Compresseurs et station de gonflage - Jacquet Stephan

La compressibilité des gazComprimer un gaz : mettre un plusgrand nombre de molécules dans unmême volume.Les gaz se compriment facilement.Frédéric ric Zuberer 2

Lois physiquesRappels :Boyle Mariotte (1679) : « A températureconstante, le volume d’une masse gazeuse varie enraison inverse de sa pression ». P X V = ConstanteLoi de Charles : « A volume constant, la pressiond’un gaz augmente proportionnellement à l’élévationen température ». P / T = constanteLoi de Gay-Lussac : « A pression constante, levolume d’un gaz augmente proportionnellement àl’élévation en température ». V / T = constanteFrédéric ric Zuberer 3

L’unité de base :Ensemble Piston / CylindreFrédéric ric Zuberer 4

Cycles de fonctionnementAdmissionPMBPMHRefoulementCompressionFrédéric ric Zuberer 5

ClapetsLes clapets s’ouvrentet se ferment environ1500 fois par minute.Frédéric ric Zuberer 6

Contraintes mécaniquesmLa compression rapide d’un gaz et les frottementsmécaniques entraînent une augmentation importante dela température.Refroidissement et lubrification sont indispensablesau bon fonctionnementLe refroidissement peut être à l’air ou à l’eauLes huiles utilisées sont spécifiques (faible toxicité)Frédéric ric Zuberer 7

Les échangeursComprimé de l’air dans un rapport de 4 l’amène enthéorie de 20 à 237 °CFrédéric ric Zuberer 8

L’hygrométrie de l’airlg eau par Kg airA une pression et une températuredonnées l’air peut contenir aumaximum une certaine quantité d’eau(saturation = 100%)Refroidir de l’air provoque une augmentation de sonhygrométrieComprimé de l’air provoque une augmentation de sonhygrométrieFrédéric ric Zuberer 9

Variation d’hygromdhygrométrieEn se comprimant l’air se sature en eau et se réchauffe.(Hygrométrie de 100%)Nécessité d’enlevé l’eauen excès après lacompressionArrivé dans la bouteille l’airse refroidit donc condense: présence d’eauEn plongée, l’air respiré se détend.Le degré d’hygrométrie diminue. L’airdevient sec et déshydratantFrédéric ric Zuberer 10

La filtrationL’air fourni par le compresseur doit être « biologiquementpropre » et relativement sec.L’air ne doit pas contenir d’éléments susceptibles denuire au fonctionnement du compresseurFiltre dépoussiéreur en entré de compresseur(papier, bain huile, feutre gras, centrifuge, …)Filtre décanteur centrifuge pour l’élimination desvapeurs d’eau et d’huile après compression(automatique ou manuel : toutes les 8 à 12 mn)Filtre à tamis moléculaire et charbon actif enfiltration finaleFrédéric ric Zuberer 11

Détail de filtresFiltre décanteurFiltre terminalFrédéric ric Zuberer 12

Compression par étageMécaniquement, la compression de l’air à des hautespression ne peut se faire en une seule opération. Onprocède par étapes successives appelées étages.1° Etage2° Etage3° Etage4° Etage5° Etage6 bars45 bars225 à 330bars4 bars20 bars60 bars225 à 330bars4 bars15 bars45 bars150 bars225 à 330barsFrédéric ric Zuberer 13

Caractéristiques ristiques des différentsétagesLe volume généré par le mouvement du piston dupremier étage ainsi que la vitesse de rotation duvilebrequin vont déterminer la capacité ducompresseur (1500tr/mn X 0,24l donne 22 m3/h)Les étages successifs sont décalésLe volume des étages successifs va en diminuantFrédéric ric Zuberer 14

Soupapes de sécuritscuritéAfin d’éviter toute détérioration, des soupapes desécurités sont installées entre les étages. Ellespermettent d’évacuer tout excès accidentel de pression.Une soupape estcaractérisée par sa pressionde déclenchement ainsi queson débit.Frédéric ric Zuberer 15

Schéma d’un dcompresseurFrédéric ric Zuberer 16

Caractéristiques ristiques d’un dcompresseurUn compresseur est caractérisé par :Son mode d’entraînement (électrique 220/380v,thermique, accouplement sur moteur de bateau, …)Ses capacités débit et pression (22m3/h, 230 bars)Son coût d’entretienSon mode de refroidissementSon poidsSon volume sonore…Frédéric ric Zuberer 17

Exemple de choixMission en corse d’une semaine, loin de tout club de plongée.Besoin de gonfler 2 X 4 blocs de 15 litres 200 bars par jour. Soit 2X 9 m3/ jourPossibilité d’alimentation électrique en 220V uniquement.Choix :Location compresseur portable Bauer Junior de 100l/mn à 200 barsalimenté en 220V 2,2KW. Une sortie. Purge manuelle. Poids 46kg1 filtre terminal à cartouche jetable (autonomie 120m3) en DIN3 lyres de raccordement DIN pour gonflages simultanés des 4 blocsTemps de gonflage estimé : max 2 x 1,5H/jour. Budget : 250€Frédéric ric Zuberer 18

Station de gonflageSes fonctions sont :Remplir les blocs de plongéeAssurer une sécurité acceptablePermettre un travail rapide (utilisation de réservestampon)Frédéric ric Zuberer 19

Station de gonflageCompositionCompresseurBouteilles tamponRampe de gonflageMoyens de contrôle et de sécuritéFrédéric ric Zuberer 20

Station de gonflageSchémaFrédéric ric Zuberer 21

Bouteilles tamponBouteilles de grand volume (30, 50 litres) reliées entreelles.Possibilité d’utiliser plusieurs série de tamponindépendantsPression de service généralement supérieure aux blocs(300, 350 bars)Soumis à ré-épreuve (10 ans)Chaque ensemble équipé d’une soupape correctementdimensionnéeFrédéric ric Zuberer 22

Rampe de gonflagePermettre le chargement des blocs à la pression deservice.Flexible de raccordement en étrier ou DIN avecvanne d’isolation et vanne de purgeManomètre de pression de la rampeSoupape tarée à la pression de service desblocsUn détendeur permettant de limiter la pressionau niveau de la rampe (si pression tamponsupérieure)Frédéric ric Zuberer 23

Dangers liés à l’utilisation d’une dstation de gonflageElectrocution ( indice de protection, protectiondifférentielle, nature des câbles, continuité de terre )Rupture de flexible ou tuyauterie (fixation des canalisation,câble anti fouet sur flexibles de plus de 1m)Courroie, ventilateur, arbre d’entraînement (cache deprotection, sectionner l’alimentation avant intervention )Chutes, démarrage intempestif, niveau sonore, risquesliés à la maintenanceFrédéric ric Zuberer 24

Principe d’utilisation ddes tamponsOn veut gonfler 2blocs à 230 barsOn disposes de tampons (300l à300bars)Frédéric ric Zuberer 25

Principe d’utilisation ddes tampons(suite)Mis en communication nos 2 blocs nousdonnent 27 litres à 52 barsPour les compléteril manque : 27 x176 = 4752 litresRetirés aux tamponsleur pression chute à284 barsFrédéric ric Zuberer 26

Consignes d’utilisation dd’une dstationde gonflageUtilisation par du personnel qualifiéVérification du niveau huile compresseur avantdémarrageContrôle des dates d’épreuve avant gonflagePurge des robinetteries blocs avant raccordementàla rampeRespect des pressions de servicePurger fréquemment les décanteurs et filtres (sinon automatique) et recyclage des condensatsFrédéric ric Zuberer 27

Consignes de Maintenance d’une dCarnet d’entretient à jourstation de gonflageCarnet de suivi rempli (Qui/Jour/Nbr heure)PV de contrôle des soupapes, carter, tamponsVidange périodique huile compresseurAnalyse d’air annuelle (ou après intervention)Remplacement périodique des filtresDépoussiérage des échangeurs et radiateursContrôle des courroiesContrôle des borniers électriquesFrédéric ric Zuberer 28

Risques de pollution de l’airlPrise d’air (polluants à proximité)Huile non conformeUsure du compresseur (consommation excessived’huile)Défauts de purgesFiltres encrassésEchauffement anormal (détérioration de l’huile =production de CO et CO2)Frédéric ric Zuberer 29

Mini guide de dépannagedPannesExcès s de pression inter étagePression ou débit dinsuffisantEchauffement anormalBruit excessif (hors démarrage)dDémarrage impossibleCauses possiblesClapet d’aspirationdétage suivantFiltre bouché, , fuite, courroieClapet défectueux, dpurge ouverteAmbiance surchauffée, circuit derefroidissementManque d’huile, dembiellageDéfaut d’alimentation,dcompresseur bloquéFrédéric ric Zuberer 30