Pour dimensionner correctement un
sécheur frigorifique, la quantité d'air entrant dans le sécheur, la pression et la température de l'air comprimé ainsi que la température ambiante doivent être prises en compte.
Lorsque nous ouvrons un robinet ou une vanne dans notre système d’air comprimé et constatons qu’aucune eau, huile ou particule n’en sort, nous sommes rassurés car nous avons « de l’air pur ». Est-il possible de vérifier à l’œil nu la présence de contaminants dans l’air comprimé ? La réponse est NON, à l’œil nu il est impossible de déterminer si l’air répond aux spécifications en matière de particules, d’eau ou d’huile. Il convient donc de clarifier ce qui suit : avoir de l'air sans condensation est une chose, avoir de l'air sec avec un point de rosée parfaitement défini et calculé en est une autre.
Il est très important de clarifier d'abord la notion de point de rosée : c'est la température à laquelle on doit amener l'air comprimé pour générer de la condensation. Plus le point de rosée est bas, plus l’air est sec et plus il est difficile de condenser la vapeur d’eau. Ci-dessous quelques données :
Regardons un exemple : Si nous avons de l'air comprimé avec un point de rosée de +10°C et que la température ambiante est de +20°C, il n'y aura pas de condensation dans le réseau puisque le point de rosée est inférieur à la température de l'air comprimé (qui sera plus ou moins égale à la température ambiante). Par contre, si la température ambiante est de +5°C, il y aura condensation de vapeur d'eau. Plus le point de rosée est élevé, plus la charge de vapeur d'eau est importante et plus la condensation à l'intérieur du tuyau est facile.
La question que nous devons nous poser est la suivante : de quoi mon installation a-t-elle besoin : d'air sans condensation ou d'air sec avec un point de rosée spécifique ?
Air sans condensats : Il est obtenu avec un point de rosée inférieur à la température ambiante, c'est-à-dire que si la température ambiante à l'intérieur de l'usine est de +20°C, un point de rosée de +19°C est suffisant pour ne pas avoir de condensats dans le réseau. Ce type de qualité d'air peut être assuré par des sécheurs de faible taille, avec un faible coût d'investissement initial. Dans de nombreux cas, les compresseurs avec sécheur intégré sont capables de fournir de l'air sans condensat, mais avec un point de rosée élevé, laissant l'installation exposée à d'éventuelles traces de condensat chez les utilisateurs. Sur la droite, un exemple de canalisation démontée d'un système à point de rosée élevé sans condensation apparente dans le réseau.
Corrosion due à la condensation dans le réseau d'air comprimé supposé sec
Air sec : Si l’on souhaite de l’air sec, avec un point de rosée clairement défini, il existe plusieurs alternatives :
- Point de rosée inférieur à +3°C : Atteint avec des sécheurs à adsorption ou à membrane. Ils sont généralement utilisés dans deux conditions : lorsque l'air entre en contact direct ou indirect avec le produit et qu'il est sensible à l'humidité, ou lorsque la conduite d'air comprimé est soumise à des températures inférieures à +3°C.
- Point de rosée de +3°C ou plus : atteint avec des sécheurs frigorifiques, dans ce cas il est nécessaire de calculer leur capacité en fonction des conditions d'entrée, telles que la quantité d'air à sécher, la pression, la température de l'air comprimé et la température ambiante.
Tous les fabricants de sécheurs ont des facteurs de correction, chacun a son propre point de conception selon la marque. Cela signifie que si le sécheur fonctionne à des températures supérieures à celles prévues, il doit être surdimensionné pour atteindre le point de rosée attendu. Soyez prudent avec les mentions des catalogues de certaines marques de sécheurs frigorifiques, car les conditions pour lesquelles ils sont conçus se situent généralement autour de +25°C de température ambiante et 35°C d'air comprimé, conditions qui peuvent couvrir six mois de l'année. Ainsi pendant 6 mois le sécheur va fonctionner dans des conditions hors spécifications et éventuellement laisser passer des condensats dans le réseau ou générer une panne. Consultez le fournisseur du sécheur pour connaître les facteurs de correction.
Bonnes pratiques pour optimiser votre sécheur frigorifique
1. La quantité d’air qui entre dans le sécheur
La taille du sécheur sera en fonction du débit à traiter. Gardez à l’esprit que si vous disposez de plusieurs compresseurs et d’un seul sécheur, vous devez additionner le débit total des compresseurs. Évitez de dimensionner les sécheurs en fonction de la demande de l'usine. Apparemment, la demande est égale à la capacité installée, mais dans certains cas, cela peut ne pas être le cas. Voyons cela avec un exemple :
Demande de l'usine : 19 m3/min
Capacité du compresseur 1 : 5 m3/min
Capacité du compresseur 2 : 7 m3/min
Capacité du compresseur 3 : 10 m3/min
Capacité totale des 3 compresseurs : 22 m3/min
Dans ce cas, la donnée à utiliser pour dimensionner le sécheur est de 22 m3/min, ce qui correspond à la capacité installée des compresseurs. La raison est très simple, même si la demande est de 19 m3/min, il est possible qu'à un moment donné elle augmente en raison d'une plus grande production, de nouveaux équipements de production ou simplement de fuites et tout cet air doit passer par le sécheur.
2. La pression de l'air comprimé
Les fabricants indiquent généralement la capacité des sécheurs en fonction de certaines conditions de conception, la pression normalement utilisée est de 7 bar(g), donc toute pression supérieure ou inférieure affecte la capacité du sécheur. Si la pression du sécheur est supérieure à 7 bar(g), il aura une capacité supérieure à celle indiquée dans les fiches techniques. Si, en revanche, la pression de conception est inférieure, la capacité réelle du sécheur sera inférieure à celle indiquée. Ceci est dû à l’influence de la pression sur la vitesse de l’air et donc sur la capacité du sécheur. Gardez à l'esprit que la pression à utiliser pour le calcul est la pression minimale de l'air entrant dans le sécheur, par exemple, dans un compresseur de 9 bar(g), la pression minimale pourrait être de 8,2 bar(g) et non de 9 bar(g), en raison de la plage de contrôle du compresseur. L'influence de la pression sur la capacité du sécheur est donnée par les facteurs de correction que chaque fabricant décrit dans ses fiches techniques ou catalogues.
3. La température de l'air comprimé
La fonction d'un sécheur frigorifique est de fournir de l'air avec un point de rosée qui devrait être compris entre +3°C et +5°C. Pour se faire, le sécheur refroidit l'air comprimé jusqu'à ces valeurs pour éliminer les condensats et garantir ainsi l'atteinte du point de rosée attendu. Si nous devons refroidir l'air à ces valeurs, on s'attend à ce que plus la température de l'air comprimé soit élevée, plus il faudra un circuit réfrigérant puissant. Ainsi, plus la température de l’air comprimé est élevée, plus la capacité du sécheur requise est grande. Le paramètre de conception varie entre +30 et +35°C selon les différents fabricants. Gardez à l’esprit que pour chaque augmentation de 5°C de la température ambiante, la capacité du sécheur est affectée négativement de 20 %. En été, avec une température ambiante de 40°C, l'air comprimé peut atteindre 50°C à l'entrée du sécheur, ce qui affecte considérablement sa capacité.
4. La Température ambiante
Généralement, la valeur estimée pour la conception se situe entre 20 et 25°C. Il est possible que dans de nombreuses villes, cette valeur ne soit atteinte que pendant 6 mois, pendant cette période il n'y aura aucune influence négative de la température ambiante sur le sécheur. Pendant les mois chauds, la température ambiante affecte négativement le sécheur pour deux raisons :
- La température de l'air comprimé est environ 5 à 10K supérieure à la température ambiante, c'est à dire qu'à 40°C en été, l'air comprimé atteindra 50°C, selon le point 3 de cet article, cette valeur signifie que le circuit réfrigérant doit avoir plus de capacité.
- Le sécheur frigorifique refroidi par air utilise l'air ambiant pour le ventilateur du condenseur. Plus la température ambiante est élevée, plus le ventilateur doit être puissant pour condenser correctement le réfrigérant.
Regardons un exemple :
- Quantité d'air à sécher : 10 m3/min
- Pression à l'entrée du sécheur : 6 bar(g) Facteur de correction : 0,92 *
- Température ambiante en été : 35°C Facteur de correction : 0,92 *
- Température de l'air comprimé en été : 45°C Facteur de correction : 0,66 *
* S'applique aux sécheurs de marque KAESER. Pour les autres marques, consulter le fabricant.
Comme on le voit dans ce cas, le sécheur doit avoir une capacité supérieure à celle du compresseur. Si vous installez un sécheur de 10 m3/min pour un compresseur d'une capacité de 10 m3/min, vous aurez éventuellement des condensats dans le réseau et des problèmes dans le sécheur pendant les périodes chaudes de l'année, probablement entre mai et octobre.
Idées pour optimiser l’utilisation du sécheur frigorifique
- Sélectionnez le sécheur approprié en fonction du calcul basé sur les conditions environnementales.
- Empêchez les condensats de pénétrer dans le sécheur, c'est-à-dire assurez-vous que le réservoir humide dispose d'un drain capacitif dans des conditions optimales ou qu'il y a un filtre qui élimine les condensats avant le sécheur.
- Gardez le compresseur aussi propre que possible. Cela l'aidera à mieux refroidir et à éviter des températures plus élevées que prévu dans l'air comprimé.
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Le sécheur doit également être propre et à jour en matière d’entretien.
- Vérifiez que la salle des compresseurs est correctement ventilée afin que l'air chaud sortant des compresseurs ou des sécheurs ne recircule pas dans la pièce, surtout en été.