Choisir son compresseur

 Il convient de bien analyser les critères suivants

1. La pression en bar
2. La consommation en m3/h
3. La qualité d’air nécessaire
4. La qualité de la distribution de l’air dans l’entreprise concernée

La pression en bar

Il faut qu’elle soit correctement évaluée en fonction des besoins nécessaires pour l’alimentation des machines ou de l’outillage. Les ateliers de réparations automobile utilisent souvent des pressions d’utilisation trop élevées alors que c’est inutile. Exemple : une clé à chocs ne doit pas fonctionner à plus de 7 bar.  La plupart des matériels de garage fonctionnent à 6,5 bar, pareil dans l’industrie.

m3/h, normaux m3/h et volume engendré ? ATTENTION !

Pour les compresseurs à pistons, les débits des compresseurs sont calculés en fonction du déplacement d’air créé par le piston dans le cylindre. Ce calcul ne tient pas compte de la température, du taux d’humidité, c’est donc un volume aspiré par le compresseur et non refoulé.
Il convient donc de toujours modérer les débits de 30% pour les modèles bicylindres bi-étages (exemple : 100 m3/h aspirés = 70 m3/h réels) et de 20% pour les modèles mono-étages mono cylindre ou bicylindres.

Mono étage = un ou plusieurs cylindres du même diamètre.
Bi-étages = 2/3/4 cylindres avec un piston basse pression qui comprime sur un premier étage de compression (le plus gros) puis qui déverse son débit dans un deuxième étage de compression (le ou les plus petits). Les compresseurs mono-étages n’acceptent pas de pressions supérieures à 9 bar, les compresseurs bi-étages acceptent des pressions plus élevées jusqu’à 40 bar si nécessaire mais plus traditionnellement 14 bar.

Attention ! Les compresseurs mono-étagés chauffent plus que les bi-étages. Ils débitent plus, mais c’est au détriment de la température et de la pression.
On ne parle de volume engendré que pour les compresseurs à pistons. Les débits des compresseurs à vis sont exprimés en débit réel.
Le normal ou normaux m3 est en fait, le m3 réel nécessaire pour une machine, cette donnée élimine ainsi l’idée du volume engendré. C’est le débit réel.

   La consommation en m3/h

On peut également dire que dans un centre auto, un utilisateur d’air = 500 W de compresseur.
En carrosserie, un utilisateur d’air = 1 Kw. (10 utilisateurs = un compresseur de 11 kw soit 15 cv).

 
Le coefficient d’utilisation est un correcteur qui permet d’évaluer le débit nécessaire en fonction d’une valeur moyenne de taux d’utilisation d’un l’outil.

 
Exemple : une soufflette a besoin de 15 m3/h d’air pour fonctionner mais ne va être utilisée réellement que 1/10ème d’heure.
Par conséquent, on ne retiendra que cette dernière valeur, soit 1.5 m3/h par soufflette pour le dimensionnement du compresseur.

Attention ! Il faut bien prendre garde de compter le nombre d’outils présents dans les ateliers en rapport au nombre d’employés
productifs afin d’établir une addition de toutes les consommations possibles en même temps.

La qualité d’air nécessaire

Les filtres, les sécheurs par réfrigération, les sécheurs par absorption.  L’air est chargé d’humidité (vapeurs). Lorsque l’air est comprimé, l’eau est comprimée avec et devient solide. Or, 99% des compresseurs sont lubrifiés par de l’huile en système par barbotage ou sous pression. C’est un inconvénient lorsque l’on comprime, puisque, un peu d’huile se mélange à l’air lors de la compression. On pollue donc l’air que l’on vient de comprimer mais on pollue également l’eau.  Dans la majorité des cas, il va falloir dépolluer l’air et l’eau. Autre problème, l’air le plus souvent (99% du temps) est stocké dans des cuves ou passe par des réseaux d’air qui déposent des impuretés dans l’air. Un mètre cube d’air contient en moyenne 15 grammes de vapeur d’eau. Un compresseur de 10 CV refoule donc environ un litre d’eau à l’heure sous 7 bar. Un compresseur produit 0.007 litre d’eau par m3 à l’heure.

Les filtres déshuileurs se positionnent en amont de la ligne de distribution en air comprimé. Ils sont de 4 grades déférents et permettent une filtration très fine si nécessaire par empilage des filtres. Généralement, seul le premier grade suffit sur des installations ne nécessitant pas un degré de filtration poussé.

Le filtre papier se positionne toujours en amont du sécheur par réfrigération, alors que les autres filtres se positionnent en aval du sécheur car ce sont des filtres déshuileurs qui ne supportent pas l’eau contenue dans l’air. Or, le grade papier lui, sépare l’eau de l’huile avant traitement dans le sécheur par réfrigération.

Les sécheurs par réfrigération

 
C’est la technologie la plus employée. Si la température ambiante du local reste supérieure à 5°C, si aucune tuyauterie n’est soumise à des températures inférieures à 2°C, si l’emploi de l’air comprimé ne demande pas des teneurs en eau inférieures aux performances de l’appareil alors le sécheur par réfrigération peut être employé.
On appelle point de rosée la température à laquelle la vapeur d’eau est récupérée au maximum en solide.

Le principe est simple : à une pression donnée, la teneur en eau dans l’air est directement liée à la température. Il suffit de baisser la température de l’air pour provoquer l’apparition de condensats et les éliminer. Le sécheur par réfrigération va abaisser la température de l’air et évacuer l’eau par une purge automatique.
Ce système a ses limites, puisque en cas de température négative, il n’est plus exploitable. Il est nécessaire de passer sur un sécheur par adsorption, qui lui, permet à l’air de travailler par des températures négatives.

Les sécheurs par adsorption

C’est un sécheur qui fonctionne par dépression, d’où le « d » à « ad » et non un « b ». Des granulés d’alumine ou de tamis moléculaires sont stockés dans deux bonbonnes. L’air traverse par période de 5 mn chacune d’entre elle et la vapeur d’eau est ainsi absorbée par les granulés.
Après 5 mn, la colonne est saturée de vapeur d’eau et l’air bascule sur l’autre qui s’était auparavant régénérée par un système de jet d’air comprimé séché par l’autre colonne.
Ce type de séchage plus coûteux, est certes plus efficace mais capte 20% de l’air traité pour se régénérer.
Par contre, l’air peut atteindre des points de rosée de –40°C voire même – 70°C. L’air peut être ainsi utilisé par des températures négatives, ou encore, ce type de traitement est nécessaire pour des utilisations pointues où la présence de la moindre vapeur d’eau serait néfaste.
Les sécheurs par adsorption doivent obligatoirement être équipés de filtres amont et aval. Les granulés ne supportent pas la moindre vapeur d’huile, leur pouvoir d’absorption pourrait s’en trouver gravement atteint. En aval, la présence d’un filtre est nécessaire pour récupérer les poussières contenues lors du traitement.

 La qualité de la distribution de l’air dans l’entreprise concernée

Dans beaucoup trop de cas, la distribution de l’air est négligée. Mauvais diamètre freinant le passage de l’air, fuites continues, matériaux non appropriés (ferraille rouillée, cuivre, plastique fuyant) sont le lot quotidien de trop nombreuses installations.
Les fuites représentent à elles seules jusqu’à 30% de la consommation en air d’une centrale. Le calcul énergétique qui en découle est catastrophique. Dans bien des cas, une installation neuve serait financée très rapidement uniquement par le biais de cette économie.

Il convient aussi d’équiper chaque point d’alimentation en détendeurs, ou détendeurs huileurs afin de régler les pressions de sorties mais aussi d’huiler l’outillage pneumatique si nécessaire.

Les compresseurs à pistons

 
Il est toujours préférable de choisir des compresseurs ayant un cylindre en fonte et des clapets à lamelles (coincés entre des plaques à clapets non moulées, donc démontables) ou concentriques.
Il faut également veiller à choisir des blocs équipés de refroidisseurs inter-étages ou de sorties largement dimensionnés ou existants (certains blocs n’en sont même pas équipés).
Le volant d’entraînement en fonte est également un gage de qualité dans la mesure où ces blocs ont besoin d’un équilibrage en porte à faux qui leur assure un bon équilibre et donc moins de vibrations. Ces volants en fonte ont d’ailleurs un meilleur refroidissement que les volants en aluminium.
Les blocs à vitesse lente sont aussi un gage de qualité. Les hautes vitesses (+ de 1200 t/mn) développent des volumes engendrés intéressants sur le papier, mais ne donnent pas grand-chose en débit réel car le rendement est perdu par l’échauffement lié à la vitesse excessive.
La particularité du compresseur à pistons, dit compresseur alternatif, est qu’il doit obligatoirement se reposer
au moins 40% de son temps. Plus de 6 démarrages dans l’heure sont à proscrire.
A partir de 10 CV, le démarreur étoile triangle est nécessaire afn de faire chuter sur la ligne les intensités au démarrage.
C’est un système électrique qui charge le moteur en deux temps espacés de quelques secondes.
La technologie du compresseur à pistons aujourd’hui ne permet guère de passer les 3000/4000 heures de fonctionnement sans très gros entretien. Cela ne le met donc aucunement en concurrence avec le compresseur à vis, qui lui, permet des régimes forcés de l’ordre de 100% du temps et pour des durées de 25000 à 30000 heures sans gros entretien.
Les critères qui font choisir un compresseur à pistons plutôt qu’un compresseur à vis sont :

 
- débits nécessaires de moins de 60 m3/h réels,
- utilisation 50% du temps dans la journée au maximum,
- moins de 4000 heures sur une durée de 5-7 ans (soit 600/700 heures par an, 2 heures par jour ouvrable).

 
La technologie à vis étant plus coûteuse à l’achat, mais surtout en entretien, il est préférable de prendre un compresseur à pistons plutôt qu’un compresseur à vis si les 600 à 700 heures par an ne sont pas dépassées (à condition de bien dimensionner le compresseur à la base)

Les compresseurs à vis

Attention, un compresseur à vis comporte des désavantages suivant les circonstances.
Le compresseur à vis est largement utilisé dans l’industrie, beaucoup moins dans la rechange automobile mais de plus en plus en
carrosserie du fait des nouvelles peintures à l’eau (notamment pour le séchage).
Un compresseur sous employé en terme de temps d’utilisation n’est pas rentable à plusieurs titres.
Tout d’abord, les compresseurs à vis ne sont pas fait pour fonctionner en arrêt départ comme les compresseurs à pistons. Leur technologie nécessite un régime de marche forcée, soit ils compriment, soit ils régulent.
Mais le moteur tourne toujours et le compteur totalise des heures dans les deux cas. Même si un moteur à vide consomme moins qu’un moteur en charge, il consomme tout de même au moins 50% de son intensité nominale en charge, le reste étant assuré par un courant appelé réactif qui revient en « boucle » vers le moteur lorsqu’il tourne à vide, ce qui lui assure ainsi moins de consommation.
De ce fait, les entretiens sont à faire de la même manière que si le compresseur avait tourné en charge. Un compresseur à vis qui fonctionne alternativement a une fiabilité amoindrie par ses arrêts départs incessants.
L’huile a besoin de se mettre en température et ne plus bouger de la journée (en température).
Les compresseurs à vis qui posent le moins de problèmes en terme de fiabilité sont ceux qui tournent 24 H/24. De plus un compresseur à vis qui fonctionne de manière « saccadée » fabrique de l’eau au sein même du bloc vis, il n’est pas rare d’être confronté à des problèmes de rouille à l’intérieur des blocs vis qui ne tournent pas (par la condensation).

Toute argumentation en faveur de l’utilisation de compresseurs à vis pour des régimes marche/arrêt serait une argumentation commerciale et non technique.
 

Les avantages des compresseurs à vis
On ne parle que de débits réels et jamais de volume engendré.
La technologie vis apporte la compacité, le rendement débit/énergie absorbé et la longévité.
A partir de 10 ou 15 cv suivant les cas, la question du choix ne se pose même plus tant la vis distance la technologie pistons.

Cependant, une mini révolution est venue perturber quelque peu cet équilibre l’azote

En effet, cette nouvelle technologie, nécessite beaucoup d’air à un instant T.
Exemple, un module 10 m3/h consomme 30 m3/h réels en amont, soit la puissance d’un compresseur de 5.5 cv.
L’apport de ce nouveau gaz nécessite de revoir les évaluations en air. Il est important de toujours conserver le compresseur principal pour alimenter le centre, or, quand le générateur d’azote nécessite un remplissage, ce compresseur ne suffit plus.
Pour ne pas partir sur des dimensionnements trop importants de compresseurs trop puissants, nous préconisons l’utilisation de tandem. Le tandem, livré avec une armoire « intelligente » permet de palier à ce problème.
Exemple de fonctionnement : Un compresseur principal, prioritaire, fonctionne normalement. Si un appel d’air est demandé (par une perte de pression), le deuxième compresseur se met en route et vient soutenir le premier.
Ce système offre l’avantage de ne faire fonctionner le deuxième compresseur uniquement en cas de besoin, mais chose primordiale, il donne la possibilité au centre d’avoir un compresseur de secours en cas de problème.

Nota pour les carrosseries

Depuis l’arrivée des peintures à l’eau dans les carrosseries, il arrive parfois de trouver des systèmes de séchages à l’air qui sont très consommateurs d’air. Une centrale de 15 cv à vis est nécessaire à elle toute seule afin d’alimenter ces venturis.

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