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Distribution d'air comprimé

Compressor Installations Compressed Air Wiki Air Distribution Compressors

Les systèmes de distribution d'air comprimé inappropriés conduisent à des factures énergétiques élevées, une faible productivité et une mauvaise performance de l'outil. Trois exigences sont requises sur un système de distribution d'air comprimé : une faible perte de charge entre le compresseur et le point de consommation, un minimum de fuites dans la tuyauterie de distribution et une séparation efficace des condensats si aucun sécheur d'air comprimé n'est installé.

Comment conserver une faible perte de charge entre le compresseur et le point de consommation ?

Ces trois exigences s'appliquent essentiellement à la tuyauterie principale et à la consommation d'air comprimé planifiée, pour les besoins actuels comme futurs. Le coût d'installation d'une tuyauterie et de raccords plus grands que ceux nécessaires au départ reste faible par rapport au coût de restauration ultérieure du système de distribution. L'acheminement, la conception et le dimensionnement du réseau de conduites d'air sont importants pour l'efficacité, la fiabilité et le coût de production de l'air comprimé. Parfois, une importante perte de charge dans la tuyauterie est compensée par l'augmentation de la pression de travail du compresseur, de 7 bar(e) à 8 bar(e) par exemple. Cela offre une économie d'air comprimé inférieure. En outre, lorsque la consommation d'air comprimé est réduite, la perte de charge l'est aussi et la pression au point de consommation dépasse alors le niveau autorisé.

Ces trois exigences s'appliquent essentiellement à la tuyauterie principale et à la consommation d'air comprimé planifiée, pour les besoins actuels comme futurs. Le coût d'installation d'une tuyauterie et de raccords plus grands que ceux nécessaires au départ reste faible par rapport au coût de restauration ultérieure du système de distribution. L'acheminement, la conception et le dimensionnement du réseau de conduites d'air sont importants pour l'efficacité, la fiabilité et le coût de production de l'air comprimé. Parfois, une importante perte de charge dans la tuyauterie est compensée par l'augmentation de la pression de travail du compresseur, de 7 bar(e) à 8 bar(e) par exemple. Cela offre une économie d'air comprimé inférieure. En outre, lorsque la consommation d'air comprimé est réduite, la perte de charge l'est aussi et la pression au point de consommation dépasse alors le niveau autorisé.

Les réseaux de distribution d'air comprimé fixes doivent être dimensionnés de sorte que la perte de charge dans la tuyauterie ne dépasse pas 0,1 bar entre le compresseur et le point de consommation le plus éloigné. La perte de charge lors du raccordement des flexibles, des raccords de tuyauterie et de tout autre raccord doit également être prise en compte. Il est particulièrement important de bien dimensionner ces composants car la plus grande perte de charge se produit généralement au niveau de ces connexions.

La plus grande longueur autorisée dans le réseau de tuyauterie pour une perte de charge spécifique peut être calculée à l'aide de l'équation suivante :

l = longueur totale de la tuyauterie (m)
∆p = perte de charge autorisée dans le réseau (bar)
p = pression d'entrée en absolu (bar(a))
qc = débit d'air libre du compresseur (l/s)
d = diamètre interne de la tuyauterie (mm)

La meilleure solution consiste à concevoir un circuit de tuyauterie en boucle fermée autour de la zone de consommation d'air. Une tuyauterie annexe part ensuite de cette boucle vers les différents points de consommation. Cela permet une alimentation uniforme en air comprimé malgré une utilisation importante et intermittente, car l'air est dirigé vers le point de consommation depuis deux directions. Ce système est recommandé pour toutes les installations, sauf si des points d'importante consommation d'air sont situés à grande distance de l'installation du compresseur. Dans ce cas, une tuyauterie principale distincte est acheminée vers ces points.

Qu'est-ce qu'un réservoir d'air ?

Un ou plusieurs réservoirs d'air sont inclus dans chaque installation de compresseur. Leur taille dépend de la capacité du compresseur, du système de régulation et du schéma de besoin en air du consommateur. Le réservoir d'air constitue une zone de stockage tampon pour l'air comprimé, il équilibre les pulsations du compresseur, il refroidit l'air et il recueille la condensation. Par conséquent, le réservoir d'air doit être muni d'un dispositif de purge des condensats. Ce lien s'effectue lors du dimensionnement du volume du réservoir, mais s'applique uniquement aux compresseurs avec régulation en charge/à vide.

V = volume du réservoir d'air (l)
qC = débit d'air libre du compresseur (l/s)
p1 = pression d'entrée du compresseur (bar(a))
T1 = température d'entrée maximum du compresseur (K)
T0 = température de l'air dans le réservoir du compresseur (K)
(pU - pL) = différence de pression entre un compresseur en charge et à vide
fmax = fréquence de charge maximum (1 cycle toutes les 30 secondes pour les compresseurs Atlas Copco)

Un ou plusieurs réservoirs d'air sont inclus dans chaque installation de compresseur. Leur taille dépend de la capacité du compresseur, du système de régulation et du schéma de besoin en air du consommateur. Le réservoir d'air constitue une zone de stockage tampon pour l'air comprimé, il équilibre les pulsations du compresseur, il refroidit l'air et il recueille la condensation. Par conséquent, le réservoir d'air doit être muni d'un dispositif de purge des condensats. Ce lien s'effectue lors du dimensionnement du volume du réservoir, mais s'applique uniquement aux compresseurs avec régulation en charge/à vide.

Les bases d'un réservoir d'air

Pour les compresseurs à variation de vitesse (VSD), le volume requis pour le réservoir d'air est considérablement réduit. Lors de l'utilisation de la formule ci-dessus, « qc » doit correspondre au débit d'air libre à vitesse minimum. Lorsque la demande d'air comprimé est très importante sur de courtes périodes, il n'est pas économiquement rentable de dimensionner le compresseur ou le réseau de tuyauterie exclusivement pour ce schéma extrême de consommation d'air. Un réservoir d'air distinct doit être installé près du point de consommation et dimensionné en fonction de la sortie d'air maximum. Dans les cas les plus extrêmes, un compresseur haute pression plus petit est utilisé avec un grand réservoir pour répondre aux besoins à court terme de grands volumes d'air sur de longues périodes. Ici, le compresseur est dimensionné afin de répondre à la consommation moyenne.

V = volume du réservoir d'air (l)
q = débit d'air lors de la phase de vidange (l/s)
t = durée de la phase de vidange (s)
p1 = pression de service normale dans le réseau (bar)
p2 = pression minimum en fonction de la consommation requise (bar)
L = besoins en air durant la phase de remplissage (1/cycle de travail)

La formule ne tient pas compte du fait que le compresseur peut fournir de l'air pendant la phase de vidange. En application standard, une pression de remplissage du réservoir de 30 bar peut démarrer de grands moteurs de navires.

En savoir plus sur les réservoirs d'air et leur dimensionnement.

Définir le réseau d'air comprimé

Lors de la conception et du dimensionnement d'un réseau d'air comprimé, on commence toujours par établir une liste d'équipements qui détaille tous les consommateurs d'air comprimé, ainsi qu'un schéma indiquant leur emplacement. Les consommateurs sont regroupés dans des unités logiques et alimentés par la même tuyauterie de distribution. La tuyauterie de distribution est, à son tour, alimentée par les colonnes de l'installation de compresseur. Les plus grands réseaux d'air comprimé peuvent être divisés en quatre parties principales :
- Colonnes
- Tuyauterie de distribution
- Tuyauterie de service
- Raccords pour air comprimé
Les colonnes transportent l'air comprimé depuis l'installation de compresseur jusqu'à la zone de consommation.
La tuyauterie de distribution répartit l'air au sein de la zone de distribution. La tuyauterie de service achemine l'air de la tuyauterie de distribution vers les différents lieux de travail.

Dimensionnement du réseau d'air comprimé

Circuit de tuyauterie du réseau d'air, distribution d'air

En général, la pression obtenue immédiatement après le compresseur ne peut jamais être entièrement utilisée car la distribution d'air comprimé génère des pertes de pression, principalement en raison du frottement dans la tuyauterie. En outre, les effets de la régulation et les changements de direction du débit se répercutent dans les vannes et les coudes de la tuyauterie. Ces pertes, qui sont converties en chaleur, entraînent des pertes de charge.


Les longueurs de tuyauterie nécessaires pour les différentes parties du réseau (colonnes, tuyauterie de distribution et tuyauterie de service) doivent être déterminées. Pour cela, un dessin à l'échelle du probable plan de réseau est approprié. La longueur de la tuyauterie est rectifiée via l'ajout de longueurs de tuyauterie équivalentes pour les vannes, les coudes, les raccords, etc., comme illustré ci-dessous.

Les longueurs de tuyauterie nécessaires pour les différentes parties du réseau (colonnes, tuyauterie de distribution et tuyauterie de service) doivent être déterminées. Pour cela, un dessin à l'échelle du probable plan de réseau est approprié. La longueur de la tuyauterie est rectifiée via l'ajout de longueurs de tuyauterie équivalentes pour les vannes, les coudes, les raccords, etc., comme illustré ci-dessous.

Lors du calcul du diamètre de la tuyauterie, au lieu de la formule ci-dessus, il est possible d'utiliser un nomogramme (voir ci-dessous) pour trouver le diamètre le plus approprié. Le débit, la pression, la perte de charge autorisée et la longueur de la tuyauterie doivent cependant être connus pour réaliser ce calcul. Une tuyauterie standard, du diamètre supérieur le plus proche, est alors sélectionnée pour l'installation.

Les longueurs de tuyauterie équivalentes pour toutes les parties de l'installation sont calculées à l'aide d'une liste de raccords et de composants de tuyauterie, tout comme la résistance du débit, exprimée en longueur de tuyauterie équivalente. Ces longueurs de tuyauterie « supplémentaires » sont ajoutées à la longueur de tuyauterie droite initiale. Les dimensions sélectionnées du réseau sont ensuite recalculées pour s'assurer que la perte de charge ne sera pas trop importante. Pour les grandes installations, les sections individuelles (tuyauterie de service, tuyauterie de distribution et colonnes) doivent être calculées séparément.

Mesure du débit dans une installation de compresseur

Lorsque les débitmètres sont placés de manière stratégique, cela facilite le débit interne et l'allocation économique de l'utilisation d'air comprimé au sein de l'entreprise. L'air comprimé est un moyen de production qui doit faire partie du coût de production de chaque service de l'entreprise. Dans cette optique, toutes les parties concernées peuvent bénéficier des tentatives de réduction de la consommation dans les différents services.

Aujourd'hui, les débitmètres disponibles sur le marché fournissent aussi bien des valeurs numériques pour la lecture manuelle que des données de mesure envoyées directement sur un ordinateur ou un module. Ces débitmètres sont généralement installés à proximité des vannes d'arrêt. Dans un circuit en boucle fermée, la mesure requiert une attention particulière car le débitmètre doit pouvoir mesurer le débit en amont et en aval.

Pour en savoir plus sur le processus d'installation d'un compresseur, voir ci-dessous.

Articles connexes

Dimensionnement des installations de compresseurs

Un certain nombre de décisions doivent être prises lors du dimensionnement d'une installation d'air comprimé afin qu'elle s'adapte à différents besoins, qu'elle offre un maximum d'économies d'exploitation et qu'elle soit prête pour une future expansion. Pour en savoir plus, consultez cet article.

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L'installation d'un compresseur est plus simple qu'avant. Mais il y a cependant quelques éléments à garder à l'esprit, le plus important étant le lieu où installer le compresseur et la manière d'organiser l'espace autour de ce dernier. Pour en savoir plus, cliquez ici.