Le cas de lair comprim une dmarche structure

Le cas de l'air comprimé : une démarche structurée pour faire baisser vos coûts François BOUTEILLE Etudes Air Comprimé 68 rue du Guinebert 77140 Nemours Tel : +33 (0)612 156 155 Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 1

Abaisser le coût de l’air comprimé dans le respect des contraintes productives n n n Informer les industriels sur les possibilités d’économies. Améliorer la qualité et fiabiliser. Le retour d’expérience de la société EAC : études, campagnes de mesures, formations. u Informations complémentaires sur le site Internet de EAC : www. airprofil. com Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 2

Les principales problématiques n n n Conception : Utilisations – Réseaux – Centrales de production d’air comprimé. Exploitation : Compression – Refroidissement – Traitement de l’air comprimé – Nuisances. Organisation : Main d’œuvre interne – Prestations externes. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 3

Utilisations de l’air comprimé n n n Les m 3 les plus économiques sont ceux qu’on ne consomme pas ! Chasse aux fuites. Isoler les machines ou ateliers à l’arrêt. Substituer les applications en refroidissement, séchage, production de vide, air BP. Régler par la mesure les consommations importantes ou continues non substituables. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 4

Qualité et fiabilité requises par utilisations n n n Air industriel : Teneur en poussières, en eau, en huile. Air respirable : Teneur en CO, CO 2, O 2. Pression et plage de pression. Température sensible et plage de température sensible. Fiabilité, maintenabilité et disponibilité. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 5

Réseau de distribution n n n Pertes de pression régulières sur réseau principal, réseau secondaires et machines. Pertes de pression singulières sur raccords rapides ou diaphragmes. Résistance mécanique et au feu. Corrosion ou dégradation par attaques chimiques ou UV. Facilité de mise en œuvre et coût initial. Acier, Galva, Inox, ABS, PVC, Alu. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 6

Production centralisée ou répartie n n n La production répartie est souvent imposée par l’insuffisance du réseau. La conduite et la maintenance sont facilitées par la production centralisée, notamment si une supervision ou une télésurveillance sont en place. La production répartie sur deux transformateurs et dans des locaux séparés peut améliorer la disponibilité mais tend à augmenter les coûts. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 7

Compression de l’air n n n Une approche thermodynamique : compression adiabatique, poly tropique ou isotherme. Une approche mécanique : compresseurs volumétriques (pistons, vis, lobes, …)ou dynamiques (centrifuges). Une approche environnementale : compresseurs lubrifiés ou non lubrifiés. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 8

Minimiser la marche à vide ou à charge partielle n n n Sur un compresseur centrifuge, l’air non consommé (au dessus d’un débit limite de 70 à 90% du débit nominal) est rejeté à l’atmosphère ! Sur certains compresseurs à vis lubrifiées, nous avons mesurés des puissance à vide de l’ordre de 50% de la puissance en charge, ou de longues phases transitoires de mise à vide. La vitesse variable offre des possibilités nouvelles … si la demande est variable. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 9

Ratio énergie spécifique de compression n n 7 bars effectifs – refroidissement par air – hors séchage – à pleine charge : 115 Wh/m 3 (aux conditions d’aspiration, soit environ 1 bar et 20°C). Un bar de plus ou de moins à partir de 7 bars effectifs : +/- 6% sur l’énergie spécifique mais aussi : u u Plus de débit sur les utilisations non protégées par un détendeur. Plus de chaleur à évacuer. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 10

Refroidissement n n En compression proche de l’isotherme (cas pratique) : 100% de l’énergie mécanique sur l’arbre du compresseur doit être évacuée sous forme de chaleur. Eau perdue : risque de corrosion, d’encrassement, de pollution. Manque d’eau. Air : éviter la ré – aspiration d’air de refroidissement. Eau réfrigérée ou glacée : contraintes et coûts. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 11

Séchage et filtration de l’air comprimé n n n Séchage frigorifique : Température de rosée sous pression (TRSP) = +2°C; 3 à 5 Whm 3. Séchage par adsorption : TRSP = -40 à – 20 °C; 8 à 15 Whm 3. Si le refroidissement est insuffisant => mauvais séchage. Si le séchage est mauvais => mauvaise filtration. Nécessité d’une filtration finale en amont des utilisations. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 12

Traitement des condensats chargés d’huile n n n Limiter la teneur en hydrocarbures des condensats à 20 mg/l, voire moins selon arrêté préfectoral. Séparation par coalescence, charbons actifs, ultrafiltration ou floculation : 60 à 100 F/m 3 de condensats au lieu de 1000 à 2000 F/m 3. Cas des huiles de synthèse. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 13

Optimisation de la conduite et de la maintenance en interne Importance d’une formation théorique et pratique n n des conducteurs de centrales. Possibilité d’optimisation en maintenance interne totale impliquant la formation d’une équipe complète de spécialistes et, à notre avis, les conditions suivantes : u Parc de compresseurs homogène. u Nombreux compresseurs. u Technologie pistons ou vis lubrifiées ( ou vis sèche ou centrifuge avec documentation technique complète par le fabricant). u Formation approfondie des intervenants. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 14

Type de maintenance n Trois type de maintenance : u u n n Curatif. Préventif systématique ou conditionnel. En ce qui concerne les compresseurs d’air de puissance inférieure à 90 k. W, le préventif systématique donne de bons résultats. Si une fiabilité élevée est requise, ou pour des compresseurs de fortes puissance, on a recours au préventif conditionnel. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 15

Méthodes de maintenance conditionnelle n n n n Analyse vibratoire : globale ou spectrale. Analyse d’huile. Thermographie Infra Rouge. Détection de fuites par ultrasons. Mesures d’épaisseur par ultrasons. Mesures électriques. Mesures de débit. Mesures dimensionnelles (ovalisation, usure des segments). Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 16

Recours à la sous traitance n n n Maintenance au « coup par coup » . Contrat d’inspection. Contrat d’entretien préventif systématique. Contrat de « maintenance totale » Contrat de fourniture d’air comprimé : u u Avec ou sans achat des compresseurs à l’issue du contrat. Avec ou sans garanties sur les délais d’intervention ou l’énergie spécifique. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 17

Cas 1 n n Pour une application à 7 bars effectifs, avec séchage frigorifique : on peut atteindre 120 Whm 3 (ca) et un taux de fuite de moins de 10%. On mesure souvent : énergies spécifiques comprises entre 150 et 250 Wh/m 3, u débits de fuite de plus de 30%. u Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 18

Cas 2 n n Pour une application à 7 bars effectifs avec séchage par adsorption sans chaleur à 50% de charge : + 30 Wh/m 3. Pour une application à 7 bars avec refroidissement par eau glacée à 15°C : + 30 Wh/m 3. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 19

Conclusions n n n Attention aux marges de sécurité sur les niveaux de pression ou de qualité : cela coûte cher et peut réduire la maintenabilité des installations. Attention à la sous – maintenance résultant d’une réduction des effectifs non accompagnée d’un recours maîtrisé à la sous – traitance. Attention à conserver une compétence technique et une disponibilité en interne de manière à pouvoir vérifier la bonne exécution du contrat et dialoguer avec le Technicien en charge de la conduite des installations. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 20

Préparation d’un bilan instrumenté n n n Préciser les buts d’études. Choisir les points de mesure. Respecter les règles de sécurité : u u n n n Habilitation H 0 -B 0 -V. Accès par nacelle avec conducteur. Mettre à jour les schémas de distribution. Procéder à une campagne de chasse aux fuites. Proposer une aide à la décision indépendante. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 21

EAC/AIRPROFIL moyens de mesure de débit au 20. 09. 2001 n n n n Microturbines ou vortex à insertion : 4 Massiques thermiques à insertion ou en ligne : 4 Débitmètres à ultrasons pour gaz : 2 Débitmètres à ultrasons pour liquides : 9 Électroniques pour diaphragmes, pitots ou venturis : 10 Vortex en ligne pour vapeur : 2 Turbines en ligne pour gaz : 3 Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 22

EAC/AIRPROFIL autres moyens de mesure au 20. 09. 2001 n n n Analyseurs de puissance Triphasés : 9 Analyseurs de puissance mono : 4 Hygromètre capacitif : 1 Équipement prélèvement poussière ou huile résiduelle : 2 Équipement tubes réactifs CO, CO 2, HC, H 2 O : 1 Enregistreurs numériques : 6 Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 23

EAC/AIRPROFIL système de management de la sécurité (MASE) – actions réalisées au 20. 09. 2001 n Risques liés aux déplacements : u u n n Risque électrique : habilitation H 0 -B 0 -V. Risque Pression : u u n Repasser stage code et conduite. Trousse de sécurité dans les véhicules. achat d’un débitmètre à ultrasons non intrusif pour mesure sur air comprimé ou gaz à haute pression; achat de 2 vortex en ligne pour mesures sur la vapeur. Équipement de sécurité : vérification. Etudes air comprimé EAC/AIRPROFIL 24