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QUELLE EST LA COMPOSITION DE L'AIR COMPRIMÉ ?

L'air est un mélange de nombreux gaz, mais ses deux principaux constituants sont :

• le dioxygène (21%)
• le diazote (78%)

Remarque : le dioxygène est souvent appelé simplement oxygène dans la vie courante mais ce terme n'est chimiquement pas exacte (l'explication sera donnée lors de l'étude des constituants microscopiques de la matière)

Il reste également moins de 1% d'autres gaz : argon, néon, dioxyde de carbone, ozone etc.

L'air comprimé produit par le compresseur contient naturellement les mêmes éléments que ceux contenus dans l'air ambiant aspiré. La vapeur d'eau, les poussières, particules et fumées présent dans l'air sont également comprimées, par conséquent l'air comprimé est humide et nécessite un traitement pour répondre à certaines applications.

L'air comprimé produit par un compresseur lubrifié à l'huile contient également de petites quantités d'huile provenant du système de lubrification du compresseur.

Fonctionnement d'un compresseur

Fonctionnement du compresseur : à vis ou à piston ?

Il existe deux types de compresseur : à vis et à piston, dont le mécanisme n'est pas le même.

Compresseur à vis : le plus utilisé, mais le plus cher

Le compresseur à vis est le système le plus utilisé par le grand public. La compression s'effectue par la rotation des deux rotors d'une vis. Le compresseur à vis est le mécanisme le plus cher du marché et le moins puissant, mais sa petite taille le rend plus pratique et plus simple d'utilisation.

Compresseur à piston : surtout dans l'industrie, notamment pour le gaz

Le compresseur à piston comporte un moteur électrique. Celui-ci entraîne un ou plusieurs pistons dans un mouvement d'avant en arrière qui crée la compression.

Très utilisé dans l'industrie, le compresseur à piston peut compresser différents gaz de manière stable.

Compresseur : un moteur électrique ou thermique

Le compresseur fonctionne grâce à un moteur électrique ou thermique, deux technologies qui n'ont pas le même fonctionnement.

Compresseur électrique : le plus pratique

Un compresseur électrique reste le modèle le plus pratique, le moins onéreux et le plus simple à utiliser. Mais il doit toujours être branché sur une alimentation secteur, il ne peut donc pas être utilisé sur un chantier, par exemple.

Il est employé pour des opérations de :

• sablage : compresseur à sablage
• de peinture : aérographie,
• et de gonflage : compresseur à pneu.

Compresseur thermique : un modèle exclusivement professionnel

Qu'il soit compact et à gros volume, le compresseur thermique est spécifiquement destiné à un usage professionnel. Pour fonctionner, il nécessite du carburant : essence ou diesel. Il est plus cher que le compresseur électrique, mais :

• sa puissance est bien plus importante,
• il n'a pas besoin de prise électrique pour fonctionner,
• il reste mobile : il peut par exemple être transporté sur un chantier,
• il dispose d'une cuve en fonte.

Puissance du compresseur : selon l'utilisation

Un compresseur permet de réaliser différents travaux qui nécessitent une pression de l'air (ou force de l'air compressé dans la cuve), mesurée en bar, suffisante.

Pour ne pas vous tromper à l'achat, évaluez au préalable vos besoins en terme de pression nécessaire pour :

• projeter de la peinture : 8 bars,
• souffler, gonfler, agrafer : 8 bars,
• sabler de grandes surfaces : 3 bars,
• une utilisation professionnelle : à partir de 4 bars.

Fonctionnement compresseur : une cuve de 0 à 200 litres

Selon vos besoins, il sera nécessaire de choisir un compresseur équipé d'une cuve plus ou moins importante :

• une cuve trop petite rend l'appareil incapable d'effectuer certains travaux,
• une cuve trop volumineuse pèse parfois trop lourd, occupe une large place et coûte plus cher.

Pour éviter de surestimer ou de sous-évaluer vos besoins, définissez l'utilisation future de l'appareil.

Voici quel est le volume de cuve nécessaire pour :

• décorer et entretenir : sans cuve ou une petite cuve de 10 litres,
• gonfler, agrafer et peindre (petites surfaces) : 50 litres,
• souffler, pulvériser et percer : 100 litres,
• poncer, sabler, utiliser des clefs de chocs sur de grandes surfaces : 150 litres,
• utiliser son compresseur de manière professionnelle : 200 litres.

  Des compresseurs particuliers : silencieux ou sans huile

  • Certains compresseurs sont conçus pour améliorer le confort et la qualité d'utilisation de l'appareil :

    • compresseur silencieux : pour éviter de porter un casque antibruit et d'incommoder les personnes environnantes,
    • compresseur sans huile : pour réduire sa facture et son empreinte énergétique.

    Souvent, ils coûtent plus cher et doivent être utilisés de manière occasionnelle pour effectuer de petits travaux sur de petites surfaces.

POURQUOI TRAITER L'AIR COMPRIMÉ ?

L'air comprimé contient donc, en concentré, toutes les particules présentes dans l'air ambiant, auxquelles il faut rajouter des particules d'huile et d'eau. Dans de nombreux process, ces particules peuvent nuire à la qualité du travail ou du produit.

En fonction de l'utilisation prévue de l'air comprimé, il existe différentes exigences applicables quant aux quantités de polluants acceptables. La qualité de l'air comprimé a souvent besoin d'être améliorée par le biais du séchage (réduction de l'humidité) et de la filtration (élimination de l'huile et autres particules). La qualité de l'air comprimé est divisée en différentes classes conformément à un système international..

COMMENT TRAITER L'AIR COMPRIMÉ ?

Les particules solides sont facilement retenues par des filtres réseau, qui existent en différents degrés de filtration selon les besoins

L'eau sous forme liquide se retrouve dans les points bas qu'il convient de purger

L'eau sous forme vapeur doit passer dans un sécheur d'air, qui, en abaissant la température de l'air, permet à la vapeur de se condenser sous forme de gouttelettes, facilement éliminables.

COMMENT ÉLIMINER LES CONDENSATS ?

Les condensats sont composées presque essentiellement d'eau, dont le volume dépend de plusieurs facteurs : hygrométrie, température ambiante, consommation d'air, traitement de l'air, et se comptent très rapidement en litres voir en dizaine de litres par jour.
Ils contiennent aussi de l'huile et toutes particules qui ont été collectées.

Les résidus d'huile contenus dans les condensats ne permettent pas le rejet à l'égout sans traitement préalable.

COMMENT TRAITER LES CONDENSATS ?

Un séparateur huile/eau, à cartouches filtrantes est requis

A saturation, les cartouches doivent être remplacées et jetées avec les déchets huileux, et non pas dans un simple bac d'ordures ménagères.

Qu'est-ce que l'air comprimé ?

L'air comprimé est une forme d'énergie emmagasinée qui sert à faire fonctionner des machines, des équipements ou des procédés industriels. L'air comprimé est utilisé dans la plupart des industries de fabrication et dans certaines industries de services, notamment dans les cas où l'utilisation directe de l'électricité pour alimenter des outils ou des appareils se révèle peu pratique, voire dangereuse. 

.Figure 1 - Conversion de l'air atmosphérique en air comprimé

Un compresseur d'air type entraîné par l'électricité comprime environ 7 volumes d'air à la pression atmosphérique en 1 volume d'air à pression plus élevée (environ 100 psig, ou 7 bars). L'air à haute pression ainsi obtenu est distribué aux appareils ou aux outils dans lesquels il se détend à la pression atmosphérique, libérant ainsi l'énergie nécessaire à leur fonctionnement.

Lors du processus de la compression, et du refroidissement ultérieur de l'air aux températures ambiantes, de la chaleur et de l'humidité se dégagent, comme l'illustre la Figure 1.

On peut utiliser la chaleur récupérée du compresseur d'air comme mesure d'efficacité énergétique se combinant à d'autres procédés : par exemple, le chauffage des locaux et le chauffage de l'eau.

Selon le type d'application, il peut s'avérer nécessaire de contrôler l'humidité en excès dans l'air comprimé à cause des éventuels problèmes éprouvés par les tuyauteries (corrosion) et les équipements utilisés.

a. Coûts de l'air comprimé

Cette section vous aidera à mieux comprendre ce qu'il en coûte pour la production et l'utilisation de l'air comprimé.

Pendant les dix premières années de vie d'un compresseur classique à refroidissement par air (voir la Figure 2), en marche durant deux quarts de travail, le coût d'exploitation (électricité et entretien) va représenter environ 88 % du coût total de la durée de vie. Le coût initial de l'équipement et de l'installation représentera les autres 12 %.

Du fait que l'énergie représente environ 76 % du coût de fonctionnement global pendant la durée de vie, il est capital de concevoir et d'acheter les composantes les plus efficaces pour votre système d'air comprimé. Il est recommandé de prendre les décisions d'achat en tenant compte des coûts de fonctionnement pour la durée de vie globale prévue et NON pas seulement en fonction du coût initial du matériel.

La Figure 3 montre les pertes types liées à la production et à la distribution de l'air comprimé. Par exemple, pour une puissance consommée de 100 HP, environ 91 HP sont perdus alors que seuls 9 HP représentent un travail utile. En d'autres termes, 90 % environ de l'énergie utilisée pour la production et la distribution de l'air comprimé sont habituellement perdues. 

Diagramme à barres montrant les pertes typiques associés à la production et la distribution de l'air comprimé départ avec 100 HP apport d'énergie. La première barre montre que Situé à environ 80 HP est perdue sous forme de chaleur de compression et de compression des pertes; la deuxième barre montre que Situé à environ 3 HP sont perdus à la sèche desséchant; la troisième barre montre que Situé à environ 6 HP sont perdus pour les filtres et les fuites, la quatrième bar montre que Situé à environ 2 HP sont perdus à pneumatique à la conversion mécanique; la cinquième barre indique que la production d'énergie utile est de 9 HP. 

Demandez-vous toujours si l'air comprimé est bien la source la mieux appropriée pour une application donnée. Dans nombre de cas, il pourrait être préférable d'utiliser un outil entraîné directement par l'électricité plutôt qu'un outil entraîné par l'air comprimé.

Certains compresseurs industriels sont à refroidissement par eau. Dans ces cas, il convient d'évaluer les frais additionnels liés à l'eau et à son évacuation, les coûts de fonctionnement du système de refroidissement de l'eau, et les coûts de pompage et de traitement chimique. La Figure 4 est un tableau simplifié qui donne des indications sur les coûts d'électricité liés à des fonctionnements sur un, deux ou trois quarts de travail dans une installation industrielle classique. Le tableau montre ces coûts pour des compresseurs d'air d'une puissance de 10, 15, 25, 50 et 100 HP. On suppose que la charge moyenne des compresseurs correspond à 65 % de la charge nominale.

À noter que ce tableau emploie un tarif d'électricité mixte (énergie et puissance appelée) de 0,10 $ le kWh. Selon vos tarifs locaux, vous devrez multiplier les chiffres de la Figure 4 par votre tarif d'électricité local (dollars par kWh) et multiplier ensuite le résultat par 10 pour en déduire vos frais annuels d'électricité. En communiquant avec votre entreprise d'électricité locale ou votre fournisseur de services d'air comprimé, ils vous aideront à déterminer votre propre tarif mixte d'électricité.