Vous souhaitez donc connaître le dimensionnement correct des tuyaux pour votre installation d’air comprimé?
C’est facile, je vais vous expliquer comment.
Je vois encore trop d’endroits où la taille du tuyau du système d’air comprimé est trop petite. C’est soit parce que l’usine ou l’atelier a grandi avec le temps, et que l’ancien système est devenu trop petit (tout à fait compréhensible), soit ils ont juste installé un tuyau trop petit pour commencer!
Quel est le problème avec un tuyau d’air comprimé trop petit?
Chute de pression!
Si trop d’air doit passer un tuyau trop petit, il aura du mal à passer à travers ce tuyau. Il en résulte une chute de pression entre le début et la fin du tuyau.
Maintenant, quel est le problème avec la chute de pression que vous demandez?
Argent!
Si la chute de pression devient trop élevée, vous devrez régler votre compresseur sur une consigne plus élevée. Plus le point de consigne de votre compresseur est élevé, plus il utilisera d’énergie (et d’argent).
Par conséquent, la chute de pression doit être maximale de 0,1! Cela signifie que la pression au point d’utilisation doit être inférieure au maximum de 0,1 bar à la pression à la sortie du compresseur. Par exemple 6,9 bar au point d’utilisation et 7 bar au compresseur.
Qu’est-ce qui influence la chute de pression?
En bref, chaque obstruction crée une chute de pression. Les tuyaux eux-mêmes bien sûr, mais aussi les coudes dans le tuyau, les raccords, les tuyaux flexibles, les raccords rapides, tout cela crée des pertes de charge.
Et, plus le tuyau est long, plus la chute de pression sera importante.
La quantité d’air traversant le tuyau est également un facteur. Plus l’air doit passer à travers un tuyau à la fois, plus la chute de pression est importante. Cela signifie également que lorsqu’aucun air n’est utilisé (la nuit, le week-end), il n’y a pas de chute de pression. C’est pourquoi vous devez toujours mesurer la chute de pression à pleine consommation d’air (toutes les machines / outils pneumatiques en marche, dans le pire des cas).
En bref, les informations dont nous avons besoin pour calculer la perte de charge sont:
- Diamètre du tuyau
- Longueur du tuyau
- Nombre de coudes, accouplements, etc.
- Débit d’air à travers le tuyau
Débit d’air
Pour commencer, vous devez connaître le débit d’air à travers votre système. Le moyen le plus simple de connaître le débit d’air (maximum) est également de consulter les spécifications de votre compresseur (consultez le manuel ou recherchez en ligne).
Il y aura toujours une ligne qui vous indiquera la puissance maximale de la machine en litres /seconde, m3 par minute ou heure, ou pieds cubes par minute (cfpm).
C’est la quantité maximale d’air que le compresseur est capable de pomper, à la pression nominale.
Mais attention, il y a une chose importante à surveiller
l / s vs Nl / s (ou cfpm vs Scfpm).
Le débit d’air indiqué dans les spécifications du compresseur est la plupart du temps Nl / s (ou S cfpm), ce qui signifie « Litres normaux par seconde » (ou pieds cubes standard par minute). Cela signifie que les valeurs sont données dans des conditions standard ou de référence, qui sont 1 bar, 20 degrés Celsius et 0% d’humidité relative.
Souvent, le débit est dit à la MODE, ce qui signifie « Livraison d’Air libre », ce qui signifie la même chose: calculé en fonction des conditions de référence (air plus ou moins atmosphérique, comme vous et moi respirons).
Donc, en fait, la DCP (Litres normaux par seconde, ou Scfpm), est en fait la quantité d’air aspirée par le compresseur par minute.
Il est comprimé, puis transporté à travers le système de tuyauterie. Ainsi, à une pression de 7 bars, les litres par minute (sans la « normale ») sont environ 8 (7 bars relatifs sont 8 bars absolus) fois plus petits que les litres par seconde normaux.
Cette différence est si souvent négligée; la plupart des gens ne la connaissent pas et utilisent la mauvaise terminologie (même parfois dans les spécifications des compresseurs!).
Tableau des tailles de tuyaux d’air comprimé
Maintenant, au lieu de vous donner des formules compliquées pour calculer la chute de pression, voici un tableau simple qui répondra à toutes vos questions de dimensionnement de tuyaux.
Recherchez le débit maximal de vos compresseurs dans la colonne de gauche. Maintenant, mesurez ou calculez la longueur totale de vos tuyaux d’air comprimé et recherchez-la dans la rangée du haut.
Vous pouvez maintenant lire la bonne taille de tuyau (en mm de diamètre) dans le tableau.
Ce tableau concerne 7 bars et une chute de pression maximale de 0,3 bar.
La valeur donnée est pour un tuyau droit sans coudes, accouplements ou autres restrictions. Comment calculer l’influence de ceux-ci peut être trouvé dans le paragraphe suivant.
| N m3/h | S cfpm | 50m | 100m | 150m | 300m | 500m | 750m | 1000m | 2000m |
| 164ft | 328ft | 492ft | 984ft | 1640ft | 2460ft | 3280ft | 6561ft | ||
| 10 | 6 | 15 | 15 | 15 | 20 | 20 | 25 | 25 | 25 |
| 30 | 18 | 15 | 15 | 15 | 25 | 25 | 25 | 25 | 40 |
| 50 | 29 | 15 | 25 | 25 | 25 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| 70 | 41 | 25 | 25 | 25 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| 100 | 59 | 25 | 25 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 63 |
| 150 | 88 | 25 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 63 |
| 250 | 147 | 40 | 40 | 40 | 40 | 63 | 63 | 63 | 63 |
| 350 | 206 | 40 | 40 | 40 | 63 | 63 | 63 | 63 | 80 |
| 500 | 294 | 40 | 40 | 63 | 63 | 63 | 63 | 63 | 80 |
| 750 | 441 | 40 | 63 | 63 | 63 | 63 | 80 | 80 | 100 |
| 1000 | 589 | 63 | 63 | 63 | 63 | 63 | 80 | 80 | 100 |
| 1250 | 736 | 63 | 63 | 63 | 63 | 63 | 100 | 100 | 100 |
| 1500 | 883 | 63 | 63 | 63 | 80 | 80 | 100 | 100 | 125 |
| 1750 | 1030 | 63 | 63 | 80 | 80 | 80 | 100 | 100 | 125 |
| 2000 | 1177 | 63 | 80 | 80 | 80 | 100 | 100 | 100 | 125 |
| 2500 | 1471 | 63 | 80 | 80 | 80 | 100 | 125 | 125 | 125 |
| 3000 | 1766 | 80 | 80 | 76 | 100 | 100 | 125 | 125 | 150 |
| 3500 | 2060 | 80 | 80 | 100 | 100 | 125 | 125 | 125 | 150 |
| 4000 | 2354 | 80 | 100 | 100 | 100 | 125 | 125 | 125 | 150 |
| 4500 | 2649 | 80 | 100 | 100 | 125 | 125 | 125 | 150 | 150 |
| 5000 | 2943 | 80 | 100 | 100 | 125 | 125 | 150 | 150 | 150 |
Tableau 1: Tableau des tailles des tuyaux d’air comprimé (en millimètres).
Influence des coudes, des accouplements et d’autres éléments sur la chute de pression
Comme dit précédemment, les coudes, les accouplements et d’autres types de restrictions augmenteront la chute de pression.
Un tuyau avec un coude aura une chute de pression plus importante qu’un tuyau sans coude. Un tuyau avec un coude et un accouplement aura une chute de pression encore plus importante.
Maintenant, je pourrais vous donner toutes sortes de formules difficiles, mais je connais un moyen plus facile.
Voici un tableau pour rechercher ce qu’on appelle la « longueur de tuyau équivalente » pour une chute de pression générée. C’est simplement un moyen d’exprimer la chute de pression pour un certain coude ou un couplage, mais pas en barres (ou psi) mais en longueur de tuyau ajoutée « virtuelle ».
Ajoutez simplement des mètres de tuyaux « virtuels » supplémentaires à votre calcul de perte de charge (tableau 1 ci-dessus) pour chaque coude ou vanne de votre système.
Tableau des longueurs de tuyaux équivalentes
Ci-dessous (tableau 2) se trouve le tableau des longueurs de tuyaux équivalentes. La valeur dépend du diamètre du tuyau. Une vanne dans un tuyau de petit diamètre aura une influence différente d’une vanne dans un tuyau de grand diamètre.
Pour connaître la longueur de tuyau équivalente pour la vanne ou la courbure de votre système, il suffit de regarder sous le diamètre de tuyau de votre système d’air comprimé pour trouver la longueur de tuyau équivalente de la vanne ou de la courbure.
Tableau 2. Table de longueur de tuyau équivalente (valeurs en mètres).
Par exemple, un coude de genou dans un tuyau de 25 mm a une longueur de tuyau équivalente de 1,5 mètre. Cela signifie que ce coude créera la même chute de pression que 1,5 mètre de tuyau droit.
Exemple de calcul du diamètre de tuyau requis.
Voici un exemple de calcul utilisant le tableau des dimensions des tuyaux d’air comprimé (tableau 1) et le tableau des longueurs de tuyaux équivalentes (tableau 2).
Disons que nous avons un compresseur à vis rotatif de 30 kW pouvant fournir 250 Nm3 / heure (mètres cubes normaux par heure). 250 Nm3 / heure correspondent à 4200 Nl / min (litre normal par minute) ou 150 scfpm (pieds cubes standard par minute).
Nous pensons qu’un tuyau de 40 mm de diamètre devrait être correct, nous voulons en être sûrs en utilisant les tableaux ci-dessus.
Disons que nous avons 20 mètres de tuyau de, avec un coude de 90 degrés (R = 2d, ce qui signifie que le rayon du coude est 2 fois le diamètre du tuyau) et un clapet anti-retour, puis à nouveau 4 mètres de tuyau.
La longueur de tuyau équivalente pour ce type de coude est de 0,25 mètre. La longueur de tuyau équivalente pour un clapet anti-retour est de 10 mètres.
Nos compteurs totaux deviennent maintenant: 20 + 0.25 +10 + 4 =34.25 mètres.
Maintenant, nous pouvons rechercher le diamètre de tuyau requis dans le tableau 1 (ci-dessus), avec une longueur de tuyau de 34,25 mètres. En regardant dans le tableau 1 à 34.25 mètres (qui n’est pas répertorié, mais nous prendrons la valeur suivante) et 250 Nm3 / heure, nous obtenons un diamètre de tuyau de 40 mm.
Bien sûr, un coude ou un accouplement ne modifie pas beaucoup la chute de pression. Mais avec un grand système avec de nombreux coudes, vannes et accouplements, la chute de pression s’additionne rapidement.
Pour un nouveau système, si vous n’êtes pas sûr du nombre de coudes, d’accouplements et d’autres éléments qui seront installés dans le système, multipliez les compteurs estimés par 1,7 pour le calcul de la perte de charge. C’est une règle de base.