Beaucoup d’entre nous doivent utiliser un air sec dans nos activités professionnelles. Chacun connaît plus ou moins les dégâts que génèrent seulement quelques particules d’eau dans l’air… Et je ne parle pas ici simplement des peintres en carrosserie, mais de façon beaucoup plus large, de l’ensemble des applications soumises à l’utilisation de machines interdisant toute trace d’humidité dans l’air comprimé. Pensons au soudage, à la découpe laser, aux installations en salles blanches, etc.
De prime abord, vous pouvez croire qu’une bonne filtration est suffisante pour régler le problème de l’eau. Bien que certaines filtrations retiennent des gouttelettes d’une émulsion eau-huile, on est encore bien loin de l’élimination des vapeurs d’eau ! C’est donc ici qu’entre en jeu le sécheur d’air, plus précisément les :
Comment fonctionne un sécheur d'air pour compresseur
Pourquoi ai-je de l’eau dans mon air? Cette question, ou devrais-je dire, ce cri du cœur, je l’entends souvent, et encore plus souvent dans les pays les plus chauds. Dans un désert, il faut creuser très profond pour trouver les quelques gouttes qui de toute façon n'étancheront pas notre soif.
En fait, et contrairement à ce qu’on peut imaginer, plus il fait chaud et plus il y a d’eau dans l’air ambiant. Il suffit de regarder un cactus doté de toutes ses épines et apparemment en pleine forme. Saviez-vous que le cactus n’a pas de racines? Il vit de l’absorption des vapeurs d’eau contenues dans l’atmosphère environnante. La température dans le désert est tellement chaude que l’eau ne peut pas condenser au sol. L’eau s‘évapore immédiatement et reste en suspension dans l’air. Le cactus s’est adapté à cette particularité.
D’un autre côté, dans le Grand Nord, c’est l’inverse qui se produit. Il fait tellement froid que la moindre particule de vapeur d’eau en suspension dans l’air ambiant se retrouve immédiatement figée au sol, glacée. Ainsi comme l’eau congèle sur place, l’air se retrouve extrêmement sec.
Quand on a compris ce principe, on a compris le système de séchage d’air dit « par réfrigération » : on va simplement refroidir l’air en le faisant circuler dans un réfrigérateur, puis récupérer l’eau devenue liquide et laisser l'air repartir bien sec dans la canalisation.
Le principe du sécheur frigorifique
Pour décrire un sécheur d'air frigorifique, pensez à 2 canalisations : la première transporte un gaz frigorigène (qui génère du froid), et la deuxième est réservée à l'air comprimé en provenance du compresseur.
Le gaz frigorigène et l’air comprimé demeurent toujours séparés (et à des pressions très différentes), mais la paroi métallique de l’échangeur permet le transfert de la chaleur de l’un à l’autre. Les deux canalisations s’entrecroisent par moment sous forme d’une spirale.
Donc, l’air comprimé se refroidit et le gaz se réchauffe, prêt à recommencer un autre cycle de compression.
Bien évidemment qui dit chute de température de l’air dit condensation de l’eau qu'elle contient. Il ne nous reste donc plus qu’à séparer cette humidité, condensée en liquide, au travers d’un filtre récupérateur et l’éliminer par purge.
L’air se retrouve ainsi assez sec pour ne plus causer de condensation, à moins qu’on ne le refroidisse au-dessous de 4°C. C’est ce qu’on appelle le point de rosée : la température sous laquelle il faut descendre pour voir l’air condenser des gouttelettes d’eau.
Étant donné que le sécheur évacue l’eau sous forme liquide, il est impossible de refroidir l’air plus bas que zéro degré, sinon l’eau formerait de la glace. Ceci aurait tôt fait de bloquer le débit de l’air et peut-être même de gonfler assez pour fendre l’échangeur de chaleur. C’est la limite fonctionnelle des sécheurs par réfrigération. Ils ne peuvent jamais faire descendre le point de rosée de l’air comprimé plus bas que 2°C. Certaines applications nécessitent un point de rosée encore plus bas, comme -40°C. On y arrive avec un autre type de sécheur, le sécheur dessiccant.
Que dois-je savoir avant d’investir dans un sécheur d'air pour compresseur
Maintenant que vous savez globalement comment fonctionne un sécheur, il vous reste encore à le choisir, puis l’installer. Pour cela, vous allez devoir connaître les quelques éléments clés qui vous permettront de faire un choix éclairé.
Le débit d’air à assécher
Vous devez connaître le débit maximal de votre compresseur (CFM ou m3/h). Si votre sécheur est sous-dimensionné, alors à coup sûr, vous retrouverez de l’eau dans votre réseau d’air comprimé. Le sécheur doit être calibré sur le débit maximal du compresseur.
La pression de l'air comprimé
Faites attention à la pression de l’air comprimé. Toutes les machines sur le marché sont proposées avec un réglage effectué pour une pression d’air de 90 PSI (7 BAR). Si votre compresseur fournit un air sous une autre pression, qu’elle soit supérieure ou inférieure, vous devez trouver dans la brochure du sécheur la table de conversion pour recalculer le débit exact pouvant être traité. Ne négligez pas ce calcul!
La température de l'air comprimé
La température d’entrée de l’air comprimé dans le sécheur doit toujours être la plus fraîche possible. Par exemple, si vous stockez des aliments très chauds dans un réfrigérateur, celui-ci va avoir davantage de difficulté à atteindre le niveau de froid requis.
Je vous conseille de toujours installer avant le sécheur un filtre séparateur d'eau. Le séparateur apporte deux éléments très positifs : le refroidissement et un prénettoyage de l’air comprimé à un prix abordable.
La température ambiante de la salle des compresseurs
Un autre point important est la température ambiante du local où sera installé le sécheur. Si la température est trop élevée, alors le refroidissement ne sera pas optimal et l’efficacité du sécheur s’en retrouvera fortement diminuée. Isolez et ventilez la pièce selon le besoin.
Au moment du choix d'un sécheur, vérifiez les contraintes spécifiques de votre industrie, telles que celles liées au monde de l’alimentaire, du médical ou de la pharmaceutique. Dans ces cas, un autre type de sécheur d’air peut être requis (un sécheur par adsorption par exemple), mais les contraintes sont alors bien spécifiées.
Où installer le sécheur
Durant ma carrière, on m’a souvent demandé à quel endroit installer un sécheur. Faut-il l’installer avant ou après le réservoir?
Certains vous affirmeront que c’est toujours avant le réservoir, alors que d’autres, tout aussi sûrs d’eux, vous soutiendront le contraire. Dans ce cas, qui dit vrai? Les deux possibilités existent et chacune peut être tout à fait viable selon les circonstances. Nous allons explorer les deux possibilités, ainsi qu’une troisième option à considérer.
Pourquoi installer le sécheur avant le réservoir à air comprimé
Placer le sécheur d’air avant le réservoir signifie qu’il sera installé juste après le compresseur.
La puissance du compresseur doit correspondre au besoin en air. Le cas contraire, puisque le volume demandé est supérieur à la capacité du compresseur, la température de sortie de l’air montera très rapidement. Vous devrez alors réduire la quantité d'eau, en interposant par exemple, un séparateur d'eau.
Le séparateur d’eau va non seulement traiter l’air en éliminant beaucoup de contaminants, mais aussi refroidir l'air de quelques degrés, afin de permettre au sécheur de bien travailler.
Installé avant le réservoir, le sécheur protège le réservoir de l’oxydation. Il rallonger donc la durée de vie de ce dernier. Un air sec se traduit également par l’absence de particules de rouille provenant du réservoir qui pourraient endommager les outils.
Le sécheur placé avant le réservoir ne traite l’air que lorsque le compresseur lui-même est en fonction. Le sécheur est alimenté en air par séquences régulières, lui permettant de se reposer entre deux plages de travail.
Lorsqu’on travaille dans un atelier de petite ou moyenne taille, certains outils représentent souvent à eux seuls un pic de consommation à l’utilisation. La consommation générale, de ce fait, est très irrégulière, passant de tout à rien. Le réservoir placé entre le sécheur et le réseau joue alors le rôle d’un tampon. Il absorbe les irrégularités de consommation d'air et protège le sécheur des demandes très brusques. Le sécheur ne s’en portera que mieux et le traitement de l'air sera plus performant.
À retenir si on place le sécheur avant le réservoir
- Puisque la température d'entrée d'air dans le sécheur est plus haute, le compresseur doit être bien dimensionné.
- Le réservoir reçoit un air plus sec, ce qui le protège de l’oxydation et augmente sa longévité.
- Le sécheur travaille de façon linéaire, sous le même cycle que le compresseur.
- Cet emplacement protège le sécheur des variations lorsque la consommation d'air est irrégulière.
- Le sécheur traite plus de condensats, donc il est important d’installer un séparateur d'eau entre le compresseur et le sécheur.
Pourquoi installer le sécheur après le réservoir à air comprimé
La seconde possibilité est d'installer le sécheur après le réservoir.
L’air en provenance du compresseur est humide et génère donc de la condensation dans le réservoir. Ceci signifie que le réservoir prend en charge une partie des particules gazeuses. De ce fait, le sécheur n’aura pas à supporter le traitement intégral des contaminants. Cet emplacement est donc plus viable si jamais le sécheur est sous-dimensionné par rapport à la production d’air.
⚠ Attention ! Dans tous les cas de figure, n'oubliez pas d’installer un système de purge au bas du réservoir. ⚠
Positionner le sécheur après le réservoir revient à le relier directement au réseau et donc à la consommation. C’est pourquoi la consommation des machines en aval devra être régulière. Le sécheur tolère moins bien les écarts de pression. De manière générale, c’est dans les grandes entreprises que la consommation de l’air est le plus stable, contrairement aux petits et moyens ateliers.
Un sécheur soumis à un débit d’air inconstant entraîne la dérive du point de rosée, empêchant la stabilité des réglages. On retrouve donc par moments des traces d’eau après l’assèchement, ce qui risque de nuire à la qualité de l’air.
Si le compresseur a une capacité trop juste ou qu’au fil des années la consommation a augmenté, le réservoir protège le sécheur en lui évitant des recharges incessantes d’air chaud. Cela lui offre ainsi plus de temps de repos, augmentant sa longévité.
À retenir si on place le sécheur après le réservoir :
- Le réservoir recueille une quantité appréciable de condensation et réduit la charge du sécheur.
- La température de l’air à l’entrée du sécheur est abaissée, ce qui réduit également la charge du sécheur.
- Une installation après le réservoir est non recommandée lorsque la demande en air présente de fortes variations.
Une 3e option : installer le sécheur entre deux réservoirs
Plusieurs entreprises choisissent d'installer le sécheur entre deux réservoirs. Malgré un coût plus élevé, cette configuration présente des avantages considérables : un fonctionnement efficace du sécheur, une qualité d'air maximale et une tolérance aux demandes irrégulières en air comprimé.
Compléter avec un filtre à air
Je conseille toujours d’installer un filtre à air cyclonique en aval du sécheur. C’est un investissement peu coûteux par rapport aux avantages qu’il procure. Cet élément de filtration permet de retirer énormément de condensats en soulageant ainsi le sécheur et en refroidissant l’air par la même occasion. Idéalement, installez le tout dans un espace bien aéré et frais.
À retenir concernant l’emplacement du sécheur
Après examen des possibilités, on constate qu’il n’existe pas de solution toute faite. C’est l’analyse de la situation qui en donnera la clé. Et peu importe ce que fait votre voisin, chaque cas est particulier. Il vous faudra donc, en tenant compte de tous les éléments mentionnés plus haut, faire votre propre choix. Et bien sûr, si vous avez un doute, n’hésitez pas à contacter un conseiller technique chez Topring… Soyez certain qu’il saura vous faire un bilan personnalisé et vous proposer la meilleure solution.
Quelques conseils sur les sécheurs frigorifiques
- Respectez les directives d’installation, notamment en ce qui concerne la circulation d’air autour du sécheur. Ne bloquez surtout pas les bouches d’air du sécheur, autrement le sécheur ne pourra refroidir efficacement.
- Installez toujours une dérivation de canalisation en prévision d’une intervention prolongée sur votre sécheur. Ceci ne représentera pas un gros investissement, mais pourra s’avérer très rentable le jour où vous en aurez besoin.
- Installez votre sécheur dans un endroit loin des poussières. La grille du condenseur doit toujours rester propre pour assurer un travail efficace.
- Même un sécheur installé en tête de réseau ne vous autorise pas à supprimer les points de purge répartis le long de la canalisation.
- Si vous ne pouvez pas investir dans une grosse machine adaptée à votre atelier tout entier, installez un ou plusieurs sécheurs plus petits au(x) point(s) le(s) plus critique(s) de votre installation. Vos machines sensibles et vos travaux délicats seront ainsi protégés.
Comment fonctionne un sécheur d'air régénératif
En termes de traitement de l’air comprimé, les ateliers sont souvent plutôt bien équipés. Toutefois, le séchage par adsorption est méconnu. Oui j’ai bien dit ADSORPTION et non pas ABSORPTION !
ABsorption ou aDsorption
Pour faire simple, un morceau de sucre ABSORBE l’eau dans laquelle il est plongé… Alors qu’une éponge ADSORBE la flaque d’eau sur laquelle elle est posée. Quelle différence me demandez-vous ? Lorsque le sucre absorbe l’eau, sa structure même se modifie au contact du liquide. En gros, il se dissout… L’éponge quant à elle garde sa nature solide. Voilà la différence.
Le séchage par absorption
Un sécheur par absorption est basé sur le principe d’un agent qui capte toute l’humidité contenue dans l’air et se désagrège rapidement. Son inconvénient majeur est qu’il faut recharger très régulièrement l’appareil du produit absorbant sans quoi une fois la matière désagrégée, le traitement sera totalement nul. Ce processus demande une attention constante.
Le séchage par adsorption
Pour ce qui est de l’adsorption, on utilise un agent qui capte l'eau sans modifier sa propre structure. Il suffit, comme pour l’éponge, de le vider de son eau pour qu’il redevienne adsorbant. Ce n’est pas plus compliqué que cela.
Le principe du sécheur régénératif
Si nous restons sur notre exemple de l’éponge, l’idée est d’en utiliser deux. Pendant que l’une adsorbe l’eau, l’autre est pressée pour vider son contenu, et ainsi de suite. Le sécheur régénératif n’utilise pas d’éponge. Son éponge à lui s’appelle un dessiccant, plus précisément de l’alumine activée. Cette alumine se présente sous la forme de petites billes blanches. On va donc utiliser deux cuves, chacune étant remplie de ces petites billes. Si on utilise l’alumine activée, c’est simplement parce que c’est un élément extrêmement avide d’eau et que sa résistance à la dissolution est exceptionnelle. Donc, c’est bien le produit qu’il nous faut dans une telle utilisation. Pour fonctionner en permanence, nous aurons une cuve en phase traitement et l’autre en phase vidange.
Un processus très rapide
Tout se passe très vite. Un cycle de traitement et de régénération dure en moyenne deux minutes. La phase de régénération se déroule en deux parties : Un temps séchage d’environ une minute trente, suivi d’une montée graduelle en pression, où l’air à traiter commence à entrer, durant trente secondes. On évite ainsi de trop brusquer les billes.
Une perte énergétique potentielle
Ce type de sécheur peur engendrer une perte de plus ou moins 15 % de l’air comprimé séché . L’air perdu est réinjecté dans la cuve pendant la régénération, ce qu’on appelle le débit de balayage. Cela signifie que si vous avez besoin d’un volume d’air précis pour une application, vous devrez fournir 15 % de plus que le volume. Si votre industrie requiert un air encore plus sec, par exemple l’industrie alimentaire, vous devrez augmenter le balayage. La perte d’air comprimé pourrait alors atteindre jusqu’à 30 % du volume traité !
Une solution parfois onéreuse
On voit donc bien que les sécheurs régénératifs, quoiqu'extrêmement efficaces, coûtent aussi très cher en fonctionnement. L’utilisation de ces appareils doit être réservée à des situations bien déterminées. Les sécheurs régénératifs sont parfois nécessaires pour les applications qui demandent un débit d’air très sec, avec un point de rosée allant jusqu’à -40 C. Pensons aux hôpitaux, aux usines pharmaceutiques, et même aux travaux extérieurs en hiver.
Attention aux contaminants
Afin de protéger les billes d’alumine, le séchage de l’air comprimé par adsorption impose un traitement de type déshuilage total. Si les billes sont enveloppées d’un film de graisse, elles ne peuvent plus assurer leur travail d’adsorption. Pour ce faire, vous devez installer en guise de préfiltration un filtre micronique (1 micron) ainsi qu'un filtre submicronique (0.01 micron) aussi appelé filtre coalescent.
On recommande une mise en pression graduelle de la cuve avant d’entamer le traitement, afin d’éviter de brusquer les billes. Le cas contraire, les billes pourraient dégager de la poussière fine qui se mêlerait au flux sortant de l’air traité. Vous pouvez éviter tout problème ultérieur relatif aux poussières des billes en installant en sortie de machine un filtre micronique, soit anti-poussières. Vous travaillerez ainsi avec un air à la fois très sec, déshuilé et dépoussiéré !
La maintenance du sécheur régénératif
Concernant la maintenance du sécheur, la principale opération reste le changement des billes d’alumine. Sur certains modèles, un tableau électronique vous avertit lorsqu’il est temps de faire le changement. La maintenance se trouve extrêmement simplifiée par le biais de cartouches interchangeables faciles d’emploi.
En général, le point de rosée affiché avec ce type de traitement est de -40°C. Ceci signifie que la quantité d’eau restant en suspension dans l’air correspond à un niveau qu’on pourrait retrouver au pôle Nord par temps froid. L’air est très sec dans la mesure où toute l’eau qu’il aurait pu contenir se retrouve figée au sol sous forme de glace.
Une dernière alternative
Enfin, dans les cas où le débit d’air fourni par le compresseur ne permet pas l’importante perte due au balayage des sécheurs régénératifs, il existe aussi des systèmes qui effectuent la régénération à l’aide d’un jet d'air chaud à basse pression fournie par un ventilateur. Ce système de sécheur dessiccant à purge par soufflante, dit « Blower Purge Desiccant Dryer » en anglais, est plus complexe et plus coûteux à l'achat, mais il a une meilleure efficacité énergétique. Il est offert sur les sécheurs de capacité 250 à 6250 SCFM. Mais là, bien sûr, c’est la facture d’électricité qui augmentera en conséquence…
En conclusion
Il ne faut jamais comparer un sécheur frigorifique avec un sécheur régénératif. Ce sont deux appareils très différents. Le sécheur par réfrigération est destiné au traitement général, alors que le sécheur par adsorption est réservé à certaines industries particulières. Un traitement par adsorption peut s’avérer indispensable en zone extrêmement froide.
