Réduction de la consommation d'air comprimé dans les applications de séchage et de purge
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Nov. 22
Vous ne passez sans doute pas beaucoup de temps à réfléchir à toutes les applications de votre usine qui nécessitent de l’air comprimé. Or, l’air comprimé est un service coûteux qui peut facilement représenter un tiers de la consommation électrique totale d’une usine. Pourtant, il est souvent considéré comme un coût fixe et négligé lors de la réflexion sur l’amélioration des processus. Si tel est le cas dans votre usine, il est peut-être temps de revoir cette approche. Vous pourriez réaliser des économies de plusieurs dizaines, voire centaines de milliers de dollars par an en réduisant considérablement la consommation d’air comprimé lors de vos opérations de séchage et de soufflage.
Outre une réduction spectaculaire de la consommation d’air, d’autres effets positifs peuvent découler de ces changements :
• Réduction du bruit•
Amélioration de la sécurité des opérateurs• Séchage et soufflage plus précis et reproductibles
Alors, quels types de changements devriez-vous envisager ? Si vous utilisez des tuyaux ouverts, des tuyaux percés de trous ou des tuyaux fendus pour le séchage et le soufflage, vous devriez absolument envisager l’utilisation de buses à air ou de lames d’air
. Bien que les systèmes à tuyaux ouverts soient rapides, faciles et peu coûteux à fabriquer, les inconvénients liés à leur utilisation sont nombreux :
• Consommation d’air et d’électricité très élevée.
• Niveau sonore élevé – le respect des exigences en matière de niveau sonore peut poser problème.
• La sécurité des opérateurs peut être compromise. Un niveau sonore élevé peut entraîner une perte auditive, et des blessures peuvent survenir si un opérateur bloque accidentellement l’ouverture du tuyau.
Les ensembles de lames d’air alimentés par un ventilateur peuvent réduire les coûts d’exploitation de 95 % ou plus
Certaines opérations de séchage et de soufflage se prêtent particulièrement bien à l’utilisation de soufflantes régénératives et de lames d’air. L’utilisation d’air provenant d’une soufflante à la place de l’air comprimé peut générer des économies significatives et rapporter des milliers de dollars par an au résultat net. Outre la réduction des coûts, les ensembles lames d’air/soufflantes offrent :
• De l’air propre et chauffé.
• Un faible niveau sonore de fonctionnement – aucun caisson insonorisant n’est nécessaire.
• Une installation et une utilisation faciles.
En général, les applications suivantes se prêtent particulièrement bien aux systèmes de lames d’air et de soufflantes :
• Une vitesse plutôt qu’un impact est requise.
• L’huile présente dans l’air comprimé entraîne des problèmes de qualité.
• De grandes surfaces d’application – plus de 60 cm.
• Un air chauffé est nécessaire.
• Les lames d’air peuvent être placées à proximité de la surface cible – 10 cm ou moins.
Les gains de performance et d’efficacité dépendent des composants individuels utilisés dans le système
ou l’ensemble de lames d’air/soufflerie. De nombreux facteurs doivent être pris en compte, notamment la longueur de la lame d’air, la taille de la fente d’air, la puissance de la soufflerie et une large gamme de composants supplémentaires.
Intégrité du flux d’air : un « incontournable » pour les lames d’air
La plupart des lames d’air présentent des lignes élancées afin de faciliter leur installation dans un large éventail d’environnements de production. Mais c’est là que s’arrêtent généralement les similitudes de conception. Certains couteaux à air sont dotés d’un bord d’attaque saillant qui dirige le flux d’air hors du couteau en un jet droit, produisant ainsi un flux d’air qui conserve mieux son intégrité que d’autres couteaux à air. Cette conception tire également parti de l’effet Coanda et de l’entraînement d’air pour produire de manière économique un flux d’air uniforme et constant.
La conception à bord prolongé améliore l’entraînement d’air et garantit l’intégrité du flux d’air.
L’effet Coanda incite l’air fourni à adhérer à la surface du couteau à air et contribue à maintenir l’intégrité du flux d’air plus en aval. Cet effet crée également des conditions propices à l’entraînement de l’air ambiant afin d’augmenter le volume total d’air.
Cette conception du bord d’attaque permet d’obtenir un flux d’air uniforme, constant et de grand volume sur toute la longueur de la lame. Les problèmes de taches et de marbrures associés à de nombreuses lames d’air sont ainsi éliminés. Un autre avantage de la conception du bord d’attaque est qu’elle fournit un repère visuel pour positionner le flux d’air, en indiquant la direction de l’écoulement. Cela permet de positionner facilement la lame afin d’assurer une couverture maximale de la zone cible.
Quelques mots sur les soufflantes
Tout comme pour les lames d’air, il existe différents types de soufflantes. Les performances et les exigences d’entretien peuvent varier considérablement ; veillez donc à étudier attentivement les différentes options. Les soufflantes régénératives sont souvent recommandées pour alimenter les lames d’air pour les raisons suivantes :
• Entretien minimal
: contrairement aux autres types de soufflantes, les soufflantes régénératives sont robustes, fiables et ne nécessitent qu’un entretien minimal et peu fréquent.
•
Meilleur rendement de fonctionnement
: leur principe de fonctionnement dynamique recycle une certaine quantité d’air, ce qui permet aux soufflantes régénératives d’offrir des performances comparables à celles de nombreuses soufflantes à plusieurs étages ou à déplacement positif.
LE PRINCIPE DE RÉGÉNÉRATION
Dans un souffleur régénératif, l’espace de compression est constitué d’un anneau circulaire creux situé entre les extrémités des aubes de la roue et les parois du carter. En fonctionnement, la roue en rotation aspire l’air depuis l’orifice d’admission vers l’espace de compression et le déplace radialement vers l’extérieur, vers le carter incurvé, sous l’effet de la force centrifuge. Ce phénomène est qualifié de « régénératif » car une certaine quantité d’air s’écoule le long de chaque pale de la roue pendant la rotation et revient à la base de la pale suivante pour y être réaccélérée.
Lames d’air à faible débit : une efficacité maximale dans les espaces restreints
Lorsque l’espace est limité et que le processus ne tolère aucune augmentation de température, les lames d’air à faible débit fonctionnant à l’air comprimé constituent une excellente option.
Ce type de lame d’air délivre un flux d’air uniforme à grande vitesse sur toute la longueur de la lame. Le séchage et le soufflage sont rapides et efficaces, et la consommation d’air est minimale. Par rapport à un tuyau de 8 cm percé de trois trous, une lame d’air à faible débit de 8 cm consommera environ 92 % d’air en moins. Un autre atout des lames d’air à faible débit réside dans leur niveau sonore. Dans de nombreuses applications, le bruit est inférieur à 70 dB(A), soit un niveau plus bas que celui de nombreuses solutions à air comprimé. Conçues pour les petits espaces, les lames d’air à faible débit sont généralement installées à proximité de la cible. La longueur maximale d’une lame (ou la longueur combinée de toutes les lames) est limitée à moins de 60 cm. Les applications ne nécessitant qu’une ou deux lames à air peuvent bénéficier de réductions significatives des coûts d’exploitation en utilisant des modèles à faible débit.
Les avantages des lames d’air à faible débit sont les suivants :
• Débit d’air uniforme à grande vitesse.
• Faible niveau sonore.
• Profil compact facilitant le montage.
• Efficacité – consommation d’air minimale.
Les amplificateurs d’air augmentent l’intensité et l’efficacité
Un amplificateur d’air à débit variable constitue une autre option lors de l’utilisation d’air comprimé. Les amplificateurs d’air produisent un flux d’air constant et à grande vitesse pour des applications de séchage et de soufflage très ciblées. L’efficacité est maximisée car de l’air libre supplémentaire est aspiré à travers l’appareil en même temps que l’air comprimé.
Les amplificateurs d’air à débit variable offrent généralement une couverture comprise entre 19 et 100 mm à une distance de 150 mm. Couramment utilisés pour le séchage localisé, le soufflage et les opérations d’évacuation, les amplificateurs d’air à débit variable sont également parfaitement adaptés aux applications robotisées.
Les avantages liés à l’utilisation d’amplificateurs d’air à débit variable sont les suivants :
• Utilisation extrêmement efficace de l’air comprimé : jusqu’à 90 % de moins que les tuyaux ouverts et 60 % de moins que les buses à air.
• Fournit des volumes d’air plus importants et fonctionne à des pressions plus élevées que les buses à air, pour un séchage et un soufflage rapides.
• Faible niveau sonore.
Buses à air : une meilleure orientation
Les buses à air transforment un volume d’air comprimé à basse pression en un jet d’air concentré à grande vitesse, un jet plat ou un rideau d’air à fort impact. Idéales pour de nombreuses applications, les buses à air se déclinent en une grande variété de types, de débits, de tailles et de matériaux.
Les buses à air sont largement utilisées pour le déplacement de matériaux ainsi que pour le nettoyage, le séchage et le refroidissement de pièces. La forte puissance de ces buses garantit un séchage et un soufflage efficaces, même pour des produits ronds ou de forme irrégulière.
Les avantages que les buses à air apportent à chaque opération sont les suivants :
• Une réduction significative de la consommation d’air comprimé par rapport aux tuyaux ouverts.
• Une réduction pouvant atteindre 60 % du niveau sonore perçu, en fonction de la pression d’air initiale. À 7 bars, par exemple, un tuyau ouvert produirait un niveau sonore de 98 dB(A) tandis qu’une buse à air produirait 85 dB(A), soit une réduction de 13 dB(A) et une réduction du bruit perçu de 60 %.
• Une sécurité accrue. La conception de nombreuses buses d’air empêche la formation d’un bouchon d’air si la buse venait à être accidentellement placée contre une surface plane.
• Le jet d’air ciblé délivré par les buses peut améliorer l’efficacité et le rendement du séchage et du soufflage. On obtient ainsi généralement un séchage plus complet, même dans les fissures et les interstices.
Critères de sélection des buses à air
La plupart des opérations de séchage et de soufflage peuvent bénéficier de l’utilisation de buses à air. Mais avant de pouvoir choisir la buse la mieux adaptée à votre application, vous devez comprendre les termes suivants.
Niveau sonore.
Le débit, la pression d’air et la position de la buse ont tous une incidence sur le bruit
. • Des débits et des pressions plus élevés augmentent généralement les niveaux sonores.
• Les obstacles sur le trajet de la buse ou la projection d’air contre des objets augmentent également les niveaux sonores.
Couverture de pulvérisation effective.
La couverture de pulvérisation correspond à la largeur du jet pour une buse à jet plat. La couverture de pulvérisation effective correspond à la largeur du jet en éventail, qui correspond à une mesure minimale de la force de pulvérisation. Cette couverture peut servir de référence pour l’espacement des buses. La couverture de pulvérisation effective varie selon les types de buses à air.
• La couverture effective augmente généralement à mesure que la distance par rapport à la buse s’accroît.
Force d’impact linéaire et spécifique.
Il existe deux types d’impact à prendre en compte lors du choix des buses à air : l’impact linéaire et l’impact spécifique maximal.
L’impact linéaire indique la force relative par unité de distance sur la largeur de pulvérisation. Les faisceaux plats présentent une répartition d’impact relativement uniforme sur l’ensemble de la couverture de pulvérisation effective. L’espacement des buses dans une rampe en fonction de la couverture de pulvérisation effective permettra d’obtenir un impact linéaire homogène sur toute la surface cible.
L’impact spécifique maximal est une indication directe de l’intensité de la pulvérisation appliquée à une surface. Il fournit des informations sur la force maximale par unité de surface, qui peuvent être utilisées pour comparer l’efficacité de la pulvérisation dans diverses conditions.
• L’impact linéaire et l’impact spécifique augmentent tous deux avec la pression.
• À capacité égale, une buse à couverture plus étroite aura un impact plus important qu’une buse à couverture plus large.
De nombreux autres facteurs doivent être pris en compte lors du processus de sélection :
• Pour minimiser la consommation d’air et réduire le bruit, optez pour la buse à plus faible débit.
• Pour réduire le bruit causé par l’impact de l’air sur sa cible, augmentez la distance entre la buse et la cible lorsque cela est possible.
• Pour réduire le nombre de buses nécessaires, positionnez-les de manière à balayer latéralement une cible en mouvement selon un angle relativement faible.
• Pour créer un rideau d’air, espacez les buses de 300 mm maximum.
• Lorsque vous utilisez des buses à air pour le nettoyage, inclinez-les de 15° à 45° afin de garantir l’élimination des contaminants.
Toute usine effectuant des opérations de séchage ou de soufflage a intérêt à réaliser une évaluation afin de déterminer les économies potentielles et les gains d’efficacité qu’apporteraient des modifications apportées à ses systèmes. Il est certain que si des tuyaux ouverts sont actuellement utilisés, des réductions de la consommation d’air comprimé sont possibles et compenseront rapidement le coût de tout nouvel équipement. Si des buses à air sont déjà utilisées, il est judicieux d’évaluer des alternatives telles que les amplificateurs d’air à débit variable, les lames d’air à faible débit ou les ensembles lame d’air/soufflerie afin de déterminer si des économies supplémentaires peuvent être réalisées.
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