur les anciennes machi-nes ayant fonctionné jusqu’alors auR 12 sans que de grandes modificationsmécaniques de l’appareil soient néces-saires.En dehors du R 134a, de nouveaux H-FKW tels que le R 404A et le R 407Cavec également un potentiel d’ozonolysede 0% sont aussi utilisés de nos jours. Ils’agit en fait de “Blends”, des mélangesde différents fluides frigorigènes qui pré-sentent d’une part des “glissements” detempérature différemment importants,c’est à dire des écarts entre la tempéra-ture d’évaporation et la température decondensation de leurs composants etd’autre part un potentiel d’effet de serreplus élevé que le R 134a (voir tableauci-dessous). C’est pourquoi le R 407Cne peut être utilisé que dans des domai-nes d’application particuliers. LeR 404A par contre est intéressant pourles débits élevés à partir de 24 m³/min,du fait de son faible glissement detempérature.

1. Exemple pratiqueLorsqu’un compresseur refroidi par flui-de aspire 10 m³ d’air ambiant à laminute, par une température de 20°C,sous une humidité relative de 60 %,env. 100 g de vapeur d’eau sont conte-nus dans cet air. L’air compressé à unrapport volumétrique de 1:10 pour unepression absolue de 10 bar donne1mètre-cube d’air industriel.

L’air peut, avec une température de80 °C après la compression, retenir290 g d’eau par mètre-cube. Du faitqu’il ne contient que 100 g de vapeurd’eau, il est relativement sec, avec unehumidité relative d’env. 35 %; il ne seforme pas de condensat. Dans le refroi-disseur final du compresseur, la tempé-rature de l’air comprimé de 80 °C estréduite à env. 30 °C. Le mètre-cube d’airne peut plus alors absorber que près de

Le problème est dans l’air – ausens propre du mot: un refroidis-sement de l’air atmosphérique,comme c’est le cas après sa com-pression dans le compresseur,entraîne une condensation de lavapeur. Un compresseur 30 kW

avec un débit de 5 m3/min à7,5 bar “produit” ainsi, dans desconditions de service normales,près de 20 litres de condensat paréquipe de travail. Celui-ci doit êtreévacué du circuit d’air compriméafin d’éviter tout risque de défautde fonctionnement et de détériora-tion. Le séchage de l’air compriméconstitue donc une partieintégrante et essentielle dutraitement adapté au cas d’utilisa-tion. Ce chapitre fournit des infor-mations utiles sur le séchage éco-nomique et écologique de l’aircomprimé.

8 9

Réfrigérant

H-FCKWRéfrigérant R 22

H-FKWRéfrigérant R 134a

et “Blends”R 404A

R 407C

CHClF2

CH2F-CF3

R 143a/125/134a

R 32/125/134a

5%

0%

0%

0%

12%

8%

26%

11%

0

0

0,7

7,4

CompositionFormule

Potentiel d’ozonolyse(angl.: ODP = ozonedepletion potential)

[R 12 = 100%]

Potentiel d’effet de serre(angl.: GWP = global

warming potential)[R 12 = 100%]

Glissement de tempéra-ture. Ecart possible entrela température d’évapora-tion et la température de

condensation [K]

Point derosée en °C

Teneur en eau maxien g/m³

+40

+30

+20

+10

0

-10

-20

-25

50,7

30,1

17,1

9,4

4,9

2,2

0,9

0,5

Refroidissement: 1 Bm3 à +3 °C avec

102,9 g/min d’eau,

degré de saturation 1728 %,

Production de condensat 96,95 g/min

46536 g/8h par jour = ca. 47 litres

Air ambiant: 10 m³/min

à 20 °C avec 102,9 g/min d’eau,

degré de saturation 60 %

Rapport volumétrique

1 : 10

1 Bm3/min, à 80 °C

avec 102,9 g/min d’eau,

degré de saturation 35%

3. Pourquoi sécher

l’air comprimé ?


rise la séparation des condensats.Points bas dans le conduit d’air compri-mé:Pour assurer le bon acheminement ducondensat dans le réseau d’air compri-mé en zone humide, on évitera lesentrées et sorties vers le haut et sur les

côtés. Les piquages devront être situés aux points bas des conduits pour facili-ter l’évacuation du condensat.Pour une circulation d’air à une vitessede 2 à 3 m/s dans des conditions de ser-vice normales, un point d’évacuationd’eau dans une zone humide du circuitd’air comprimé peut séparer le conden-sat aussi efficacement qu’un réservoird’air comprimé (illustr. 1).

b) Sécheur d’air compriméDes points de collecte et d’évacuation decondensat se trouvent également auniveau du séchage de l’air comprimé.

Sécheur frigorifique:Des condensats se forment égalementdans le sécheur frigorifique pendant leséchage de l’air par refroidissement.

Sécheur par adsorption:Le refroidissement dans le conduit d’aircomprimé entraîne la formation decondensats au niveau du préfiltre dusécheur par adsorption. Dans le sécheurpar adsorption même, l’humidité ne sedégage que sous forme de vapeur, en rai-son de la pression partielle.

c) Séparateur décentraliséLorsqu’il n’y a pas de séchage centraliséd’air comprimé, de grandes quantités decondensats se forment au niveau des

séparateurs d’eau installés en amont desconsommateurs d’air comprimé. Cesséparateurs nécessitent alors un entre-tien intensif.

2. Systèmes de purge courantsActuellement, trois systèmes sont géné-ralement utilisés:

a) Purgeur à flotteur (illustr. 2)

Le purgeur à flotteur est l’un des plusanciens systèmes de purge; il a rempla-cé la purge manuelle à la fois antiécono-mique et peu fiable. Cette purge decondensat suivant le principe de flotteurs’est cependant avérée sensible aux ano-malies du fait des impuretés contenuesdans l’air comprimé tout en demandantbeaucoup d’entretien.

b) ElectrovanneLes électrovannes offrent une plus gran-de sécurité de fonctionnement que lespurgeurs à flotteur mais il est nécessaired’en vérifier le colmatage éventuel àintervalles réguliers. Un mauvais réglagedes intervalles d’ouverture de soupapepeut entraîner des pertes d’air compriméet par conséquent une plus forteconsommation d’énergie.

c) Purgeur de condensat commandé parniveau (“ECO DRAIN”, illustr. 3)Aujourd’hui, on utilise généralement despurgeurs à commande intelligente par

niveau. Ils présentent l’avantage d’êtreéquipés d’une sonde électronique au lieudu flotteur sujet aux anomalies. Celasignifie que, contrairement au purgeur àflotteur, les défauts dus à un colmatageou à une usure mécanique sont exclus.De plus, un calcul précis des tempsd’ouverture de la soupape permet d’évi-ter les pertes d’air comprimé (commesur le robinet flotteur). La surveillance

automatique et la possibilité de trans-mission des signalisations à un systèmede contrôle central sont deux autresavantages.

d) Installation appropriéeUn court tuyau avec une vanne d’arrêtdoit toujours être installé entre le systè-me de séparation de condensat et le pur-geur (illustr. 3).

Le purgeur peut ainsi être isolé lors destravaux d’entretien sans qu’il soit néces-saire d’arrêter la station d’air comprimé.

1. Purge de condensatsDes condensats chargés d’impuretés seforment toujours à différents endroits ducircuit d’air comprimé (illustr. ci-des-sus). L’évacuation de ces condensats estabsolument indispensable. De sa fiabili-té dépendent la qualité de l’air compri-mé, la sécurité de fonctionnement et larentabilité de la station d’air comprimé.

a) Points de collecte etd’évacuation des condensatsLes premiers points de collecte et d’éva-cuation des condensats sont les organesmécaniques du circuit d’air comprimé.C’est là que sont engendrés 70 à 80 %de la totalité des condensats – à condi-tion que les compresseurs soient équipésd’un refroidisseur final efficace.

Séparateur cyclonique:Il s’agit d’un séparateur mécanique quisépare les condensats de l’air sous l’effetde la force centrifuge (illustr. à droite).

Pour qu’il puisse donner le meilleur ren-dement, il doit toujours être raccordé àla production d’air comprimé.

Refroidisseur intermédiaire:Sur les compresseurs bi-étagés avec refroidisseurs intermédiaires, le conden-sat se forme aussi au niveau du sépara-teur du refroidisseur intermédiaire.

Réservoir d’air comprimé:Outre sa fonction principalede stockage, le réservoir d’aircomprimé assure la séparation descondensats de l’air sous l’effet de laforce de gravité. Si son dimensionne-ment est approprié (débit compres-seur/min : 3 = volume du réservoir enm³), il est aussi efficace qu’un sépara-teur cyclonique. Il peut cependant,contrairement à ce dernier, être installésur la tuyauterie collectrice centraliséed’air comprimé de la station de com-presseurs, lorsque l’entrée d’air est situéen haut et la sortie d’air en bas. Leréservoir contribue de plus au refroidis-sement de l’air comprimé par sa grandesurface de dissipation thermique et favo-

10 11

Le condensat est un sous-produitde l’air comprimé aussi inévitablequ’indésirable. Nous avons expli-qué dans le chapitre “Pourquoisécher l’air comprimé?” (p. 8)comment il se forme. C’est ainsiqu’un compresseur 30 kW avec un

débit de 5 m³/min produit, dansdes conditions moyennes de servi-ce, env. 20 litres de condensat parjournée de travail. Ce condensatdoit être évacué du circuit d’airafin d’éviter tout défaut de fonc-tionnement, arrêt de production etrisque de corrosion. Ce chapitreinforme sur la manière appropriéed’évacuer le condensat et de réali-ser d’importantes économies d’é-nergie.

4. Evacuation fiable des

condensats

Illustr. 1: Point bas avec purgeur de conden-sat

Illustr. 2: Purgeur à flotteur Illustr. 3: “ECO DRAIN” avec vanne d’arrêt


métaux lourds ne permet pas une sépa-ration par la force centrifuge. Si la teneuren huile présente de plus un indice enester, le condensat risque d’être agressifet doit être neutralisé. Ce type decondensat ne peut être traité qu’aumoyen de dispositifs de clivage d’émul-sions.

c) Condensats engendrés par les com-presseurs non lubrifiésLe condensat engendré par les systèmesde compression non lubrifiés présentetout de même une teneur en huile esti-

mable du fait de la pollution toujoursplus importante. Il contient de plus untaux élevé de dioxyde de sulfure, demétaux lourds et/ou de particules soli-des. Ce condensat est par conséquent

agressif, sa valeur pH se situe entre 3 et6. Ce type de condensat ne peut pasêtre déversé dans la canalisation deseaux usées, quoiqu’on en dise.

3. Elimination externeIl est naturellement possible de collecterle condensat et de le faire éliminer pardes entreprises spécialisées. Ce moded’élimination coûte toutefois entre 40 et150 €/m³ selon la nature du condensat.Compte tenu des quantités de conden-sats engendrés, un traitement par l’utili-sateur est souvent très rentable. Il per-met de réduire selon les techniques éco-logiques la quantité initiale de conden-sat à éliminer à seulement 0,25‰.

4. Méthodes de traitement

a) DispersionsGénéralement, un séparateur à troiscompartiments composé de deuxcompartiments de séparation préliminai-re et d’un compartiment de filtration surcharbon actif suffit au traitement de cetype de condensat. La séparation pro-prement dite s’effectue par gravité.

L’huile nageant en surface dans le com-partiment de l’appareil est amenée

d a n s

un réser-voir collecteur pour être éliminée selonles techniques écologiques. Le conden-sat résiduel est alors soumis à une filtra-tion à deux étages et peut ensuite êtredéversé dans la canalisation des eauxusées. La séparation centrifuge permetd’économiser jusqu’à 95 % de ce quel’élimination des condensats d’originepar une entreprise spécialisée coûterait.Les séparateurs d’aujourd’hui sont adap-tés pour des débits de compresseurjusqu’à 160 m³/min. Pour des débitsplus importants, il suffit d’utiliser plu-sieurs séparateurs.

b) EmulsionsDeux types d’appareil sont généralementutilisés pour le traitement des émulsionsstables: les systèmes de séparation àdiaphragme travaillent suivant le princi-pe de l’ultrafiltration qui applique le pro-cédé Cross-Flow. Le condensat préfiltrése répand sur les diaphragmes. Une par-tie du liquide passe à travers et quittel’appareil sous forme d’eau épurée pou-vant être déversée dans la canalisation

des eaux usées. Un autre système deséparation utilise un agent séparateurpulvérisé qui enrobe les particulesd’huile, les transformant en flocons faci-les à filtrer. Leur filtration est assurée pardes filtres d’une texture déterminée. Lecondensat ainsi filtré peut être déversédans la canalisation des eaux usées.

c) Condensats engendrés par les com-presseurs non lubrifiésLe condensat engendré par les compres-seurs non lubrifiés doit être traité par dessystèmes de séparation chimique. L’unde ces procédés est la neutralisation dupH par addition de matières basiques etpar liaison et concentration de la part demétaux lourds en un gâteau de filtrage àéliminer suivant les techniques écolo-giques. Ce procédé est le plus coûteux.Les autorisations spéciales pour ledéversement de ce condensat ne concer-nent pas seulement son éventuelleteneur en huile mais aussi la concentra-tion des diverses matières aspirées avecl’air de l’atmosphère. Celles-ci peuventpolluer fortement le condensat.

1. Pourquoi traiterles condensats?Les utilisateurs d’air comprimé qui secontentent d’évacuer le condensat dansla canalisation encourent des sanctionsgraves. La raison: le condensat engen-dré par la production de l’air compriméest un mélange nocif. Il contient, du faitde la pollution, non seulement des parti-cules solides, mais aussi des hydrocar-bures, dioxydes de sulfure, du cuivre, duplomb, du fer et diverses autres sub-stances. L’évacuation des condensatsengendrés par les compresseurs estrégie par la loi sur le régime des eaux.Celle-ci prescrit le traitement obligatoirede toute eau polluée et s’applique àtous les condensats d’air comprimé,même ceux engendrés par les compres-seurs non lubrifiés.Il existe pour toutes les matières pol-luantes et pour le potentiel hydrogènedes valeurs de consigne légales. Ellessont définies différemment, suivant lesecteur d’activité.

Par exemple le condensat ne peut êtredéversé dans la canalisation des eauxusées que si sa teneur en hydrocarburesne dépasse pas 20 mg/l et si sa plage dePH se situe entre 6 et 9.

2. Les types de condensat

a) DispersionLe condensat engendré par l’air compri-mé peut être de différentes natures. Lesdispersions se retrouvent généralementdans les compresseurs à vis refroidis parfluide, utilisant des fluides de redroidis-sement synthétiques tels quele “Sigma Fluid”. Ce conden-sat peut être classé ni acide nibasique, sa valeur pH variantnormalement entre 6 et 9.Les impuretés aspirées avecl’air atmosphérique sont rete-nues dans la couche d’huilenageant en surface, qui selaisse séparer de l’eau sansdifficulté.

b) EmulsionL’aspect laiteux du liquidequi, même après plusieursjours, ne se dissocie pas,signale la présence d’émul-sions (voir illustr. 1 à droite).Il n’est pas rare de retrouverce type de condensats dansles compresseurs à pistons, àvis et à palettes utilisant deshuiles d’usage courant. Ici aussi, lesmatières polluantes sont mélangées auxmatières huileuses. Le mélange compactet stable formé par l’eau, l’huile et lesimpuretés telles que les poussières et les

La production d’air compriméentraîne la formation d’unegrande quantité de condensat(voir aussi chapitres 3 et 4). Ladésignation “condensat” peutporter à croire qu’il ne s’agitque de vapeur d’eau condensée.

Mais attention! Chaque com-presseur agit comme un aspira-teur surdimensionné: il aspireavec l’air pollué de l’atmosphè-re toutes les impuretés qui seretrouvent ensuite sous formeconcentrée dans le condensatde l’air comprimé non encoretraité.

5. Traitement fiable et économique des

condensats

12 13

Les séparateurs à diaphragmes sont l’un dessystèmes utilisés pour le traitement desémulsions stables du condensat.

1 2 3

Chaque compresseur aspire avec l’air de l’atmos-phère des vapeurs d’eau et des impuretés. L’huileet les matières polluantes doivent être séparées ducondensat (Illustr. ci-ccontre, photo 2) engendrépar la compression de l’air, avant que celui-cci nepuisse être déversé dans les canalisations des eauxusées.

Les systèmes de séparation par gravité telsque ce séparateur “Aquamat” assurent le trai-tement fiable et économique des dispersionsdu condensat


b) Consommation d’air en charge depointeIl s’agit de la quantité d’air requise lorsdes pointes de consommation. Ellevarie en fonction des demandes d’air desdifférents outils pneumatiques alimen-tés.

Pour pouvoir remplir au mieux leursdiverses fonctions, les compresseursdoivent être équipés de différentes com-mandes. Celles-ci doivent être en mesu-re, en présence d’un défaut du systèmede gestion prioritaire, d’intervenir pouréviter un arrêt du compresseur et uneinterruption de l’approvisionnement enair comprimé.

3. Commande prioritaireLes commandes prioritaires sont dessystèmes qui coordonnent le fonctionne-ment des compresseurs d’une stationd’air comprimé et mettent en marche ouarrêtent les appareils en fonction de laconsommation d’air.

a) Splitting des compresseursLe splitting est la répartition des com-presseurs de puissance et de régulationidentiques ou différentes entre la chargede base et la charge de pointe suivant laconsommation réelle d’air.

b) Fonctions des commandes prioritairesLa coordination des compresseurs estune tâche aussi délicate que complexe.Pour être à la hauteur de cette tâche, lessystèmes de gestion prioritaires d’au-jourd’hui doivent non seulement être enmesure de commander au moment

opportun la mise en service de compres-seurs de types et de puissances diffé-rents, mais aussi d’assurer la surveillan-ce de leur nécessité d’entretien et larépartition de leur charge, de déceler lesdéfauts éventuels pour limiter les coûtsd’entretien de la station d’air compriméet en optimiser la sécurité de fonction-nement.

c) Régulation appropriéeUne condition essentielle de l’efficience -c’est à dire de l’aptitude à économiserl’énergie - d’une commande prioritaireest une régulation appropriée des com-presseurs. Le débit total des appareilspour la charge de pointe doit être supé-rieur au débit du compresseur de basesuivant à mettre en service. Si un com-presseur à variation de vitesse est utilisépour la charge de pointe, sa plage deréglage doit être conséquemment supé-rieure au débit du compresseur suivant àmettre en service. Sinon, la rentabilitéde l’alimentation en air comprimé nepeut pas être garantie.

d) Transmission fiable des donnéesUne autre condition essentielle au fonc-tionnement sans défaut et à l’efficienced’une commande prioritaire est la fiabili-té de la transmission des données. Les

messages internes des compresseursmais aussi les messages entre les com-presseurs et le système de gestion prio-ritaire doivent être transmis. Par ailleurs,le circuit de signalisation doit rester soussurveillance afin que les défauts telsqu’une rupture de câble puissent êtredécelés aussitôt. Voies de transmission courantes:1. Contacts sans potentiel2. Signaux analogiques 4 – 20 mA 3. Interfaces, par ex.RS 232, RS 485 ou

Profibus DP.Une technique de transmission des plusmodernes est le Profibus. Il permet latransmission rapide de grandes quanti-tés de données sur de grandes distances(illustr. ci-dessous). Ainsi, les systèmesde gestion prioritaires ne doivent pasêtre installés obligatoirement dans lastation d’air comprimé.

1. Commande interne

a) Régulation pleine charge/marche àvideLes compresseurs sont le plus souventéquipés de moteurs asynchrones tripha-sés. La fréquence de démarrage admis-sible de ces moteurs diminue avec l’aug-mentation de leur puissance. Elle n’estpas en relation avec la fréquence dedémarrage requise pour mettre en mar-che et arrêter les compresseurs avec unfaible écart de régulation, en fonction de

la consommation réelle d’air comprimé.Ces commutations cependant ne rédui-sent que la sollicitation des composantssous pression du compresseur alorsque le moteur continue de tourner pen-dant un certain temps, consommant del’énergie en pure perte. Durant cettemarche à vide, les compresseurs con-somment encore près de 20 % de l’é-nergie consommée en pleine charge.

b) Variation de fréquenceLes compresseurs dont la vitesse derotation est réglée par un variateur defréquence n’ont pas un rendement con-stant dans leur plage de réglage. Avecun moteur de 90 kW, il se réduit parexemple dans une plage de réglage entre30 et 100 % de 94 auf 86 % . A celas’ajoute la perte due au variateur de fré-quence et aux variations de puissancedes compresseurs.Employés mal à propos, les systèmes VFpeuvent devenir énergivores à l’insu del’utilisateur. La variation de fréquencen’est donc pas un moyen infaillible deréduire au maximum la consommationénergétique des compressseurs.

2. Classification de la consommationd’airGénéralement, les compresseurs sontclassés selon leur fonction pour chargede base, pour charge moyenne ou char-ge de pointe ou de soutien.

a) Consommation d’air en charge debaseIl s’agit de la quantité d’air requise enpermanence par une entreprise.

Malgré tous ses avantages, l’aircomprimé est un vecteur d’é-nergie coûteux. Par conséquent,il faut chercher à réduire lescoûts. Dans de nombreux casd’application, les coûts suréle-vés résultent souvent d’une

mauvaise adaptation des débitsdes compresseurs aux varia-tions de la consommation d’aircomprimé. Il n’est pas rare queles compresseurs ne soientexploités qu’à 50 %. De nom-breux utilisateurs n’en prennentpas conscience si leurs com-presseurs ne sont équipés qued’un compteur d’heures de ser-vice et non pas d’un compteurd’heures en charge. Les systè-mes de commande appropriéssont alors une aide efficace: ilspermettent d’augmenter le tauxde charge à 90 % et d’obtenirainsi une économie d’énergie de20 % et plus.

6. Gestion efficientedes compresseurs

14 15

Régulation DualRégulation Charge-MMarche à vide-AArrêt

Régulation Dual-GDpression constante, régulation progressive dudébit par régulateur progressif

Régulation QuadroRégulation Charge-MMarche à vide-AArrêt avecsélection automatique du mode de fonction-nement approprié

SFC (VF)Variation de fréquence – régulation progressi-ve du débit par régulation de la vitesse moteur

La commande interne de compresseur “KAESER Sigma Control” comporte quatre concepts de gestion pour la configuration

Le Profibus permet la transmission rapidedes données de la station de compresseursau système de gestion prioritaire.


seurs, la quantité maximale recomman-dée pour ce type de commande, la pres-sion différentielle minimale de commu-tation est généralement de 1,4 bar.

a) Commande en cascade avecpressostat électroniqueL’utilisation d’un pressotat électroniquepermet de réduire les pressions différen-tielles de commutation entre la pressionmaximale et la pression minimale à 0,2bar et les écarts entre les points de

commutation. Dans lesconditions favorables,une pression différentiellede 0,7 bar peut êtreatteinte.

Comme mentionné pré-cédemment, il est vive-ment déconseillé d’ac-coupler plus de 4 com-presseurs à une comman-de en cascade. Il pourraiten résulter de très impor-tantes pertes d’énergie et

de charge du fait du grand écart de pres-sion.

2. Commande par pressionUn système de coordination de plusieurscompresseurs, incontestablement plusmoderne, particulièrement face aux hau-tes exigences d’efficience citées précé-demment, est la commande par pres-sion. Ce système permet, à l’aide d’uneseule plage de pression, de coordonnerautant de compresseurs que nécessaire(Illustr. 1). Une condition indispensableest cependant l’utilisation d’un systèmede gestion par microprocesseur (MVS)

ou mieux encore, d’un PC industriel avecune technique de commande intelligen-te. La commande par pression offre éga-lement diverses possibilités.

a) Commande vectorielleLa commande vectorielle détermine lahausse ou la baisse de pression entre lespressions minimale et maximale définiespour ensuite calculer la consommationd’air. Les compresseurs sont pratique-ment commandés par rétrospective, enfonction de l’air qui a été consommé.(Illustr. 2). Dans les systèmes d’air com-primé à consommation d’air variable,des vibrations peuvent se produire dansle réseau de tuyauteries, entraînant lanécessité d’un amortissement. C’estalors que l’adaptation des compresseurs

prend une importance particulière.Généralement, ce mode de commandene permet pas de réduire la pression dif-férentielle à moins de 0,5 bar car lamesure est effectuée dans la plage entrepression minimale et pression maxima-le.

b) Commande par pression avecdétermination de tendancePlus efficiente encore que la commandevectorielle, la commande par pressionavec détermination de tendance permetd’obtenir des pressions différentielles deseulement 0,2 bar. Cette valeur estactuellement reconnue la plus bassedans la technique de l’air comprimé. Ladétermination de tendance ne se basepas sur le calcul de la hausse ou de labaisse immédiate de pression dans unepériode définie. La commande observe

plutôt le profil de consommation dans lecircuit d’air comprimé après la mise enmarche d’un compresseur et tire lesconclusions en conséquence pour lesmises en circuit suivantes (Illustr. 3).Ainsi la détermination de tendance, tra-

vaillant avec une précisionde 0,01 à 0,03 bar, restetoujours actuelle ce qui per-met à la commande de coor-donner de manière optimalemême des compresseursavec de fortes variations deconsommation et d’obtenirdes pressions différentiellesminimales. Il est aujourd’huipossible de relier 16 com-presseurs entre eux pour leurcommande en série dans

une plage de pression de seulement 0,2bar. La bande de pression est sécuriséepar une bande dite de secours pour lessituations d’urgence, si bien que la fiabi-lité de l’alimentation en air compriméreste assurée. Ces commandes peuventcontribuer pour une grande part à éco-nomiser l’énergie dans les systèmes d’aircomprimé. En effet: une baisse de pres-sion dans le système de 0,1 bar repré-sente déjà une économie d’énergie d’unpour cent.

c) Commande en fonction de la chargede pointeCes commandes par pression avecdétermination de tendance répartissentles compresseurs en groupes en fonctionde leurs puissance. Ainsi, elles ne sontpas seulement en mesure d’assurer unerépartition égale de leurs heures de ser-vice et en charge, elles peuvent de plussélectionner le compresseur le mieux

approprié au moment le plus opportun.(Illustr. 4). La condition essentielle estcependant une répartition (splitting)optimisée. Cela signifie que les com-presseurs de puissance identique ou dif-férente seront répartis pour la charge debase ou la charge de pointe selon laconsommation d’air (voir aussi chapitre

“Gestion efficiente descompresseurs”). Ce modede commande de com-presseurs, le plus renta-ble actuellement, requiertnéammoins l’échange etle traitement d’une gran-de quantité de données.Seuls les PC industrielsintelligents tels que le“Sigma Air Manager”

(SAM) proposé parKAESER sont en mesure de traiter cesquantités de données. Les PC industrielsse laissent également raccorder aux sys-

tèmes de gestion prioritaire et remplis-sent en même temps que la fonctiond’une commande hautement performan-te, celle d’un serveur Web avec pagesprogrammées en HTML. Il est ainsi possible, sans logiciel spécial,de saisir les données de fonctionnementdes compresseurs et le taux de charge etle rendement de toute la station d’aircomprimé, de visualiser les donnéessous une forme compréhensible, de lesanalyser et de réagir en conséquence(voir aussi page 27 “Sigma AirManager”).

1. Commande en cascadeLa commande en cascade est la métho-de classique de couplage de compres-seurs pour une gestion en série. Pourcela, un point de commutation inférieuret un point de commutation supérieursont attribués à chaque compresseur. Siplusieurs compresseurs doivent êtrecoordonnés, leur régulation sera éche-lonnée, rappelant une cascade. Lorsquela consommation d’air est faible, un seulcompresseur est mis en service, la pres-sion de ce compresseur se situe alorsdans la plage supérieure, entre la valeurminimale (pmin) et la valeur maximale

(pmax) et baisse en cas d’une augmen-tation de la consommation d’air et de lamise en service de plusieurs compres-seurs (Illustr. 1). La constellation qui enrésulte n’est guère favorable: lorsque laconsommation d’air est faible, la pres-sion dans le circuit atteint le niveau maxiavec une augmentation des pertesd’énergie dues aux fuites; lorsque laconsommation d’air devient importante,la pression baisse et la réserve de pres-sion dans le circuit se réduit.

a) Commande en cascade aveccontacteur manométriqueSi la commande en cascade est activéepar pressostat ou par manomètre, lapression différentielle minimale de com-mutation doit généralement être réglée à0,5 bar pour chaque compresseur pen-dant que l’écart entre les différentspoints de commutation doit être d’aumoins 0,3 bar. Avec quatre compres-

Les stations d’air comprimé secomposent généralement deplusieurs compresseurs de tail-les identiques ou différentes.Une commande prioritaire estnécessaire pour coordonnerchacun de ces appareils.

Autrefois, cette tâche était rela-tivement simple: il suffisaitd’alterner des compresseurs demême taille dans la fonctioncharge de base pour obtenir unerépartition égale de leur charge.Aujourd’hui, elle est plus com-plexe: la production d’air com-primé doit être exactementadaptée aux besoins de l’utili-sateur et donner le meilleurrendement énergétique. Enprincipe, il existe deux diffé-rents systèmes de gestion prio-ritaire de compresseurs: lacommande en cascade et larégulation de la plage de pres-sion.

7. Régulation de la plage depression – Adaptation des compresseurs aux consommations réelles d’air comprimé

16Guide technique de l’air comprimé 17

Illustr. 1: Différence de variations et deréduction de pression entre les commandesen cascade (coffrets de couplage et de per-mutation) et les commandes par pression(“SAM” ou “VESIS”)

Illustr. 2: Commande vectorielle de com-presseurs

Illustr. 4: Meilleure sollicitation des compres-seurs par une répartition (splitting) optimiséeet une coordination efficiente

Illustr. 3: Commande par pression avecdétermination de tendance (ci-ddessous)

ComparaisonCCoommmmaannddee eenn ccaassccaaddee//-CCoommmmaannddee ppaarr pprreessssiioonn

(Commande par pression)


dispositifs de fermeture de porte ou lepréchauffage de l’air de combustion. Desregistres ou dispositifs à volets à com-mande manuelle ou automatique éva-cuent l’air chaud vers l’extérieur lorsqu’ilne doit pas être utilisé. Une régulationthermostatique des registres permet d’a-dapter exactement le débit d’air chaudnécessaire pour obtenir des températu-res toujours constantes. Cette formulepermet de réutiliser jusqu’à 94% de lapuissance électrique absorbée par uncompresseur à vis. Elle peut s’avérertout aussi rentable avec descompresseurs de petite taille, car l’éner-gie calorifique produite par un compres-seur de 18,5-kW suffit déjà pour lechauffage d’une maison familiale.

b) Production d’eau chaudeL’installation d’un échangeur de chaleur(Illustr. 1) sur le circuit d’huile desrefroidisseurs à vis à refroidissement parair ou par eau permet de produire del’eau pour des usages divers. Un échan-geur de chaleur à plaques ou un échan-geur de chaleur de sécurité sera utilisé,selon l’usage prévu de l’eau chaude:alimentation d’un réseau de chauffagecentral ou à usage sanitaire ou proces-

sus de fabrication ou de nettoyage depièces. Ces échangeurs de chaleur per-mettent de produire de l’eau chaude jus-qu’à 70 °C maxi. Les frais d’investisse-ment de ce mode de récupération decalories avec des compresseurs à partirde 18,5 kW peuvent être amortis en l’espace de 2 ans, à condition toutefoisd’une planification dans les règles.

4. Observation des mesures desécuritéEn principe, le système de refroidisse-ment primaire du compresseur ne doitjamais être utilisé pour la récupérationdes calories. La raison: une éventuellepanne de la récupération des caloriescompromettrait également le refroidisse-ment du compresseur et par conséquentla production d’air comprimé. C’estpourquoi, il y aura toujours lieu d’équi-per le compresseur d’échangeurs dechaleur supplémentaires, spécialementpour la récupération de calories. En pré-sence d’un défaut, le compresseur peutveiller à sa propre sécurité de fonction-nement: si l’évacuation thermique nes’effectue pas par l’échangeur de chaleurfluide/eau du système de récupérationde calories, le compresseur se permutesur le système de refroidissement air oueau primaire sans perturber l’alimenta-tion en air comprimé.

5. Conclusion La récupération des calories représenteun moyen sûr de maximaliser la rentabi-lité d’une station d’air comprimé tout enpréservant l’environnement. L’investisse-ment nécessaire est relativement faible.Il varie selon les conditions ambiantesdu lieu d’installation, l’utilisation prévueet le mode de récupération de calorieschoisi.

1. Les compresseurs produisenten premier lieu de la chaleurCela peut surprendre mais toute l’éner-gie consommée par un compresseur esttransformée à 100% en chaleur. L’airdans le compresseur se charge d’unpotentiel d’énergie lors de sa compres-sion. Cette masse énergétique, détendueà la pression atmosphérique, refroidie etréchauffée à la température ambiante,peut être réutilisée.

2. Jusqu’à 94% d’énergie réutilisable72% des calories récupérables, soit laplus grosse part, se trouvent dans l’a-gent réfrigérant des compresseurs àinjection d’huile ou de fluide; 13% dansl’air comprimé et jusqu’à 9% dans laperte de chaleur du moteur d’entraîne-ment électrique. Sur les compresseurs àvis refroidis par huile ou par fluide, deconstruction carrossée, il est même pos-sible de récupérer cette perte de chaleurdu moteur électrique par un refroidisse-ment approprié. Ce sont donc jusqu’à94% de l’énergie consommée par lecompresseur qui peuvent être réutiliséspour le chauffage. Seuls 2 % des calo-ries sont dissipés par rayonnement alorsque 4% sont retenues dans l’air compri-mé (voir le diagramme de répartition,page 19).

3. Les possibilités de récupération de caloriesLes utilisateurs soucieux d’une rentabili-té maximum de leur station d’air com-primé peuvent choisir entre différentesversions de récupération de calories.

a) Production d’air chaudSur les compresseurs à vis refroidis parair et par huile ou par fluide, la formulede récupération de calories la plus sim-ple consiste à réutiliser directement l’airde refroidissement réchauffé par le com-presseur. L’air chaud est canalisé vers leszones nécéssitant un apport calorifique(Illustr. 1). Cet air chaud peut naturelle-ment être utilisé pour d’autres usagestels que les processus de séchage, les

Face à la hausse continuelledes prix de l’énergie, économi-ser l’énergie est devenu unenécessité autant écologiquequ’économique.Les constructeurs de compres-seurs proposent à cette fin une

multitude de possibilités com-me par exemple la récupérationdes calories émises par lescompresseurs à vis.

8. Economie d’énergiepar la récupération des calories

18 19

Illustr. 1: Système de récupération de calories avec gaine de recyclage et registres pour la pro-duction d’air chaud

EtéAir sortant

HiverChauffage

Diagramme de répartition: Puissance électrique totale absorbée 100%

Calories élimi-nées par rayon-nement ducompresseur2%

Calories rete-nues dans l’aircomprimé 4%

Calories récupérables 4%

Calories émisespar le moteur d’en-traînement (élimi-nées par l’air de re-froidissement) 9%

Calories récupéra-bles émises par lerefroidisseur de flu-ide 72%

Calories récupéra-bles émises par lerefroidisseur final(refroidissement del’air comprimé)13%

Illustr. 2: Dispositif de récupération de calories pour la production d’eau chaude - l’échangeur de chaleur à plaques produit de l’eauchaude jusqu’à + 70 °C

Echangeur de chaleur à pla-ques

Circuit fluide de refroidisse-ment du compresseur

Circuit eau industrielle


givrage en hiver des conduites externesinsuffisamment isolées, fortes chutes depression dues aux longues tuyauteries.

a) Dimensionnement approprié duréseauLe dimensionnement du réseau detuyauterie doit en tous cas être détermi-né par un calcul prenant pour base unechute de pression maximale de 1 barentre le compresseur et les outils pneu-matiques, traitement standard d’aircomprimé (sécheur frigorifique) inclus. Les pertes de charge sont évaluées endétail comme suit (Illustr. à droite):Tuyau principal 0,03 barTuyau distributeur 0,03 barTuyau d’alimentation 0,04 barSécheur 0,20 barUnité d’entretien ettuyau 0,50 barTotal maxi 0,80 bar

Cette répartition montre l’importanced’un calcul des pertes de charge aux dif-férents points de la tuyauterie. Les rac-cords et organes d’isolement sont égale-ment à prendre en considération. Il nesuffit donc pas de prendre le métragelinéaire de la tuyauterie et d’appliquerune table de calcul ou une formule. Leslongueurs de tuyauterie sont à détermi-ner selon la technique des fluides. Il estgénéralement difficile, en début de pla-nification, de se représenter les raccordset organes d’isolement dans leur ensem-ble. On multipliera alors le métragelinéaire de tuyauterie par 1,6. Les dia-mètres des tuyaux sont ensuite calculéssimplement, en fonction du diagramme

de dimensionnement courant (voirillustr. à droite).

Economie d’énergie dès la pose destuyauxUne pose de tuyaux aussi rectiligne quepossible permet d’économiser l’énergie.Les sinuosités, par exemple sur le pour-tour des piliers de soutien, peuvent êtreévitées par une pose du tuyau longeantl’obstacle. Les points anguleux desangles droits qui entraînent de fortespertes de charge peuvent facilement êtreremplacés par des coudes à 90° à cour-bure surdimensionnée. Utiliser des robi-nets d’arrêt ou des soupapes à clapet àpassage intégral au lieu des organes

d’arrêt d’eau que l’on rencontre encoresouvent. Dans les zones humides duréseau, c’est à dire uniquement dans lasalle de compression d’une station d’aircomprimé moderne, les entrées et sor-ties de la conduite principale sont à diri-ger vers le haut ou du moins à poser enbiais. La conduite principale doit avoirune inclinaison de deux pour mille. Lapossibilité d’évacuation du condensatest à prévoir au point le plus bas de latuyauterie. Dans les zones sèches parcontre, les tuyaux sont à poser horizon-talement et les sorties à diriger vers lebas.

c) Dans quelle matière les tuyauxdoivent-ils être?Aucun matériau particulier ne peut êtrerecommandé du simple fait de ses pro-priétés. Les prix seuls ne sauraient nonplus représenter un critère de choixabsolu. Les tuyaux galvanisés, en cuivreou en matière plastique se retrouvent aumême niveau de prix après addition detous les coûts de matériel et d’installa-tion. Les tuyaux en inox coûtent environ20% de plus, mais des techniques detraitement plus rentables, développéesentretemps, ont ici aussi permis uneréduction des prix.Nombre de fabricants proposent aujour-d’hui des tableaux énonçant les condi-tions optimales des différents matériauxpour tuyauterie. Avant tout investisse-ment, il est recommandé d’étudier soi-gneusement ces tableaux, de prévoir l’é-volution de l’exploitation de la stationd’air comprimé, puis d’établir un cahierdes charges pour la tuyauterie. Ce n’estqu’ainsi que le meilleur choix sera fait.

d) Important: une technique de raccordement appropriéePour raccorder les tuyaux entre eux, lessouder, les coller ou les fixer par visavant de les coller. Leur démontage peuts’avérer difficile, mais ce mode de rac-cordement réduit sûrement les risquesde fuite à un strict minimum.

1. Production économiqued’air compriméTous les coûts d’énergie, d’agent réfrigé-rant, d’entretien et d’amortissement d’uncompresseur pris en considération, leprix du mètre cube d’air qui dépendaussi de la puissance, la charge, l’état etla conception du compresseur peutvarier dans une fourchette très large etalourdir les charges de l’entreprise.Nombreuses sont les entreprises qui, dece fait, attachent une importance parti-culière à la rentabilité de la productiond’air comprimé. C’est ce qui explique l’é-norme succès que connaissent les com-presseurs à vis refroidis par huile ou parfluide: ces appareils permettent uneréduction des coûts de production d’aircomprimé jusqu’à 20%.

2. Le traitement influe surle réseau d’air comprirméEn revanche, le traitement de l’air com-primé en fonction du cas d’utilisation netrouve qu’un faible intérêt, ce qui estfort regrettable car les coûts d’entretiendes outils pneumatiques et du réseau detuyauterie ne se laissent réduire qu’avecun air comprimé traité dans les règles.

a) Les sécheurs frigorifiques réduisentles nécessités d’entretienLes sécheurs frigorifiques suffisent autraitement de l’air comprimé dans prèsde 80 % de tous les cas d’utilisation. Ilsdispensent souvent des filtres dont l’ins-tallation sur le réseau de tuyauteriesentraîne des pertes de charge; leurscoûts d’énergie correspondent à près de3% des coûts d’énergie d’un compres-seur produisant un débit d’air équiva-lent. Par contre, l’économie de coûtsqu’ils permettent de réaliser du faitd’une réduction des nécessités d’entre-tien et de dépannage du réseau detuyauteries et des outils pneumatiquesreprésente 10 fois leur coût énergétique.

b) Ensembles de faible encombrementIl existe, pour les petites entreprises oupour les usines nécessitant une alimen-tation en air comprimé décentralisée,des ensembles compacts composés d’uncompresseur à vis, d’un sécheurfrigorifique et d’un réservoir d’aircomprimé (Illustr. à droite) ou d’uncompresseur à vis monté sur unsécheur frigorifique.

3. Planification et mise en placed’un réseau d’air compriméIl faut d’abord déterminer si l’ali-mentation en air comprimé seracentralisée ou décentralisée.L’alimentation centralisée se prêtegénéralement mieux aux petites etmoyennes entreprises nonconfrontées aux inconvénientsrésultant des vastes réseaux décen-tralisés d’air comprimé: coûtsd’installation élevés, risque de

L’air comprimé est un vecteurd’énergie polyvalent mais pasvraiment bon marché. Il nedevient rentable que si sa pro-duction, son traitement et saconsommation sont parfaite-ment adaptés. Une planification

et une mise au point adéquatesde la station de compresseursmais aussi un dimensionne-ment et une installation appro-priés du réseau d’air comprimésont pour cela nécessaires.

9. Eviter les pertes d’énergie (1)Précautions à prendre lors de la planification et de lamise en place d’un réseau d’air comprimé

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Longueur de tuyauterie

(m)

Consommation d’air

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conduites circulaires sont devenues tropétroites, il suffit de poser une secondecanalisation circulaire (Illustr. 1). Ledimensionnement approprié d’un tel sys-tème de doubles conduites de dérivationet circulaires permet d’obtenir, en plusdu résultat principalement escomptéd’une sensible réduction de la perte decharge, une distribution d’air compriméencore plus fiable. Une autre possibilitéde modernisation de conduites circulai-res consiste en une extension du réseaupar ce qu’on appelle des mailles inter-médiaires (Illustr. 2).

3. Détection et élimination des fuitesLes mesures de modernisation ne peu-vent naturellement donner de bonsrésultats que si tous les points de fuite

du réseau d’air compri-mé sont éliminés.

a) Détermination duvolume total de fuites

Avant de localiser les différents points defuite du réseau de tuyauteries, il fautd’abord déterminer l’étendue totale desfuites. Il existe pour cela une méthoderelativement simple avec l’aide d’uncompresseur: arrêter d’abord tous lesconsommateurs d’air comprimé puismesurer les temps de fonctionnement du

compresseur dans un intervalle detemps défini (Illustr. 3).Le volume de fuites se laisse calculersur la base de cette mesure, selon la for-mule ci-dessus:

Légende:VL = Vol. de fuite (m³/min)VK = Débit d’air du compresseur

(m³/min)Σx = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

Durée de fonctionnement en char-ge du compresseur (min)

T = Durée totale (min)

b) Détermination des fuitesau niveau des consommateursPour déterminer les fuites au niveaudes consommateurs d’air comprimédécentralisés, brancher d’abord lesoutils pneumatiques, appareils etmachines, puis mesurer la totalité desfuites (Illustr. 4). Fermer ensuite lesrobinets d’arrêt en amont des consom-mateurs et mesurer les fuites du réseaude tuyauteries (Illustr. 5). La différence entre les fuites totaleset les fuites du réseau correspond auxfuites au niveau des consommateursd’air, de leurs robinets et raccords.

4. Où sont situés la plupart des points de fuites?On sait par expérience que près de 70 %

des fuites se situent sur les derniers mè-tres, c’est à dire sur les derniers pointsde piquage du réseau d’air comprimé.Ces fuites se laissent localiser avec del’eau savonneuse ou au moyen d’unspray spécial.En principe, les tuyauteries principalesne présentent un grand nombre de fuitesimportantes que si par exemple unréseau à l’origine humide, équipé d’unvieil étoupage en chanvre, est alimentéen air comprimé sec qui, avec le tempsdessèche l’étoupage. Pour une localisa-tion précise des fuites du réseau detuyauteries principales, utiliser de préfé-rence un détecteur à ultra-sons. Une foisles fuites localisées et éliminées et lessections de tuyauteries adaptées à laconsommation réelle d’air comprimé,l’ancien réseau (re)devient un systèmede distribution d’air comprimé rentable.

Dans nombre d’entreprises,l’argent s’envole par milliersd’Euros d’année en année. Unedes causes est la flambée de laconsommation en énergie ducircuit d’air comprimé due àl’ancienneté du réseau de tu-

yauteries et/ou à la médiocritéde la maintenance. Qui veut enfinir avec ce gouffre doit agir defaçon pertinente. Voici quel-ques conseils utiles pour menerà bien la modernisation desréseaux d’air comprimé.

10. Eviter les pertes d’énergie (2)Précautions à prendre lors de la remise à neuf d’un réseau d’air comprimé

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Illustr. 4

Mesure des fuites au niveaudes consommateurs d’aircomprimé

Illustr. 5

t1 t2 t3 t4

Illustr. 3: Détection des fuites par la mesure des temps de fonctionne-ment du compresseur, tous les consommateurs d’air comprimé débran-chés

Illustr. 2: Extension duréseau de tuyauteriespar l’utilisation de mail-les intermédiaires

TTemps

VK x Σ txT

VL =

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max

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t5

1. Condition primordiale: un air comprimé secUn grand nombre d’erreurs et les problè-mes qui en résultent se laissent éviterdès le départ, au moment même de laplanification d’un nouveau réseau d’aircomprimé. La modernisation d’unancien réseau, par contre, s’accompa-gne souvent de certaines difficultés. Ellepeut même devenir une gageure, si leréseau reste alimentépar un air compriméhumide. Avant toutemodernisation, il fautdonc toujours prévoirun dispositif de séchagecentral.

2. Comment remédierà une trop grandechute de pressionréseau?Si la chute de pressionréseau reste importante malgré l’instal-lation d’un système de traitement appro-prié, c’est que les tuyaux sont incrustés.Cette incrustation qui provient des impu-retés contenues dans l’air comprimé

réduit la section de passage à un mini-mum.

a) Décaper au jet d’air ou remplacerLes tuyaux fortement incrustés doiventgénéralement être remplacés. Par con-tre, si le rétrécissement provoqué par ledépôt n’est pas trop important commec’est souvent le cas, il suffit, pour libérerla section de passage, de décaper lestuyaux au jet d’air puis de les sécher.

b) Installation de tuyaux supplémen-tairesUne très bonne solution pour répondreaux besoins d’extension de conduites dedérivation trop justes est la pose enparallèle d’une conduite reliée à laconduite de dérivation. De même, si les

Illustr. 1: Remise à neuf d’une conduite parla pose d’une seconde conduite en boucle


ment programmés et si letaux de fuites se maintientdans la plage de tolérances.Il est également recommandéde faire appel à l’analyseADA lors du remplacementd’anciens compresseurs pardes compresseurs neufs. Ellepermet de corriger les éven-tuelles erreurs de dimension-nement, d’améliorer la tenueen service des compresseursen charge partielle et de pré-

voir un système de gestion prioritaireapproprié (Illustr. 4).

d) Modification des conditions d’u-tilisation d’air compriméIl est recommandé de

consulter un spécialiste si les condi-tions d’utilisation doivent être modifiées.Dans bien des cas, d’énormes économiesd’énergie peuvent être réalisées avec unsystème de traitement approprié ou unréglage de la pression.

a) Planification d’une nouvelle alimen-tation en air compriméAvant la planification de la station decompresseurs, l’intéressé doit remplirun questionnaire spécial (Illustr. 2).

Les réponses données lui permettent,dans un travail en partenariat avec unconsultant compétent KAESER, d’établirle profil prévisionnel de la consomma-tion d’air comprimé et de déterminer l’é-quipement nécessaire. Les questionscouvrent tous les aspects essentielsd’une alimentation en air comprimé renta-ble et respectueuse de l’environnement.

b) Extension et modernisationContrairement à la nouvelle conception, leprojet d’extension offre suffisamment d’é-léments pour définir ledimensionnement appro-prié. KAESER tient à ladisposition de l’inté-ressé des procédéset instruments demesure permet-tant de déter-m i n e re x a c t e -ment

la consommationd’air comprimé aux divers postes de tra-vail à des heures différentes. Il est très important cependant de déterminer nonseulement les valeurs moyennes, maisaussi les valeurs maximales et minimales(Illustr. 3).

c) Contrôle de l’efficiencedes stations installéesLorsque les stations sont déjà installées, ilest quand même recommandé de vérifierde temps à autre, au moyen d’un systèmed’analyse assistée par ordinateur, si letaux de charge des compresseurs est(encore) optimal, si les systèmes de ges-tion prioritaires sont (toujours) correcte-

L’air comprimé trouve aujourd’hui sonapplication dans tous les secteurs indus-triels. Une condition essentielle pour unrendement optimal dans les domainesd’application les plus diversifiés est lafiabilité des technologies de productionet de traitement. Celles-ci doivent per-mettre la production économique de l’aircomprimé dans des quantités et qualitésexactement définies.

1. Planification déterminante pour larentabilitéUn système d’air comprimé au profilrequis doit être exactement adapté au(x)cas d’utilisation prévu(s) et aux condi-tions ambiantes et d’installation. Celasignifie qu’il doit disposer de compres-seurs, de dispositifs de traitement etd’un réseau de tuyauteries exactementdimensionnés, d’un système de gestionefficace, d’une technique de ventilationappropriée, d’un traitement fiable descondensats et si possible, intégrer la

possibilité de récupération des caloriesengendrées par la compression. Ces pro-priétés sont réunies dans “KESS”, le sys-tème d’économie d’énergie KAESER. Ilenglobe l’analyse du besoin enair, la planification(Illustr. 1),

la réalisation, la formation continue et le service après-vente. La qualité du servi-ce conseil et la sélection de la techniquela plus appropriée aux besoins yjouent un rôle décisif: en fait, leplus grand potentiel d’économiese trouve dans les coûts d’énergieet d’entretien et non pas à l’achat.

Les stations de compresseursmodernes sont généralementdes systèmes complexes. Uneexploitation économique à longterme ne peut être garantie ques’il en est tenu compte lors dela planification, de l’extension

ou de la modernisation. KAESERpropose pour cela un program-me complet de prestations. Ceservice intègre aux élémentséprouvés tels que les compo-sants d’une station d’air com-primé, le conseil et le serviceclientèle, les nouvelles possibi-lités de la technologie de l’infor-mation dans le secteur de l’aircomprimé.

11. Planification exacte des stations de compresseurs (1)Analyse du besoin en air (ADA)

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kW m

in/m

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Zeit & Lastmaschinen

spez. Leistung Neuanlagespez. Leistung Altanlage

Illustr. 4: le diagramme représente la puis-sance spécifique absorbée de l’ancienne cen-trale (courbe supérieure) et de la nouvellecentrale (courbe inférieure)

Illustr. 3:Différents procédés

et instruments de mesu-re permettent de détermi-

ner la consommation d’air com-primé des machines installées

ainsi que les pressions mini etmaxi. Le dimensionnementoptimal de la station de com-

presseurs se laisse calculer sur la basede cette mesure.

Illustr. 2: Un questionnaire spécial per-met à l’intéressé de déterminer le dimen-sionnement de sa future station de com-presseurs. Il peut être téléchargé directe-ment du site Web KAESER www.kaeser.com(Rubrik „Services“/ „Planification etConseil“/„Analyse“)

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22.. AAnnaallyyssee dduu bbeessooiinn eenn aaiirr ccoommpprriimmééLa prestation de service KESS débute tou-jours par une analyse de la consommationd’air comprimé actuelle et éventuellement

future si elle est appelée à se développer.Cette analyse, désignée chez KAE-

SER sous l’appellation “ADA”(abréviation de Air

Demand Analysis),doit selon l’utili-

sation pré-v u e ,

considérer différen-tes conditions de base:

Illustr. 1: Les représentations 3D de systèmes CAO modernes permettent de planifier dans leplus petit détail les stations de compresseurs adaptés aux besoins de l’utilisateur

généralement de “gros” compresseursprioritaires et de secours et de petitscompresseurs utilisés pour les chargesde pointe. La fonction du système degestion prioritaire est de veiller à unepuissance spécifique nécessaire optima-lement équilibrée. Pour cela, il doit êtreen mesure de sélectionner automatique-ment parmi les compresseurs - 16 aumaximum - d’une station d’air compriméles appareils prioritaires et pour chargede pointe les mieux adaptés, avec uneplage de variation de pression de seule-ment 0,2 bar. Les systèmes de gestionintelligents „Vesis“ et „Sigma AirManager“ de KAESER sont à la hauteurde ces exigences. Ces commandes peu-vent, par l’intermédiaire d’un systèmeBus, échanger les données avec lescompresseurs et les organes de traite-ment tels que les purgeurs de condensatet les sécheurs. Elles peuvent de plusêtre reliées à une station centrale decontrôle et d’instrumentation et lui trans-

mettre toutes les données saisies.

3. Optimisation de la technique deconstructionLa planification ou la modernisationd’une station de compresseurs doit éga-lement viser à tirer le maximum de laplace disponible. Les systèmes de plani-

fication modernes employés parKAESER sont une aide efficace. Ils fontentrer dans le processus de planificationnon seulement les plans d’ensemble etles schémas pneumatiques (Tuyauterieet Instruments) mais aussi les anima-tions et représentations 3D créées parordinateur. Ainsi par exemple, il est sou-

vent possible aujourd’hui,même dans les espaces res-treints, de recourir au refroi-dissement par air plus écono-mique qui coûte près de 30 à40% de moins que le refroi-dissement par eau. L’avantagede pouvoir déceler et éliminerles éventuels défauts au stademême de la planification estune contribution appréciable àl’optimisation de la techniquede construction des stations(Illustr. 2 a - c).

4. Optimisation du fonc-tionnement et contrôle de

gestionPour assurer une rentabilitédurable de la production d’aircomprimé, un rapportcoût/rendement optimal nesuffit pas, la transparance estde plus indispensable pouratteindre une bonne efficacitédu contrôle de gestion.L’élément de base est la com-mande interne “SigmaControl”, un PC industrielavec cinq modes de comman-de programmés en mesure detransmettre les données sai-

sies à un réseau. Au niveau de la ges-tion prioritaire, un autre PC idustriel“Sigma Air Manager” se range sur lamême ligne (Illustr. 3). Outre le pilotageadapté à la consommation réelle d’aircomprimé et la surveillance de la sta-tion, il a également la fonction de saisirtoutes les données significatives et deles transmettre à un réseau informatique(Ethernet) via Internet ou par l’intermé-diaire du logiciel de gestion centralisée“Sigma Control Center”. Le “Sigma AirManager” permet à l’aide du système devisualisation “Sigma Air Control” d’affi-cher sur le moniteur une vue d’ensemblede tous les compresseurs de la station etde leurs principales données d’exploita-tion. Un simple coup d’oeil suffit pours’assurer du bon état de marche de lastation, s’informer des nécessités d’en-tretien ou des signalisations de défaut oupour vérifier la pression de service. Il estpossible de déterminer soi-même l’éten-due des informations à consulter, desurveiller l’ordre de marche de la station,d’établir des représentations graphiquesde la consommation d’énergie, de laconsommation d’air comprimé et duniveau de pression et de fixer les délaisd’entretien préventif. Cet instrument decontrôle de gestion moderne est uneaide précieuse pour permettre à lastation de compresseurs de produire laquantité et la qualité d’air requises - aumeilleur prix.

Le système d’économie d’énergie KAESER (KESS) comprend entre autresun calcul d’optimisation assisté par ordi-nateur. Celui-ci permet de sélectionnerrapidement parmi les différentes varian-tes d’approvisionnement en air compri-mé la formule la plus rentable pourchaque utilisateur. Le calcul de base desnouvelles planifications s’appuie sur unquestionnaire que l’utilisateur, aidé d’unconsultant KAESER, remplit avec soin;le questionnaire porte entre autres sur leprofil de la consommation d’air compri-mé prévue et sur les éventuelles varia-tions de consommation. Pour les sta-tions de compresseurs déjà installées, lecalcul de base repose sur la consomma-tion journalière caractéristique détermi-née par l’analyse du besoin en air (ADA).

1. Calcul assisté par ordinateurPour la modernisation d’une station decompresseurs, les caractéristiques tech-niques des compresseurs installés et des

nouvelles variantes possibles sont enre-gistrées sur un PC. KESS déterminela variante optimale et les économies decoûts réalisables avec cette formule.Non seulement la consommation éner-gétique en fonction d’une consommationprécise d’air comprimé, toutes pertesde charge inclues, est calculée, il estde plus possible de se représenter exac-tement les performances spécifiques dela station de compresseurs pendanttoute la durée de son fonctionnement(Illustr. 1). Les éventuels points faiblesen charge partielle peuvent ainsi êtredécelés et éliminés au préalable. Lerésultat final est une indication clairedes économies de coûts réalisables et del’amortissement.

2. PanachageDans la plupart des cas d’utilisation, uneconfiguration exacte de compresseurs dedifférentes puissances représente unesolution sur mesure. Elle se compose

Gouffre ou aubaine? La produc-tion d’air comprimé peut êtrel’un ou l’autre. La formulemagique s’appelle “optimisa-tion du système”. Elle permetd’économiser plus de 30% descoûts d’air comprimé moyensdes entreprises industrielles

européennes. La consommationénergétique, avec env. 70 à 80% représente la plus grandepart de ces coûts. Il est peuprobable que le coût d’énergiebaisse, au contraire, il auraplutôt tendance à augmenter.C’est pourquoi, la détermina-tion du concept d’air compriméle plus rentable deviendrapour l’utilisateur d’un intérêtcroissant.

12. Planification exacte des stations de compresseurs (2)Définir le concept d’air comprimé le plus rentable

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Illustr. 1: Comparaison de la consommation d’énergie d’une station de compresseurs existan-te avec celle de nouvelles variantes sur une journée de travail, en fonction de la consomma-tion d’air comprimé

Illustr. 2 a: Plan d’ensemble de la station de compres-seurs d’une usine d’automobiles

Illustr. 2 b: Schéma pneumatique (tuyauterie et instru-ments) de la même station de compresseurs

Illustr. 2 c: Les animations 3D créées par ordinateur permettent, au stade même de la plani-fication, une visite virtuelle et une vue de la future station sous presque tous les angles

Illustr. 3: “Sigma Air Manager” assure l’or-chestration parfaite de tous les composantsde même que la disponibilité de l’air compri-mé et le contrôle de gestion efficace de saproduction


savoir s’il sera centralisé et/ou décentra-lisé et quelles quantités d’air serontrequises. Naturellement les caractéris-tiques techniques des organes de traite-ment sont également à préciser. Unschéma pneumatique apporte la clarténécessaire (Illustr. 2).

e) Pilotage et surveillance des centralesLa rentabilité d’une station de compres-seurs étant étroitement liée aux proprié-

tés de chacun des appareils maissurtout à leur travail d’équipe, unedescription de la technique de comman-de et de surveillance sera également àfournir.

2. Echange d’idées utilisateur/spécialiste de l’air compriméToutes les informations sont-elles réunies, un premier entretiendoit permettre au spécialiste del’air comprimé de prendre connaissancedu dossier et de s’informer sur les pro-blèmes d’approvisionnement en air com-primé de l’utilisateur. Il peut s’agit d’unepression trop basse ou instable, d’unequalité d’air insuffisante, d’une mauvai-se utilisation de la capacité des com-presseurs ou d’un problème de refroidis-sement.

3. Inspection du circuit d’air compriméUne inspection du circuit d’air compriméest généralement des plus révélatrices.Il est conseillé de commencer par leszones critiques, c’est à dire aux endroitsoù de fortes chutes de pression (Illustr.3) ou une mauvaise qualité d’air sont àprévoir. Nous savons par expérience qu’il

s’agit le plus souvent des points de sor-tie d’air en fin de réseau. Il faudra doncprocéder comme suit:

a) Tuyaux de raccordement,mano-détendeurs, décanteurs d’eauLes points de fuite sont particulièrementfréquents sur les tuyaux de raccorde-ment des consommateurs d’air compri-mé. En contrôler l’état. Si des mano-détendeurs sont utilisés, contrôler égale-ment leur réglage (pression d’alimenta-

tion et pression finale) dans les condi-tions de charge (Illustr. 4). Contrôler lesdécanteurs d’eau installés en amont desmanodétendeurs pour déceler toute pré-sence de condensats ou d’impuretés.Procéder pareillement avec les conduitesde sortie verticales dirigées vers le bas(Illustr. 5).

b) Organes d’isolementL’état des conduites de raccordement auréseau principal peut également influerconsidérablement sur l’efficience du sys-tème. Les organes d’isolement sont undes points névralgiques. Vérifier s’il s’a-

git par exemple derobinets d’arrêt àpassage libre oude clapets d’arrêtfavorisant la circu-lation ou de robi-nets équerre ren-dant la circulationdifficile.

c) Tuyauteries duréseau principal

Il s’agit de déterminer les passages res-serrés qui occasionnent une perte depression.

d) Système de traitement d’air compri-méC’est ici que se trouvent les plus impor-tants critères de contrôle du point derosée atteint (degré de séchage) et de lapression différentielle provoquée. Selonle cas d’utilisation, il est possible que denouveaux contrôles de qualité soientnécessaires.

e) Station de compresseursLa station de compresseurs peut aussiprésenter des défauts graves. Contrôlerl’installation des machines, le circuit deventilation, le refroidissement et les rac-cordements. Déterminer la pression dif-férentielle totale des compresseurs, lacapacité des réservoirs d’air compriméet le point de mesure à partir duquel lescompresseurs sont pilotés.

f) Détermination des points de mesureA l’issue de l’inspection, le spécialiste del’air comprimé détermine avec l’utilisa-teur les points de mesure pour l’analysede la consommation d’air. Au moins unemesure de pression avant et après letraitement et une autre à la sortie duréseau d’air sont à prendre.

4. Mesure de la pression et de laconsommation d’air (ADA)Pour mesurer la pression et la consom-mation d’air, on analyse pendant aumoins 10 minutes le fonctionnement dela station de compresseurs, en appli-quant la technique de pointe de l’enre-gistrement des données. L’enregistreurde données saisit toutes les mesuressignificatives et les transmet à un PCpour l’établissement d’un diagramme dela consommation d’air comprimé. Leschutes de pression, variations de pres-sion et de consommation, la tenue enmarche à vide, les temps de charge etd’arrêt des compresseurs en fonction dela consommation y sont représentés.Pour une représentation parfaite, les fui-tes doivent également être déterminéespendant la mesure. La procédure estdécrite dans le chapitre 10 (page 22 etsuivante) et nécessite entre autres l’iso-lement de certaines parties du réseaupendant le weekend.

La condition de base pour le succès del’analyse et l’optimisation qui doit enrésulter est un travail en partenariatbasé sur la confiance entre l’utilisateuret le spécialiste de l’air comprimé. Celasignifie que l’utilisateur sera disposé àfournir au préalable toutes les informa-tions nécessaires.

1. Informations fournies par l’utilisateura) Plan d’ensembleUn plan d’ensemble de l’entreprise(Illustr. 1) est nécessaire à titre d’infor-mation générale. La conduite principaled’air comprimé, les conduits de raccor-dement et les points d’alimentation de lastation de compresseurs doivent êtrereprésentés. De même, les donnéesconcernant le dimensionnement destuyauteries et leur matériau, les postes àforte consommation d’air comprimé etceux nécessitant une pression et unequalité d’air précises ne doivent pasmanquer.

b) Champs d’application de l’air com-priméDu fait de la polyvalence de l’air compri-mé, il est très important de disposerd’informations détaillées sur les champsd’application prévus. L’air comprimésera t-il par exemple utilisé en tant qu’airprocess ou air de réglage, pour le revête-ment de surfaces, pour les outils de tour-nage, à des fins de nettoyage etc.....

c) Compresseurs installésLe type, la marque des com-presseurs et leurs caracté-ristiques techniques telles quepression de service, débit,puissance absorbée, type derefroidissement et éventuelle-ment récupération de la cha-leur dissipée sont à indiquer.

d) Traitement de l’air compri-méPour le traitement de l’aircomprimé, il est essentiel de

Les stations de compresseurs et lessystèmes d’air comprimé qui,aujourd’hui, peuvent se louer d’unestructure de coûts optimisés sontrares. Nombreux sont les cas où lessystèmes demanderaient à êtreoptimisés. La base pour une telleoptimisation est une analyse

détaillée du profil de la consomma-tion d’air comprimé telle que la for-mule ADA (analyse du besoin enair) présentée dans le chapitre 11“Planification exacte des stationsde compresseurs (1)”, page 24. Cechapitre décrit la manière de déter-miner pas à pas la situation effec-tive d’une station dans la pratique.

13. Planification exacte des stations de compresseurs (3)Analyse du besoin en air (ADA)

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Wasser im System?

Test durch Öffnen des KugelhahnesEntweicht Wasser nach dem Öffnen?

Illustr. 5: Eau dans le circuit? (Test)

Illustr. 4: “Energivore”: manodétendeur endécentralisé avec décanteur d’eau

Lageplan mit einzelnen NetzsträngenIllustr. 1: Plan d’ensemble de la conduite principale d’air comprimé d’une entreprise

Illustr. 2: Schéma synoptique de la production et dutraitement d’air comprimé (croquis)

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P max 7,0 bar

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Illustr. 3: Chute de pression dans un circuitd’air comprimé

Guide technique de l’air compriméGuide technique de l’air comprimé

Eau dans le circuit?

Ouverture de la vannepour test

Fuite d’eau à l’ouverture?

tion (Illustr. à droite) ne soit pas tropjuste. Il en résulterait une trop grandedépression accompagnée d’une émis-sion sonore intense due à la vitesse depassage de l’air. L’efficacité de refroidis-sement de la station en serait parailleurs affectée. L’aération doit êtredimensionnée de telle sorte que l’aug-mentation de température due à la cha-leur produite par la compression ne soitpas supérieure à 7° K. Ceci pour éviterun recyclage thermique et une pannedes compresseurs. Il faut de plus tenircompte du fait que les ventilateursexternes occasionnent des coûts énergé-tiques supplémentaires.

3.2.2 Aération par gaine d’évacua-tion d’air chaud (illustr. 3)Les compresseurs à vis entièrement car-rossés d’aujourd’hui peuvent être équi-pés d’une gaine de ventilation qui repré-sente un mode d’aération pratiquementidéal: le compresseur aspire l’airatmosphérique par un orifice et évacuel’air chaud à travers la gaine conduisantdirectement hors de la salle de compres-seurs. Cette méthode présente l’avan-tage particulier d’utiliser un air de refroi-dissement pouvant être chauffé jusqu’àenv. 20° K, ce qui permet de réduire laquantité d’air de refroidissement néces-saire. En principe, les ventilateurs quifont partie de l’équipement standard descompresseurs suffisent pleinement à l’é-vacuation de l’air sortant. Cela signifieque, contrairement à l’aération par ven-tilateur externe, ils n’entraînent pas decoûts énergétiques supplémentaires.Cela n’est valable que si la réserve desurpression des ventilateurs n’est pasdépassée. En outre, la gaine d’évacua-tion doit être équipée de registres de cir-culation d’air (Illustr. 4) afin d’éviter unetrop basse température de la salle decompresseurs en hiver. Si des sécheurs àrefroidissement par air sont égalementinstallés dans la salle de compresseurs,il faut considérer que le compresseur etle sécheur ne doivent pas s’influencermutuellement au niveau de l’aération.En cas de températures supérieures à+ 25 °C, il est recommandé d’installerun ventilateur à gestion thermostatiquesupplémentaire afin d’augmenter ledébit d’air de refroidissement .

endroits soumis à une forte radiationsolaire. Le dimensionnement des orificesvarie en fonction de la puissance descompresseurs installés et du moded’aération.

2. Aération de la salle de compresseursUne salle de compresseurs, qu’elle soitéquipée de compresseurs à refroidisse-ment par air ou par eau, ne doit pas êtreprivée d’une aération appropriée. Lachaleur engendrée par la compressionde l’air et celle dissipée par le moteurd’entraînement électrique doivent entout cas être évacuées. Cela correspondau total à près de 10% de la puissancemotrice du compresseur.

3. Les différents modes d’aération3.1 Aération naturelle (illustr. 1)L’air de refroidissement aspiré etréchauffé par le compresseur s’élève sousl’effet de la surpression, il est refoulévers l’extérieur, à travers un orifice placéen hauteur. Ce mode d’aération n’estcependant recommandé que dans descas exceptionnels et pour des puissan-ces de compresseur inférieures à 5,5kW, car il peut être perturbé par la radia-tion solaire ou par la simple force duvent sur l’orifice d’évacuation.

3.2 Aération artificielleCette méthode souvent pratiquée utiliseune circulation d’air de refroidissementguidée. Une gestion thermostatique està prévoir pour éviter les températureshivernales inférieures à +3 °C. Des tem-pératures trop basses risquent de com-promettre le bon fonctionnement descompresseurs, l’évacuation et le traite-ment des condensats. La régulation parthermostats est nécessaire car, avec l’aé-ration artificielle, la salle de compres-seurs est soumise à une certaine dépres-sion qui empêche un refoulement de l’airchaud dans la salle. Il existe deux varia-tions d’aération artificielle :

3.2.1 Aération avec un ventilateurexterne Un ventilateur externe avec gestionthermostatique installé dans l’orifice d’é-vacuation de la salle de compresseurs(Illustr. 2) aspire l’air chaud. Pour cemode d’aération, il importe que ledimensionnement de l’orifice d’aspira-

tionnement, l’air d’aspiration et l’air derefroidissement des compresseurs doi-vent être épurés par des filtres incorpo-rés.

1.3 Conditions climatiques tempéréesLa température peut également influ-encer fortement la fiabilité et la nécessitéd’entretien des compresseurs: l’aird’aspiration et l’air de refroidissementne doivent être ni trop froids (moins de+3 °C) ni trop chauds (plus de+40 °C)*. Il est indispensable d’en tenir

compte lors de la planifica-tion et de

la réalisation.En été par exemple les

rayons de soleil sur les côtés sud etmême ouest d’un bâtiment peuvent pro-voquer à certaines heures un sensibleréchauffement de l’air. Des températuresde +40 à +45 °C peuvent être attein-tes même dans les zones tempérées.C’est pourquoi il est recommandé de nepas placer les orifices d’entrée d’aird’aspiration et de refroidissement aux

La chaleur dissipée par les compres-seurs permet idéalement d’économiserde l’énergie. Il est possible, à l’aide de systèmes de récupération de caloriesappropriés, de récupérer jusqu’à 94%de l’énergie consommée par lescompresseurs pour les réutiliser et ainsiréduire considérablement les coûts deproduction d’air comprimé (voir chapitre8, “Economie d’énergie par la récupéra-tion des calories”, pages 18 et suiv.).Les compresseurs avec système de récu-pération de calories doivent cependantêtre équipés d’un système de refroidisse-ment efficace qui peut aussi contribuer àune grande économie de coûts. Lerefroidissement par air pouvant coûterjusqu’à 30% de moins que le refroidis-sement par eau, la préférence lui estdonnée lorsque qu’un choix est possible.

1. Le milieu ambiant du compresseur1.1. Atout majeur: un air propre et frais La réglementation VBG 16 pour la pré-vention des accidents („13.4Compresseurs“, § 12, Section 1) pres-crit: “Les compresseurs sont à installerde telle sorte que leur accessibilité et lerefroidissement nécessaire soient assu-rés.” La prescription prévoit que les tem-pératures ambiantes pour les centrales àrefroidissement par air et par huile nedoivent pas être supérieures à +40 °C.Par ailleurs il est indiqué dans le § 15 :

„... aucune substance dangereuse nepeut être émise dans la zone d’aspira-tion des compresseurs.” Ces prescrip-tions ne sont que des exigences minima-les. Elles visent à limiter le risque d’ac-cident. Pour un fonctionnement rentableet un minimum d’entretien des compres-seurs il faut aller un peu plus loin.

1.2 La salle de compresseurs n’est pas un débarrasUne salle de compresseurs n’est pas undébarras. Cela veut dire que lelocal ne doit pas êtreinu t i l e -

ment encombré d’outillages; la poussiè-re et toutes autres impuretés sont à évi-ter, et le sol doit être résistant à l’usure.La possibilité de nettoyage humide seraitidéale. L’air de refroidissement – aussibien que l’air à comprimer – aspirés d’unmilieu ambiant fortement pollué par lapoussière, la suie ou autres doiventimpérativement être soumis à une fil-tration intensive au préalable. Mêmedans des conditions normales de fonc-

Les compresseurs transformentpratiquement à 100% l’énergieélectrique absorbée en chaleur.Un compresseur relativementpetit de 18,5 kW „fournit“ ensous-produit suffisamment d’é-nergie calorifique pour chaufferune maison individuelle. Un

refroidissement efficace de lastation de compresseurs estdonc indispensable pour enpermettre le fonctionnementfiable.

14. Planification exacte des stations de compresseurs (4)Refroidissement efficace de la station de compresseurs: par air

30 31

Illustr. 1: Salle de compresseurs avecaération naturelle - pour centrales de moinsde 5,5 kW

Illustr. 2: Aération artificielle avec unventilateur externe - pour centrales de 5,5 à11 kW

*) Les températures limites indiquées se rapportentaux conditions climatiques en Europe centrale et àl’équipement standard d’une station de compres-seurs.

Illustr. 3: Aération artificielle avec gaine d’évacuation d’air chaud - pour centrales àpartir de 11 kW

Station de compresseurs avecgaine d’évacuation d’air – le mode de refroi-dissement d’air le plus efficace

Illustr. 4: Un registre de circulation d’air àrégulation thermostatique assure l’équilibrethermique.

EEnnttrrééee dd’’aaiirr ppaarr eexx.. dduummaaggaassiinn

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principe du PC industriel informentexactement sur les intervalles d’entretiendes composants d’une station de com-presseurs. Il est ainsi devenu possible deréaliser les travaux d’entretien en fonc-tion des besoins et de prendre les mesu-res préventives nécessaires. Le résultat:des coûts d’entretien réduits, une renta-bilité et une fiabilité plus élevées de l’a-limentation en air comprimé et par celaune plus grande sécurité opérationnelledes systèmes de production.

2.2 Choix adéquat de consommateursd’air compriméNon seulement les constructeurs mais

aussi les utilisateurs courentle risque d’économiser aumauvais endroit. Par exem-ple lorsqu’ils investissentdans des machines deproduction moins chères àl’achat mais travaillant avecune pression de service plusélevée. L’augmentation depression e t /ou l’extensiondu système d’air comprimé

nécessaires auront vite surpassé l’excé-dent de prix d’une machine travaillantavec une pression de service plus bassede par exemple 6 bar. C’est pourquoi lorsde l’acquisition de machines de produc-tion il faut faire entrer en ligne de comp-te non seulement l’alimentation élec-trique mais aussi l’alimentation en aircomprimé.

2.3 Nouvelles exigences imposées parla production2.3.1 Changements de la consom-mation d’air comprimé a) Transformation de la production

Les variations de consommation d’uneéquipe de travail à une autre sont chosecourante. Ce fait est très souvent négligéet il peut arriver qu’après une transfor-mation de la production la capacité descompresseurs ne soit utilisée que par-tiellement par une équipe de travail alorsque la consommation d’air par une autreéquipe soit élevée au point d’épuiser lesréserves de sécurité. L’approvision-nement en air comprimé doit donc tou-jours être adapté aux variations desstructures de production.

b) Extension de la productionDans le cas d’une extension, les puis-sances des compresseurs mais aussi lestuyauteries et le traitement de l’air com-primé sont à réadapter aux nouvellesconditions. Si l’augmentation de la capa-cité de production d’une usine est solu-tionnée par l’extension d’une installationexistante, il est conseillé d’appliquer unetechnique de mesure permettant dedéterminer la consommation d’air com-primé de l’installation existante (Illustr.3) afin de disposer d’un maximum d’in-formations nécessaires pour adapter l’a-limentation en conséquence.

2.3.2 Sécurité d’alimentationUn compresseur en stand-by est généra-lement prévu pour les stations de com-presseurs. Pour les installations de trai-tement d’air comprimé par contre, cesréserves de sécuritésont souvent

roulement toutes les fuites à l’aide desystèmes modernes de gestion et de sur-veillance tels que le “Sigma AirManager”. Si une accentuation est cons-tatée, les points de fuite doivent êtredétectés et colmatés.

3. Maîtrise des coûts - RentabilitéLes données obtenues pendant la plani-fication par l’analyse – et actualisées enpermanence – présentent aussi de l’inté-rêt pour l’exploitation future. L’acqui-sition de données ne nécessite cepen-dant plus d’analyses séparées. Des sys-tèmes tels que “Sigma Air Manager”remplissent cette tâche. Une base opti-male pour les audits d’air comprimé enligne de même qu’une gestion effectivedes coûts d’alimentation en air compri-mé sont ainsi obtenues (illustr. 5).

Plus les utilisateurs seront nombreux àapporter la transparence dans leurscoûts d’air comprimé, évaluer les poten-tiels d’économie et considérer le rende-ment énergétique comme un critère dequalité lors de l’achat des composantsd’une station d’air comprimé, et plusl’objectif sur une grande échelle d’uneconsommation énergétique réduite de30% et plus sera proche – et les bilansd’entreprises et l’environnement ne s’enporteront que mieux.

sacrifiées. Lorsque la consommationd’air augmente, le compresseur enstand-by intervient, mais il en résulte une dégradation de la qualité d’air com-primé du fait du manque de capacité auniveau du traitement. C’est pourquoi ilest recommandé de prévoir aussi uneunité de traitement (sécheur/filtre) pourchaque compresseur en stand-by(Illustr. 3).

2.3.3 Modification de la qualité d’aircompriméSi une qualité d’air comprimé plus éle-vée est requise, il faut discerner si laproduction toute entière est concernéeou une seule partie. Dans le premiercas, il ne suffit pas d’équiper la centralede traitement d’air comprimé en consé-quence. Les tuyauteries dans lesquellesl’air de qualité moindre était conduit doi-vent également être nettoyées ou rem-placées. Dans le second cas, il estrecommandé de mettre en place un sys-tème de traitement séparé pour assurerla qualité d’air requise (illustr. 4). Unrégulateur de débit sera à installer sur lesystème, ceci pour éviter l’arrivée d’unetrop grande quantité d’air comprimé àtraiter, le système n’étant naturellementpas configuré pour le débit maximumdes compresseurs.

2.4 Surveiller les fuitesDes fuites peuvent se produire dans toutréseau d’air comprimé, aussi parfai-tement maintenu soit-il, et elles auronttendance à s’aggraver. Elles peuventparfois entraîner des pertes d’énergieconsidérables. La cause principale estl’usure des outils, des flexibles de liaisonet des pièces de constructionmécanique. Il est donc important deprocéder à une recherche préventive deces défauts et d’y remédier le cas

échéant. De plus, il est recom-mandé de déterminer par

La focalisation des efforts sur le maxi-mum d’efficience de l’air comprimés’avère triplement payante pour les utili-sateurs: fiabilité accrue de l’alimentationen air comprimé, baisse des coûts d’aircomprimé et de la consommationd’énergie. Le potentiel de rentabilitéest important: d’après une étude de“SAVE II”, le programme pour la promo-tion de l’efficacité énergétique dans laCommunauté européenne, les compres-seurs d’air européens auraient consom-mé en 2000 près de 80 milliards dekWh; au moins 30% auraient pu êtreéconomisés.

1. Que signifie rentabilité optimale?La rentabilité d’un système d’air compri-mé se reflète dans la structure descoûts. L’optimum atteint varie en fonc-

tion des usines et de la production. Lestemps de marche des compresseurs, lapression de service et autres paramètrescommerciaux sont déterminants.Exemple de système optimisé d’une sta-tion de compresseurs refroidis par air –durée de fonctionnement 5 ans, coûtsd’électricité 8 centimes d’euro/kWh,taux d’intérêt 6%, pression de servicemaxi 7 bar, qualité d’air compriméconforme à ISO 8573-1: huile résiduelleClasse 1, poussière résiduelle Classe 1,eau résiduelle Classe 4 (Illustr. 1). Cetexemple met en évidence: même dansdes conditions optimales, la consomma-tion d’énergie se taille la part du lion

avec presque 70% du total des coûtsd’air comprimé.

2. Rentabilité à caractère durableQui est intéressé par la durabilité d’unealimentation en air comprimé rentabledoit tenir compte de quelques pointsimportants: 2.1 Entretien orienté vers les besoinsLes systèmes modernes de commandeinterne de compresseur tels que “SigmaControl” et les systèmes de gestion telsque “Sigma Air Manager” basés sur le

En pages 20 à 31, il était ques-tion des points à observer lorsde l’installation de nouveauxou de la modernisation d’an-ciens réseaux d’air compriméet de la manière de planifier

une station de compresseurspour la rendre performante. Laprise en considération de laconsommation énergétique etdes coûts lors de la planifica-tion et de l’élaboration nereprésentent que la moitié dusujet. Pour assurer une renta-bilité durable de l’alimentationen air comprimé, il est néces-saire de veiller à une exploita-tion efficace du système d’aircomprimé.

15. Exploiter efficacement les systèmes d’air compriméOptimisation des coûts et fiabilité durables

32 33

Illustr. 4: Station avec traitement de deux qualités d’air comprimé différentes

Illustr. 5: Avec la gestionsystématique des coûts,l’utilisateur maintient toujoursses coûts d’air comprimé souscontrôle

Illustr. 3: Pour garantir laqualité d’air comprimé, uneunité de traitement est àprévoir pour chaque compres-seur en stand-bby

Illustr. 2: Appareil de mesure de laconsommation d’air comprimé. Le débit estdéterminé par la mesure de la pressiondifférentielle à l’aide d’un tube gradué dansla conduite de refoulement

Illustr. 1: Structure des coûts d’unsystème d’air comprimé optimisé



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Responsables d’éditionPublication: KAESER KOMPRESSOREN GmbH, Carl-Kaeser-Str. 26, 96450 Coburg, Allemagne, Tél.: **49 9561 640-0; Télécopie: 09561 640-130E-Mail : [email protected]. Internet: www.kaeser.comRédaction: Michael Bahr, Erwin RuppeltMaquette/Graphique: Philipp Schlosser, Ralf GüntherPhotographie: Marcel HungerImpression : Schneider Printmedien GmbH, Reußenberg 22b, 96279 Weidhausen

Reproduction totale ou partielle interdite à moins d’une autorisation écrite du publicateur.

Toujours plus d’utilisateurs d’aircomprimé se déclarent en faveurdes compresseurs KAESER


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Toujours plus d’utilisateurs d’aircomprimé se déclarent en faveurdes compresseurs KAESER


KAESER COMPRESSEURS 69518 Vaulx-een-VVelin Cédex/France – Tél.: 04.72.37.44.10 – Fax: 04.78.26.49.15www.kaeser.com – E-Mail: [email protected]

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Guide technique de l’air comprimécregen.free.fr/Air%20comprim%E9/Guide%20technique%20de...Replanification du réseau d’air comprimé 22 10. Eviter les pertes d’énergie (2):