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Rôle de l'unité de traitement de l'air comprimé

Préambule : Avant tout, il faut savoir qu'un compresseur restitue les composants de l'air ambiant qu'il aspire : pollution, humidité, et les composants gazeux de l'air du type par exemple CO, CO2, COV, Oxygène ... De plus, dans le cas d'un compresseur lubrifié, nous trouverons de fines particules résiduelles d'huile.

Suivant les applications, la qualité de l'air comprimé est un facteur important. La norme ISO 8573-1 est la référence en la matière.
Cette norme distingue 3 trois types de composant : les particules solides, l'eau, l'huile ; les critères de qualité décroissante de 0 à 9 sont appelés "classe", le zéro étant la meilleure qualité.

Pour traiter cet air comprimé en sortie de compresseur, il existe divers matériels parmi lesquels :
- des sécheurs qui servent à réduire la présence de vapeur d'eau dans l'air à des taux plus ou moins important suivant les besoins (le terme employé : le point de rosée)
- de la filtration composée de divers types qui permettent d'éliminer l'humidité à l'état liquide, les poussières, les particules d'huile et les odeurs

"Pour faire simple", chaque composant de l'air comprimé forme d'une particule plus ou moins grosse. Comme chaque matériel qui compose l'unité de traitement de l'air comprimé a sa propre fonction, cette unité de traitement de l'air comprimé va être organisée de façon à éliminer d'abord les "grosses" particules pour affiner de plus en plus, ceci comme un tamis à plusieurs étages composés de mailles de plus en plus fines.

Information :
Utilisé dans la plupart des installations de transformation alimentaire, le système HACCP demeure très vague quant à la qualité à maintenir au niveau de l’air comprimé.
La norme ISO 8573 se contente pour sa part de définir les différentes classes de qualité de l’air comprimé et les méthodes acceptées pour mesurer la concentration des différents contaminants qu’on peut y retrouver.
Devant l’absence de directives claires, le British Retail Consortium (BRC) s’est associé au British Compressed Air Society (BCAS) pour définir un code de pratique pour l’industrie. Il reprend les mêmes familles de contaminants établies par la norme ISO 8573.1 et il dicte les valeurs maximales limites à respecter selon que l’air comprimé entre ou non en contact avec les aliments.

Voir les schémas explicatifs ci dessous :

Les différents types de sécheurs

Les sécheurs par réfrigération :
- point de rosée : +3°C (équivalent à 5.9 grammes de vapeur d'eau résiduelle par m3 d'air comprimé
- applications : industrielles (Air atelier, Air instruments) sans risque de gel.
- classe 1.4.1 avec filtration suivant la norme

Les sécheurs à membranes :
- point de rosée : 0°C à -20°C (équivalent de 4.8 à 0.9 grammes de vapeur d'eau résiduelle par m3 d'air comprimé
- applications : industrielles de failble débit ou en relais d'un réseau général 1.4.1 pour obtenir un point de rosée meilleur à un point précis du réseau.
- classe de 1.4.1 à 1.3.1 avec filtration suivant la norme

Les sécheurs par adsorption sans châleur (système PSA) :
- point de rosée : -20°C à -70°C (équivalent de 0.9 à 0.002 grammes de vapeur d'eau résiduelle par m3 d'air comprimé
- applications : industrielles trés exigeantes ou exposées au gel (process, laboratoires, médical ...).
- classe de 1.3.1 à 1.1.1 avec filtration suivant la norme

ATTENTION : Toutes les caractéristiques des sécheurs sont données à une pression de 7 bar et à une température ambiante de 25°C. Lors de la détermination des matériels, si la pression est différente, ou si la température ambiante plus élevée, il faut absolument prévoir d'appliquer les facteurs de correction qui peuvent diminuer considérablement les performances des sécheurs

 

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Les éléments qui composent la filtration

Comme nous l'avons vu précédement, outre les vapeurs d'eau, suivant les applications, il faut pièger certains composants et polluants contenus dans l'air comprimé, pour il est nécessaire d'installer des modules de filtration.

La filtration se décompose en plusieurs types de filtre :

Les séparateurs cycloniques : ils sont placés en amont du sécheur, ils séparent l'eau à l'état liquide par l'effet centrifuge (ils "allègent" le travail des sécheurs par une élimination primaire de l'humidité de l'air comprimé) 

La préfiltration : efficacité 25µ et 5µ, qui élimine C d'importante quantité d'huile, et particule. Elle est placée en amont du sécheur.

La filtration micronique : efficacité 1µ à usage général pour l'élimnation par coalescence des particules solides et de l'huile jusqu'à 0.1mg/m3. Elle est placée en amont du sécheur.

La filtration submicronique : pour l'élimnation par coalescence des particules jusqu'à 0.01µ et 0.01 ppm d'huile résiduelle. Elle est placée en aval du sécheur.

La filtration à charbon actif :  pour l'élimnation pardes vapeurs d'huile, des gouts et des odeurs jusqu'à 0.01µ et 0.003 mg/m3. Elle placée en aval du sécheur après le filtre deshuileur. (ll n'élimine pas le CO et le CO2).

Certains filtres existent en version DUPLEX, donc deux étages deshuileur et charbon actif.

Les colonnes de charbon actif : prévues pour des réseaux à hautes teneurs en vapeurs d'huile, elles éliminent durablement les vapeurs d'hydrocarbures et odeurs de l'air comprimé.

ATTENTION : Toutes les caractéristiques des filtres sont données à une pression de 7 bar et à une température ambiante de 25°C. Lors de la détermination des matériels, si la pression est différente, ou si la température ambiante plus élevée, il faut absolument prévoir d'appliquer les facteurs de correction qui peuvent diminuer considérablement les performances de la filtration.
 

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Les accessoires qui équipent les unités de traitement d'air

Les purges automatiques
Il est nécessaire d'évacuer les condensats et les polluants issus de la filtration.
Les sécheurs sont équipés d'origine d'une électrovanne de purge automatique séquentielle.
Les séparateurs cycloniques, les préfiltres et les filtres déshuileur sont équipés d'origine de purgeur à flotteur. Mais ceux-ci sont peu fiables dans le temps et difficiles à collecter.
Les filtres à charbon actif sont équipés d'une vanne manuelle.
Les réservoirs sont équipés d'origine avec une vanne de purge manuelle.

Pour garantir l'efficacité des purges, il existe des électrovannes de purges automatiques (230 volt) divisées en deux technicités :
- les électrovannes de purge automatiques séquentielles : la périodicité d'ouverture et le temps d'ouverture sont réglables. L'électrovanne s'ouvre régulièrement qu'il y ait des condensats ou pas, ce qui génère des chutes de pression de l'air comprimé donc des consommations d'énergie inutiles dues aux redémarrages intempestifs des compresseurs.
- les électrovannes de purges séquentielles à détection de niveau :  l'électrovanne s'ouvre régulièrement et ne purge que les condensats. Elle se ferme automatiquement dès qu'il n'y a plus de condensats. Elles présentent donc un gros avantage : pas de consommation d'air comprimé donc économies d'énergie.

Les témoins de colmatage
Les témoins de colmatage pouvant équiper des préfiltres filtres microniques et submicronique servent à informer de l'état de saturation de l'élément filtrant. Ils "travaillent" sur la perte de charge engendrée par l'élément filtrant. Les séparateurs cycloniques et les charbons actifs ne sont pas équipés de témoins de colmatage car ce ne sont pas des filtres, donc il y a pas de perte de charge.
Certaines marques équipent leurs filtres de témoins de colmatage d'usine, pour d'autres, c'est une option.

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Le traitement des rejets de condensats de l'air comprimé

Conformément à la législation en vigueur*, les condensats huileux issus de l'air comprimé doivent être traités avant d'être rejetés au tout à l'égout.

Les séparateurs eau/huile remplissent ce rôle. Ils collectent les huiles résiduels dans un absorbant, l'eau traitée est évacuée.

* Législation sur les rejets de condensats L216-6 extrait du code de l'environnement du 10 août 2016. 

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Les équipements annexes au traitement de l'air comprimé

Les modules de contrôle de l'air comprimé :
Ces modules permettent de mesurer les paramètres de l'air, de transmettre ces informations, pour être enregistrées ou pour être traitées ensuite par une GMAO par exemple.
On peut mesurer :
- les tensions et intensités
- la pression
- la température
- l'hygrométrie
- le débit
- le contrôle des COV avec comptage de particules ...

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