Problèmes de condensation de l'air comprimé

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 dépend en grande partie des conditions d'entrée, de la qualité de l'air ambiant et de la pression.

Plus simplement, la température et l'humidité de l'air, la taille du compresseur et la pression requise déterminent la quantité d'eau générée par une unité. Cette humidité affecte l'ensemble du système, y compris la tuyauterie. L'air chaud et humide ayant une teneur en humidité plus élevée que l'air froid, de la vapeur d'eau est créée dans le compresseur.

Prenons l'exemple d'un compresseur d'air rotatif à vis de 55 kW (75 ch) fonctionnant dans une pièce à une température ambiante de 24 °C (75 °F) et une humidité relative de 75 %. Ces conditions produiront 280 litres (75 gallons) d'eau par jour. Pour remédier à ce problème, le procédé d'élimination de l'humidité dans un système à air comprimé est illustré ci-dessous. 

Cette eau peut être séparée à l'aide d'accessoires tels que des refroidisseurs finaux, des séparateurs de condensation, des sécheurs frigorifiques et des sécheurs par adsorption. 

Un compresseur fonctionnant avec une surpression de 7 bar(e) comprime l'air à 7/8 de son volume, réduisant ainsi la capacité de l'air à retenir la vapeur d'eau de 7/8.

La quantité d'eau libérée est considérable. L'exemple suivant illustre davantage ce point : un compresseur de 100 kW aspirant de l'air à 20 °C et 60 % d'humidité relative produit environ 85 litres d'eau sur 8 heures. Par conséquent, la quantité d'eau qui sera séparée dépend de la zone d'application de l'air comprimé. Ces facteurs déterminent la combinaison adaptée de refroidisseurs et de sécheurs.

Pour en savoir plus sur l'humidité de l'air comprimé, évaluons la température ambiante, le débit (taille du compresseur), la pression d'entrée, la température d'entrée et le point de rosée sous pression (PDP).

Débit ou taille du compresseur. Les applications qui nécessitent des débits plus élevés (CFM ou l/s) engendreront une quantité d'eau plus importante dans le système.

Température ambiante/teneur en humidité. Les compresseurs fonctionnant à des températures ambiantes et des niveaux d'humidité plus élevés produiront une plus grande quantité de vapeur d'eau dans le système.

Température d'entrée. Plus la température d'entrée d'un compresseur est élevée, plus la quantité d'eau présente dans l'air comprimé sera importante.

Pression. Contrairement au débit, à la température ou à l'humidité, des niveaux de pression élevés impliquent de faibles niveaux d'humidité. Par exemple, si vous pressez fortement une éponge remplie d'eau, l'eau est expulsée.

Point de rosée sous pression (PDP). Le point de rosée sous pression est un moyen courant de mesurer la teneur en eau de l'air comprimé. Le PDP se rapporte à la température à laquelle l'air ou le gaz est saturé d'eau et commence à se transformer en liquide par condensation. Le point de rosée sous pression désigne également le point à partir duquel l'air ne peut plus contenir de vapeur d'eau.

Pour minimiser la teneur en eau dans l'air comprimé, un PDP plus bas est nécessaire. Ceci est important, car des valeurs de PDP plus élevées entraînent de plus grandes quantités de vapeur d'eau dans le système. Le type et la taille du sécheur déterminent le PDP et les niveaux de condensation dans l'air comprimé.

Si elle n'est pas traitée, la condensation de l'air comprimé peut causer des dommages et des défaillances aux systèmes pneumatiques, aux moteurs d'air et aux vannes. En outre, tout composant ou machine connectée au système peut être impacté, ce qui peut mener à la contamination du produit final.

Voici une liste détaillée des effets indésirables 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 réduction de l'adhérence et d'une baisse de la qualité de la peinture

●     Possibilité de gel lors du fonctionnement par temps froid, susceptible d'endommager les conduites de commande

●     Entretien excessif du compresseur d'air et réduction de la durée de vie de l'équipement

De plus, la présence d'humidité dans l'air comprimé peut avoir de nombreux effets nuisibles sur l'air fourni à l'usine, aux instruments, aux soupapes, aux cylindres et aux outils pneumatiques. Afin d'éviter des coûts d'entretien excessifs et superflus ainsi que de potentielles interruptions, il est recommandé d'agir de façon proactive en mettant correctement en œuvre les mesures nécessaires pour maintenir l'air comprimé sec, propre et adapté à votre application.

Le choix de la méthode de séchage appropriée de l'air comprimé dépend en grande partie des exigences spécifiques des normes de contrôle qualité de votre application.

L'une des premières étapes pour éliminer l'humidité de l'air comprimé se situe à l'intérieur du compresseur. Ceci est important, car un séparateur d'eau ou un refroidisseur final permet d'éliminer jusqu'à 40 à 60 % de l'eau vaporisée.

Une fois que l'air comprimé a quitté le refroidisseur final, il reste saturé d'eau et peut avoir des effets néfastes sur l'ensemble du système s'il n'est pas traité.

Le réservoir d'un compresseur d'air étant beaucoup plus froid que l'air comprimé chaud entrant, l'utilisation d'un réservoir d'air peut contribuer à réduire la teneur en eau. Il est important de garder à l'esprit qu'un réservoir humide recueille l'excès d'humidité et doit être vidangé quotidiennement, une étape essentielle pour éviter la corrosion et l'usure.

Si votre application nécessite une élimination plus poussée de l'humidité, il est nécessaire d'installer un sécheur externe ou interne (intégré). En fonction du point de rosée souhaité, les deux options à votre disposition sont les sécheurs d'air frigorifiques et à dessiccant. 

Un sécheur d'air frigorifique permet d'abaisser la température de l'air à trois degrés Celsius (37 degrés Fahrenheit), ce qui provoque la condensation de la vapeur d'eau hors de l'air comprimé. Si le point de rosée d'un sécheur frigorifique est insuffisant, un sécheur d'air à dessiccant doit être utilisé.

Un sécheur à dessiccant réduit le point de rosée à au moins -40 degrés Celsius, ce qui permet de produire un air entièrement sec. De tels niveaux sont essentiels pour les opérations de pulvérisation de peinture, l'impression et d'autres applications impliquant des outils pneumatiques.