Traitement de l'air Contaminants dans l'air comprimé Micro-organismes dans l'air comprimé Qualité de l'air Filtration Huile dans l'air comprimé Condensats dans l'air comprimé
L'air ambiant est par nature sale. Par conséquent, l'air comprimé qui permet à des industries entières de fonctionner l'est tout autant. Il est constamment assailli par des ennemis à peine visibles. Qui sont ces petits assaillants ? Il s'agit des différents contaminants présents à tout moment dans l'air ambiant, parmi lesquels l'humidité, la poussière ou les traces d'huile. Certains d'entre eux sont également ajoutés pendant le processus de compression, comme l'huile utilisée comme lubrifiant ou les particules de corrosion qui peuvent se détacher lors de l'alimentation en air.
Chacun d'entre eux peut nuire gravement à vos processus de production, à votre système de tuyauterie d'air comprimé, à vos outils et à vos produits.
Découvrons chacune de ces menaces afin de savoir comment protéger efficacement nos systèmes à air comprimé.
Nous considérons l'air comme un élément invisible qui nous entoure et que, la plupart du temps, nous ne pouvons pas voir. Cependant, dans certaines circonstances, nous pouvons percevoir les contaminants auxquels un système à air comprimé est confronté, par exemple lorsque l'air apparaît sous forme de brouillard ou de fumée.
Dans ce cas, l'humidité ou de minuscules particules le rendent visible. Or, il s'agit de deux des menaces qu'un système de tuyauterie d'air comprimé doit affronter.
Il y a ensuite l'humidité contenue dans l'air ambiant. Elle pénètre dans la tuyauterie d'air comprimé par l'admission sous forme de vapeur d'eau. Cette vapeur d'eau est le contaminant le plus important de l'air comprimé par son volume total ; elle forme la majeure partie de la contamination liquide qui se trouve dans le circuit d'air.
La teneur en eau est mesurée par son point de rosée : il s'agit de la température à laquelle l'air comprimé est encore capable de gérer sa teneur en vapeur d'eau avant que l'humidité ne forme du condensat.
Si l'humidité n'est pas éliminée, cela peut créer de la corrosion qui réduit la durée de vie des équipements pneumatiques. En outre, elle risque d'entraîner une prolifération bactérienne, ce qui peut avoir un impact négatif sur la qualité des produits finaux. Cela s'avère particulièrement problématique dans les applications des secteurs de l'agroalimentaire et de l'industrie pharmaceutique.
Bien que la qualité de l'air ne soit pas aussi importante pour certains processus, elle est cruciale pour les applications dans les secteurs de l'agroalimentaire et de l'industrie pharmaceutique, pour lesquelles une prolifération bactérienne serait particulièrement dangereuse.
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.
La quantité d'huile dans l'air comprimé dépend de plusieurs facteurs, notamment le type, la conception, l'âge et l'état de la machine. Il existe deux principales conceptions de compresseur à cet égard : ceux qui emploient du lubrifiant dans la chambre de compression et ceux qui fonctionnent sans lubrifiant. Dans les compresseurs lubrifiés, l'huile est impliquée dans le processus de compression et est également incluse dans l'air comprimé (entièrement ou partiellement). Cependant, dans les compresseurs à vis et à pistons lubrifiés modernes, la quantité d'huile est très limitée.
Dans ce cas, il s'agit de contaminant de compression.
Par exemple, dans un compresseur à vis lubrifié, la teneur en huile dans l'air est inférieure à 3 mg/m3 à 20 °C. Cette teneur peut être encore réduite à l'aide de filtres multi-étagés. Si cette solution est choisie, il est important de prendre en compte les limites de qualité, les risques et les coûts énergétiques impliqués.
Il s'agit des « contaminants du système de distribution » de l'air, comme des particules de rouille provenant des tuyaux de distribution, qui pénètrent dans le flux d'air comprimé.
Tout commence par l'air ambiant qui doit être comprimé. Dans un environnement industriel type, il peut contenir plus de 140 millions de particules de poussière par mètre cube. Lorsque l'air est comprimé, ces contaminants sont concentrés en fonction de l'augmentation de la pression d'air.
Cela signifie que l'air comprimé peut contenir plusieurs fois la concentration de particules de poussière. Malheureusement, la plupart d'entre elles sont si petites (moins de deux microns) qu'un filtre d'admission n'en élimine que 20 %.
Plus de 80 % des particules qui contaminent l'air comprimé ont une taille inférieure à 2 µm et peuvent donc facilement passer à travers le filtre d'admission du compresseur. A partir de là, les particules se propagent à travers le système de tuyauterie et se mélangent à l'eau, aux résidus d'huile et aux dépôts de la tuyauterie. Cela peut entraîner la propagation de micro-organismes. Un filtre placé directement en aval du compresseur peut éliminer ces risques.
Néanmoins, pour obtenir un air comprimé pur, la prolifération des bactéries en aval du filtre doit être totalement tenue sous contrôle. La situation peut se compliquer, car les gaz et les aérosols peuvent être concentrés en gouttelettes (concentration ou charge électrique), même après avoir passé plusieurs filtres. Les micro-organismes peuvent germer à travers les parois du filtre et donc se retrouver dans les mêmes concentrations au niveau de l'entrée et au niveau de la sortie du filtre.
Les micro-organismes sont extrêmement petits et comportent des bactéries, des virus et des bactériophages. En général, les bactéries mesurent de 0,2 µm à 4 µm et les virus de 0,3 µm à 0,04 µm. Les contaminants inférieurs à 1 µm de diamètre et, par conséquent, les micro-organismes peuvent facilement passer à travers le filtre d'admission du compresseur. Malgré leur taille, ces micro-organismes constituent un grave problème dans de nombreuses industries, car ces organismes « vivants » sont capables de se multiplier librement dans des conditions propices. Des études ont établi que les micro-organismes se développaient dans les circuits d'air comprimé très humides (100 %) comportant de l'air non asséché.
L'huile et les autres contaminants agissent tels des nutriments et permettent aux micro-organismes de se multiplier. Le traitement le plus efficace consiste à assécher l'air jusqu'à une humidité relative inférieure à 40 % (cela peut être réalisé à l'aide de n'importe quel type de sécheur) et à installer un filtre stérile dans le circuit. Le filtre stérile doit être installé dans un boîtier de filtre permettant une stérilisation à la vapeur in situ ou pouvant facilement être ouvert. Pour maintenir une bonne qualité de l'air, la stérilisation doit être effectuée régulièrement.
Les contaminants peuvent nuire à votre production de trois manières.
Plus précisément, ils peuvent :
Réduire les performances de votre système à air comprimé
Nuire à votre équipement alimenté par air
Affecter l'intégrité et la qualité des produits finaux
Pris séparément, chacun d'entre eux peut avoir un impact négatif sur votre système. Cependant, s'ils sont combinés, leur effet peut être encore plus grave. Par exemple, l'huile et l'humidité présentes dans l'air comprimé peuvent permettre aux micro-organismes contenus dans l'air d'admission de se développer et de prospérer.
Cela pose un défi important : après tout, un mètre cube d'air ambiant peut contenir plus de 140 millions de particules, qu'il s'agisse de poussière ou de micro-organismes tels que les bactéries, les virus et les bactériophages. De plus, elles sont si petites (la taille des micro-organismes va de 0,04 µm à 4 µm) qu'elles ne peuvent pas être retenues par un filtre d'admission.
Etant donné qu'il s'agit d'organismes vivants, ils se multiplient lorsque les conditions sont adaptées, par exemple dans l'air comprimé non séché.
Cela est particulièrement dangereux dans les secteurs de l'agroalimentaire et de l'industrie pharmaceutique : les conséquences pourraient être catastrophiques si des micro-organismes tels que des bactéries et des champignons contaminaient les aliments et les produits pharmaceutiques.
Protégez votre système à air comprimé
Heureusement, il y a une bonne nouvelle : avec un traitement adapté, comme des filtres et des sécheurs, vous pouvez protéger votre système à air comprimé de tous ces contaminants.
Si vous souhaitez savoir comment procéder, la première étape consiste à déterminer la qualité de l'air requise pour votre application, par exemple si vous devez respecter une classe ISO spécifique.
Dans ce guide, vous apprendrez tout ce que vous devez savoir sur le traitement de l'air. Des différents types de contaminants à la connaissance de vos exigences en matière de qualité de l'air, ce guide couvre tous les sujets importants relatifs au traitement de l'air.
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