Un compresseur à vis rotatif a-t-il besoin d'un réservoir ?

Introduction aux compresseurs d'air à vis rotatives

Les compresseurs d'air à piston sont le type traditionnel. Ils recueillent l'air comprimé dans un réservoir. Ces compresseurs existent depuis de nombreuses années et restent une option relativement abordable.

Les compresseurs d'air à vis rotative représentent une nouvelle génération de compresseurs d'air améliorés. Comparés aux compresseurs à piston classiques, ils peuvent s'avérer plus coûteux. Néanmoins, les gestionnaires de flottes de camions et de fourgonnettes d'intervention du monde entier privilégient les compresseurs d'air à vis rotative en raison de leurs nombreux avantages, notamment une fiabilité accrue et un débit plus constant sur de longues périodes d'utilisation.

Pour fonctionner, les compresseurs d'air à vis rotatives doivent contenir de l'air entre deux rotors engrenés, et son volume doit diminuer lors de son passage entre les rotors. Cette réduction de volume produit de l'air comprimé, utile pour de nombreuses tâches, notamment le gonflage des pneus et l'utilisation d'outils pneumatiques.

Dans la catégorie des compresseurs à vis rotatifs, les modèles sans huile sont généralement plus chers, plus difficiles à entretenir et plus bruyants que les modèles à injection d'huile. Dans la plupart des cas, une pureté d'air équivalente peut être obtenue avec des systèmes à injection d'huile associés à des sécheurs et à un système de filtration. Les compresseurs à vis rotatifs ont une durée de vie d'environ 80 000 à 100 000 heures avant de nécessiter une révision. Ils offrent un débit d'environ 4 à 5 CFM par cheval-vapeur. Les modèles à injection d'huile présentent un entraînement d'huile d'environ 3 ppm, fonctionnant à un niveau sonore d'environ 65 à 75 dBA et à une température interne de 60 à 70 °C (140 à 160 °F).

Types de compresseurs d'air rotatifs à vis

Il existe deux types principaux de compresseurs d'air à vis rotative : à injection d'huile et sans huile. Les compresseurs à vis à injection d'huile sont les plus répandus dans l'industrie et conviennent à la plupart des applications. Au sein de ces compresseurs, il existe quelques sous-catégories. Les compresseurs sans huile, quant à eux, utilisent des revêtements et des joints spéciaux pour assurer l'étanchéité à l'air, plutôt qu'un film d'huile. Nombre d'entre eux fonctionnent selon un processus de compression à deux étages, avec un refroidisseur intermédiaire afin d'éviter la surchauffe et d'éliminer tout entraînement d'huile.

Montage sur socle vs montage sur réservoir

Les compresseurs à vis rotatifs avec réservoir monté sur châssis stockent l'air comprimé dans un réservoir intégré. Ils peuvent constituer une solution complète s'ils sont équipés d'un sécheur d'air intégré. Les compresseurs à vis rotatifs montés sur socle sont des appareils indépendants, sans sécheur ni réservoir intégrés. Ils offrent une plus grande flexibilité de conception pour les systèmes de compression. Les plans de séchage et de stockage de l'air peuvent être adaptés aux besoins du projet.

vitesse fixe contre vitesse variable

Les compresseurs à vis peuvent être à vitesse fixe ou à vitesse variable. La technologie d'entraînement à vitesse variable permet aux compresseurs à vis rotatifs de moduler la vitesse du moteur en fonction des fluctuations de la demande d'air, améliorant ainsi considérablement l'efficacité énergétique par rapport aux modèles à vitesse fixe qui fonctionnent à pleine puissance quelles que soient les exigences de charge. 

L'intégration de réservoirs récepteurs permet à ces compresseurs d'interrompre leur fonctionnement entre les cycles de demande au lieu de fonctionner en continu, optimisant ainsi la consommation d'énergie et réduisant l'usure des composants.

Un compresseur à vitesse fixe fournit une puissance de 100% en continu, ce qui est idéal pour les entreprises nécessitant un débit d'air constant. Cependant, il est inefficace à faible charge et, de ce fait, requiert généralement des réservoirs plus volumineux que les modèles à vitesse variable pour une même application. En réponse à la demande réelle d'air, un compresseur à vitesse variable (VSD) utilise un variateur de vitesse pour ajuster dynamiquement la vitesse du moteur et le débit d'air en fonction de la charge, améliorant ainsi l'efficacité énergétique et réduisant les surtensions. Les entreprises dont la demande d'air varie selon les équipes ou les saisons peuvent réduire leur consommation d'énergie et leurs coûts d'exploitation en optant pour un compresseur à vis rotatif à vitesse variable.

Comment choisir un réservoir pour un compresseur à vis rotatif

taille

La capacité du réservoir doit être adaptée à celle du moteur du compresseur. Un réservoir surdimensionné augmente inutilement le coût et le poids de l'équipement sans améliorer ses performances, tout en accroissant l'espace nécessaire et le temps de pressurisation initial. À l'inverse, un réservoir sous-dimensionné crée des goulots d'étranglement qui empêchent une alimentation en air suffisante des outils pneumatiques lors des pics de consommation. En règle générale, le volume du réservoir d'air recommandé doit être compris entre 10 et 20 litres par rapport au volume d'air refoulé du compresseur. Un réservoir plus grand est généralement utilisé pour un groupe stationnaire, tandis qu'un réservoir plus petit est utilisé pour un groupe portable. Dans les systèmes multicompresseurs, la taille du réservoir est déterminée en fonction du compresseur le plus puissant.

Pression au travail

La pression dans le réservoir correspond à la pression de sortie du compresseur. Autrement dit, si votre compresseur à vis produit une pression de service maximale de 100 psi, votre réservoir de stockage doit être maintenu à ce niveau au moins. Il vous faut donc un réservoir plus grand, ou du moins suffisamment grand pour contenir cette pression.

Par exemple, deux réservoirs de 50 gallons peuvent être connectés à une solution de stockage de 100 gallons pour un compresseur à vis de 200 psi.

Cependant, si votre système peut tolérer une plage de pression acceptable plus large, par exemple de 120 à 150 PSI, un réservoir plus petit peut suffire à répondre à vos besoins, car le compresseur a plus de marge pour fonctionner avant de devoir être rechargé.

Il est également important de noter que la capacité du réservoir, combinée à la configuration des réglages de pression, détermine la fréquence à laquelle le compresseur alterne entre fonctionnement en charge et à vide. Ces cycles fréquents engendrent des contraintes mécaniques supplémentaires sur les composants internes ; le choix de la capacité du réservoir et de la plage de pression appropriées ne se limite donc pas à la capacité de stockage, mais influe également sur l’usure à long terme de la machine.

De quelle quantité d'air le compresseur aura-t-il besoin pour fournir ?

Les compresseurs consomment différents outils et équipements selon leur utilisation. Les outils plus volumineux, comme les perceuses pneumatiques, les clés à chocs et les ponceuses, requièrent plus d'air que les cloueuses ou les pistolets à peinture. Calculez votre consommation totale d'air en additionnant les besoins en air (CFM) de chaque outil fonctionnant simultanément ; consultez la plaque signalétique de chaque outil.

De quel type de portabilité avez-vous besoin ?

Selon l'usage que vous souhaitez faire de l'air comprimé, votre système devra être très portable. Dans ce cas, choisissez un réservoir d'air comprimé équipé de roulettes et de poignées pour un déplacement facile.

Matériaux pour la construction d'un réservoir de stockage

Le poids et la durabilité de la solution de stockage dépendent des matériaux de construction utilisés. Les réservoirs en acier sont les plus courants et très résistants, mais peuvent être très lourds. Les réservoirs en aluminium sont plus légers mais moins durables que les réservoirs en acier.

Pression maximale admissible

Le réservoir doit supporter une pression nominale égale ou supérieure à la pression de sortie maximale de votre compresseur et être conforme à la norme locale applicable (ASME en Amérique du Nord, PED dans l'UE). La pression de service maximale admissible est indiquée sur la plaque signalétique du réservoir ; ne la dépassez jamais.

Température ambiante et climat où le compresseur sera utilisé :

Il est très important de choisir un réservoir qui fonctionnera de manière appropriée dans des environnements extrêmement froids ou chauds, dans des plages de températures basses et élevées.

Facteurs essentiels à prendre en compte lors de l'utilisation d'un réservoir de compresseur à vis rotative

• Le réservoir doit être solidement fixé, car certains modèles peuvent être plus sujets aux déplacements ou aux vibrations pendant leur fonctionnement s'ils ne sont pas correctement fixés.
• Veillez toujours à ce que le réservoir soit bien ventilé, car la circulation de l'air autour de l'appareil aide les unités performantes à maintenir des conditions de fonctionnement stables.
• Ne connectez pas le compresseur directement à une prise non mise à la terre.

Conseils d'entretien du réservoir du compresseur d'air à vis rotative

Une fois le réservoir d'air de votre compresseur à vis rotatif correctement installé, il est essentiel de suivre l'entretien de routine afin de savoir qu'il fonctionne parfaitement.

Gardez votre réservoir en bon état en faisant ces choses :

Un nettoyage régulier est nécessaire pour maintenir les performances du compresseur. Un nettoyage moins régulier peut entraîner une accumulation de saleté à l'intérieur de l'appareil, endommageant ainsi les vannes, les cylindres et autres pièces mobiles critiques.

• Gardez les zones autour des surfaces externes du réservoir exemptes de saleté et de débris.
• Inspectez périodiquement le réservoir du compresseur pour détecter toute bosse, fuite, trace de rouille ou autre signe de dommage, et vérifiez que la vanne de vidange, les raccords et les joints ne présentent aucune usure anormale.
• Inspectez toutes les vannes et tous les raccords du compresseur d’air pour détecter tout dommage et remplacez-les si nécessaire.
• Assurez-vous que toutes les connexions électriques au compresseur sont sécurisées et exemptes de corrosion ou de saleté.
• Assurez-vous que votre compresseur à vis est propre et sec avant de l'utiliser. Si de l'humidité est présente dans le réservoir lors de la première mise en marche, laissez-le chauffer avant de continuer à l'utiliser. Cela réduira le risque de condensation à l'intérieur de l'appareil, ce qui pourrait entraîner des problèmes internes tels que des dégâts des eaux ou la corrosion des composants internes.

N'oubliez pas que lorsque l'air chaud comprimé refroidit à l'intérieur du réservoir, la vapeur d'eau et les aérosols d'huile se condensent et se déposent au fond. Il est donc nécessaire d'ouvrir régulièrement la vanne de purge pour évacuer cette humidité et ces résidus accumulés avant qu'ils ne provoquent de la corrosion ou une contamination plus loin dans la conduite.

Avantages d'un réservoir avec un compresseur à vis

Offre des solutions de stockage d'énergie

Un réservoir de stockage peut servir de réserve temporaire d'air comprimé, le temps de décider de son utilisation. Cet air comprimé stocké peut être utilisé en cas d'urgence, et le réservoir peut alors faire office de réservoir d'alimentation. Un réservoir de stockage permet de conserver l'énergie excédentaire et constitue une solution de secours en cas de demande soudaine, de pic de consommation ou de panne du compresseur. Sur certains modèles, cette capacité de réserve peut faire la différence entre une réponse fluide à une demande imprévue et un système sous-alimenté et sous-dimensionné. Un réservoir de stockage est indispensable si son entretien est bien maîtrisé.

Agit comme stabilisateur

Lorsque la demande en air comprimé est instable, la pression est dirigée vers le compresseur. Ceci entraîne des arrêts temporaires fréquents, un gaspillage d'énergie et nuit à l'efficacité et à la productivité du compresseur. Un volume insuffisant dans le réservoir provoque des cycles trop fréquents entre les états chargé et déchargé des compresseurs à vis à vitesse fixe, ce qui accroît les contraintes mécaniques sur les soupapes d'admission et les éléments de commande.

La présence d'un réservoir de stockage facilite la stabilisation du processus, car l'énergie stockée peut répondre aux pics de consommation. Le compresseur peut ainsi être mis au repos ou utilisé par cycles fixes pour un rendement optimal. La réduction de la fréquence de fonctionnement diminue également les contraintes mécaniques sur le moteur, les rotors et les roulements, contribuant à prolonger la durée de vie globale du système.

Améliore l'efficacité énergétique

L'allumage et l'extinction répétés du compresseur génèrent des cycles de fonctionnement excessifs, entraînant un gaspillage d'énergie. L'utilisation d'un réservoir tampon permet d'éviter ces situations et contribue ainsi à améliorer l'efficacité énergétique, car elle autorise des cycles de fonctionnement plus longs et stables au lieu de cycles courts et fréquents, ce qui peut réduire la consommation d'énergie de 10 % (10-20%). L'énergie ainsi libérée peut être utilisée pour des processus plus utiles, augmentant la productivité du système.

Améliore les performances du sèche-linge

L'utilisation d'un réservoir de réception avant le sécheur peut réduire les performances de ce dernier. Le réservoir de réception peut contribuer au refroidissement de l'air comprimé en agissant comme un échangeur de chaleur. L'air refroidi perd une partie de son humidité et se condense dans le réservoir avant d'atteindre le sécheur. L'humidité condensée s'évacue par une vanne située au fond du réservoir de réception et assèche légèrement l'air. Ainsi, le travail du sécheur est réduit lorsque l'air est stocké dans le réservoir de stockage.

Réduit la charge sur les filtres

L'élimination de l'humidité de l'air comprimé dans le réservoir de stockage est également bénéfique pour les filtres coalescents. L'humidité qui se condense et s'accumule est évacuée avant d'atteindre les filtres, ce qui rend l'air plus sec et facilite leur traitement. Au fur et à mesure que l'air traverse les filtres, l'humidité s'accumule moins, ce qui améliore leur fonctionnement global. Ainsi, la présence d'un réservoir de stockage permet également de réduire la charge des filtres.

Conclusion

Un compresseur à vis rotatif ne nécessite pas de réservoir pour fonctionner. L'ajout d'un réservoir peut considérablement améliorer ses performances. La présence d'un réservoir permet un meilleur stockage de l'air, lissant les fluctuations du débit d'air et réduisant les cycles marche/arrêt du compresseur. Cela prolonge sa durée de vie et assure un approvisionnement continu en air comprimé. Bien qu'il puisse fonctionner sans réservoir, l'ajout d'un réservoir au compresseur à vis rotatif améliore sa fonctionnalité pour diverses applications industrielles et commerciales.