L’humidité peut avoir des conséquences importantes et coûteuses sur votre réseau d’air comprimé, vos équipements et vos produits finis. Il est donc essentiel de la traiter, ce qui fait des sécheurs un élément clé de toute stratégie de traitement de l’air.
Cependant, le séchage de l’air consomme de l’énergie, et l’énergie a un coût. Plus l’air est sec, plus la consommation énergétique augmente. Il est donc crucial de sélectionner la technologie adaptée, qui réponde à vos exigences de qualité d’air (celles de la norme ISO 8573-1 et celles nécessaires à la protection de votre installation et de vos équipements), tout en maîtrisant vos coûts d’exploitation.
La méthode la plus efficace et la plus simple pour choisir la technologie de séchage optimale consiste à déterminer les exigences de point de rosée propres à votre application.
Si le point de rosée requis est inférieur à 3°C (37,4°F), un sécheur à adsorption par dessiccant sera probablement nécessaire. Ces équipements peuvent atteindre des points de rosée sous pression (PDP) de -40°C, ce qui les rend adaptés aux applications critiques nécessitant un air très sec.En revanche, si vos exigences en point de rosée sont moins strictes, des sécheurs frigorifiques peuvent suffire.
Découvrons maintenant plus en détail les différents types de sécheurs.
Les sécheurs frigorifiques sont les plus répandus. Ils sont composés d’un échangeur de chaleur air/air et d’un échangeur air/réfrigérant. Ces échangeurs éliminent l’humidité de l’air comprimé par condensation.
Concrètement, ces sécheurs (refroidis par air ou par eau) abaissent la température de l’air chaud et humide en sortie de compresseur. En se refroidissant, l’humidité se condense et peut être évacuée de l’air comprimé grâce à un purgeur de condensats.
Ensuite, l’air comprimé est réchauffé dans l’échangeur air/air par l’air entrant, jusqu’à une température proche de l’ambiante, afin d’éviter toute condensation sur l’extérieur du réseau de tuyauterie. Cet échange thermique entre l’air entrant et l’air sortant réduit également la température de l’air comprimé entrant, diminuant ainsi la puissance frigorifique nécessaire du circuit de réfrigération.Pour une efficacité optimale, l’humidité relative de l’air comprimé doit rester inférieure à 50 %.
On distingue les sécheurs frigorifiques non cycliques, cycliques et à variation de vitesse (VSD).
Sécheurs non cycliques : Le terme « non cyclique » signifie que ces sécheurs font fonctionner en continu le compresseur frigorifique et utilisent une vanne de dérivation de gaz chaud pour rediriger le fluide frigorigène, même en charge partielle.
Ils constituent une solution d’entrée de gamme idéale pour améliorer la qualité de l’air comprimé avec un budget maîtrisé. Les sécheurs non cycliques sont des équipements simples, fiables, avec peu d’options pour simplifier leur conception et leur utilisation. Ce type de sécheur frigorifique est très abordable, offrant le coût d’investissement initial le plus faible tout en assurant un air comprimé sec et propre.
Les sécheurs non cycliques sont faciles à installer et à utiliser, ce qui en fait une référence sur le marché en termes de performance, de qualité et de fiabilité. Ils sont particulièrement adaptés aux compresseurs à vis rotative, tandis qu’une version haute température est recommandée pour les compresseurs à pistons. Comme leur nom l’indique, les sécheurs non cycliques fonctionnent en continu, quelle que soit la charge d’air comprimé. Ils sont donc moins économes en énergie que d’autres solutions.
Sécheurs cycliques : Contrairement aux modèles non cycliques, les sécheurs cycliques intègrent des équipements complémentaires tels qu’une masse thermique ou des variateurs de fréquence. Cela leur permet de s’activer ou de se désactiver en fonction de la demande d’air comprimé. Ils sont ainsi plus économes en énergie.Bien que plus onéreux à l’achat, les sécheurs cycliques permettent des économies d’énergie sur le long terme, notamment pour les installations à demande d’air variable. Ils sont fiables, faciles à installer, compacts et silencieux.
Sécheurs VSD : Pour les installations à demande d’air fluctuante, les sécheurs à variation de vitesse (VSD) offrent les coûts d’exploitation et de possession les plus faibles. La vitesse du moteur du compresseur intégré au sécheur s’adapte automatiquement à la demande d’air, ce qui permet de réduire significativement la consommation énergétique.
Astuce : Les avantages des sécheurs intégrés
Lorsque vous pouvez choisir entre un sécheur intégré à l’enveloppe du compresseur ou un modèle autonome, il est souvent plus pertinent d’opter pour la version intégrée.
Un sécheur intégré permet de gagner de la place, ressource précieuse dans les locaux techniques et ateliers. De plus, les sécheurs intégrés réduisent les coûts d’installation tout en offrant une solution compacte, silencieuse et pratique pour vos besoins en air comprimé.
Un dessiccant est un matériau qui adsorbe l’humidité. On le retrouve par exemple dans les petits sachets de silice placés dans les emballages pour protéger les produits de l’humidité.
Dans un sécheur à adsorption, l’air comprimé circule sur ce matériau hygroscopique (gel de silice, tamis moléculaires ou alumine activée) et s’assèche. L’adsorption de la vapeur d’eau par le dessiccant le sature progressivement. Il doit donc être régulièrement « régénéré » (c’est-à-dire débarrassé de l’eau) pour retrouver sa capacité de séchage.
C’est pourquoi les sécheurs à adsorption sont généralement équipés de deux colonnes : l’une sèche l’air comprimé entrant pendant que l’autre est en régénération. Une fois le cycle terminé, les deux colonnes (ou « tours ») échangent leur fonction.
Il existe quatre méthodes de régénération du dessiccant, qui déterminent le type de sécheur à adsorption. Les modèles les plus économes en énergie réduisent les coûts d’exploitation, mais sont généralement plus complexes et donc plus coûteux à l’achat.
Sécheurs à régénération par purge (« sécheurs sans chaleur ») : Adaptés aux faibles débits d’air, la régénération s’effectue à l’aide d’air comprimé détendu (« purgé »), nécessitant environ 15 à 20 % de la capacité nominale du sécheur à 7 bar(e).
Sécheurs à purge chauffée : L’air de purge est chauffé par un réchauffeur électrique, ce qui limite le débit de purge à environ 8 %. Cette technologie consomme 25 % d’énergie en moins que les sécheurs sans chaleur.
Sécheurs à régénération par soufflage : L’air ambiant est soufflé sur un réchauffeur électrique puis mis en contact avec le dessiccant humide pour le régénérer. Une petite partie du flux d’air en sortie est ensuite détendue sur le dessiccant chauffé pour le refroidir. Avec ce type de sécheur, seulement 2 à 3 % d’air comprimé est utilisé pour la régénération. Les modèles les plus avancés récupèrent la purge utilisée pour la régénération et la réinjectent à l’entrée du sécheur (technologie « zéro perte »). La consommation énergétique est alors réduite de 40 % par rapport aux sécheurs sans chaleur.
Sécheurs à chaleur de compression (« HOC ») : Ici, la régénération du dessiccant s’effectue grâce à la chaleur disponible du compresseur. Au lieu d’évacuer la chaleur de l’air comprimé dans un refroidisseur final, l’air chaud est utilisé pour la régénération. Ce type de sécheur atteint typiquement un point de rosée sous pression de -20°C sans consommation d’énergie supplémentaire. Un PDP plus bas peut être obtenu avec des chauffages additionnels.
Un type révolutionnaire de sécheur à dessiccant
Les sécheurs à dessiccant traditionnels utilisent des milliers de billes pour sécher l’air. Cette technologie est efficace mais présente des inconvénients : le passage de l’air comprimé à travers ce lit de billes nécessite une consommation énergétique importante. De plus, le dessiccant se dégrade, générant une fine poussière nuisible à la santé et à l’environnement. Enfin, la décomposition des billes peut dégrader la qualité de l’air et impose un entretien fréquent.
Atlas Copco a résolu ces problèmes avec Cerades™ – le premier dessiccant solide au monde. Les sécheurs Cerades consomment moins d’énergie, assurent une meilleure qualité d’air, nécessitent moins d’entretien et éliminent les risques sanitaires et environnementaux. Au lieu de forcer l’air à travers des billes, Cerades le fait circuler dans des tubes structurés droits. L’absence de résistance réduit la chute de pression et donc la consommation énergétique du sécheur.
La réduction des coûts d’exploitation n’est qu’un des avantages. Les sécheurs Cerades éliminent également la fine poussière générée dans les sécheurs traditionnels lorsque les billes de dessiccant se dégradent sous l’effet de l’air comprimé. Si cette poussière n’est pas filtrée, elle peut contaminer l’air et les équipements en aval ; la filtrer augmente les coûts d’exploitation. Pire encore, cette poussière est un risque pour la santé et l’environnement lors du remplacement du dessiccant. Cerades, grâce à sa très faible décomposition, élimine ce problème et permet d’atteindre la classe 2 de pureté particulaire selon ISO 8573-1:2010 sans filtration supplémentaire.
Ces sécheurs sont simples d’utilisation, silencieux, sans pièces mobiles, à faible consommation énergétique et nécessitent peu d’entretien (principalement des filtres en amont).
Ils fonctionnent par « perméation sélective » des composants gazeux de l’air. Le sécheur est constitué d’un cylindre renfermant des milliers de fibres polymères creuses avec un revêtement intérieur. Grâce à leur perméabilité sélective, ces fibres éliminent la vapeur d’eau.
Fonctionnement : l’air comprimé humide pénètre dans le cylindre. Le revêtement de la membrane laisse passer la vapeur d’eau à travers la paroi et celle-ci s’accumule entre les fibres, tandis que l’air sec poursuit son chemin dans les fibres à une pression quasiment identique à celle de l’air entrant. L’eau extraite est ensuite évacuée vers l’atmosphère à l’extérieur du cylindre.
Pour permettre l’évacuation de l’eau extraite, les sécheurs à membrane nécessitent généralement une purge d’environ 12 %.
