Air Comprimé PropreLe guide Norgren pour unepréparation d’air efficace

A sa sortie du compresseur,

l’air comprimé est chaud,

sale, humide et générale-

ment à une pression

supérieure à celle que

l’équipement en aval exige.

En un an de

fonctionnement, un

compresseur type de

50 dm3/s va envoyer dans le

réseau 4 500 litres d’eau,

8 litres d’huile de

compresseur dégradée ainsi

qu’une quantité

considérable d’impuretés.

Avant que cet air ne soit

utilisable, il est nécessaire de

le traiter pour éliminer les

agents de contamination, de

réduire sa pression à la

valeur souhaitée, et dans de

nombreux cas, d’y adjoindre

de l’huile pour lubrifier les

équipements du réseau.

Figure 1.Installation d’air comprimé, avec applicationsde préparation d’air. (Voir détails pages 4 et 5).

2

APPLICATIONS

4 ~ 5

ELIMINATION DES AGENTS DE CONTAMINATION

6 ~ 10

CONTROLE DE LA PRESSION

11 ~ 13

LA LUBRIFICATION

14 ~ 15

SYSTEMES DE PROTECTION

16 ~ 17

AUTRES PRODUITS POURDES SYSTEMES SURS

18

PREPARATION DE L’AIR VUE D’ENSEMBLE DES PRODUITS NORGREN

19 ~ 21

GLOSSAIRE

22

TABLEAUX DE REFERENCE

23

3

On suppose souvent à tort

que l’air comprimé est bon

marché ou même qu’il s’agit

d’une source d’énergie

“gratuite”. En fait,mal

utilisé, l’air comprimé peut

être d’un coût prohibitif par

rapport à d’autres énergies

telles que l’électricité,

lorsque l’on considère les

coûts liés à sa production,

son traitement et son trans-

port . Par conséquent, une

bonne préparation de l’air

comprimé doit prendre en

compte la consommation du

réseau et la qualité de

l’équipement de traitement

de l’air.

Le processus de préparation

de l’air comprimé étant au

centre des activités de

Norgren depuis plus de 70

années, l’objectif de cette

brochure est de vous guider

dans le choix d’un traite-

ment d’air de bonne

qualité, économique et

sécurisant pour vos applica-

tions. Dans ce document,

nous ne pouvons vous

présenter qu’un résumé de

l’immense expérience de

Norgren en tant que leader

de la technologie FRL. Pour

de plus amples informa-

tions, contactez notre

agence commerciale la plus

proche.

APPLICATIONS

Le chapitre suivant présente plusieursapplications types et l’équipement préconisépour cette application. Ne pas oublier quechaque circuit doit être traité selon ses besoinset divisé en plusieurs sous ensembles pourassurer une installation, un fonctionnement etun coût d’entretien optimaux.

Les applications ci-dessous sont dessous-ensembles types utilisés sur des réseauximportants.Des vannes d’isolement sontgénéralement placées en aval de tous lesensembles pour permettre l’isolement de lacanalisation afin que l’entretien puisse êtreeffectué sans avoir recours à l’arrêt complet del’installation.

Pour obtenir des conseils surl’équipement approprié à votre application,n’hésitez pas à contacter votre agence Norgrenla plus proche.

Circuits pneumatiques conventionnels:exemples: Distributeurs et vérinsmultiples,circuits complexes, nettoyage demachines, moteurs à air comprimé et outils àgrandes vitesses.

Un lubrificateur Micro brouillard estnécessaire pour les différents circuits afind’assurer une lubrification complète.

4

Figure 2.

Vanne d’arrêt, filtre-régulateur, lubrificateurMicro brouillard, mise en pression progressive,soupape de décharge.

Figure 3.

Vanne d’arrêt, filtre-régulateur, filtrecoalesceur, bloc de dérivation, lubrificateurMicro brouillard.

Applications simples multiples:ex: Machines OEM.

Dans certaines machines, une partiedu circuit doit être lubrifiée et l’autre non(Exemple: coussins d’air). Dans ce cas, il n’estpas nécessaire d’avoir deux conduites séparées,un ensemble avec une seule alimentation peutêtre prévu comme illustré

D’autres éléments tels que les pres -sostats et les clapets anti-retour peuvent êtreintégrés dans des systèmes modulaires.(Figure 3).

Régulation de pression critique (instrumentation):ex : régulation de précision, systèmes fluidiques,mesure de débit, contrôle de process.

Une disposition type est illustrée là oùles aérosols d’huile risquent d’empêcher unfonctionement correct des appareils situés enaval.

Procédés en continu :ex : Industrie papetière, usines chimiques.

Une autre facette de l’Olympien Plusde Norgren est son montage en systèmeduplex. Ceci est inestimable pour les circuitsne peuvant pas être arrêtés, tels que lesinstallations de process continu. Deux FRLidentiques sont montés en parallèle, l’un peutêtre isolé (pour révision, remplissage etc ...)pendant que l’autre est en service. (Figure 9).

5

Figure 5.

Vanne d’arrêt, filtre conventionnel, filtr ed’élimination de l’huile, sécheur, régulateur,soupape de sûreté.

Figure 6.

Vanne d’arrêt, filtre-régulateur, lubrificateurBrouillard, mise en pression progressive,soupape de décharge.

Figure 8.

Vanne d’arrêt, filtre-régulateur + lubrificateur àinjection directe.

Figure 7.

Vanne d’arrêt, filtre conventionnel, filtrecoalesceur, sécheur, régulateur de précision.

Figure 9.

Système duplex: Ensemble double avec vanned’arrêt, filtre-régulateur, lubrificateur, bloc dedistribution, filtre coalesceur.

Air respirable :exemples : masques et capuches antipoussière,

Cette application type suppose que lesadmissions d’air soient d’une qualitéraisonnable sans contamination Co ni Co 2.Dans certains cas, on peut envisager l’élimination de la vapeur d’eau.

Lubrification à grand rendement :ex: gros vérins à déplacement lent.

Dans de telles applications, degrandes quantités de lubrifiant sont exigéespour une lubrification efficace. De nouveau, unemise en pression progressive est illustrée maiselle dépend de l’application. (Figure 6).

Lubrification à injection directe :exemple : chaînes de manutention.

L’application ne permet pas unelubrification du type “à brouillard” en raison del’environnement et de l’absence de chambre delubrification. (Figure 8).

Applications sans huile :Exemple : peinture au pistolet, produits

alimentaires, développement photographique,poudres.

Dans de telles applications, l’air doitêtre sec. Pour de nombreuses installations, ceciréclame le séchage de l’air. Le dispositif deséchage (pour les sécheurs adsorbant àrégénération ou absorbant à déliquescence)exigera une protection contre l’huile pour luipermettre de fonctionner efficacement et le circuiten aval réclamera également une protectioncontre la migration accidentelle du matériauinterne. Une installation type est illustrée enFigure 5 et dans certains cas, il est conseilléd’envisager également l’utilisation d’un filtred’élimination de la vapeur d’huile.

Figure 4.

Vanne d’arrêt, filtre conventionnel, filtre Ultraire,régulateur, soupape de décharge.

ELIMINATION DES AGENTS DE CONTAMINATION

L’air produit par un compresseur étantchaud, humide et sale, le premier stade d’unebonne préparation de l’air consiste à retenir parfiltration les agents de contamination. Cechapitre est consacré à l’élimination de l’eau, dela vapeur d’eau, des particules solides etfinalement de l’huile.

L’EAU

Dans les réseaux d’air comprimé, lavapeur d’eau existe en tant qu’agent decontamination à la sortie du compresseur, maisau fur et à mesure que l’air se refroidit, elle vapartiellement se condenser sous forme liquide .

La quantité de vapeur d’eau dans unvolume donné d’air comprimé est directementproportionnelle à la température de l’air etinversement proportionnelle à la pression.

La concentration en eau est d’autantplus importante que la température est basse etque la pression est haute. C’est donc dans cesconditions que son extraction atteindra uneefficacité optimale.

Pour ce faire, un élément essentiel àprévoir, en aval du compresseur, est unrefroidisseur à eau. Celui-ci devra avoir lacapacité nécessaire pour abaisser latempérature de l’air comprimé afin qu’elle nedépasse pas de plus de 8°C celle de l’eau derefroidissement.

L’air doit ensuite être dirigé dans unréservoir de capacité adéquate situé dansl’endroit le plus frais possible de l’installation,(donc certainement pas dans le localcompresseur). Ceci permet un refroidissementsupplémentaire de l’air et par conséquent unecondensation plus importante.

La capacité de ce réservoir estgénéralement environ 30 fois supérieure audébit d’air nominal du compresseur lorsqu’ilfonctionne à 7 bar , pression type de la plupartdes alimentations d’air industrielles. (Voir laFigure 10 pour une installation type decompresseur.)

Le passage de l’air dans lescanalisations peut également servir derefroidisseur additionnel. Ces canalisationsdoivent être installées avec une pente dans lesens de circulation de l’air afin que la gravité etle débit de l’air entraînent l’eau vers les pointsbas de purge situés aux endroits appropriés.

Les piquages en partie inférieure descanalisations doivent être évités. Si ce n’est paspossible, placez une purge au niveau dupiquage. A l’exception des points bas de purge,tous les piquages sur la canalisation principaledoivent être raccordés sur la partie haute decelle-ci afin que l’eau ne puisse s’écouler danscette dérivation. (Voir la Figure 1 pour uneconfiguration correcte d’un réseau dedistribution type.)

Comme mentionné ci-dessus,l’évacuation de l’eau est plus efficace à hautepression; par conséquent, tout ce qui risque deprovoquer une chute de pression dans leréseau de distribution doit être évité. Ceciprovoquerait également une perte d’énergie ausein du réseau et augmenterait donc le coût dela production de l’air comprimé. Il faut parconséquent éviter les trajectoires complexesintégrant des coudes inutiles et des tuyaux detailles insuffisantes (Voir Tableau 37 et 38 :Pertes de charge dans les tuyauteries et débitmaximum recommandé).

L’évacuation de l’eau peut être assuréepar des dispositifs de purge de condensatsautomatique et comme il est expliqué plus loin,par des filtres. Ces dispositifs doivent êtresitués aux endroits où l’eau est présente enquantité suffisamment importante pour êtreévacuée. (Voir Figure 11). Compte tenu durefroidissement possible de l’air lors de sonpassage dans le réseau de distribution, il estpréférable d’installer des filtres individuels deplus faible capacité aussi près que possible dupoint réel d’utilisation de l’air, plutôt que decompter sur un grand filtre adjacent au réser-voir d’air. Par ailleurs étant donné que plus lapression est élevée plus la présence d’eau estimportante, il faut toujours placer les filtres enamont de tout réducteur de pression.

D’une manière générale, les filtresassurant l’élimination de l’eau sont conçus pourune efficacité maximum en fonction des débitsrecommandés pour un diamètre de tuyauteriedonné. L’efficacité des filtres Norgren restecependant excellente jusqu’à des valeurscorrespondant à 200% de ces débits recom-mandés.

LA VAPEUR D’EAU

Un filtre de taille adéquate et placé àl’emplacement correct, va permettre d’élimineravec efficacité l’eau sous forme liquide, mais neva pas réduire la teneur en vapeur d’eau de l’air.Un nouveau refroidissement de ce dernierrisque donc d’entraîner une nouvelle condensa -tion. Si l’absence totale de contamination parl’eau est indispensable, la teneur en vapeurd’eau dans l’air devra donc être réduite jusqu’àce que le “point de rosée” de l’air soit inférieurà la température la plus basse que l’air pourraatteindre dans le réseau.

Même une fois toute l’eau évacuée,l’air reste généralement saturé de vapeur d’eau.La température et la pression particulièr eauxquelles l’air comprimé est à cet instant sontconnues sous le nom de “point de rosée souspression”.

Les points de rosée sont généralementmesurés à la pression atmosphérique et

6

Figure 10.INSTALLATION DE COMPRESSEUR TYPE

Figure 11.PURGE DE CONDENSATS

peuvent être convertis en points de rosée souspression grâce aux tableaux appropriés.

Afin d’évacuer la vapeur d’eau d’uncircuit d’air comprimé, des sécheurs d’air sontutilisés. L’efficacité de ces dispositifs estaméliorée si l’on prend soin d’éviter leurcontaminations par de l’eau ou de l’huile (ouune émulsion des deux) et s’ils sont alimentésen air à la température la plus basse possible.Ces dispositifs ne peuvent donc qu’êtrecomplémentaires à l’utilisation de filtres et deréfrigérants.

Il existe 3 principaux types desécheurs d’air:

RéfrigérantAdsorbant à régénération Absorbant à déliquescenceUn comparatif d’ordre général, entre

ces 3 systèmes est présenté dans le Tableau 37. Pour minimiser les coûts de séchage

de l’air, les points suivants doivent être pris encompte:

a) Le process réclame-t-il l’utilisationd’un sécheur d’air ou bien d’unrefroidisseur efficace, le réservoir etles filtres vont-ils suffire?

b) Ne pas spécifier un point de roséeextrêmement bas si le process ne lenécessite pas.

c) Limiter le volume d’air séché à celuiréellement nécessaire pour le processparticulier (avec une marge adéquatepour l’expansion future). Une seulezone de l’installation peut par exempleréclamer l’utilisation d’un sécheur.

d) Les sécheurs d’air dans les applica -tions industrielles courantes ne sonten principe nécessairesque lorsqueles températures ambiantes sontélevées.

LES PARTICULES SOLIDES

En plus de l’eau, des particules solidessont présentes dans n’importe quel circuit d’aircomprimé, et ce, indépendamment du type decompresseur. Ces particules proviennent dequatre sources principales:

a) Poussières atmosphériques aspiréespar le compresseur.

b) Produits de corrosion dûs à l’action del’eau et d’agents faiblement acidesformés par l’interaction de l’eau et degaz tels que le dioxyde sulfuriqueaspiré par le compresseur.

c) Les produits charbonneux générés parl’action de la chaleur de compressionsur l’huile de lubrification ou l’usur edes segments de piston en carboneutilisés dans certains types decompresseurs à pistons secs.

d) Particules générées lors de l’assem-blage mécanique de la tuyauterie enmétal et des composants dans lesystème de distribution d’air.La taille des impuretés varie dans une

vaste plage allant de plusieurs centainesjusqu’à moins d’un micron (voir Tableau 12) etle niveau de filtration dépend donc du degré depropreté exigé par le process particulier. Il estgénéralement déconseillé de fournir unefiltration plus fine qu’il n’est absolumentnécessaire car, plus la filtration est fine, plus laquantité d’impuretés retenues par l’élémentfiltrant est grande et plus son colmatage estrapide.

Les particules peuvent être grossière-ment réparties en deux groupes: les grossesparticules (40 microns et plus) et les particulesfines. La plupart des filtres conventionnels vont

correctement filtrer les particules supérieures à40 microns.

La filtration fine (dans une plage de 10à 25 µm) est généralement exigée par les outilspneumatiques fonctionnant à grande vitesse oupar les composants d’instrumentation. Lafiltration à 10 µm et moins est essentielle pourles coussins d’air et les moteurs pneumatiquesminiatures. Les filtres Norgren sont disponiblesavec différents types de cartouches qui offrentces divers niveaux de filtration.

Certaines applications peuventréclamer une filtration encore plus fine, voire

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Figure 12. TAILLES DES PARTICULES

Diamètre des particules, microns0,01 0,1 1,0 10,0 100

Aérosols ll l l l l l l l l l l lFines gouttelettesFumée de tabacCheveux humainsVirusBactériesSiltSable finNoir de carbonePoussière de charbonPollens

Figure 13. FILTRE CONVENTIONNEL

inférieure à 1 µm comme naturellement pour lapeinture au pistolet, l’air respirable et lesapplications liées à l’alimentaire. Dans ce cas,les filtres conventionnels ne peuvent pas êtreutilisés et des filtres à haut pouvoir filtrant(filtres de rétention d’huile/coalesceurs) doiventêtre employés. Des filtres conventionnelsdoivent toujours être utilisés en tant que pré-filtres en amont de ces filtres à haut pouvoirfiltrant. En effet, ces filtres spéciaux vont retenirles particules extrêmement fines et, s’ils sontégalement exposés à des particules plusgrosses, ils vont tout simplement se colmatertrès rapidement.

Tous les éléments filtrants se colma -tent au fur et à mesure de leur utilisation. Leniveau auquel le colmatage n’est plus accept-able dépend de l’application et de la politiqueen matière d’économie d’énergie. Lescartouches filtrantes standard peuvent êtrenettoyées et réutilisées mais dans les condi-tions économiques actuelles caractérisées pardes coûts de main-d’oeuvre élevés et despièces de rechange bon marché, il est générale-ment préférable de les remplacer. Par ailleurs,leur remplacement garantit une perte de chargeminimum lors de la réinstallation alors que lenettoyage ne permet de retirer, au mieux, que70% des particules accumulées. Lescartouches des filtres à haut pouvoir filtrant nepeuvent pas être nettoyées et doivent êtreremplacées avant d’être colmatées.

En condition d’utilisation normale, lescartouches de filtres conventionnels sonthabituellement changées avant que leur pertede charge ne soit supérieure à 0,5 bar ou lorsde maintenance de routine. La périodicité deremplacement peut être ajustée pour lesapplications critiques, en contrôlant lecolmatage à l’aide d’un indicateur de colmatage(Figure 15).

Les cartouches des filtres à hautpouvoir filtrant doivent être remplacéeslorsqu’une chute de pression de 0,7 bar estatteinte. A cet effet, un indicateur de colmatagesimple est souvent utilisé. Ce dispositif estconstitué d’un indicateur à deux couleurs,généralement vert/rouge. Les cartouchesdoivent être changées lorsque le rouge total estatteint. Des indicateurs de colmatage élec -triques sont également disponibles chezNorgren, pour assurer une signalisation àdistance. Il est conseillé de prévoir desprogrammes d’entretien pour éviter qu’aucunesituation critique ne survienne. En effet, unechute de pression de ce niveau (supérieure à

0,7 bar), au départ d’une canalisation princi-pale, entraine une augmentation considérabledes dépenses d’énergie

L’HUILE

Le compresseur est la source princi -pale de contamination de l’air comprimé parl’huile. Un compresseur lubrifié à l’huileproduisant 50 dm3/s d’air peut laisser échapperjusqu’à 0,16 litre d’huile par semaine .

L’huile est utilisée pour la lubrificationdu compresseur mais lorsqu’elle s’échappeavec l’air comprimé dans la canalisationprincipale, elle est alors totalement dénaturée.Après avoir été soumise à des températuresélevées au cours de la compression de l’air, elles’est oxydée et est devenue acide. Elle doit êtreconsidérée comme un agent contaminantagressif et non pas comme un lubrifiant et doitdonc être eliminée.

Les filtres conventionnels vont filtrerdes quantités suffisantes d’huile (ainsi qued’eau) pour que l’air soit d’une qualité satis-faisante pour alimenter la plupart des outils etvérins pneumatiques. Toutefois, certainsprocédés exigent un air totalement exemptd’huile.

Dans ce cas, la solution peut êtred’utiliser des compresseurs à pistons secs.,mais ceux-ci produisent toujours de l’aircontaminé par des particules et de l’eau. Il estsouvent plus économique d’utiliser descompresseurs lubrifiés conjointement avec desrefroidisseurs et des filtres conventionnels, enn’installant des filtres à haut pouvoir filtrantqu’aux points du réseau réclamant un air sanshuile. La quantité d’air réclamant un traitementspécial étant ainsi minimisée, elle permetl’utilisation d’un filtre spécial de petite tailledans la zone concernée et évite celle d’un filtrespécifique de grande dimension pour toutel’installation.

L’huile dans un circuit d’air comprimépeut exister sous trois états : émulsionshuile/eau, aérosols (petites particulessuspendues dans l’air) et vapeurs d’huile.

Les émulsions peuvent être éliminéespar les filtres conventionnels mais les aérosolsfont l’objet d’une filtration spécifique.

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Figure 14. FILTRE COALESCEUR “PURAIRE”

Figure 15.INDICATEUR DE COLMATAGE

LES AEROSOLS D’HUILE

Ces gouttelettes d’huile particulairessont en suspension dans la veine d’air et lesplus problématiques sont celles dont la tailleest comprise entre 0,01 et 1 micron (environ90%), les autres étant légèrement plus grosses(voir Tableau 12). La plupart des filtres conven-tionnels éliminent les liquides par actioncentrifuge mais étant donné leur petite taille ,ces aérosols ne sont pas centrifugeables et leurélimination réclame l’utilisation de filtrescoalesceurs spéciaux.

En plus de l’élimination des aérosolsd’huile, ces filtres vont également retenir lesminuscules gouttelettes d’eau.Ces coalesceursdoivent être protégés de la contamination parles grosses impuretés et par l’eau en installant,immédiatement en amont, des filtres conven -tionnels (Figure 16). Il est également conseilléd’utiliser des préfiltres capables d’éliminer lesparticules de 5 microns ou moins, sinon lefiltre coalesceur va rapidement se colmater, cequi nécessitera le remplacement de l’élémentfiltrant.

Les filtres coalesceurs sont définis parla quantité d’air qu’ils peuvent “traiter” pouratteindre un niveau résiduel d’huile (générale-ment une teneur maximum en huile de 0,01mg/m3 ou 0,01 ppm). Le fait de dépasser lacapacité de traitement de ces appareils va nonseulement provoquer une perte de charge plusimportante et donc des dépenses d’énergiesupplémentaires mais également, et ceci estencore plus grave, une augmentation de lateneur résiduelle en huile. Ceci peut êtretoutefois éventuellement acceptable carcertaines applications acceptent une teneur enhuile résiduelle allant jusqu’à 0,5 mg/m3. (LeTableau 19 indique les capacités de débit desfiltres coalesceurs Norgren en fonction desperformances recherchées.)

LES VAPEURS D’HUILE

Dans la plupart des process, l’élimina -tion des vapeurs d’huile n’est pas nécessairecar, contrairement à la vapeur d’eau, lesvapeurs d’huile se trouvent uniquement enquantités infinitésimales et leur présence esttolérée sauf pour les cas où leurs odeurs sontinacceptables, telle que dans l’industriealimentaire, l’industrie pharmaceutique,l’industrie des boissons et les applications d’airrespirable.

La méthode d’élimination la pluscourante des vapeurs d’huile consiste à fairepasser l’air à travers une couche absorbante,généralement en charbon actif.

De tels filtres vont abaisser la teneurrésiduelle en huile lorsqu’ils sont utilisésconjointement à un pré-filtre (filtre conven-tionnel) et à un filtre coalesceur de0,003mg/m3.

Attention: Contrairement aux idéesreçues, ces filtres n’éliminent pas les gaz telsque le monoxyde de carbone et le dioxyde decarbone.

Comme les filtres coalesceurs, lesfiltres à vapeur d’huile doivent être utilisésuniquement lorsque nécessaire, sans dépasserleur débit nominal maximum et en les faisantprécéder d’un filtre conventionnel et d’un filtr ecoalesceur. Cette recommandation permet deminimiser la taille des filtres à installer et doncle coût de l’installation.

Norgren propose dans sa gammeOlympien plus, un filtre combiné coalesceur/élimination de la vapeur d’huile (Voir Figure 17)qui inclut un indicateur de colmatage à change-ment de couleur en série.

L’emplacement du compresseur peutégalement avoir un effet sur le niveau defiltration exigé. Par exemple l’admission ne doitpas être située près d’une source de vapeursd’hydrocarbure, etc... une admission d’airpropre réduira le coût de production d’aircomprimé propre.

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Figure 16.FILTRE COALESCEUR AVEC PRE-FILTRE

Figure 17.FILTRE A VAPEUR D’HUILE “ULTRAIRE”

SELECTION DU FILTRE

Une fois que tous les agents decontamination ont été considérés, le degré depropreté de l’air dans chaque partie d’uneinstallation ou d’un process industriel peut êtredéterminé. En utilisant uniquement les filtresadaptés situés à l’emplacement approprié, lesdépenses d’énergie et les coûts d’entretienseront minimisés.Des filtres sous calibrés étantla principale cause de dépenses d’énergieélevées, le volume d’air consommé à chaquestade du process doit toujours être considérécomme sous-estimé.

Un guide très général des niveaux defiltration dans des process types est présentéau Tableau 21. Chaque application doit cepen-dant être considérée selon ses propres besoins.

Les recommandations concernant leséchage de l’air sont particulièrement difficilesà établir car elles dépendent directement de latempérature de la canalisation d’air comprimé àproximité de l’application ou de la machine, duniveau de réduction de pression et du débitd’air.

Pour des systèmes de production et dedistribution bien conçus, le séchage n’estsouvent pas exigé dans les pays à climattempéré et à hygrométrie basse ou modérée.Lors de la sélection d’un filtre pour traiter l’aircomprimé, s’assurer que:

● Le type de filtre et le degré de filtrationnécessaire à l’élimination des partic-ules sont conformes aux besoins

● L’efficacité d’élimination du liquide soitélevée et son ré-entraînement impos -sible.

● Son entretien et la récupération descondensats liquides soient faciles.

● La visibilité du niveau de condensatset de la perte de charge soit aisée,pour faciliter la maintenance ce quipeut se faire par un indicateur decolmatage, un indicateur de niveau duliquide ou une cuve transparente. Afind’aider à la détermination du type defiltre,le Tableau 20 rappelle lesdifférentes classes de qualité d’airdéfinies dans la norme ISO 8573

Tableau 18.DEBIT DES FILTRES CONVENTIONNELS

Orifice Modèle Débit (dm3/s)*

1/8" F07 15

1/4" F72G 30

1/2" F64G 70

F74G 83

1" F15 175

* Débit à 6,3 bar et pour une chute depression de 0,5 bar.

Tableau 19. DEBIT DES FILTRES A GRANDE EFFICACITEOrifice Modèle Débit (dm3/s)* Classe

de qualité **

1/8" F39 2,8 2

1/4" F72C 4,5 2

3/8" F64C 16 2

F64B 7 1

F74C 16 2

1/2" F64H 28 2

F64L 11 1

F74H 28 2

1" F53 60 2

F52 60 1

1 1/2" F47 85 2

F47 120 3

2" F47 200 2

F47 286 3l l l l

0 10 100 1 000

* Débit avec admission de 6,3 bar pourobtenir la “classe” souhaitée.

** Voir Tableau 20.

Tableau 21.CLASSES DE FILTRATION RECOMMANDEES.

Applications Classe de qualité type

Huile Impureté

Air d’atelier 5 4

Alimentaire 1 1

Brassage d’air 1 3

Coussins d’air 2 2

Développement photographique 1 2

Eléments fluidiques, circuits

de puissance 2 5

Eléments fluidiques, détecteurs 2 3

Exploitation minière 5 5

Fabrication de composants

micro-électroniques 1 1

Instruments de contrôle de process 2 3

Mesures 2 2

Machines de verrerie 5 4

Machines d’emballage et textiles 5 3

Machines de fonderie 4 5

Machines-outils 5 4

Machines de soudage 5 5

Moteurs pneumatiques 4 4

Nettoyage de pièces usinées 3 4

Outils pneumatiques à main 5 5

Outils pneumatiques 5 4

Peinture au pistolet 1 1

Sableuses 4 5

Travaux publics 4 5

Transport, produits en grains 2 4

Transport, produits en poudre 1 3

Vérins pneumatiques 3 5

10

Figure 20.

CLASSIFICATIONS DE QUALITE D’AIR ISO 8573Classe de qualité Taille de particules Point de condensation de pression Huile

de saleté en microns d’eau _C (ppm vol.) à 7 bar g (y compris la vapeur) mg/m3

1 0,1 -70 (0,3) 0,01

2 1 –40 (16) 0,1

3 5 –20 (128) 1

4 40 +3 (940) 5

5 — +7 (1 240) 25

6 — +10 (1 500) —

11

CONTROLE DE LA PRESSION

Pour utiliser l’air comprimé de façonefficace, il est nécessaire de réduire avecprécision la pression au niveau exigé pourl’application en question.

Tout équipement pneumatiquepossède une pression de service optimale.L’utilisation du matériel à une pressionsupérieure cause une usure excessive, sansvéritable augmentation du rendement. Parailleurs ceci génère un gaspillage d’aircomprimé et augmente le coût de sa produc-tion.

Dans un réseau pneumatique bienconçu, l’air comprimé est stocké à une pressionsupérieure à celle de l’utilisation, il est seule-ment nécessaire de faire l’appoint de la cuve destockage ou du collecteur, en fonction de laconsommation. Pour assurer cette utilisationoptimale, le compresseur fonctionne générale-ment entre deux niveaux de pression. Pourcela, la cuve est équipée d’un pressostat quiassure la coupure du compresseur à lapression de stockage exigée (généralement laplus élevée possible pour gagner en efficacitéde la filtration) et sa remise en route à unniveau généralement inférieur de 10 à 20%.Cette valeur peut être ajustée en fonction de lacuve de stockage, de la demande de débit et dela pression fournie par le compresseur. De cefait, le compresseur ne fonctionne pascontinellement et utilise alors moins d’énergie,génère moins de chaleur et donc moins d’eau,diminuant ainsi les coûts de production et detraitement.

L’utilisation d’un régulateur depression peut donc permettre de réaliser deséconomies qui amortissent très rapidement sonprix d’achat. Cette utilisation est égalementobligatoire pour des applications utilisant despistolets de sablage ou des buses derefroidissement, domaines dans lesquelsl’utilisation d’air comprimé à trop hautepression représente un danger potentiel.

Les régulateurs de pression possèdentdeux caractéristiques principales qui doiventêtre prises en compte lors de leur sélection :leur capacité à maintenir la pression de sortieconstante indépendamment de la pressiond’admission (appelée la caractéristique derégulation) et du débit (caractéristique dedébit). Une application sans exigence partic -ulière au niveau des deux caractéristiques peutaccepter un régulateur conventionnel et parconséquent bon marché. Sa sélection cor recte

et son installation dans la partie appropriée ducircuit d’air vont permettre d’obtenir le meilleurrapport coût/efficacité.

Une caractéristique de régulationmédiocre fait que la pression de sortie va varieren fonction des variations de la pressiond’entrée. Si celle-ci est constante cela neposera pas de problème.

Une caractéristique de débit médiocreprovoquera une chute de pression initialeimportante, d’où une dépense d’énergiesupplémentaire. Par conséquent, lors de laconception d’un circuit pneumatique, cettecaractéristique devra être examinée avecattention.

Dans certaines applications, lors del’utilisation de vérins double effet, une pressionréduite peut être utilisée pour éffectuer lacourse retour du vérin. Une économie d’air de30 % peut ainsi être réalisée en installant unrégulateur de pression.Cela peut représenter ungain important lors de l’utilisation de nombreuxvérins de gros diamètres.

Pour qu’un régulateur de pressiontravaille dans de bonnes conditions, il estnécessaire que la pression d’alimentation soitau moins supérieure de 1 bar à la pressionrégulée. Une différence de pression inférieurealtérerait les performances du régulateur.

TYPES DE REGULATEURSLa vaste gamme de régulateurs,

produite par Norgren, peut être répartie en 4groupes :

ConventionnelPilotéDe précisionSpécifiqueIl existe deux technologies pour les

régulateurs : à diaphragme (Figure 22) et àpiston. Les modèles à diaphragme sont les plusutilisés pour leur sensibilité. Les modèles àpiston ont une meilleure capacité de débit àtaille équivalente

Les régulateurs possèdent ou non unsystème de décharge. La fonction de déchargeconsiste à supprimer la surpression dans lecircuit aval d’un régulateur. Ceci est réalisé parun évent relié à l’atmosphère qui traverse lediaphragme. Le diamètre de cet évent est faiblecomparé aux orifices principaux. Il ne peutdonc pas être considéré comme un dispositifde sécurité car le débit d’échappement restefaible.

Les modèles sans décharge nepossèdent pas d’orifice relié à l’atmosphère. La

surpression aval ne pourra être supprimée quepar la mise à l’échappement du circuit aval parun robinet d’arrêt 3/2 ou une soupape dedécharge.

Un régulateur piloté est un régulateurqui ne comporte pas de système de réglagemécanique de réduction de pression. Ceciélimine l’effort important nécessaire à unréglage à 16 bar ou plus, sur des appareils dedimensions importantes. Le réglage d’unrégulateur piloté s’effectue à l’aide d’unepression d’air générée par un régulateur pilotede précision ( Voir figure 23). Ceci permet unréglage à distance du régulateur piloté situé surla canalisation principale souvent installée sousla toiture d’un batiment par un régulateur piloteplacé au niveau du sol dans l’atelier. Lors del’utilisation d’un régulateur piloté, il estconseillé de mesurer la pression de sortie à lasortie du régulateur lui même (souvent appelérégulateur esclave ou régulateur principal), carla pression de sortie du régulateur pilote estdifférente de celle du réseau principal.

Les régulateurs pilotés, n’ayant pas deressort de commande, ont de meilleuresperformances que les modèles conventionnels.La large surface du diaphragme améliore laprécision de réponse lors de petites variationsde la pression amont.

Pour contrôler la régulation de laréduction de pression, il est conseillé d’utiliserun régulateur pilote avec “feedback”. Cedispositif détecte la pression de sortie ducircuit principal et renvoie ce signal vers lerégulateur pilote. Ce dernier compare ce signalavec la consigne (Pression de sortie désirée) etcompense en diminuant ou en augmentant lapression pilote. Ce type de contrôle est

Figure 22. REGULATEUR CONVENTIONNEL

généralement utilisé pour un process encontinu, nécessitant un débit d’air important, etune pression de service régulière.

Les régulateurs de précision (oucontrôleurs) sont généralement utilisés dans ledomaine de l’instrumentation. Dans cetteapplication, la reproductibilité du réglage depression est un élément indispensable. Cestypes de régulateurs ont des caractéristiques dedébit et de pression bien supérieures à cellesdes régulateurs conventionnels, mais ont descapacités de débit limitées. Pour atteindre cesniveaux de précision, il est nécessaire d’avoirune fuite permanente à l’atmosphère. Le niveaude précision atteint par ces appareils en fontdes régulateurs de dimensions plus impor -tantes.

La fuite permanente à l’atmoshère estle prix à payer, pour des applications réclamantdes temps de réponse courts et une pressionrégulière et précise.Les régulateurs de précisionles plus performants sont conçus avec unpilotage interne. Un diaphragme sensible depetite dimension fait office de pilote pour lediaphragme principal assurant la régulation ducircuit.

Une autre caractéristique des régula-teurs de précision est leur capacité dedécharge; certains sont capables de déchargerjusqu’à 90% de leur débit régulé. Ils sontrecommandés pour des applications spéciales

telles que la tension de bande de papier,équilibrage de masse... (Figure 24).

Des régulateurs spéciaux peuventrépondre à des applications spécifiques commel’utilisation dans un environnement difficile, undébit de décharge élevé... Ils peuvent êtredérivés de n’importe lequel des autres types derégulateurs avec des ajouts spécifiques pourl’application.

SELECTION DE REGULATEURS

S’assurer que le régulateur choisipossède toutes les caractéristiques nécessairesà l’application. Un régulateur régulant lapression dans un circuit principal seragénéralement d’un type conventionnel ou detype piloté dans le cas de débits importants.

Définir si l’application réclamel’utilisation d’un régulateur conventionnel ou deprécision. Ensuite vérifier la capacité de débitdu régulateur en fonction de la dimension de latuyauterie (voir Figure 38). Le tableau 25présente les débits des régulateurs convention -nels Norgren. Dans le cas où la pressiond’admission ne subit pas de variation, seule lacaractéristique de débit est importante pour lasélection. Dans le cas contraire, il sera néces-saire de vérifier la caractéristique de régulationdu régulateur sélectionné.

Pour une bonne régulation, un

régulateur conventionnel devra être utilisé dansle tiers central de sa plage de réglage. En effet,le ressort perd de sa sensibilité vers le bas dela plage, alors qu’en haut il perd de la linéarité.. Les ressorts seront donc sélectionnés, enfonction des besoins, dans la gamme proposéeavec chaque série de régulateur Norgren. Desressorts à faible flexibilité peuvent égalementcontribuer à réduire la chute de pression.

Si un régulateur de précision estnécessaire à l’application, il faut déterminer sonniveau de sensibilité, ses caractéristiques dedébit et de régulation, sa capacité de déchargeainsi que sa sensibilité à la température. Danscertains cas un régulateur conventionnel pourrarépondre à toutes ces caractéristiques et ferafonction de régulateur de précision. Le coût del’installation en sera d’autant plus économique.

Tableau 25.DEBIT DES REGULATEURS

Orifice Modèle Débit (dm3/s)*

1/8" R07 6,51/4" R72G 331/2" R64G 120

R74G 1051" R15 180

* Débit avec une pression d’admission de 10 bar,une pression de sortie de 6,3 bar et une chute depression de 1 bar.

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Figure 24.REGULATEUR DE PRECISION MICRO-TROLNORGREN

Figure 23.INSTALLATION D’UN REGULATEUR PILOTE

ENTREE D’AIR

ENTREE D’AIR

SORTIED’AIR

RÉGULATEURPILOTE CONVENTIONNEL

CONDUITE DESORTIE PILOTE

RÉGULATEURPILOTÉ

LES FILTRES-REGULATEURS

Les filtres-régulateurs assurent deux fonctions(filtration et régulation de pression) dans unmême appareil. Pour les applicationscourantes, les filtres-régulateurs coûtenthabituellement moins cher que deux appareilsséparés.Il existe également des filtres-régulateursspécifiques pour des applicationsparticulières,.par exemple, pourl’instrumentation avec filtration fine, et mêmecoalesceur, et une régulation de pression deprécision.Ils peuvent également être réalisé enmatériaux compatibles avec un environnementdifficile.

Tableau 26.DEBIT DES FILTRES-REGULATEURS NORGREN

OrificesModèle Débit (dm3/s)*

1/8" B07 6,21/4" B72G 381/2" B64G 1101/2" B74G 1001" B15 230

* Débit avec une pression d’admission de 10bar, une pression de sortie de 6,3 bar et unechute de pression de 1 bar

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Figure 27.FILTRE/REGULATEUR A USAGE GENERAL B72G

F i g u re 28.F I L R E - R E G U L ATEUR EN ALUMINIUM POURAIR INSTRUMENT

LA LUBRIFICATION.

L’étape suivante du traitement de l’aircomprimé consiste à introduire dans l’air unequantité adéquate de lubrifiant, généralement del’huile, pour permettre aux équipements defonctionner avec un bon rendement sansfrottement ni usure excessive. Un frottementimportant provoquera une puissance absorbéesupplémentaire et une usure excessive dimin -uera la durée de vie de l’équipement ce quiengendrerait des coûts supplémentaires.

Il existe deux types distincts delubrification : par aérosol et par pompe d’injec-tion.

Le plus communément utilisé est lelubrificateur par aérosols, qui fut le premiertype de dispositif de lubrification d’air automa-tique fiable, inventé par Norgren en 1927.

Les lubrificateurs par aérosols sedivisent en deux groupes principaux, ceux àBrouillard et ceux à Micro Brouillard. Lebrouillard d’huile formé par le modèleBrouillard est constitué de particules d’huilerelativement grosses. En conséquence, cesparticules ne vont rester en suspension dansl’air que sur des distances relativement courtes(environ 9 mètres). Ces grosses particules étantfortement soumises à la gravité, le lubrificateurà Brouillard, ne devra pas être placé à unniveau inférieur à celui des équipements àlubrifier.

Le lubrificateur Micro brouillard utiliseun générateur de brouillard spécial pouratomiser uniquement une partie de l’huileaspirée. Dans ce cas, le brouillard d’huile formépar le modèle Micro Brouillard est constituéexclusivement de particules inférieures à 2microns. Ces particules pourront donc sedéplacer sur de longues distances, voire vers lehaut, la gravité n’ayant dans ce cas pas lemême effet que sur le Brouillard. Le MicroBrouillard assurera également une excellentelubrification dans des circuits complexes avecde nombreux piquages.

Une comparaison des deux types delubrificateurs peut conduire à une répartitionsimple en deux catégories: type à débit élevé(Brouillard) ou type à faible débit (Microbrouillard). Toutes les gouttelettes d’huile, dumodèle brouillard, observées dans le dôme decontrôle, seront distribuées dans le système.Pour le Micro brouillard, seulement 5 à 10%environ des gouttelettes observées serontdistribuées. Le Micro brouillard ne peut parconséquent être utilisé que dans des applica-

tions où seules de très petites quantités delubrifiant sont nécessaires .Toutefois en réglantle débit plus haut, il est possible d’atteindre uneémission d’huile qui puisse s’apparenter à celled’un lubrificateur Brouillard.

Le principe Micro brouillard permet lalubrification par aérosol d’éléments demachines autres que ceux d’un circuit pneuma-tique traditionnel tels que roulements,engrenages, chaînes, etc..

Les lubrificateurs Brouillard et MicroBrouillard possèdent un clapet de retenue dansle tube siphon afin d’assurer une lubrificationimmédiate lors de la présence du moindredébit. Cependant, pour certaines applications(cycle rapide,vérins de faible course...), il estquelques fois impossible de lubrifier cor recte-ment à l’aide de lubrificateurs conventionnels.Pour de telles applications, des modificationsdu circuit sont nécessaires. L’utilisation d’unesoupape d’échappement rapide, d’un lubrifica-teur bi-directionnel, peuvent être des solutions.

Le second type de lubrificateur, lapompe à huile d’injection est un dispositifvolumétrique. Par conception, il ne peut pasrefouler continuellement du lubrifiant. Il peutêtre utilisé par exemple dans des machinesmultibroches à visser les écrous, là où avec unlubrificateur conventionnel,le flux d’air lubrifiéserait divisé en fonction de la géométrie depassage. La pompe d’injection va refouler lamême quantité de lubrifiant au point d’applica-tion à chacun de ses cycles. Ce type delubrificateur est souvent utilisé sur les chaînesde convoyeurs où un lubrificateur conven -tionnel mal placé ou mal ajusté provoquerait undysfonctionnement.

Plusieurs injecteurs peuvent êtreregroupés sur une alimentation commune pourlubrifier plusieurs points différents, mais avecle même cycle.

Quelque soit le type de lubrificateur, ilest important de se rappeler que tous leslubrificateurs sont à perte totale. En effet,lelubrifiant après avoir atteint son point delubrification, va éclater en micro-particules, seperdre et être entraîné par l’échappement ducircuit pneumatique.

La quantité d’huile devant êtredistribuée dans un circuit pneumatique pourassurer une lubrification suffisante est difficile àconseiller, étant donné que tous les circuitssont différents. Les appareils pneumatiquesd’un réseau donné peuvent réclamer desquantités de lubrifiant différentes. Parconséquent les recommandations des fabri-

cants, lorsqu’elles existent, doivent toujoursêtre suivies.

A titre indicatif pour la plupart descircuits pneumatiques, une densité de sortied’huile de 60mg/m3 est un bon point dedémarrage. Grâce à une inspection et unentretien régulier, le réglage optimal peut êtredéterminé en augmentant ou en diminuant laquantité d’huile distribuée.

REMPLISSAGE DES CUVES DELUBRIFICATEURS

Pour tous les lubrificateurs, il arriveun moment où le remplissage de la cuves’avère nécessaire. La plupart des lubrificateursà brouillard d’huile sont équipés d’un clapet deretenue pour permettre de les remplir sansarrêter leur fonctionnement. La plupart deslubrificateurs Micro brouillard peuvent êtreéquipés d’un raccord de remplissage rapide quipermet de faire l’appoint de lubrifiant enl’alimentant à une pression supérieure d’environ1 bar, à celle de la cuve.

Des dispositifs de remplissageautomatiques à distance existent également. Ils

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Figure 29.LUBRIFICATEUR BROUILLARD

peuvent être utilisés pour alimenter plusieurscuves à partir d’un système central.

Le risque que des cuves de lubrifica-teur se trouvent vides peut être évité en utilisantdes indicateurs électriques de niveau. De telsdispositifs sont généralement des inter rupteursà flotteur générant un signal électrique en casde niveau de liquide bas ou haut. Ces signauxpeuvent ensuite être transmis à un système decommande pour remplir, arrêter le remplissageou générer des alarmes.

Bien qu’un signal de niveau hautpuisse tout d’abord sembler étrange, il faut serappeler qu’un sur-remplissage de la cuve vanon seulement empêcher le lubrificateur deremplir sa fonction de production d’un brouil-lard d’huile, mais également noyer de lubrifiantle circuit pneumatique.

SELECTION DULUBRIFICATEUR

D’abord déterminer quelles parties duréseau exigent une lubrification. En effetcertaines canalisations desservent des zones oùla lubrification est à proscrire telles que dansdes applications de peinture au pistolet ou desapplications d’air respirable.

Déterminer ensuite quel type delubrification est exigé pour chaque partie ducircuit. Les vérins de gros diamètres, àdéplacement lent réclament une lubrificationimportante: par conséquent, choisir un lubrifi-cateur de type Brouillard. De longues canalisa-tions dans des circuits complexes réclamentdes lubrificateurs de type Micro brouillard (ouplusieurs lubrificateurs Brouillard) pour assurerune lubrification efficace. Les outils à grandevitesse, ainsi que les pointes d’outils de coupesont mieux lubrifiés par un Micro brouillard,.

Tous les lubrificateurs sont une sourcede perte de charge et donc de perte d’énergie;par conséquent, bien que les lubrificateursMicro brouillard puissent être positionnéspratiquement n’importe où dans un circuit, ilfaut les sélectionner en fonction de l’applicationet les placer le plus près possible de celle-ci.Toujours sélectionner les lubrificateurs et lesplacer par niveau de lubrification. Ne jamaisessayer d’installer un lubrificateur pouralimenter un circuit de distribution complet carcertaines applications vont alors être sur-lubrifiées et d’autres être sous-lubrifiées.

S’assurer que seuls des lubrificateursMicro brouillard adaptés sont utilisés pour lalubrification des roulements car les autres typesne sont pas utilisables.

Vérifier que le lubrificateur choisipossède une capacité de débit suffisante, sansperte de charge excessive pour la taille decanalisation utilisée (voir Tableaux 37 et 31)Pour fonctionner correctement, les lubrifica-teurs réclament un minimun de perte de chargedirectement liée au débit. S’assurer que le débitd’amorçage (débit minimun de fonctionnement)est respecté.Il est important de noter que lesfuites dans un circuit d’air comprimé sont nonseulement une perte d’énergie, mais provoquentun débit constant à travers le lubrificateur. Sicelui-ci a un débit d’amorçage très faible, lalubrification fonctionne. Ceci peut être la caused’une surlubrification au cours des périodesd’arrêt, pendant le week-end par exemple.

En cas de fonctionnement continu del’installation, sélectionner un lubrificateur

équipé d’une cuve de capacité suffisante. Pourles appareils d’une taille de 1/2” et plus,plusieurs tailles de cuves sont disponibles.Dans le cas d’espaces réduits ou de tauxd’usage très important, utiliser des dispositifsde remplissage à distance reliés à des indica-teurs de niveau électrique .

En cas de débits très élevés, utiliserun lubrificateur de type venturi fixe maiscontrairement aux types conventionnels, celui-ci ne s’ajuste pas automatiquement en fonctiondu débit pour assurer une densité air/huileconstante ; il faudra donc veiller à ce que ledébit soit constant. Ce type de lubrificateur necréant pas de chute de pression excessive dueau débit élevé, il va donc être d’un meilleurrendement énergétique.

Pour des débits exceptionnellementélevés, de petites quantités de lubrifiant(surtout pour l’usage antigel) peuvent êtreinjectées par de petits lubrificateurs dans degrosses canalisations de distribution de 1 à 2pouces et plus, là où un lubrificateur à passageintégral s’avérerait trop cher, en coût et en pertede charge.

Tableau 31. DEBITS DES LUBRIFICATEURS

Orifice Unité Débit (dm3/s)*

1/8" L07 51/4" L72 241/2" L64/L74 721" L15 175

* Débit à une pression de 6,3 bar et une chutede pression de 0,5 bar.

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Figure 30.LUBRIFICATEUR MICRO-BROUILLARD

SYSTEMES DE PROTECTION

La sécurité sur le lieu de travail estessentielle et est réglementée via la Directive surla Sécurité des Machines et les Réglementationssur la Fourniture et l’Utilisation des Equipementsde Travail.

Le chapitre suivant a pour objet d’aiderles concepteurs de machines et autres personnesutilisant des systèmes pneumatiques en décrivantdes produits qui, lorsqu’ils sont correctementemployés, peuvent participer à la sécurité dessystèmes pneumatiques.

Ce chapitre fait référence aux normes envigueur. Norgren recommande d’ailleurs vivementque toute personne impliquée dans la conceptionde machines se familiarise avec ces normes etautres documents relatifs à la sécurité .

LA PROTECTION CONTRE LASURPRESSION

Les composants pneumatiques ontsouvent des pressions nominales de fonction -nement inférieures à celles générées par lecompresseur. Un régulateur de pression est doncutilisé afin de réduire cette pression au niveaudésiré. Par contre en cas de défaillance de celui-ci, les composants peuvent être exposés à despressions excessives provoquant leur mauvaisfonctionnement, voire l’éclatement du corps deces appareils.

Pour assurer la protection contre lessurpressions excessives, plusieurs solutionspeuvent être utilisées, la plus courante étantl’emploi d’une soupape de décharge. La sélectiond’une soupape de décharge n’est pas uneopération simple et une étude détaillée du circuitpneumatique est nécessaire.

Tous les composants pneumatiquespossèdent une pression de service de sécurité,avec une tolérance de surpression de 10%. Leconcepteur du circuit pneumatique peut utiliserdes régulateurs pour faire travailler le circuit àdes pressions inférieures à la pression de servicede sécurité et utiliser le facteur de sécurité de10% comme limite de surpression acceptablepar le réseau avec la soupape de décharge enservice.

Une soupape de décharge est consid-érée comme un dispositif connecté au réseausous pression à protéger qui permet de maintenirune pression à un niveau constant. Ce niveausera égal ou inférieur à la pression nominale defonctionnement + 10 %.

Les soupapes de décharge doivent êtreréglées pour ne fonctionner que lorsque lapression régulée est dépassée. Il est doncnécessaire de les régler à un niveau supérieur àcelui du régulateur. Il faut prévoir une toléranceentre le réglage de la soupape de décharge etcelui des régulateurs en fonction de ses carac-téristiques de débit et de régulation.Un réglagede soupape trop proche de la pression de servicedu système est un problème courant. Dans cecas, la soupape fonctionne et décharge l’air aucours du fonctionnement normal du circuit, d’oùun gaspillage d’air onéreux.

Dès que la pression de réglage de lasoupape de décharge et le niveau acceptable desurpression ont été vérifiés, la capacité de débitdu dispositif de sécurité par rapport et celle ducircuit doit être étudiée. Le dispositif de sécuritédoit être capable de décharger un débit égal ousupérieur à celui du réseau à protéger, sans quela pression du circuit ne dépasse le niveau desurpression acceptable.

Pour ce faire, plusieurs méthodespeuvent être utilisées:

La soupape de décharge possède undébit supérieur à celui du compresseur, cecidans une installation sans réservoir collecteur :le débit d’échappement est donc supérieur audébit d’admission.

La soupape de décharge possède unecapacité de débit supérieure au plus faiblepassage en amont du circuit à protéger (Destables de débits existent pour déterminer le débità différentes pressions passant à travers desorifices de tailles différentes). En effet le pluspetit alésage restreint le débit du réseau en avalde celui-ci et, à moins que la pression en amontpuisse être augmentée, le débit va être étranglédans cette zone et par conséquent limité. Ceci estimportant car par exemple un réseau pneuma-tique peut être d’un très grand volume avec destuyaux de diamètres importants et uncompresseur de grande capacité, mais si lapartie a protéger est alimentée par un tube dediamètre nominal de 6mm , seul un dispositifbon marché sera nécessaire et non pas unappareil capable de décharger le débit total ducircuit.

Dans le cas où aucune restriction dedébit n’existe, il peut être utile d’en créer unepour réduire le coût de la soupape de décharge àutiliser. Il faut bien sûr s’assurer que la restric-tion ne provoque pas de chute de pressionexcessive préjudiciable au fonctionnementnormal.

Voir norme : NF EN 9835.1.2.

LES TYPES DE SOUPAPES DEDECHARGE

Plusieurs types de soupapes dedécharge existent. Le plus courant est le type “àclapet”, l’autre étant celui à diaphragme. Pourde meilleures performances, utiliser le type àclapet piloté, la version à pilote intégré étant laplus compacte et offrant le meilleur rapportcoût/efficacité (Figure 32).

Le type à soupape de décharge enligne est équipé d’un orifice d’échappement à90° par rapport au sens de passage du débit et,en fonctionnement normal, le débit passe àtravers le corps de l’appareil, sans interférerdans le débit du circuit. Ce type de dispositifest couramment utilisé par les constructeurs demachines, tous les dispositifs de protectionétant regroupés dans un endroit accessible,facilitant l’installation et la maintenance.

Ce dispositif en ligne diffère desmodèles à clapet ou à diaphragme qui sontmontés sur un piquage en T. Dans ce cas ledébit ne passe seulement à travers la soupapequ’en cas de surpression.

Dans les deux cas, le débit d’échappe-ment doit être collecté et dirigé vers une zoneoù le bruit et le débit d’échappement ne vontpas perturber ni représenter un danger pour lesopérateurs ou l’environnement .Des silencieuxd’échappement doivent être installés pourréduire les niveaux de bruit générés par leséchappements dans le cas de débits d’échappe-ment élevés lorsque la tuyauterie de déchargene peut pas être dirigée vers des zones moinssensibles.

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L’AIR D’ECHAPPEMENT

L’échappement d’air doit être traitécorrectement pour réduire les effets du bruit, dela pollution par les vapeurs d’huile et pourminimiser le danger auquel est exposé lepersonnel.

Lorsqu’une soupape de décharge estutilisée, des volumes d’air important peuventêtre libérés à grande vitesse, ce qui va générerdes niveaux de bruit élevés. Des silencieuxsimples en matériaux poreux peuvent souventremédier à ce problème. Dans des applicationsplus complexes, à débit important, l’utilisationd’un silencieux à grand rendement peut s’avérernécessaire.

Les caractéristiques des silencieuxsont définis selon leur capacité à réduire lebruit et à leur perte de charge. Leur choix sefera donc en prenant en compte ces deuxcritères afin d’obtenir le meilleur rappor tcoût/efficacité

Tous les systèmes de lubrificationpneumatiques étant des systèmes à perte totale,le lubrifiant passe dans le circuit, est dégradédans sa fonction, véhicule des impuretés puisest déchargé à l’atmosphère : L’autre polluantprincipal est l’huile.

Dans des circuits pneumatiquesconventionnels, correctement entretenus etlubrifiés, la quantité d’huile s’échappant àl’atmosphère étant très faible aucun risque depollution n’est à craindre. Cependant lessystèmes incorrectement lubrifiés, ou ceux

LA MISE EN PRESSIONPROGRESSIVE

L’autre moyen de protection est celuiassocié aux éléments mobiles du système,( vérins, moteurs pneumatique...) qui peuventréclamer une protection contre la mise enpression brutale au démarrage ou lorsque lemouvement soudain des vérins représente undanger pour l’opérateur.

Dans ce cas, l’utilisation d’une mise enpression progressive est recommandée. Leprincipe de fonctionnement consiste à laisserpasser l’air dans le circuit pneumatique demanière progressive jusqu’à une pression deconsigne pouvant être ajustable. Cet appareilest généralement à clapet avec rappel ressort.Lorsque la pression aval dépasse le tarage duressort, le clapet s’ouvre en laissant passer leplein débit. Le niveau de pression qui provoquel’ouverture du clapet est appelé point de détenteet pour la plupart des appareils, ce point dedétente se situe entre 40 et 70% de la pressionde service.

Etant donné que le temps de montéeen pression dans n’importe quel circuit dépenddu volume à remplir, il est important de placerces appareils près de l’équipement dont ils vontassurer la protection. En effet l’installation d’unemise en pression progressive sur un circuit degrande dimension demandera généralementplusieurs minutes pour que le réseau atteignele point de détente.

Il est extrêmement courant de couplerla mise en presssion progressive à unesoupape d’échappement ou de décharge en unseul appareil, pour obtenir un ensemble pluscompact.

La fonction de la soupape d”échappe -ment consiste à évacuer rapidement la pressionaval du circuit en cas d’urgence. La mise enpression progressive peut être équipée dedispositifs de commandes électrique oupneumatique et d’une commande manuelle dela fonction d’échappement d’urgence .

Voir norme: NF EN 9835.1.4.

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Figure 33. MISE EN PRESSION PROGRESSIVEOLYMPIAN PLUS

Figure 34.SILENCIEUX COALESCEUR

Figure 32.SOUPAPE DE DECHARGE A PILOTE INTEGRE

réclamant une lubrification importante, rejettentde grosses quantités d’huile dans l’atmosphèrelors de leur cycle d’échappement. Dans de telscas, l’utilisation d’un silencieux d’échappementcoalesceur est indispensable. L’action de cedispositif est tout-à-fait similaire à la fonctiondes filtres d’élimination de l’huile qui forcentles petites gouttelettes d’huile à s’agglomérer rpour former de grosses gouttes qui, tombentpar gravité dans un réservoir de rétention. (VoirFigure 24). Le matériau poreux employé pourréaliser la coalescence réduit également leniveau de bruit de l’échappement d’air.

Ces appareils étant installés sur lecircuit d’échappement pneumatique, ils sontexposés à des “coups de bélier”, ce qui signifieque leur capacité d’élimination de l’huile n’estpas aussi bonne que celles des filtrescoalesceurs. Un bon silencieux coalesceurd’échappement va toutefois assurer desperformances de l’ordre de 2ppm dans desconditions d’utilisation normales.

LES AUTRES PRODUITSPARTICIPANT A LA SECURITE

D’autres produits peuvent contribuer àla sécurité des systèmes pneumatiques telsque:

- Des régulateurs de pressionpréréglés pour le cas où un changement duréglage non autorisé de la pression de fonc-tionnement peut représenter un risque d’acci-dent pour le personnel.

- Des robinets d’isolement cadenass-ables; dans ce cas s’assurer qu’une procédurede sécurité lors d’une intervention sur l’installa-tion ne peut être remise en cause par une miseen pression non autorisée. .

Voir norme: NF EN 983 5.1.6.Des manchons de sécurité pouvant

être montés sur les régulateurs de pression, lesfiltres-régulateurs, les soupapes de décharge etles lubrificateurs afin de veiller à ce que ledébit, la pression et les autres réglages soientprotégés contre un déréglage non autorisé.

Voir norme: NF EN 983 5.1.9.Document d’information: HS (G) 39- Kits de protection contre les manipu-

lations - peuvent être montés sur les régula-teurs de pression, les filtres/régulateurs, lessoupapes de sûreté et les lubrificateurs pourveiller à ce que le débit, la pression et lesautres réglages soient protégés contre unréglage non autorisé.

Voir norme : NF EN 983 5.1.9.

LA SELECTION DESDISPOSITIFS DE PROTECTION

(i) Définir les parties du réseau qui nepeuvent pas supporter la pression maximumpouvant être générée dans le circuit de distribu-tion (ou le compresseur).

Déterminer quel type de soupape dedécharge est nécessaire pour limiter cettepression le plus efficacement possible.Envisager l’utilisation d’un orifice de restrictionen évitant de provoquer des pertes de pressionnon compatibles avec un fonctionnementnormal.

Pour des débits très importants,envisager l’utilisation d’un régulateur piloté .

Sur les machines, envisager l’utilisa-tion d’un dispositif en ligne intégré dans unensemble de préparation d’air modulaire,complet pour faciliter le tuyautage, le montageet l’entretien.

(ii) Définir les composants qui peuventsouffrir de vitesses initiales excessives provo -quant leur détérioration lors de la mise souspression initiale ou lors de la réinitialisationcomme par exemple une vitesse de vérinexcessive ou qui nécessitent une fonction demise à l’échappement d’urgence.

Utiliser une mise en pression progres -sive pour chaque tronçon de circuit à protégerde cette façon. Dans le cas de volume impor-tant, s’assurer que les temps de remplissage etde décharge sont compatibles avec un bonfonctionnement.

Dans un ensemble FRL, placer lesmises en pression progressives, en aval desautres composants pour éviter des débits deretour élevés à travers le lubrificateur.

(iii) Lors de volumes d’air à échapperimportants, prévoir l’installation d’un silencieuxsi l’air ne peut pas être collecté vers un endroitadéquat.

Lorsqu’une mise à l’échappementrapide est nécessaire, monter un silencieux àgrand débit.

Lorsque l’air d’échappement risque decontenir une grande quantité de lubrifiant,monter un silencieux d’échappementcoalesceur.

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Figure 36.ENSEMBLE OLYMPIAN PLUS

Figure 35. ENSEMBLE EXCELON

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L’Olympien Plus est la nouvellegénération de systèmes FRL qui établit denouvelles normes en matière de facilité et desouplesse d’utilisation. Le système modulair eutilisé est unique et permet une installation etune dépose rapide des unités en désserrantsimplement la bague de serrage d’un quart detour. Muni de multiples fonctions pour faciliterson entretien, l’Olympien Plus est un systèmeidéal pour les installations industrielles. Deplus, la vaste gamme d’accessoires fournit àl’utilisateur une solution d’une grande flexi -bilité.

L’Olympien Plus a une taille nominalede 1/2”.Disponible également avec des orificesde 1/4, 3/8 et 3/4”.

SERIE 15 OLYMPIEN

La série 15 est à l’origine du systèmeOLYMPIEN. Le modèle de base est en passagede 1”, il est également disponible avec desorifices de 3/4, 1 1/4” et de 1 1/2”. Cettesérie,modulaire, flexible, sera utilisée pour deplus grosses machines et pour un usageindustriel réclamant un débit important.

EXCELON

L’Excelon est un système de prépara -tion de l’air totalement nouveau de Norgren.Bien que ce modèle soit muni d’orifices directs,grâce au système de connexion “Quikclamp”breveté, Excelon peut être utilisé pour desapplications exigeant l’utilisation d’unitésautonomes ou d’ensembles modulaires.

Ce modèle offre des performancesexceptionnelles dans une unité compacte .Celui-ci est idéal pour les constructeurs, offrantun système modulaire flexible équipé d’acces-soires utiles tels que des pressostats et desblocs de dérivation. La cuve 1/4 tour, l’indica-teur de niveau à grande visibilité et le systèmede purge “Quickdrain” breveté facile à utilisersont quelques-unes des fonctions conçuesspécialement dans l’optique d’une grandefacilité d’entretien.

Il existe deux tailles dans la gammeExcelon.

L’Excelon 72 a une taille nominalede 1/4” (avec orifices surdimensionnés enoption de 3/8”). Cependant, le modèle n’a riende standard en matière de performances et estbien plus performant que les produits concur-rents de 3/8 de pouce.

L’Excelon 74 est d’une taille de 1/2”(3/8 et 3/4” en option).

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ENSEMBLES A MONTAGE ENLIGNE

Ces appareils sont utilisés en tantqu’unités autonomes. Ils couvrent une vastegamme de tailles d’orifices standard allant de1/8” (série 07) à 2” (série 18).

SERIE 07

La gamme miniature offre de bonnesperformances pour des besoins en termes dedébits plus modestes. Le régulateur est leproduit le plus courant. En plus des ensemblescomplets figurant dans le catalogue, Norgrenpropose une vaste gamme d’options. Cesappareils sont disponibles avec des matériauxet des composants internes sélectionnés pourassurer les performances spécifiques exigéespar le client.

SERIE 11

D’une taille de 3/8” nominal, la série11 existe également avec des orifices de 1/4 etde 1/2” Il s’agit d’appareils ayant fait leurspreuves, utilisés en tant qu’alternative auproduit d’1/2” véritable, où les besoins en débitne sont pas très élevés.

SERIE 18

La série 18 est une gamme de 2”conçus pour les canalisations d’air principalesou les applications à débit élevé telles que lesmachines de grenaillage ou les machinestextiles.

REGULATEURS DE PRECISION

Norgren possède différents régulateursde précision offrant au concepteur la possibilitéde choisir l’appareil le mieux adapté à sonapplication. De nombreuses options spécialessont produites en plus des modèles figurantdans le catalogue.

11-818

Régulateurs de grande précision etcompacts pour la mesure de débit, l’utilisationen laboratoire ou le contrôle pilote précis.

11-400

Pour le pilotage de grande précisionde gros régulateurs et de grosses soupapes desûreté.

R24 MICRO TROL

Débit exceptionnellement élevé avecdes débits de décharge excellents dans unegamme de 1/4 à 1 1/4”.

R38

Régulateur d’instrumentation enaluminium ou en acier inoxydable.

R27

Régulateurs de grande précision ayantun vaste choix de dispositifs de commande.

PRODUITS SPECIALISES

ACIER INOXYDABLE

Norgren produit des appareils conformesaux exigences NACE pour l’utilisation en mer etdans des environnements difficiles. Les appareilsde la série 38 ont des orifices en 1/4 NPT avec undébit important et une grande précision. Lesappareils de la série 22 ont des orifices en 1/2 NPT.Pour des applications à débit moins élevé, Il existeaussi la série 05 en 1/4”.

REGULATEURS POUR L’EAU

Régulateurs ayant un corps en plastiqueou en laiton pour une utilisation sur les circuits dedistribution d’eau potable ou non

SOUPAPES DE SURETE

En plus des soupapes de sûreté qui fontpartie des différentes familles FRL , Norgrenpropose plusieurs modèles spéciaux incluant lemodèle à fermeture rapide et à pilotage pneuma-tique telle la version 40AC.

REGULATEURS ELECTRONIQUES

Norgren est en mesure d’offrir desrégulateurs proportionnels pouvant être utilisésavec n’importe quel automate programmableindustriel standard. Le régulateur électroniquePneu-Stat R26 assure une sortie stable sur delongues périodes et est idéal pour le contrôle de lapression en boucle fermée dans des applicationstelles que les machines de soudage qui exigentdifférents réglages de pression, ou les systèmes decontrôle de tension de bande.

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GLOSSAIRE

Air libre :Débit d’air mesuré en dm3/s à1013mbar et 21°C (ISO R554).Unitéde référence pour toutes les mesuresd’une installation.

Ambiante :Conditions d’environement, générale-ment la température, dans lesquellesl’équipement fonctionne dans desconditions normales d’exploitation .

Bloc de dérivation :Dispositif modulaire pour permettreplusieurs prises d’air à partir d’unensemble de contrôle d’air principal

Brouillard :Suspension de gouttelettes d’huiledans l’air, plus lourdes et plus grossesque celles du Micro brouillard,adaptées à une lubrification impor-tante.

Caractéristique de débit :Caractéristique d’un régulateur depression qui indique la variation de lapression de sortie en fonction desdifférents débits de sortie ceci à unepression d’alimentation constante.

Caractéristique de régulation :Caractéristique d’un régulateur depression qui indique la variation de lapression de sortie en fonction desdifférentes pressions d’admission cecià un débit d’alimentation constant.

Chute de pression initiale :Valeur de la chute de pression subiepar un régulateur de pression passantd’une condition sans débit (statique) àune condition de débit faible(dynamique).

Clapet anti-retour:Dispositif qui permet l’écoulementdans une seule direction.

Coalescence :Action par laquelle les petites partic-ules s’unissent pour former de plusgrosses particules.

Débit de défaillance :Débit maximum à travers un dispositifà une pression donnée avec lasoupape ouverte à son maximum.

Dessiccatif :Matériau adsorbant utilisé danscertains sécheurs. Bon nombre de cessécheurs sont régénérateurs, en celaqu’ils utilisent une partie de leurénergie pour sécher le matériau, ce quipermet de ré-utiliser ce dernier.

Humidité relative :Rapport entre la quantité réelle devapeur d’eau présente dans un volumed’air donné, et la quantité de vapeurd’eau nécessaire à saturer le mêmevolume d’air à la même température.

Micro brouillard :Suspension de gouttelettes d’huilelégères dans l’air, d’une taille générale-ment inférieure à 2µm pouvant couvrirde longues distances, à travers descircuits complexes.

Micron (micromètre) :Mesure de taille en millionième demètre (symbole µm).

Mise en pression progressive :Dispositif qui, lors de la mise souspression initiale d’un circuit, permet àla pression de monter jusqu’à unniveau intermédiaire avant de perme-ttre le plein débit.

Perte de charge :Perte de pression subie par le débitd’air à travers un appareil ou uncircuit.

Purge à condensats :Dispositif permettant de retirer l’eaucondensée d’un circuit. De telsdispositifs sont normalement équipésde purges automatiques.

Refroidissement complémentaire :Echangeur thermique monté sur unesortie de compresseur pour extraire lachaleur de compression.

Régulateur de contre-pression :Régulateur de pression dont leprincipe consiste à maintenir unepression constante en contrôlant ledébit d’air à l’atmosphère.

Régulateur de pression :Dispositif utilisé pour réduire lapression d’air dans un circuit pneuma -tique à un niveau de service désiré.

Régulateur piloté :Régulateur dont la pression de sortieest contrôlée par la pression de sortied’un autre régulateur de pression(pilote)

Sécheur à déliquescence :Sécheur utilisant un matériau quiabsorbe la vapeur d’eau jusqu’à ce quele matériau finisse par se dissoudr edans l’eau qu’il absorbe.

Soupape de décharge :Appareil qui est raccordé à l’atmo-sphère de façon à évacuer rapidementla pression excessive d’un circuitpneumatique.

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TABLEAUX DE REFERENCE

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Tableau 37.

PERTE DE CHARGE DANS LES RACCORDS (METRES EQUIVALENTS DE TUYAU DROIT)

8 mm 10 mm 15 mm 20 mm 25 mm 32 mm 40 mm 50 mmTé (transversal) 0,15 0,15 0,21 0,34 0,46 0,55 0,67 0,92Té (sortie latérale) 0,76 0,76 1,01 1,28 1,62 2,14 2,47 3,18Coude de 90° 0,43 0,43 0,52 0,64 0,79 1,07 1,25 1,59Coude de 45° 0,15 0,15 0,24 0,30 0,38 0,49 0,58 0,73Robinet à boisseau sphérique* 0,01 0,03 0,09 0,12 0,15 0,22 — —

* Entièrement ouvert

Tableau 38.

DEBIT MAXIMUM RECOMMANDE * A TRAVERS UN TUYAU ENACIER DE SERIE MOYENNE ISO 65

Pression au Diamètre nominal en mmmanomètre 6 8 10 15 20 25 32 40 50 65 80appliquée Diamètre équivalent (approximatif) en poucesen bar 1/8 1/4 3/8 1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 3

0,4 0,3 0,6 1,4 2,6 4 7 15 25 45 69 120

1,0 0,5 1,2 2,8 4,9 7 14 28 45 80 130 230

1,6 0,8 1,7 3,8 7,1 11 20 40 60 120 185 330

2,5 1,1 2,5 5,5 10,2 15 28 57 85 170 265 470

4,0 1,7 3,7 8,3 15,4 23 44 89 135 260 410 725

6,3 2,5 5,7 12,6 23,4 35 65 133 200 390 620 14085

8,0 3,1 7,1 15,8 29,3 44 83 168 255 490 780 14375

10,0 3,9 8,8 19,5 36,2 54 102 208 315 605 965 14695

* Débit en dm3/s d’air libre à une pression atmosphérique standard de 1 013 mbar.

Remarques d’ordre général:Les valeurs de débit sont basées avec une perte de charge (∆P), comme suit:. Pour les diamètres de 6 à 15 mm : 10 % de la pression initiale pour 30 m de longueuréquivalente de tuyauterie. Pour les diamètres de 20 à 80 mm : 5 % de la pression initiale pour 30 m de longueuréquivalente de tuyauterie

Tableau 39.

COMPARAISON DE SECHEURSType de Point Point Maintenance Puissance Coût initial Pré-filtres Filtres Coût d’entretiensécheur de rosée de rosée absorbée complémentaires

sous pression atmosphérique

Réfrigération 2°C 23°C Nulle Pour moteur Moyen A usage général Aucun Entretien régulier dude réfrigération et coalesceurs moteur de réfrigération

Dessicant –40°C –57°C Peu fréquente Pour Dessiccatif Elevé A usage général Coalesceurs Basrégénérable de séchage et coalesceurs

Déliquescent 10°C –15°C Régulière, au Nulle Bas A usage général Coalesceurs Rechargementmoins semestriel et coalesceurs de conteneur

Norgren est le plus grand fabricant et

fournisseur au monde de solutions

pneumatiques, offrant une vaste gamme

de composants de commande

pneumatique et d’automation via un

réseau commercial et technique mondial

qui couvre 70 pays. La société est un

membre principal du groupe IMI de

renommée internationale et d’un chiffre

d’affaires de 1 milliard de livres sterling.

IMI Norgren S.A. Fr.Walravensstraat 84, B-1651Lot (Beersel)Tél. 02/376 6020, Fax 02/3762634

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