Au-delà de la valeur du point de rosée : comment garantir un air comprimé sec de haute qualité dans votre processus

La garantie d’un air comprimé sec ne repose pas uniquement sur la valeur du point de rosée. Pour avoir un air comprimé de haute qualité, il faut remplir trois conditions : de bonnes pratiques de mesure, une installation optimale et un emplacement stratégique des capteurs. Si ces conditions sont remplies, vous maintiendrez la qualité du produit, protégerez les équipements et augmenterez l’efficacité énergétique.

Importance de l’humidité dans l’air comprimé

L’air comprimé utilisé dans de nombreuses applications industrielles doit être sec. La présence d’humidité dans l’air comprimé peut être source de corrosion, boucher les vannes, faire geler les conduites, contaminer les produits, sans oublier la croissance microbienne. Si l’air comprimé n’est pas sec, il peut rapidement perdre son statut de média propre et fiable et devenir un risque pour la qualité et la maintenance.

Il existe différentes façons de déterminer si l’air comprimé est suffisamment sec, mais elles ne sont pas toutes recommandables.

L’humidité relative (HR), par exemple, indique le pourcentage d’eau comparé à la quantité pouvant être retenue dans l’air à cette température. Cependant, l’humidité relative variant avec la température, elle n'indique pas clairement le risque de condensation dans un système à air comprimé.

Le point de rosée, quant à lui, indique la température exacte à laquelle l’humidité se condensera pour passer à la phase liquide ou solide. Il dépend de la pression et permet d’identifier à quel moment et à quel endroit du processus il pourrait y avoir un risque de formation d’humidité dans l’air comprimé. Il s'agit donc de la variable de contrôle idéale : si le point de rosée est supérieur à 0 °C, il y a un risque de condensation et de corrosion dans votre processus. Plus le point de rosée est bas, moins le risque est élevé.

Les valeurs cibles typiques du point de rosée par mode de séchage sont :

• Sécheur par réfrigération : ~+5°C
• Sécheur à dessiccatif : ~-40 °C ou moins

Comment mesurer correctement le point de rosée

Comme le point de rosée dépend de la pression, la compression de l’air influence la mesure. Il est important d’en tenir compte si vous évacuez l’air dans l’atmosphère avant de procéder à un mesurage, car le point de rosée au point de mesure sera différent du point de rosée dans le processus. Si vous avez besoin du point de rosée sous pression, mesurez à la pression du process ou veillez à corriger soigneusement la mesure.

Une valeur du point de rosée basse ne vous sert à rien si la mesure ne reflète pas les conditions réelles de votre processus. 

Mesurer correctement le point de rosée en trois étapes simples

1. Il faut sélectionner un instrument ayant la bonne plage de mesure.
2. Comprenez les caractéristiques de pression de l’instrument. Par exemple, certains instruments en vente dans le commerce ne peuvent pas effectuer de mesure à la pression du process ; corrigez donc la mesure pour déterminer le point de rosée sous pression.
3. Installez le capteur correctement, en suivant les instructions du fabricant. N'installez pas les capteurs de point de rosée aux extrémités des tuyaux où il n’y a pas de circulation d’air.

Où faut-il mesurer le point de rosée ?

Il est important de bien positionner le capteur lors de la mesure du point de rosée. Si vous installez uniquement un capteur en aval du sécheur et nulle part ailleurs, les mesures ne feront que confirmer que la sortie du sécheur est conforme aux spécifications. Il est préférable de placer des capteurs aux points d’utilisation critiques et en fin de ligne. Ceci permettra d'identifier les fuites éventuelles ainsi que des pertes dues au refroidissement et à la distribution.

Par exemple, Walki Oy Valkeakoski utilise une configuration de surveillance avec des capteurs placés en aval du sécheur et à l’extrémité du réseau d’air comprimé. Cela a permis de recevoir des alertes en temps réel quand une défaillance du sécheur a entraîné une augmentation du taux d'humidité. Le système a déclenché une alarme automatique lorsque le point de rosée a atteint -25 °C dans le réseau d'air comprimé. Cette alarme a permis à Walki Oy Valkeakoski de réagir rapidement au problème et de faire en sorte qu'il n'ait aucun impact négatif sur leur processus de production.

Cinq éléments clés de l'installation pour bien mesurer le point de rosée

Tout capteur du point de rosée dépend de l'installation. Voici une liste de cinq points à contrôler sur l'installation pour garantir que vos mesures du point de rosée soient aussi précises que possible.

• Utilisez les bons matériaux. Dans la mesure du possible, préférez l’acier inoxydable avec une bonne finition de surface pour la tuyauterie et les composants. Évitez les plastiques hygroscopiques et le caoutchouc car ils peuvent absorber l’humidité, puis la libérer dans l’air. Le PTFE convient aux températures allant jusqu’à environ -40 °C, car il présente une très faible absorption d’humidité par rapport à d’autres plastiques.
• Vérifiez que les raccords sont parfaitement étanches. Les mesures du point de rosée sont extrêmement sensibles à la moindre fuite dans le système. Serrez bien tous les raccords et vérifiez qu'ils sont parfaitement étanches – pour les filets coniques de type NPT, il est recommandé d’utiliser du ruban PTFE. Pour les raccords filetés droits comme G½", il faut installer la rondelle d'étanchéité fournie avec l'instrument entre la sonde et la cellule d'échantillonnage.
• Maintenez un flux constant. Les capteurs de point de rosée nécessitent un flux léger mais continu à travers l’élément de détection pour fournir une valeur exacte. Les hauts débits améliorent généralement le temps de réponse du capteur, mais des débits de 1 à 2 l/min sont suffisants pour les capteurs de haute qualité. N'installez pas de capteurs dans les extrémités de tube sans circulation d'air et pensez à purger les lignes d'échantillonnage avant le mesurage.
• Évitez la condensation dans la ligne d’échantillonnage. Toute la conduite d’échantillonnage, y compris les vannes et les raccords, doit être maintenue au-dessus du point de rosée du processus pour ne pas avoir d'eau. Utilisez des conduites chauffées ou pourvues d’un traçage électrique si nécessaire.
• Utilisez le bon système de mesure. L’installation directe en ligne convient si le débit d’air est suffisant, avec une température proche de la température ambiante. Une cellule d’échantillonnage protège les capteurs lors des pics de gaz chaud ou d’eau et permet d'effectuer les travaux de service sous pression.

Qu’est-ce qui est mieux, le contrôle aléatoire ou la surveillance continue ?

Les deux méthodes ont un objectif précis : les contrôles aléatoires peuvent aider à résoudre les problèmes, tandis que la surveillance continue permet de les prévenir.

Le contrôle aléatoire effectué à l’aide d’une sonde du point de rosée portable et d’un enregistreur est idéale pour les audits, les opérations de dépannage et les contrôles de l’étalonnage. Il est souvent possible de faire des économies d’énergie en trouvant et en éliminant les fuites, ainsi qu'avec un appareil de séchage bien dimensionné. Par exemple, SmartAir and Energy Oy utilise le Vaisala Indigo80 pour générer des économies d'énergie et de coûts pour les clients qui utilisent de l'air comprimé. 

La surveillance continue vous permet d'évaluer la situation en temps réel et déclenche automatiquement des alarmes si le point de rosée présente des dérives ou des pics. Les dérives ou les pics peuvent indiquer un dysfonctionnement du sécheur, une commutation ou une variation soudaine de la charge. Par exemple, sur le site de Walki à Valkeakoski, les capteurs ont déclenché l'alarme lorsque le point de rosée est monté à –25 °C. Cela a permis d'intervenir rapidement avant que le changement n’affecte la qualité du produit. La surveillance continue fournit également des données utiles sur les tendances qui peuvent être prises en compte dans les opérations de maintenance et pour planifier les investissements.

Quelles sont les normes de qualité pertinentes pour l’air comprimé ?

La principale norme ISO pour mesurer la pureté de l’air comprimé est la norme ISO 8573 qui divise la qualité de l'air comprimé en classes pour les particules, l’eau et l’huile. La norme couvre neuf domaines, dont les agents contaminants et les classes de pureté, ainsi que les méthodes d’essai pour différentes variables, notamment l’huile, les gaz, l’eau et l’humidité. La mesure du point de rosée est un moyen de prouver la conformité à la composante eau de la norme.

Pour les industries critiques en matière d’hygiène, avec un risque de croissance microbienne, la norme ISO 8573-7 couvre les contaminants viables. La sécheresse et la propreté de l’air comprimé constituent l’une des principales barrières contre la croissance microbienne.

Les avantages des instruments modernes de mesure du point de rosée

Les instruments modernes de mesure du point de rosée sont totalement différents des anciens hygromètres à miroir froid ou des sondes capacitives lentes. Les capteurs DRYCAP® de Vaisala sont pourvus d'un polymère à film mince très sensible et offrent les caractéristiques suivantes :

• Réponse rapide d'humide à sec et vice versa
• Stabilité à long terme et besoins minimaux de réétalonnage
• Haute tolérance aux environnements de condensation
• Résistance à la contamination grâce à la fonction automatique de purge chimique
• Excellente exactitude avec une très faible hystérésis
• Temps de réponse rapide et dérive minimale

Pour les ingénieurs qui doivent passer du point de rosée atmosphérique au point de rosée sous pression ou effectuer d'autres calculs ou conversions complexes de l'humidité, Vaisala propose un calculateur d'humidité gratuit et facile à utiliser.  

Vous souhaitez en savoir plus sur l'air comprimé et la mesure du point de rosée ? Téléchargez le guide électronique de l’air comprimé ou regardez le webinaire L'essentiel sur le point de rosée de l'air comprimé.