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Technologie de purification de l’air comprimé
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Technologie de purification de l’air comprimé
Technologie de purification de l’air comprimé
Il y a 4 sources de contamination de l’air comprimé
Il y a 10 contaminants à réduire ou éliminer
Il faut une combinanison de différentes technologies pour arriver à la
réduction ou l’élimination de la pollution.
Elimination de la grosse partie des liquides
Les séparateurs de liquide enlèvent la plus grosse partie de
l’eau et de l’huile sous forme liquide
Ils sont généralement installés en amont de filtres fins
On les trouve aussi dans les sécheurs réfrigérants et en
sortie de réfrigérants intermédiaire et final
Ils n’éliminent pas l’eau en forme d’aérosol ou de
vapeur
Elimination de la grosse partie des liquides
Deux techniques de séparation sont
généralement utilisées
• Centrifugation / changement de direction
• Dévésiculeur
La technique centrifuge a été mise au point
pour avoir un rendement meilleur que le
dévésiculeur dans des conditions de
fonctionnement variables et à pleine charge.
Cette technique peut encore être améliorée en
combinant avec un brusque changement de
direction qui augmente le rendement.
Elimination des contaminants: Aérosols d’eau et d’huile, poussières atmosphériques, rouille, microorganismes
Les filtres à coalescence sont certainement l’élément de
purification le plus important dans les systèmes
pneumatiques.
Ils sont prévus pour éliminer:
• Les aerosols (brouillards) d’huile et d’eau
• Les particules solides et certains microorganismes
Fonctionnement du coalesceur
Les filtres coalesceurs sont basés sur
des effets mécaniques connus pour
leur efficacité
Le coeur des filtres à coalescence est
l’élément filtrant
Les coalesceurs fonctionnent en 3
phases
• Arrêter les aérosols et particules
• Coalescer
• Anti Ré-entrainement
Le Coalesceur: media et construction
Les filtres à coalescence utilisent un média en
profondeur
L’espace entre les fibres est le volume vide
Un grand volume vide a pour avantage
Une plus grande capacité de rétention
• Une plus faible perte de charge
• Des frais de fonctionnement plus faibles
Bien qu’extérieurement très similaires, les
éléments filtrants peuvent être très différents
d’un constructeur à l’autre.
Le Coalesceur: piégeage des aérosols et solides
Quand l’air comprimé travers le média, les
aérosols et particules sont arrêtés par les
fibres grâce à 3 mécanismes:
• Interception directe
• Impact par inertie
• Diffusion
Chacun de ces mécanismes arrête des
particules de taille différente
Mécanismes de filtration: interception directe
L’interception directe a lieu quand les
aérosols ou les particules dans l’air
comprimé sont incapables de trouver
un chemin direct au travers du média
Ils heurtent la surface du média et y
sont retenus (effet de tamis)
Mécanismes de filtration: Impact par inertie
De par la disposition aléatoire des fibres
du média, l’air doit suivre un parcours
tortueux
Comme l’air change brutalement de
direction pour contourner les fibres, les
aérosols et particules d’une certaine
masse ne peuvent de par leur inertie
suivre le flux d’air
Ils percutent alors les fibres et y sont
retenus.
Mécanismes de filtration: diffusion
Les tout petits aérosols et particules
ont une masse minime et se
comportent comme des molécules de
gaz
Ils circulent dans le flux d’air comprimé
en étant agités d’un mouvement
erratique appelé “mouvement
brownien”
Les collisions de ces particules entre
elles et entre ces particules et le
média sont normales et elles sont ainsi
retenues.
Interception directe > 1 micron
Impact par inertie 0.3 – 1 micron
Diffusion < 0.3 micron
Rendement et particule la plus pénétrante
Chaque mécanisme a une certaine efficacité
Quand on combine les différents
mécanismes on peut déterminer la taille de
la particule la plus pénétrante qui est aussi
la plus difficile à éliminer
Le sparticules plus grandes ou plus petites
sont faciles à éliminer
C’est la raison pour laquelle des filtres en
profondeur ne sont pas des filtres absolus,
ils ne peuvent retenir 100% de la
contamination
En résumé: capter les particules et aérosols
En résumé, quand le grade correct
de média est choisi en assemblé
en un filtre en profondeur, les 3
mécanismes sont combinés et
permettent un rendement de
99,9999% d’élimination d’aérosols
et particules.
• Ce rendement varie par constructeur
• La méthode de test ASTM D (2986-95)
est utilisée pour déterminer le
rendement (test DOP)
• La limite de mesures et 4 décimales
Seconde phase: la coalescence
Une fois bloqués sur les fibres, les aérosols
deviennent des cibles pour les autres
particules et de ce fait grossissent
Une fois gros assez, ils sont forcés par l’air
à se mettre en mouvement
Les liquides ainsi en mouvement circulent le
long des fibres et rencontrent d’autres
goutellettes
Quand le volume de liquide ainsi formé
grandit il se déplace plus sur les fibres et un
film liquide se forme.
Ce film traverse le média jusqu’à la surface
extérieure.
Phase 3: anti-réentrainement
Un système anti-réentrainement doit être
prévu et est composé d’une mousse poreuse
ou d’un média drainant fibreux.
Cette couche empêche le réentrainement de
liquides dans le flux d’air comprimé.
Phase 3: anti-réentrainement
Par la gravité les liquides séparés
descendent vers le bas du filtre
Une fois descendus ils causent une
bande humide
Cette bande humide se trouve dans le
filtre dans une zone de non-turbulences
réduisant ainsi le risque de
réentrainement
Les gouttes peuvent ainsi tomber dans le
fond du bol et être évacuées par la purge.
Elimination des contaminants:
Aérosols d’eau et d’huile, poussières, microorganismes,
microorganismes
Les filtres à coalescence vont par
paire
Trop d’utilisateurs croient qu’un
enlève les particules et l’autre l’huile
En fait les 2 ont la même fonction
Le premier sert à protéger le
second, il est un préfiltre
Ceci garantit une grande qualité
d’air et une durée de vie acceptable
Elimination de la vapeur d’eau La vapeur d’eau est un gaz et donc traverse les séparateurs et les filtres à
coalescence aussi facilement que l’air comprimé.
C’est pour celà que seuls des sécheurs peuvent être employés
L’efficacité d’un sécheur est exprimée par le point de rosée.
Elimination de la vapeur d’eau
Le point de rosée est la température à
laquelle la condensation apparait
Il s’exprime en température °c
Le point de rosée sous pression, est la
valeur à des pressions différentes de la
pression atmosphérique
L’air comprimé avec un point de rosée
sous pression de -40°c n’aura de la
condensation que si sa température
descend sous -40°c
Elimination de la vapeur d’eau
Il est important de savoir que la
température de point de rosée n’est pas
nécessairement la température de l’air
comprimé. Ainsi de l’air à 35°c peut
avoir un point de rosée de -40°c
Il faut aussi constater que la
température de point de rosée ne peut
pas être supérieure à celle de l’air
comprimé. Si c’était le cas l’air serait
saturé à plus de 100%, donc
contiendrait de la condensation et sa
température serait égale à celle du
point de rosée.
Water Vapour Removal
Twin Tower
Construction
Refrigeration Dryers Dewpoint’s of
+3°C, +7°C or +10°C
Pressure Swing
Adsorption (PSA)
Thermal Swing
Adsorption (TSA)
Blower
Regeneration
Vacuum
Regeneration
Modular
Construction
Adsorption Dryers
Dewpoint’s of
-20°C, -40°C or -70°C
Vac Assisted PSA
(VPSA)
Hybrid Dryers
Dewpoint’s of
-20°C, -40°C or -70°C
Sécheurs réfrigérants
Les sécheurs réfrigérants sont conçus pour
eefroidir l’air comprimé et ainsi réduire sa
capacité à contenir de la vapeur d’eau.
Ce procédé condense une partie de la vapeur
d’eau
L’eau liquide est alors séparée par un
séparateur de condensats
Le point de rosée est obtenu par:
• La tempéraure obtenue pour l’air comprimé
• L’efficacité du séparateur pour toutes les
conditions de débit
Exemple de circuit de sécheur réfrigérant
Echangeur
Air / Air Echangeur
air/réfrigérant
Air chaud
Air chaud
Echangeur
Air / Air Séparateur de
condensats Air froid
A
i
r
f
r
o
i
d
Refrigerant
Air chaud
Principe de l’adsorption
L’adsorption fonctionne suivant un tout autre
principe que les sécheurs réfrigérants
La vapeur d’eau est éliminée par passage sur
un lit de dessiccant
L’eau migrera toujours vers le medium le plus
sec, et dans ce cas passera de l’air humide vers
le dessiccant sec.
Principe de l’adsorption
Le matériau dessiccant a une très
large surface interne qui retient la
vapeur d’eau
Le dessiccant a une capacité de
rétention limitée
Une fois stauré, il doit être
remplacé ou régénéré
Principe de l’adsorption
Pour avoir un séchage continu, le
dessiccant doit être régénéré
Le dessiccant ne peut être régénéré
pendant qu’il séche, c’est la raison
pour laquelle les sécheurs par
adsorption ont 2 colonnes remplies
de dessiccant
En fonctionnement, une colonne
séche pendant que l’autre se
régénère
Le débit d’air passe régulièrement
d’une colonne à l’autre
Principe de l’adsorption
Généralement une des 5 méthodes suivantes est utilisée:
• PSA: régénération sans chaleur (heatless)
• PSA sous dépression
• TSA: régénération avec apport de chaleur interne
• Régénération à chaud avec soufflante externe
• Régénération à chaud avec pompe à vide
Le système de régénération est en corrélation directe avec le prix
d’achat
Les frais de fonctionnement sont liés à la méthode de régénération
Sécheurs par adsorption
Les sécheurs par adsorption sont principalement disponibles en 2 exécutions
Les 2 constructions utilisent les mêmes principes de séchage et régénération
Construction modulaire Construction en colonnes
Régénération à froid (PSA – Heatless)
La méthode de régénération la plus simple est de passer un débit
d’air prore et sec sur le dessiccant
The clean, dry purge air is taken from the dryer outlet and has L’air
propre et sec est prélevé à la sortie du sécheur et est détendu pour
abaisser son point de rosée
Cette régénération est appelée “heatless” ou “sans chaleur” ou PSA
Quel débit d’air pour la régénération? Le débit d’air de purge peut être donné en volume ou en % du débit nominal
du sécheur
Il est le plus généralement donné en pourcentage %
Ceci cause souvent des confusions, en particulier si le sécheur est utilisé
dans des conditions de pression duifférentes– par exemple:
• Un sécheur heatless a un débit de purge de 20% du débit catalogue à 7
bar g, et 35oC
• Le débit catalogue est = 2040m3/hr, donc la purge = 408m3/hr
• A 6 bar g / 35oC, le sécheur ne traite que 1789m3/hr. Purge est = 408m3/hr
• Purge % est maintenat = 23% de la capacité
• A 6 bar g / 45oC, ce sera1569m3/hr, et la purge est inchangée= 408m3/hr
• Purge % devient = 26% de la capacité
La bonne pratique demande que l’on utilise le débit volumique pour éviter la
confusion.
Fonctionnement du sécheur “heatless”
Fonctionnement du sécheur à chauffe interne
Fonctionnement du sécheur à chauffe externe
Sécheur à chauffe externe et ventilateur
Sécheur à chauffe externe et pompe à dépression
Elimination des vapeurs d’huile
Tout comme la vapeur d’eau, la vapeur d’huile
est un gaz et passe à travers les séparateurs et
coalesceurs
La vapeur d’huile est éliminée par des filtres à
absorption
Les liquides et vapeurs d’huiles doivent être
éliminés avant un sécheur par adsorption
Elimination des vapeurs d’huile: les absorbants
Tissu de coke actif (100% carbon)
Papier ou le tissu imprégné de coke actif
( généralement 25-30% de carbone)
Granules de coke actif
Elimination des vapeurs d’huile
A la différence des éléments
coalescents qui doivent être
remplacés annuellement, les
éléments au coke dépendent
de certains facteurs:. Concentration en huile à l’’entrée
Présence d’huile liquide
La température de l’air comprimé
Le point de rosée de l’air
comprimé
Les changements d’huile du
compresseur
La position du filtre dans le réseau
Elimination des microorganismes
L’élimination à 100% des particules et
microorganismes se fait avec des filtres absolus,
le média est une membrane.
Elimination des vapeurs d’huile
