Pourquoi y a-t-il de l'eau dans mon compresseur ?

La condensation de l'eau est un phénomène naturel et un sous-produit de la compression de l'air. La quantité d'eau produite par un compresseur d'air est largement dépendante des conditions d'admission de l'air, de la qualité de l'air ambiant dans un environnement donné, ainsi que la pression. En clair, la température de l'air, l'humidité, la taille du compresseur et la pression requise déterminent la quantité d'eau sortant de l'unité et potentiellement présente dans la conduite d'air comprimé. Naturellement, l'air chaud et humide ayant une teneur en humidité plus élevée que l'air froid, le compresseur rejettera davantage d'eau. Par exemple, un compresseur d'air rotatif à vis de 55 kW (75 ch) fonctionnant à 24 °C (75 °F) de température ambiante avec 75 % d'humidité relative va produire 280 litres (75 gallons) d'eau par jour. Le processus d'élimination de l'humidité à l'intérieur d'un système d'air comprimé est illustré ci-dessous. 

L'eau peut être séparée à l'aide de divers accessoires : refroidisseurs finals ; séparateurs de condensats ; sécheurs frigorifiques et sécheurs par adsorption. Un compresseur qui fonctionne à 7 bar(e) de surpression compresse l'air à 7/8 de son volume. Cela réduit par la même occasion de 7/8 la capacité de l'air à contenir de la vapeur d'eau. La quantité d'eau libérée est considérable. Par exemple, un compresseur de 100 kW aspirant de l'air à 20 °C et 60 % d'humidité relative génère environ 85 litres d'eau sur 8 heures de fonctionnement. Par conséquent, la quantité d'eau à séparer dépend de la zone d'application de l'air comprimé. Celle-ci détermine à son tour la meilleure combinaison de refroidisseurs et de sécheurs à utiliser.

Pour mieux expliquer cela, voyons comment certains paramètres tels que la température ambiante, la vitesse d'écoulement (taille du compresseur), la pression d'entrée, la température d'entrée et le point de rosée sous pression souhaité ont un impact sur le processus de séchage et la teneur en eau potentielle du système d'air comprimé.

Débit ou taille du compresseur Pour les applications qui nécessitent un débit plus élevé (m3/h ou l/s), la teneur en eau dans le système est plus élevée. Température ambiante / humidité Les compresseurs qui fonctionnent dans des environnements où la température ambiante et l'humidité sont plus élevées, génèreront de plus grandes quantités d'eau dans le système d'air comprimé. Température d'entrée Plus la température d'entrée dans un sécheur est élevée, plus la teneur en eau dans l'air comprimé est importante. Il faut par conséquent un sécheur plus volumineux pour traiter l'air et évacuer l'eau de condensation. Pression A la différence du débit, de la température ou de l'humidité, la pression fonctionne à l'inverse. Plus la pression est élevée, moins l'air comprimé est saturé d'eau et plus il est facile à sécher. Si vous prenez l'exemple d'une éponge remplie d'eau, plus vous serrez l'éponge, moins elle contiendra d'eau. Point de rosée sous pression Le point de rosée sous pression est un indicateur habituellement utilisé pour mesurer la teneur en eau de l'air comprimé. Le point de rosée sous pression fait référence au point de température auquel l'air ou le gaz est saturé d'eau et où commence le processus de condensation ou de passage à l'état liquide. Cela peut aussi s'expliquer comme le point où l'air n'est pas capable de contenir plus de vapeur d'eau. Afin de réduire la teneur en eau de notre air comprimé, un point de rosée sous pression plus faible est requis. En effet, plus la valeur du point de rosée sous pression est élevée, plus le système contient de vapeur d'eau. La taille du sécheur permet de déterminer le point de rosée sous pression et les niveaux de condensation dans l'air comprimé.

Une humidité excessive dans l'air comprimé peut avoir des effets néfastes sur l'installation et compromettre l'efficacité des opérations. Toute négligence à traiter la condensation dans l'air comprimé peut endommager et causer des problèmes aux circuits pneumatiques, moteurs, vannes, ainsi qu'aux composants ou aux machines reliées au système. Il peut y avoir contamination du processus ou de la fabrication du produit final. Voici une liste des effets néfastes de l'humidité :

• corrosion des tuyauteries et des équipements (c.-à-d. machines CNC et autres machines de fabrication) ;
• endommagement des commandes pneumatiques pouvant entraîner des arrêts coûteux ;
• rouille et usure accrue de l'équipement de production en raison de l'épuisement du lubrifiant ;
• problèmes de qualité en raison d'un risque de décoloration, d'une baisse d'adhérence et d'un affaiblissement de la qualité de la peinture ;
• lors des opérations par temps froid, les conduites de commande sont susceptibles de geler et de s'endommager ;
• entretien plus contraignant du compresseur d'air et réduction de la durée de vie de l'équipement.

Une fois que l'air comprimé quitte le refroidisseur final, il reste saturé en eau et cette circonstance, si elle n'est pas traitée, peut avoir des effets néfastes sur l'ensemble du système. L'utilisation d'un réservoir d'air peut également contribuer à la réduction de la teneur en eau dans l'air comprimé, puisque la température ambiante du réservoir est beaucoup plus fraîche que celle de l'air chaud comprimé en provenance du compresseur d'air. Il est important de garder à l'esprit qu'un réservoir humide accumulera un excès d'humidité et aura donc besoin d'une vidange quotidienne pour éviter la corrosion et l'usure excessive.

Si l'application exige d'éliminer plus d'humidité, il devient nécessaire d'intégrer un sécheur externe ou interne. En fonction du point de rosée souhaité, deux options s'offrent à vous : le sécheur d'air frigorifique et le sécheur d'air par adsorption. Dans un sécheur d'air frigorifique, la température de l'air est abaissée à 3 degrés Celsius (37 degrés Fahrenheit) pour que la vapeur d'eau puisse être condensée et évacuée de l'air comprimé à cette température. Si le point de rosée du sécheur frigorifique n'est pas suffisant, un sécheur d'air à adsorption devrait être utilisé pour obtenir le résultat désiré. Dans un sécheur par adsorption, le point de rosée est abaissé à -40 degrés Celsius/Fahrenheit, donnant lieu à de l'air complètement sec. Ceci est essentiel dans les applications de peinture par pulvérisation, d'impression et d'autres utilisations d'outils pneumatiques.