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7/18/2019 10-leckagen_fr.pdf

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Fuites d’air compriméComment votre argent part « en air »

L’air comprimé est un agent de transmissiond’énergie de qualité, il doit donc être traité en consé-quence. Malheureusement une grande partie de l’aircomprimé produit est perdue avant même son utilisa-tion à cause des fuites. On constate dans la pratiqueque la part des fuites représente de 15 à 70 % de laquantité totale d’air comprimé produite.

La part de fuites est définie par le quotient du volumetotal d' air perdu par rapport à la production total d’aircomprimé. En ne considérant uniquement que lesfuites durant les temps de production, cette part estsouvent plus faible étant donné qu’en dehors destemps de production elle représente souvent 100 %.

Une valeur cible raisonnable pour la part globale desfuites est 10 %. Une diminution des fuites en dessousde 10 % n’est dans la plupart des cas pas réalisable

sans un investissement conséquent et souvent pasrentable. Il faut également toujours prendre encompte que la part des fuites dépend du secteurd’activités. Il est donc logique d’attendre des parts defuite beaucoup plus faibles dans le secteur de la chi-mie et de la pharmacologie que dans des secteurscomme la cimenterie ou la production d’acier.

Plus que le secteur d’activités, la volonté des entre-prises joue un rôle central dans l’importance des

fuites. Figure 1 montre cela clairement, il s’agit desrésultats de la campagne « Air Comprimé » menéeen Allemagne. Ces résultats mettent en évidence queles variations de la part des fuites au sein d’unebranche sont beaucoup plus importantes que lesvariations entre les différents secteurs d’activité. Il

n’incombe donc qu’à vous de diminuer les fuites devotre installation et d’ainsi faire des économies tantdu point de vue énergétique que du point de vue descoûts de fonctionnement de votre installation.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

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T r a n s p o r t e n

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60 31 20 22 17 28 29 25 21 36 24 32 26 15 27 33 90 34 85 19 35

Part des fuites (min)

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Parts des fuites dans la production d'air comprimé - Valeurs relevées par secteur d'activité

dans le cadre de la campagne de mesure "Druckluft effizient" (Base: 53 analyses)

Figure 1 : L' importance de fuites d'air

La part des fuites est souvent méconnue. Nous vousmontrons dans la suite, comment déterminer simple-ment les fuites de votre installation.



Fuites d'air comprimépage 2 sur 5

Détermination des fuites d’air comprimé

Méthode de la vidange des réservoirs

Une façon simplifiée de déterminer les fuites consiste

à mesurer le temps de vidange des réservoirs d’aircomprimé. Pour réaliser cette mesure, vous n’avezbesoin que d’une montre et d’un manomètre. Il vousfaut également connaître le volume du réservoir et lapression du réseau. La mesure est réalisée de lafaçon suivante : régler la pression du réseau et duréservoir à la pression maximum admissible en veil-lant à ce que tous les récepteurs soient hors servicepuis mettre le compresseur hors service de façon àce que le réseau ne soit plus alimenté. Mesurer en-suite le temps nécessaire pour que la pression dimi-nue de 1 à 2 bar en raison des fuites. Figure 2 mon-tre un profil de pression typique pour cette mesure.

Vous pouvez choisir librement les 2 pressions entrelesquelles vous effectuez la mesure.

6,0

6,2

6,4

6,6

6,8

7,0

7,2

7,4

7,6

7,8

8,0

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0 5 10 15 20 25 30

temps

p r e s s i o n

[ b a r ]

p

p1

p2

T

Figure 2 : Mesure de la diminution de pression dans le système

compresseur coupé en fonction du temps

Avec les données de pression maximale et minimale,le temps nécessaire cette diminution de pression et levolume du réservoir, la quantité d’air perdue à causedes fuites peut être calculée :

t

p pV E AB )( VL

−×=&

mesure deTempst

mesureladefinlaàréservoir ledansPressionp

mesureladedébutauréservoir ledansPressionpréservoir duVolumeV

fuitedeDébitV

E

A

B

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=

=

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=

=&

Si le volume du réseau est important par rapport auvolume du réservoir, il faut prendre en compte cevolume dans le calcul (si le volume du réseau estinférieur à 5 % du volume du réservoir, il n’est pasnécessaire de le prendre en compte).

Méthode de la durée de fonctionnementdu compresseur

Une autre méthode pour déterminer les fuitesconsiste à mesurer la durée de fonctionnement ducompresseur lorsque celui-ci ne fait que compenserles fuites. L’avantage de cette méthode est qu’il n’estpas nécessaire de connaître le volume des réservoirset du réseau mais la quantité d’air délivré par le com-presseur. La mesure est réalisée de la façon sui-vante : après avoir mis tous les récepteurs et lescompresseurs, exception faite de celui nécessaire àla mesure, hors service, relevez l’évolution de lapression dans le système au cours du temps. Fi-gure 3 montre une courbe caractéristique de cettemesure. Pendant les temps ti, le compresseur fonc-tionne en charge et alimente le système ce qui faitaugmenter la pression du système. Une fois la pres-

sion maximale du système atteinte, le compresseurs’arrête et la pression se met à baisser en raison desfuites jusqu’à ce que la pression minimale soit éteinteet que le compresseur se remette en charge.

4

5

6

7

8

9

10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

temps

p r e s s i o n

[ b a r ]

p

p1

p2

T

t1 t2 t3

Figure 3 : Détermination de la quantité des fuites par la méthodede la durée de fonctionnement du compresseur

Pour déterminer les fuites avec précision, il est né-cessaire de mesurer plusieurs cycles de fonctionne-ment du compresseur. Additionnez les temps defonctionnement en charge du compresseur ti. Lesfuites se laissent alors calculer à l’aide de la formulesuivante :

T

t V K ×

=&& VL

[min]mesureladetotaleDuréeT

t

/min][mr compresseuduDébitV

/min][mfuitedeDébitV

[min]chargeenr compresseudumentfonctionnedeTemps1

3K

3L

=

==

=

=

∑=

n

i i t

&

&

Ce procédé se laisse automatisé, si les données descompresseurs sont disponibles soit à partir du sys-tème de gestion de production soit à partir de la

commande du compresseur. Une évaluation automa-tique peut ainsi être régulièrement effectuée le week-end ou bien après arrêt de la production.




Une telle mesure permet de mettre en place des aler-tes dans le cas où les fuites dépassent un certainseuil et d’éliminer efficacement les fuites.

Estimation des fuites à partir de

données géométrique

Dans la mesure où aucune mesure ne peut ou nedoit être menée, les fuites se laissent aussi estimer àpartir du nombre et de la taille de celles-ci.L’écoulement d’air au niveau d’une fuite peut êtredécrit à l’aide de la mécanique des fluides. Etantdonné que la géométrie de la fuite n’est pas exacte-ment connue, il est fait l’hypothèse que celle-ci estcirculaire., ce qui permet d’avoir une estimation dudébit de fuite supérieure à ce qu’il n’est vraiment. Lavitesse d’écoulement au niveau de la fuite corres-pond typiquement à la vitesse du son. Seulement en

cas de faible différence de pression, cette vitessen’est pas atteinte. Cette même méthode permet decalculer la quantité d’air qui s’écoule d’une buse.

Détermination des fuites à partir d’une mesure dudébit volumique ou du signal des compresseurs

Il est également possible de déterminer le débit defuite à l’aide des profils de consommation d’air com-primé. Cela nécessite que la production soit arrêtéele soir ou le week-end par exemple.

Si aucun récepteur ne fonctionne pendant les joursvaqués, le débit de fuite se laisse ainsi simplementmesuré. Les commandes supérieures des compres-seurs modernes permettent souvent d’évaluer le pro-fil de consommation hebdomadaire. Ces profils peu-

vent servir au contrôle des fuites.

Détermination des fuites à l’aidede l’utilitaire Excel

Vous trouverez sur interne (www.druckluft.ch/toolbox)un utilitaire développé dans le cadre de la campagne Air Comprimé Efficient Suisse qui prend en charge laméthode de la vidange des réservoirs, la méthode dela durée de fonctionnement du compresseur etl’estimation des fuites à partir des données géométri-ques. Cet utilitaire vous permet d’évaluer facilementle débit de fuite, les coûts de ces fuites et les écono-

mies que vous pouvez réaliser. L’utilitaire vous épar-gne les calculs à la main qui prennent beaucoup detemps et vous fournit les bons arguments pourl’élimination des fuites dans votre entreprise.

Détecter les fuites au cours du fonctionnement de votre installation

Une fois que vous avez évalué les économies poten-tiellement réalisables par la réduction des fuites,l’étape suivante consiste à mettre en place des me-

sures pour diminuer effectivementles fuites. Pour cela il est néces-

saire de repérer en fonctionne-ment les fuites. Il est connu queles fuites se produisent essentiel-lement sur le dernier tiers du ré-seau. Les tuyaux, les raccords, lesprises, les unités de conditionne-ment et autres composants similai-res sont des endroits, où les fuitessont fréquentes.

Dans beaucoup de cas il suffitsimplement d’arpenter l’installationlorsque la production est arrêtée

pour détecter des fuites. Les fuitesse remarquent souvent par le sif-flement caractéristique qu’ellesproduisent. Les fuites d’air com-primé se laissent également trèsbien détecter à l’aide d’appareilsde détection aux ultrasons. Cesappareils ne sont pas gênés dansla détection des fuites par le bruitambiant. On trouve sur le marchéune multitude d’appareils standar-disés avec des prix commençant à800 CHF. 2 Types d’appareils sont

représentés sur la figure 5.

0

5

10

15

20

25

30

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0 : 0 0

1 : 1 5

2 : 3 0

3 : 4 5

5 : 0 0

6 : 1 5

7 : 3 0

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1 0 : 0 0

1 1 : 1 5

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1 3 : 4 5

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1 6 : 1 5

1 7 : 3 0

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2 2 : 3 0

2 3 : 4 5

m 3 / m i n

Mardi

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6

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1 : 0 0

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2 1 : 0 0

2 2 : 0 0

2 3 : 0 0

m 3 / m i n

Valeur mesurée 10,25 m³/min

- Consommation permanente 3,00 m³/min)

= Fuite 7,25 m³/min

Dimanche

Le graphiquesupérieur mon-tre l’évolutiontypique de laconsommationd’air comprimépour un jourouvré, le graphi-que inférieurcelui d’un jourvaqué.

La consomma-tion mesurée un jour vaqué dé-duction faite dela consomma-tion des récep-teurs actifsdonne laconsommationengendrée parles fuites.

Figure 4 : Détermination de la consommation engendrée par les fuites à l’aide de lamesure du débit volumique ou du signal des compresseurs




Figure 5 : Appareils de détection aux ultrasons des fuites d’aircomprimé

L’acquisition de tels appareils n’est dons pas sans uncertain coût, c’est pourquoi ce type d’appareil peu-vent être loués pour environ 100 à 150 CHF par se-maine auprès de votre fournisseur d’air comprimé.Vous pouvez également sous traité totalement la

recherche et l’élimination des fuites à un tiers.

Documentation des fuites

Pendant que vous arpentez votre installation à larecherche de fuites, il doit si possible s’en suivre unedocumentation de chacune d’elles. Cela est surtoutvalable dans le cas où la fuite ne peut pas être élimi-née de suite. Une classification claire des fuites est judicieuse. Il convient de différencier 3 catégories :

(a) fuites inaudibles

(b) fuites audibles

(c) fuites importantes avec nécessité deréparations rapides

Différenciez les catégories avec des étiquettes dedifférentes couleurs. Les informations suivantes doi-vent figurer sur chaque étiquette :

• N° de la fuite

• désignation du poste de travail

• date de la réparation

• date du prochain contrôle

• personne responsable.

Dans beaucoup de cas il peut être utile de documen-ter la fuite à l’aide d’une photo numérique. Un exem-ple est donné sur l’illustration 6.

Figure 6 : Marquage d’une fuite au niveau d’un filtre

La recherche et l’élimination des fuites n’est pas àréaliser une seule fois, il s’agit d’un processus à répé-ter à intervalle de temps régulier puisque des fuitesapparaissent toujours et souvent au même endroit.C’est dans ces cas que la documentation prend tout

son sens. Cette documentation peut par exemple êtreréalisée sous Excel et contenir les informations sui-vantes :

• N° de la fuite [Numéro courant de la fuite trouvée]

• lieu de la fuite [indication précise du poste de travailet de l’endroit où la fuite se produit]

• catégorie de la fuite [(a), (b), (c)]

• désignation du composant défectueux [raccord,unité de conditionnement, tuyau, vérin etc.]

• fabricant du composant

• cause possible de le fuite

• date de l’identification

• date de remplacement

• personne responsable.

Si ce processus est mené de façon consciencieuse,les fuites se laissent repérer de façon sûre et fiablepuis éliminer. En raison des coûts importants liés auxfuites, le temps pris pour réaliser la documentationest très vite amortie. Cette documentation livre enmême temps des informations quant aux opérationsd’entretien à réaliser. Veillez à ne faire tout ce travailpour rien en oubliant au final d’éliminer les fuites.

Mesures pour l’élimination des fuites

La réduction des fuites peut se faire de manière di-recte ou indirecte. Avec les mesures directes, lenombre de fuites est réduit, avec les mesures indirec-tes, la quantité et la taille des fuites restent inchan-gées alors que le « temps de fuite » est réduit.

Mesures directes

Souvent les fuites se situent au niveau de raccords.Qu’il s’agisse de colliers, de raccordements sertis oud’assemblages de tubes, il suffit souvent de resserrerles éléments pour éliminer la fuite.

Au niveau des vérins, des connexions, des soufflettesou des purgeurs de condensat, des joints peuventêtres usés. Changez ces joints de suite si vous lepouvez. Si des tuyaux fuient, changez les tout desuite, tout comme les connexions. Vérifiez égalementl’usure des fiches de connexions, si leur profil estaltéré, changez les au profit de fiches en acier durci.Prévoyez à cet effet un stock de pièce de rechange.Les tuyaux peuvent souvent être raccourcis si le dé-faut se situe près d’une extrémité. Prenez soins dedocumenter même les fuites que vous éliminez tout

de suite.




Mesures indirectes

Dans beaucoup de cas, les fuites ne se laisse paséliminer tout de suite. Cela vaut particulièrement,quand des machines doivent être arrêtées afin depouvoir procéder aux réparations. Dans ce cas lesréparations sont reportées à plus tard. Comme lesfuites ne peuvent pas être ramenées tout de suite àun niveau proche de zéro, il est toujours conseillédans ce cas de voir si des mesures indirectes nepourraient pas contribuer à une diminution des fuites.

Une des mesures les plus efficaces est la diminution du « temps de fuite ». Cela peut être réalisé parl’arrêt de l’installation d’air comprimé le soir et leweek-end dans le cas où un fonctionnement continun’est pas indispensable.

Si l’installation ne peut pas être arrêtée dans sa totali-

té, il reste toujours la possibilité de couper du réseaucertains secteurs. Les fuites dans les secteurs isolésprésente alors un « temps de fonctionnement » pluscourt et un taux de fuite ainsi plus faible. Une autrepossibilité consiste à abaisser la pression de ser-vice du réseau.

Plus la pression du réseau est faible, plus les fuitessont faibles. Si par exemple le pression du réseau estabaissée pendant le week-end de 9 à 7 bar, les fuitessont réduites de 22 %. Si la quantité d’air perdue àcause des fuites en fonctionnement normal repré-sente 2 m

3/min, vous pouvez économisez environ

1000 CHF par an.

Des économies similaires peuvent être réalisées encoupant certains secteurs ou certaines machines duréseau. Les mesures indirectes ne doivent cependantpas remplacer l’élimination des fuites mais la complé-ter.

Il ne faut pas non plus négliger la sensibilisation desemployés et leur collaboration dans la recherche etl’élimination des fuites. Un employé qui prend soinquotidiennement de « ses » outils et qui prend ausérieux les bruits de fuite, permet de gagner du

temps et de l’argent dans la recherche.

Avec des coûts faibles, les mesures indirectes per-mettent de réaliser des économies importantes.

Résumé

Les fuites d’air comprimé sont la cause du plus fré-quent et plus important gaspillage dans le domainede l’air comprimé. Contrôlez et éliminez les fuites devotre installation régulièrement (au moins une fois paran). Louer ou acheter un appareil de détection auxultrasons. Documentez et marquez clairement les

fuites qui ont été trouvées. Faites appel le caséchéant à un prestataire de service pour que votreentreprise ne ressemble pas à ça :

La campagne Suisse air comprimé efficient motive et soutient les utilisateurs de systèmes à air comprimé en Suisse par la mise en œuvre

de mesures pour l'amélioration de l'efficience de la production d'air comprimé. La campagne est conduite par le Fraunhofer Institut System-und Innovationsforschung et est soutenue par l'Office fédéral de l'énergie (OFEN) et le Elektrizitätswerk Zurich (ewz). Elle est intégrée auprogramme SuisseEnergie. Les entreprises partenaires sont : Airtag, Atlas Copco, Donaldson, Dopag, Kaeser, Oetiker, Prematic, Serva-technik, Vektor.

Vous trouverez de plus amples informations à l'adresse suivante : www.air-comprime.ch

© Effiziente Druckluft Schweiz, Fraunhofer ISI, Karlsruhe/Allemagne, Septembre 2006

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