Comment fonctionne un dessiccateur d'air à déshydratant ?

La connaissance du mode de fonctionnement d'un dessiccateur d'air comprimé à déshydratant peut vous aider à choisir le bon type de déshydratant pour votre application de l'air comprimé. Mais avant de traiter de la façon dont un dessiccateur d'air à déshydratant sèche l'air, il est utile de faire un pas en arrière pour bien comprendre pourquoi votre système d'air comprimé a besoin d'air sec.

Une note sur l'air sec : La sécheresse de l'air se mesure formellement par son point de rosée. Plus le point de rosée est bas, plus l'air est sec. Le terme « sec » sans valeur précise de point de rosée dépend des besoins du procédé, de l'utilisation ou de l'application.

• • Par exemple, l'air sec pour un outillage de machine courant n'a pas besoin d'être aussi sec (c'est-à-dire d'avoir un point de rosée aussi bas) que l'air sec pour un procédé de revêtement en poudre. Mais dans le contexte de chaque procédé, l'air est considéré comme « sec ».

Pourquoi les systèmes d'air comprimé ont-ils besoin d'air sec ?

Votre système d'air comprimé pourrait avoir besoin d'air comprimé sec pour un certain nombre de raisons :

• Le procédé ou le produit final est sensible à l'humidité. Certaines applications, telles que le procédé de revêtement en poudre mentionné ci-dessus, ou des produits pharmaceutiques, alimentaires et électroniques ou même d'emballage, sont particulièrement sensibles à un excès de vapeur d'eau dans le flux d'air comprimé. Le défaut de déshydratation suffisante de l'air pourrait se traduire par un procédé défectueux ou un produit inutilisable.
• L'application est sensible à l'humidité. Même quand aucun produit final n'est fabriqué, les outils et instruments utilisés dans beaucoup d'applications, par exemple l'air d'instrument, exigent souvent que l'air soit séché à un certain niveau (désigné par le point de rosée) pour un bon fonctionnement, ou même pour fonctionner tout court.
• Pour préserver l'intégrité de votre système d'air comprimé. Quel que soit votre produit final, votre procédé ou votre application, l'air sec peut profiter à tous les systèmes d'air comprimé en limitant au minimum le risque de rouille, de moisissure ou autres contaminations dans votre système d'air comprimé. Une fois la rouille ou la moisissure installée dans le système, la réparation ou le nettoyage du système peut être coûteux.

Donc maintenant que nous savons pourquoi il nous faut de l'air comprimé sec, voyons comment les dessiccateurs à déshydratant peuvent le créer.

Comment fonctionne un dessiccateur à déshydratant ?

La réponse brève est que les dessiccateurs à déshydratant éliminent l'humidité du flux d'air comprimé par un procédé chimique appelé adsorption.

La réponse plus détaillée doit traiter non seulement de l'adsorption, mais aussi du procédé complet de séchage par déshydratant (adsorption et désorption), de la pré et post-filtration, et même du type de déshydratant utilisé.

Préfiltration

L'air comprimé contient des contaminations qui peuvent adhérer à la surface des billes de déshydratant (souvent simplement appelées déshydratant). Ceci réduit l'efficacité du déshydratant en limitant la quantité d'humidité qu'il peut absorber au cours du temps.

La préfiltration réduit la contamination du déshydratant en éliminant les particules du flux d'air avant qu'elles puissent atteindre le lit de déshydratant. La réduction des contaminations peut prolonger la durée de vie des billes de déshydratant, ce qui peut réduire les coûts d'exploitation en exigeant un remplacement moins fréquent.

Le procédé de séchage par déshydratant (adsorption et désorption)

Pour fournir en continu un flux d'air sec en aval, un dessiccateur à déshydratant doit :

• Recueillir l'humidité du flux d'air comprimé sur le déshydratant (adsorption).
• Éliminer l'humidité des billes de déshydratant vers l'air extérieur (désorption).
  • Cette partie du procédé s'appelle régénération, et c'est pourquoi les dessiccateurs à déshydratant sont parfois aussi appelés dessiccateurs à régénération.
  • Il existe trois procédés courants pour la régénération de déshydratant, traités ci-dessous :
    • Non chauffé
    • À chauffage externe
    • À purge par soufflante chauffée

Les dessiccateurs à déshydratant gèrent le procédé de séchage de l'air et de régénération du déshydratant par des tours en paires, qui coordonnent l'adsorption et la désorption entre les deux tours (A et B) par un cycle constitué d'une série d'étapes.

Étape 1

Séchage : La vanne d'entrée de la tour A s'ouvre et elle commence à recevoir de l'air comprimé saturé. Lors de la circulation de cet air humide à travers la tour A, les billes de déshydratant adsorbent la vapeur d'eau pour sécher le flux d'air. Ce flux d'air comprimé sec sort de la tour A pour circuler vers l'aval. Dans les dessiccateurs non chauffés et à chauffage externe, une petite partie de cet air sec (« air de purge ») est redirigé vers la tour B pour être utilisé dans la régénération.

Régénération : En même temps, la vanne d'échappement de la tour B s'ouvre et on fait circuler rapidement soit de l'air atmosphérique (dessiccateurs à purge par soufflante chauffée), soit de l'air de purge rapidement abaissé à la pression atmosphérique (dessiccateurs non chauffés et à chauffage externe) à travers le déshydratant de la tour B. Dans les dessiccateurs à chauffage externe et à purge par soufflante chauffée, la température de l'air augmente aussi, ce qui augmente sa capacité à absorber l'humidité. Lors de la circulation de cet air à basse pression éventuellement chauffé et sec à travers la tour B, le déshydratant relâche son humidité dans le flux d'air, qui quitte la tour B vers l'atmosphère.

Étape 2

La vanne d'échappement de la tour B se ferme et elle est remise sous pression. Quand la pression atteint celle du flux d'air comprimé, la tour B est prête à démarrer le procédé de séchage.

Étape 3

Séchage : La vanne d'entrée de la tour B s'ouvre et elle commence à recevoir de l'air comprimé saturé. Lors de la circulation de cet air humide à travers la tour B, les billes de déshydratant adsorbent la vapeur d'eau pour sécher le flux d'air. Ce flux d'air comprimé sec sort de la tour B pour circuler vers l'aval. Dans les dessiccateurs non chauffés et à chauffage externe, une petite partie de cet air sec (« air de purge ») est redirigé vers la tour A pour être utilisé dans la régénération.

Régénération : En même temps, la vanne d'échappement de la tour A s'ouvre et on fait circuler rapidement soit de l'air atmosphérique (dessiccateurs à purge par soufflante chauffée), soit de l'air de purge rapidement abaissé à la pression atmosphérique (dessiccateurs non chauffés et à chauffage externe) à travers le déshydratant de la tour A. Dans les dessiccateurs à chauffage externe et à purge par soufflante chauffée, la température de l'air augmente aussi, ce qui augmente sa capacité à absorber l'humidité. Lors de la circulation de cet air à basse pression éventuellement chauffé et sec à travers la tour A, le déshydratant relâche son humidité dans le flux d'air, qui quitte la tour A vers l'atmosphère.

Étape 4

La vanne d'échappement de la tour A se ferme et elle est remise sous pression. Quand la pression atteint celle du flux d'air comprimé, la tour A est prête à démarrer le procédé de séchage.

Cycle de séchage en continu

Les quatre étapes ci-dessus constituent un cycle de séchage. À la fin d'un cycle de séchage, le suivant démarre automatiquement tant que le dessiccateur à déshydratant est en fonctionnement.

Post-filtration

Certains types de déshydratant peuvent libérer de petites particules, soit après des variations de saturation ou de pression, soit par une phénomène appelé « poussiérage du déshydratant ». Pour éviter que cette « poussière » contamine les outils, produits et procédés en aval, le flux d'air comprimé est à nouveau filtré après sa sortie du lit de déshydratant.

Types de déshydratant

Le type de déshydratant utilisé peut avoir des conséquence sur diverses caractéristiques de performances du dessiccateur, en particulier le point de rosée. Les déshydratants les plus couramment utilisés sont les suivants avec les points de rosée correspondants :

• Silica gel : Point de rosée −40°C (−40°F)
• Alumine activée : Point de rosée −40°C (−40°F)
• Tamis moléculaire : Point de rosée −73°C (−100°F)

Applications des dessiccateurs à déshydratant

Les dessiccateurs à déshydratant s'utilisent le plus couramment quand un procédé a besoin d'air très sec (c'est-à-dire d'air à très bas point de rosée), notamment mais sans limitation :

• Produits alimentaires et de boisson
• Produits pharmaceutiques
• Laboratoires
• Établissements de santé
• Procédés de peinture et de revêtement
• Commandes de climatisation extérieures
• Fabrication de produits électroniques
• Machines robotisées
• Pétrole et gaz

Du fait que l'humidité ne se condense pas dans un dessiccateur à déshydratant, ils sont aussi fréquemment utilisés pour des applications dont les conditions ambiantes ne conviennent pas à d'autres types de dessiccateur, par exemple dans des environnements extérieurs et des températures pouvant descendre sous zéro degré Celsius.

Consultez un expert

Si vous n'êtes pas sûr qu'un dessiccateur à déshydratant est le modèle qui vous convient, vous devriez toujours consulter un expert pour vous aider à configurer votre système. Ses années d'expérience dans la configuration des systèmes à air comprimé dans une grande diversité d'applications peuvent contribuer à vous assurer d'obtenir la solution de déshydratation la plus économique répondant aux besoins de votre application et à vos conditions d'exploitation.