août 31, 2020
Peter Sawochka-Dalton and Greg NolanL'élimination de l'humidité du flux d'air comprimé est une fonction essentielle des systèmes à air comprimé industriels. Po. L'air comprimé sec assure le bon fonctionnement des outils, équipements et instruments pneumatiques. Il peut aussi contribuer à la prolongation de la durée de vie des outils (p. ex. canalisations) en réduisant la vitesse de corrosion due à l’excès d'humidité. Et dans les processus industriels où le flux d'air entre en contact avec le produit final, ou dans certains cas même avec son emballage, il est critique d'avoir un air comprimé de la qualité appropriée, notamment par le point de rosée de l'air.
La déshydratation de l'air comprimé occasionne des coûts à l'achat puis lors de l’utilisation de l’équipement. Plus l'air est sec et propre, plus l'air comprimé est coûteux à produire. Pour produire de l'air comprimé sec efficacement et donc économiquement, vous devez choisir le bon type et la bonne dimension de sécheur d'air comprimé pour votre application.
(Le terme "sec" associé à l'air comprimé dépend des besoins du processus. L'air comprimé considéré comme suffisamment propre et sec pour actionner des machines-outils n'est pas suffisamment sec pour un procédé de peinture cuite au four).
Comme leur nom l'indique, les sécheur d'air à réfrigération éliminent l'humidité du flux d'air comprimé mécaniquement par refroidissement. L'air froid ne peut pas contenir autant de vapeur d'eau que de l'air chaud, donc le refroidissement de l'air fait condenser la vapeur d'eau excédentaire sous forme liquide. Ce condensat doit ensuite être éliminé du système.
Les sécheurs dessicatifs éliminent l'humidité du flux d'air comprimé chimiquement en faisant passer l'air sur un lit de dessicatif qui absorbe la vapeur d'eau. Cette vapeur d'eau s'insère dans des milliers de pores minuscules de chaque bille de déshydratant.
Quand le lit de dessicant est saturé, on utilise soit de l'air comprimé à point de rosée bas, soit de l'air de purge chauffé pour sécher le dessicant. Les sécheurs à dessicatif ont des lits doubles, de façon que pendant que l'un déshydrate l'air, l'autre est en cours de séchage, ce qui permet d'assurer la continuité du séchage du flux d'air comprimé.
Les sécheurs à réfrigération nécessite un moindre investissement que les sécheurs à dessicatif, et leur coût d'exploitation et d'entretien sont inférieurs. Cela en fait un choix économique pour une grande variété d'applications industrielles. Mais ils ne peuvent pas répondre aux exigences de certains niveaux d'humidité ou conditions de site.
Le procédé de séchage par réfrigération conduit le plus souvent à des points de rosée compris entre 1 et 4 °C (34 et 40 °F), et élimine environ 98 % de l'humidité du flux d'air comprimé, ce qui répond aux normes ISO 8573.1 Classe 4, 5 et 6 d'humidité et d'eau liquide.
La plupart des applications industrielles exigent des niveaux de vapeur d'eau dans l'air de classe 4, 5 et 6. Voici quelques exemples :
En revanche, certaines applications nécessitent de l'air ultrasec de classe 1, 2 ou 3, que les sécheurs à réfrigération ne peuvent tout simplement pas atteindre.
Par température égale ou inférieure à 0 °C (32 °F), les condensats créés par le procédé de refroidissement gèlent plutôt que de s'évacuer, ce qui interdit l'utilisation des sécheurs à réfrigération par temps de gel.
Les sécheurs d’air à dessicatif nécessitent un investissement supérieur et occasionnent des coûts d'exploitation et d'entretien plus élevés que ceux à réfrigération, qui leur sont donc généralement préférés quand ils peuvent répodent aux besoins. Mais pour certaines exigences de niveau d'humidité, conditions de site ou exigences de processus particulières, les sécheurs d’air à dessicatif peuvent donner des résultats impossibles à obtenir avec les systèmes à réfrigération.
Le procédé de déshydratation par dessicatif permet d'atteindre des points de rosée de -40 °C (-40 °F); certaines architectures peuvent être configurées pour atteindre -73 °C (-100 °F). Cela leur permet de répondre aux exigences de normes ISO 8573.1 classe 2 et 3 pour l'humidité et l'eau liquide, et certaines architectures peuvent même atteindre la classe 1.
Exemples d'utilisation de niveaux de vapeur d'eau dans l'air de classe 1, 2 et 3 :
Les sécheurs à dessicatif sécheurutilisent un procédé chimique (adsorption sur le déshydratant) pour atteindre des points de rosée en dessous des températures ambiantes. L'humidité ne se condense pas, ce qui évite le gel de l'eau dans le sécheur, la canalisation d'alimentation d'air de processus ou l'équipement.
Dans certaines situations, seule une petite partie de la quantité totale d'air comprimé consommée est utilisée pour de l'air ultrasec — par exemple, 10 % de l'air est utilisé pour une application d'air d'instrument de l'usine. Dans ces situations, la déshydratation de l'ensemble du flux d'air comprimé à un niveau de classe 1, 2 ou 3 n'est pas efficace, car elle augmente les coûts séchage au-delà de ce qui est nécessaire.
Une solution plus économique dans ce cas consiste à utiliser un système hybride à réfrigération/dessicatif, en plaçant des sécheurs à dessicatif juste avant les points d'utilisation qui exigent un air à point de rosée plus bas. Les coûts d'investissement, d'exploitation et d'entretien peuvent être maintenus aussi bas que possible tout en séchant l'air pour chaque partie du système au point de rosée nécessaire.
Pour les sécheurs de tout type, la capacité de séchage nominale est donnée pour les conditions standard mentionnées dans les spécifications du déshydratant. Aux États-Unis ce sont généralement :
Si vos conditions d'utilisation sont éloignées des conditions nominales du sécheur, sa capacité réelle dans ces conditions n'est plus la capacité nominale.
Tous les types de sécheur d'air comprimé sont fortement affectés par la température de l'air provenant du compresseur d'air. Plus la température d'entrée d'air est élevée, plus l'air peut contenir de vapeur d'eau, donc plus le sécheur doit éliminer de vapeur d'eau, ce qui conduit à une réduction de la capacité de déshydratation.
Une température inférieure d'entrée d'air réduit la quantité de vapeur d'eau que l'air peut contenir, ce qui conduit à une augmentation de la capacité de déshydratation.
Tous les sécheurs d'air comprimé sont aussi affectés par la pression d'air à l'entrée. Plus la pression d'air est basse, plus la vitesse de circulation à travers le sécheur est élevée. Cela se traduit par une réduction du temps de contact avec l'échangeur de chaleur (dans un sécheur d'air à réfrigération) ou avec les lits de dessicatif (dans un modèle à dessicatif). La réduction du temps de contact conduit à une moindre efficacité du séchage de l'air comprimé, qui réduit donc la capacité de séchage.
Une pression d'air supérieure à l'entrée réduit la vitesse de l'air. Cela se traduit par un temps de contact prolongé avec le support déshydratant, ce qui donne une capacité de séchage supérieure.
Bien que tous les sécheurs d'air comprimé puissent être affectés par des températures ambiantes élevées du fait qu'elles augmentent aussi la température d'air à l'entrée (voir ci-dessus), les modèles à réfrigération sont aussi affectés plus directement. Avec l'augmentation de la température de l'air, le sécheur à réfrigération évacue moins efficacement la chaleur, ce qui diminue le rendement du procédé de refroidissement et conduit à une réduction de la capacité de l’appareil sécheur.
Dans un environnement plus frais, le sécheur peut évacuer la chaleur plus efficacement, ce qui augmente le rendement du procédé de refroidissement et augmente la capacité de déshydratation.
Les constructeurs de sécheurs fournissent des facteurs de correction pour des conditions non standard, le plus souvent dans la documentation du produit sécheur. Appliquez ces facteurs de correction à la capacité nominale du sécheur pour connaître sa capacité réelle dans vos conditions d'exploitation. Si vos conditions d'exploitation varient, utilisez les facteurs de correction correspondant au pire cas de conditions auquel votre système peut être confronté.
Vous ne devriez jamais sous-dimensionner vos sécheurs d'air comprimé. Ceci laisserait plus de vapeur d'eau dans le flux d'air comprimé en aval du sécheur. Vous pourriez donc ne pas atteindre le niveau de séchage (point de rosée) nécessaire pour votre processus, votre application ou votre équipement, ce qui pourrait conduire à des dommages ou à une panne de l'équipement, ou même à un produit final inutilisable.
Le problème avec le surdimensionnement de votre sécheur est l'augmentation des investissements et des coûts d'exploitation. Un autre problème est l'augmentation des coûts d'entretien et la réduction de la durée de vie de l'équipement, en particulier pour les sécheurs à réfrigération. Les sécheurs, comme tous les équipements d'air comprimé, sont conçus pour fonctionner à pleine charge. Plus la charge est légère, plus il y a de contrainte sur les commandes de sécheur. Mais le coût marginal de "choix large", même pour un sécheur à déshydratant, est relativement faible par rapport au coût potentiel final d'un sous-dimensionnement.
Pour choisir des sécheurs pour votre système d'air comprimé, vous souhaitez sécher votre flux d'air comprimé autant que nécessaire, mais pas plus. Même si la présentation ci-dessus des types de sécheur et de leur dimensionnement peut vous aider à comprendre les facteurs qui influence le choix, vous devriez toujours consulter un expert pour configurer votre système. Ses années d'expérience dans la configuration des systèmes à air comprimé dans une grande variété d'applications peuvent contribuer à vous assurer d'obtenir la solution la plus économique répondant aux besoins de votre application et à vos conditions d'exploitation.
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