Les pertes de charge dans le réseau d’air comprimé

perte de charge
perte de charge

Qu’est ce que la perte de charge ?

perte de charge
perte de charge

La perte de charge correspond à la diminution de pression entre deux points en aval.

La perte de charge au point le plus éloigné est la différence de pression entre ce point et la sortie du compresseur. Pour calculer la perte de charge au point le plus éloigné, additionnez toutes les pertes de charge dans la tuyauterie, l’équipement d’air de qualité et autre équipement auxiliaire.

Une perte de charge élevée signifie que la pression de régulation du compresseur doit être réglée à une valeur supérieur afin de pallier cette perte.

Une pression de fonctionnement supplémentaire de 1 bar entraînant une consommation d’énergie supplémentaire d’environ 7%, les pertes de charge représentent des coûts supplémentaires.

Formule de la perte de charge

Calcul de la perte de charge
Calcul de la perte de charge

La perte de charge est influencée par divers facteurs qui peuvent être classés selon leur impact, du plus élevé au plus faible :

  • Diamètre interne des tubes

L’augmentation du diamètre interne des tuyaux diminue la perte de charge.

  • Débit d’air

Une consommation en air des équipements élevée augmente la perte de charge.

  • Facteur de frottement

Ce facteur est lié au matériau utilisé. L’aluminium possède une facteur de frottement nettement inférieur à celui des tuyaux galvanisés.

  • Longueur du réseau

Plus le réseau est long, plus la perte de charge est élevée. Les raccords doivent aussi être pris en compte. Chaque raccord est associé à une longueur équivalente qui peut être ajoutée à la longueur de tube totale.

  • Pression de service

Plus la pression de service est basse, plus la perte de charge augmente.

Ces paramètres peuvent être combinés en une formule, comme illustré. Vous remarquerez clairement que si la demande d’air libre (FAD), la longueur combinée ou le facteur de frottement augmente, la perte de charge augmente aussi. Par ailleurs, si le diamètre interne du tuyau et/ou la pression de service augmente, la perte de charge diminue.

La structure influence aussi la perte de charge, il est donc recommandé de construire une boucle pour la réduire.

Facteur de friction

Facteur de friction airnet
Facteur de friction airnet

Les nouveaux tuyaux AIRnet possèdent un facteur de frottement de 280, alors que celui des nouveaux tuyaux galvanisés est de 450. Cette différence engendre une perte de charge nettement plus importante dans les tuyaux galvanisés dès la mise en service de l’installation.

Si le facteur de frottement des tuyaux galvanisés augmente avec le temps, les frais d’énergie augmenteront également. Les tuyaux AIRnet sont aluminium, ce qui les protège de la corrosion. La perte de charge ainsi que les frais d’énergie n’augmentent donc pas.

Débit d’air libre

Le graphique illustre le fait qu’une augmentation de 30% du débit d’air libre (FAD : Free Air Delivery) double pratiquement le valeur dP. Si tel est le cas ou risque de l’être dans des extensions ultérieures, vous devez opter pour un plus grand diamètre.

Graphique débit d'air libre
Graphique débit d’air libre

Raison du maintien de la perte de charge au niveau le plus bas…

Le maintien d’une perte de charge au niveau le plus bas a deux objectifs : diminuer le coût de l’énergie et satisfaire la demande en air.

  • Coût de l’énergie

Supposez que le coût énergétique du compresseur soit de 75 kW et que 1 bar corresponde à 7% du coût énergétique.

Cela signifie qu’une perte de charge de 0,5 bar équivaut à un coût annuel de 10500 kW

Détail du calcul : (0,5 bar x 7% x 75kW x 4000h = 10500 kW)

Supposez que la perte de charge augmente jusqu’à 1,5 bar, le coût grimpe à 31500 kW

  • Satisfaire la demande en air

Supposez que la pression de régulation du compresseur soit de 7 à 7,5 bar et que l’équipement, à un certain point d’utilisation, nécessite 6 bar.

Avec une perte de charge de 0,5 bar, la pression au point d’utilisation est de 6,5 bar au moins, ce qui est suffisant. Si la perte de charge augmente jusqu’à 1,5 bar, la pression de débit sera de 5,5 bar, ce qui est insuffisant.

La perte de charge maximum recommandée pour un système AIRnet est de 0,4 bar

Simplification du calcul de perte de charge
Simplification du calcul de perte de charge

La perte de charge maximum recommandée pour un système AIRnet est de 0,4 bar.

Afin de mesurer l’influence de tous les raccords, vous pouvez identifier la longueur équivalente de chaque raccord dans les tableaux. Il faut ensuite ajouter ces longueurs à la longueur total de vos tuyaux.

Une fois le calcul terminé, recherchez le diamètre de tuyau qui correspond à une perte de charge de 0,4 bar pour la longueur donnée et la demande en air.

Le logiciel perte de charge AIRnet

Calculateur de perte de charge AIRnet
Calculateur de perte de charge AIRnet

Le calculateur dP est un outil logiciel qui permet de donner une estimation de la perte de charge de votre réseau d’air comprimé AIRnet. Entrez la longueur de votre réseau et spécifiez les raccords que vous souhaitez utiliser. Le logiciel calcul ensuite la perte de charge et son coût annuel pour chaque diamètre souhaité. Ce calcul est basé sur les paramètres d’entrée tels que les heures de travail annuelles, le coût local de l’énergie et une pression de régulation.

Vous pouvez aussi comparer le résultat avec celui obtenu en utilisant des tuyaux galvanisés correspondants.

Si la perte de charge est trop importante, changez simplement de diamètre ou tout autre paramètre du réseau de façon à obtenir le résultat souhaité.

Remarque relative à la demande en air

Minimiser la demande en air comprimé peut présenter des risques

En théorie, chaque longueur du réseau est dimensionnée pour répondre à la demande en air de l’équipement.

En réalité, les sections du réseau principal sont dimensionnées pour acheminer au minimum la capacité des compresseurs qui sont raccordés au réseau.

  • Les dérivations du réseau (boucles ou lignes de distribution secondaire) sont dimensionnées en fonction de la demande en air des équipements connectés ou possèdent le même diamètre que la boucle principale.
  • Les piquages sont dimensionnés pour la demande en air au point d’utilisation.
  • Prenez en compte les demandes d’air simultanées, notamment une zone déterminée qui ne fonctionne que pendant la nuit.
  • Envisagez les éventuelles extensions futures.

2 Rétroliens / Pings

  1. Quelle est la perte de charge au point le plus éloigné ? - Le blog AIRnet
  2. Article de presse Bricolage Bâtiment Industrie - Le blog AIRnet

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