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Etude bibliographique d’un compresseur
pour le machine frigorifique
Mention: Génie Mécanique et Industriel
Parcours: Génie Industriel
« Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du grade Licence en Génie
Mécanique et Industriel »
Présenté par : ANDRISOA Eddy Mariel
RAFANOMEZANTSOA Rodin
RAKOTONIAINA Avotra Nandrianina
Directeur du mémoire : Monsieur RANARIJAONA Jean Désiré, Enseignant chercheur
à l’ESPA
Soutenu le : 7 Juillet 2016
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
Mention: Génie Mécanique et Industriel
Parcours: Génie Industriel
« Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du grade Licence en Génie
Mécanique et Industriel »
Présenté par : ANDRISOA Eddy Mariel
RAFANOMEZANTSOA Rodin
RAKOTONIAINA Avotra Nandrianina
Directeur du mémoire : Monsieur RANARIJAONA Jean Désiré, Enseignant chercheur
à l’ESPA
Président du jury : Monsieur RAKOTOMANANA Charles Rodin, Chef de
département du Génie Mécanique et Industriel
Examiné par : Monsieur ANDRIAMANALINA William, Enseignant à l’ESPA
Monsieur RAVELOJAONA Johnson, Enseignant à l’ESPA
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
Etude bibliographique d’un compresseur
pour le machine frigorifique
2014-2015 i
GMI L3
REMERCIEMENTS
Tout d’abord, nous aimerions remercier le Seigneur tout puissant de nous avoir donné la
force et le courage de mener à bien la réalisation de ce mémoire.
En témoignage de notre gratitude, nous adressons nos vifs remerciements à l’endroit de :
Monsieur ANDRIANAHARISON Yvon, directeur de l’Ecole Supérieure
Polytechnique d’Antananarivo ;
Monsieur RAKOTOMANANA Charles Rodin, Chef de la mention Génie
Mécanique et Industriel, qui nous a accordé leur soutien malgré leurs nombreuses
obligations et d’avoir bien voulu présider les jury de ce mémoire.
Jamais ce travail sera terminé sans les aides précieuses de Mr RANARIJAONA
Jean Désiré; enseignant chercheur à l’ESPA qui a encadré notre travail et m’ont fait
partager son savoir. Merci pour sa disponibilité, sa patience et ses conseils.
A tous les membres des jury pour leurs disponibilités et humilités d’avoir accepté
de participer à cette soutenance, notamment :
Monsieur ANDRIAMANALINA William, Enseignant à
l’ESPA
Monsieur RAVELOJAONA Johnson, Enseignant à l’ESPA
Tous les enseignants de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, qui
nous ont formés durant notre formation.
A notre famille pour leur soutien moral et financier tout au long de nos
formations.
Nous tenons de même à remercier toutes les personnes physiques ou morales, qui ont
contribué de loin ou de près à la rédaction de ce mémoire.
GMI L3
TABLE DES MATIERES
REMERCIEMENTS ................................................................................................................... i
LISTE DES ABREVIATIONS .................................................................................................. ii
LISTE DES FIGURES .............................................................................................................. iii
LISTE DES TABLEAUX ......................................................................................................... iv
INTRODUCTION ...................................................................................................................... 1
Chapitre I : Notion du froid ........................................................................................................ 2
I.1 : Enoncé des principes de la thermodynamique ................................................................ 2
I.1.1 : Premier principe de la thermodynamique ................................................................. 2
I.1.2 : Second principe de la thermodynamique.................................................................. 2
I.2 : Cycle frigorifique : .......................................................................................................... 3
I.2.1 : Cycle frigorifique de base : ...................................................................................... 3
I.2.2 : Cycle de Rankine ...................................................................................................... 5
Chapitre II : Description d’une machine frigorifique ................................................................. 6
II.1 : Rôles des éléments constitutifs d’une machine frigorifique .......................................... 6
II.1.1 : Organes principaux ................................................................................................. 6
a) Compresseur ......................................................................................................... 6
b) Condenseur ........................................................................................................... 6
c) Détendeur ............................................................................................................. 7
d) Evaporateur .......................................................................................................... 8
II.1.2 Appareillages annexes ............................................................................................... 8
a) Réservoir de liquide ............................................................................................. 8
b) Séparateur de liquide ............................................................................................ 9
c) Les ventilateurs .................................................................................................... 9
d) Filtres .................................................................................................................. 10
e) Déshydrateur ...................................................................................................... 10
f) Voyants de liquide .............................................................................................. 11
g) Eliminateur de vibration ..................................................................................... 12
h) Silencieux de refoulement .................................................................................. 12
i) Tuyauterie .............................................................................................................. 13
j) Les thermostats ...................................................................................................... 13
II.2 : Position des éléments constitutifs d’une machine frigorifique .................................... 14
Chapitre III : Fluides frigorigènes ............................................................................................ 16
GMI L3
III.1 : Les différents fluides frigorigènes .............................................................................. 16
a) Les hydrocarbures halogènes ..................................................................................... 16
b) Les fluides naturels .................................................................................................... 16
Chapitre IV : MECANISME D’UN COMPRESSEUR FRIGORIFIQUE .............................. 19
IV-1 : Définition ................................................................................................................... 19
IV-2 : Catégorie d’un compresseur ...................................................................................... 20
IV-2-1: Le compresseur volumétrique ou alternatif à piston ............................................ 20
a) Les compresseurs alternatifs (à piston ou à membrane)................................... 20
b) Les compresseurs rotatifs ................................................................................... 21
c) Les compresseurs à vis ....................................................................................... 21
IV-2-2 : Le compresseur centrifuge ou turbocompresseur ............................................... 23
a) Les compresseurs hermétiques ........................................................................... 23
b) Les compresseurs semi-hermétiques .................................................................. 24
c) Les compresseurs ouverts ................................................................................... 25
IV-3 : Rôle du compresseur .................................................................................................. 25
IV-3-1 : Rôle du compresseur volumétrique .................................................................... 26
IV-3-2 : Rôle du compresseur centrifuge ou turbocompresseur ....................................... 26
IV-3-3 : Mode d’emploi d’un compresseur ...................................................................... 27
a) Le compresseur volumétrique ............................................................................ 27
b) Le compresseur centrifuge ................................................................................. 28
IV-4 : Recommandation pour les compresseurs ................................................................... 29
IV-5 : compresseur à piston à un étage ................................................................................. 30
IV-5-1 : Description .......................................................................................................... 30
IV-5-2: Fonctionnement .................................................................................................... 31
IV-5-3 : Cycles de compression ........................................................................................ 32
a) Le cycle théorique .............................................................................................. 32
b) Cycle idéal .......................................................................................................... 33
c) Le cycle réel ....................................................................................................... 34
IV-7 : Entretien du compresseur frigorifique ....................................................................... 34
Chapitre V : Le compresseur à air comprimé .......................................................................... 38
V-1 : Définition .................................................................................................................... 38
V-2 : Comparaison ................................................................................................................ 38
V-3 : Caractéristique ............................................................................................................. 38
GMI L3
V-4 : Fonctionnement de compresseur d’air comprimé ....................................................... 39
V-5 : Accessoires .................................................................................................................. 41
V-5-1 : Réservoir .............................................................................................................. 41
V-5-2 : Filtration ............................................................................................................... 41
V-5-3 : Soupape de sécurité .............................................................................................. 43
V-5-4 : Clapet anti-retour et le manomètre ....................................................................... 44
V-5-5 : Moteur .................................................................................................................. 44
V-5-6 : Rampe de changement.......................................................................................... 45
V-6 : Caractéristiques ........................................................................................................... 45
V-7: Critère de choix de compresseur d’air .......................................................................... 45
V-8 : Entretien du compresseur ............................................................................................ 46
V-9: Consignes de gonflage (à afficher près de la rampe) ................................................... 46
Chapitre VI : Réparation du compresseur ................................................................................ 47
Chapitre VII : Destruction de la couche d’ozone ..................................................................... 52
Chapitre VIII : Réchauffement planétaire ................................................................................ 54
Chapitre IX : Caractéristiques des impacts environnementaux ............................................... 55
IX-1 : PAES .......................................................................................................................... 55
IX-2 : Le PAO ...................................................................................................................... 55
IX-3 : Le PRG ....................................................................................................................... 56
IX-4 : L’IRTE ....................................................................................................................... 56
ANNEXE 1 ................................................................................................................................. I
ANNEXE 2 .............................................................................................................................. II
ANNEXE 3 .............................................................................................................................. III
ANNEXES 4 ............................................................................................................................ IV
BIBLIOGRAPHIES .................................................................................................................. V
WEBOGRAPHIES ................................................................................................................... VI
ii
GMI L3
LISTE DES ABREVIATIONS
BP Basse Pression
CCNUCC Convection Cadre des Nations Unies sur les Changements Climatiques
CFC Chlorofluorocarbures
FF Fluides Frigorigènes
GES Gaz à Effet de Serre
GIEC Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat
HP Haute Pression
IRTE Impact de Réchauffement Totale Equivalent
IR Infrarouge
PAES Potentiel d’Action Global sur l’Effet de Serre
PAO Potentiel d’Action sur la couche d’Ozone
PRG Plan de Gestion de Réfrigérants ou en abrégé
PS Pression de Service
R Réfrigérant
SAO Substances Appauvrissant la couche d’Ozone
UV Ultra-violets
iii
GMI L3
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Principe de fonctionnement des réfrigérateurs .......................................................... 3
Figure 2 : Simplifié du cycle frigorifique ................................................................................... 3
Figure 3 : Diagramme enthalpique du cycle frigorifique ........................................................... 4
Figure 4 : Cycle de Rankine inversé .......................................................................................... 5
Figure 5 : Compresseur .............................................................................................................. 6
Figure 6 : Condenseur ................................................................................................................ 7
Figure 7 : Détendeur thermostatique .......................................................................................... 7
Figure 8 : Evaporateur ................................................................................................................ 8
Figure 9 : Réservoir de liquide ................................................................................................... 8
Figure 10 : Séparateur d’huile .................................................................................................... 9
Figure 11 : Ventilateur ............................................................................................................. 10
Figure 12 : Filtre ....................................................................................................................... 10
Figure 13 : Déshydrateur .......................................................................................................... 11
Figure 14 : Voyants de liquide ................................................................................................. 11
Figure 15 : Eliminateur de vibration ........................................................................................ 12
Figure 16 : Silencieux de refoulement ..................................................................................... 12
Figure 17 : Tuyauterie .............................................................................................................. 13
Figure 18 : Le thermostat ......................................................................................................... 13
Figure 19 : Circuit frigorifique ................................................................................................. 14
Figure 20 : Schéma de fonctionnement du compresseur .......................................................... 19
Figure 21 : Principe de fonctionnement du compresseur ......................................................... 19
Figure 22 : Schéma du compresseur alternatif ......................................................................... 20
Figure 23 : Schéma du compresseur rotatif .............................................................................. 21
Figure 25 : Schéma du compresseur à vis ................................................................................ 22
Figure 26 : Compresseur hermétique ....................................................................................... 24
Figure 27 : Compresseur semi hermétique ............................................................................... 24
Figure 28 : Compresseur ouvert ............................................................................................... 25
Figure 29 : Compresseur volumétrique .................................................................................... 26
Figure 30 : Compresseur volumétrique système à piston ........................................................ 26
Figure 31 : Compresseur centrifuge ......................................................................................... 27
Figure 32 : Fonctionnement du compresseur à piston à un étage ............................................ 31
Figure33 : Cycle de compression ............................................................................................. 33
Figure34 : Culasse ou boite à clapet ......................................................................................... 33
Figure 35 : Circuit d’un compresseur à air comprimé.............................................................. 39
Figure 36 : Fonctionnement d’air comprimé ............................................................................ 40
Figure 37 : Montée en pression d’air comprimé ...................................................................... 40
Figure 38 : Pré-filtre d’aspiration ............................................................................................. 41
Figure 39 : Séparateur d’eau et d’huile .................................................................................... 42
Figure 40: Cartouche filtrante .................................................................................................. 43
Figure 41 : Soupape de sécurité ............................................................................................... 44
iv
GMI L3
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Caractéristiques des compresseurs volumétriques ................................................ 23
Tableau 2 : Mode d’emploi d’un compresseur volumétrique .................................................. 28
Tableau 3 : Mode d’emploi d’un turbocompresseur ................................................................ 29
Tableau 4 : Caractéristiques d’un compresseur à air ................................................................ 45
Tableau 5 : Différentes pannes d’un compresseur ................................................................... 51
Tableau 6 : Valeurs de PAES100 de quelques fluides frigorigènes. .......................................... 55
Tableau 7 : Valeurs de PAO de quelques fluides frigorigènes ................................................ 56
2014-2015 1
GMI L3
INTRODUCTION
Le compresseur dans une installation frigorifique est l’organe le plus compliqué et le
plus délicat. Ses organes sont sans cesse en mouvement et ont pour rôle, d’augmenter la
pression et de faire circuler le fluide, dans une installation frigorifique.
L'air comprimé représente aujourd'hui 10% de l'énergie globale utilisée dans le monde
industriel. Les circuits d'air comprimé permettent d'alimenter des outils et des automatismes,
avec certains avantages : transport facile dans les conduites ; faible coût des composants ; pas
de pollution et plus sécurisant que l’emploi de l’électricité.
Cependant, le problème c’est que certains utilisateurs ne connait pas comment
fonctionne leur compresseur afin de détecter les pannes en cas de défaillance de la machine et
d’assurer leur maintenance. Ce qui nous conduit à l’étude du présent mémoire intitulé : « étude
bibliographique d’un compresseur »
Le but est de faire connaitre aux utilisateurs le fonctionnent du compresseur afin de bien
maitriser leur utilisations et d’assurer leur maintenance.
Ce travail comporte trois parties, pour cela nous allons voir en premier lieu la généralité
qui consiste sur la notion du froid, description d’une machine frigorifique et les fluides
frigorigènes. En second partie le fonctionnement d’un compresseur en incluant sur le
compresseur frigorifique et le compresseur à air comprimé. Finalement l’impact
environnemental, qui consacre à la destruction de la couche d’ozone, réchauffement planétaire
et les caractéristiques de l’impact environnementaux.
PARTIE I : GENERALITES
2014-2015 2
GENERALITES
GMI L3
Chapitre I : Notion du froid
La notion du froid est basée sur l’étude thermodynamique.
I.1 : Enoncé des principes de la thermodynamique
I.1.1 : Premier principe de la thermodynamique
La première loi de la thermodynamique consiste à conserver l’énergie. Elle stipule qu’il y
a conservation d’énergie dans une transformation fermée, et ceci que la transformation soit
réversible ou non.
Enoncé du premier principe
[1] Le premier principe postule que la variation de l’énergie interne du système
thermodynamique fermé entre deux états d’équilibre, l’état initial et l’état final, est égale à la
somme des travaux des forces extérieures appliquées et des quantités des chaleurs reçus du
milieu extérieur.
Elle s’écrit sous la forme suivante :
𝑼𝟐 − 𝑼𝟏 = 𝑾𝟏→𝟐 + 𝑸𝟏→𝟐
Si W>0 et Q<0, c’est le milieu extérieur qui fournit le travail et qui reçoit la chaleur
Si W<0 et Q>0, c’est le milieu extérieur qui reçoit du travail et qui fournit la chaleur
Le premier principe s’écrit : 𝐖 + 𝐐𝟏 + 𝐐𝟐 = 𝟎
I.1.2 : Second principe de la thermodynamique
Le second principe est un principe d’évolution. Elle complète le premier principe qui est
quantitatif tandis que le deuxième est qualitatif. Il existe une variable extensive d’un système
thermodynamique appelée entropie S. Elle dépend de l’état initial et de l’état final.
𝒅𝑺 =𝒅𝑸
𝑻
𝒅𝑾 = −𝑷𝒅𝑽
𝒅𝑸 = 𝒏𝑪𝒗𝒅𝑻 + 𝒍𝒅𝑽
𝒅𝑸 = 𝒏𝑪𝒑𝒅𝑻 + 𝒉𝒅𝑷
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GENERALITES
GMI L3
Figure 1 : Principe de fonctionnement des réfrigérateurs
I.2 : Cycle frigorifique :
I.2.1 : Cycle frigorifique de base :
Le cycle frigorifique d’une machine frigorifique est représenté dans le diagramme
thermodynamique dit « des frigoristes » appelé diagramme enthalpique.
Figure 2 : Simplifié du cycle frigorifique
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GENERALITES
GMI L3
Suivant le schéma de la machine frigorifique de la figure 1, le fluide frigorigène circulant dans
le circuit, suit les évolutions suivantes :
1→2: compression isentrope des vapeurs du FF qui passent d’un niveau de BP à un niveau de
HP
2→3: désurchauffe des vapeurs de la FF HP
3→4: condensation isobare des vapeurs de FF HP qui devient du FF liquide HP
4→5: sous refroidissement de la FF liquide HP
5→6: détente isenthalpe de la FF liquide HP qui devient un mélange de liquide BP et d’une
faible quantité de vapeurs BP
6→7: évaporation isobare de la FF liquide BP qui devient des vapeurs de FF BP
7→1: surchauffe des vapeurs de FF BP
Les différentes évolutions du FF de la machine frigorifique sont représentées sur le diagramme
de Mollier :
Figure 3 : Diagramme enthalpique du cycle frigorifique
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GENERALITES
GMI L3
I.2.2 : Cycle de Rankine
[2] Le cycle de Rankine inverse ou cycle de Perkins-Evans est un cycle thermodynamique
utilisant de la vapeur d’eau comme fluide thermodynamique. Nous avons alors un cycle à
compression de vapeur.
Les différentes transformations du fluide sont les suivantes :
1→2 : compression du fluide
2→3 : refroidissement du fluide
3→4 : condensation du fluide
4→ 5 : détente du fluide
5→1 : évaporation du fluide
Les différents processus d’évolution du fluide sont représentés dans le diagramme entropique
suivant :
Figure 4 : Cycle de Rankine inversé
2014-2015 6
GENERALITES
GMI L3
Chapitre II : Description d’une machine frigorifique
Une machine frigorifique est composée généralement de quatre éléments principaux : le
compresseur, le condenseur, le détendeur et enfin l’évaporateur.
II.1 : Rôles des éléments constitutifs d’une machine frigorifique
Une machine frigorifique est constituée des organes principaux et des appareillages annexes.
II.1.1 : Organes principaux
a) Compresseur
Le compresseur est une pièce principale d’une machine frigorifique. Il aspire le
fluide frigorigène gazeux à basse pression, le comprime à un niveau plus haut de pression.
Le moteur électrique tourne à une vitesse élevée alors il est nécessaire de lubrifier les parties
mécaniques, en mouvement, avec l’huile stocké dans le carter.
Figure 5 : Compresseur
b) Condenseur
Le condenseur est un échangeur de chaleur qui va permettre l’évacuation de la chaleur
contenue dans le fluide frigorigène gazeux en le liquéfiant à la sortie. Le liquide est refroidit
par l’eau ou par l’air, selon le type du condenseur.
2014-2015 7
GENERALITES
GMI L3
Figure 6 : Condenseur
c) Détendeur
Dans l'ensemble du fonctionnement d'une machine frigorifique, le détendeur permet
de réduire la pression du fluide frigorigène liquide issu du condenseur avant son introduction
dans l’évaporateur dans le but de permettre sa vaporisation à basse température dans
l’évaporateur.
Figure 7 : Détendeur thermostatique
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GENERALITES
GMI L3
d) Evaporateur
L’évaporateur est un échangeur de chaleur dans lequel le fluide frigorigène liquide
à bas niveau de température et de pression, va absorber la chaleur du milieu à refroidir à
pression constante devenant ainsi gazeux.
Figure 8 : Evaporateur
II.1.2 Appareillages annexes
a) Réservoir de liquide
Le réservoir de liquide est placé à la sortie du condenseur et sert à stocker le fluide
frigorigène liquide à la mise en arrêt de l’appareil ou lors des opérations de maintenance. Il
permet d'alimenter le détendeur en liquide de façon permanente à l'aide de son tube plongeur et
assure la régulation du système frigorifique lorsque les variations de charges thermiques
sont importantes.
Figure 9 : Réservoir de liquide
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GENERALITES
GMI L3
b) Séparateur de liquide
L’huile, entraînée par le compresseur vers les autres organes de l’installation,
est non miscible avec le fluide frigorigène comme l’ammoniac R717. Le séparateur d’huile est
raccordé par une conduite d'entrée de fluide frigorigène qui est reliée au refoulement du
compresseur, par une sortie fluide frigorigène qui est reliée au condenseur et par une conduite
de retour d'huile qui regagne le carter du compresseur. Le séparateur permet d’empêcher la
circulation de l’huile dans le circuit frigorifique. Il piège l’huile et la renvoie au carter du
compresseur.
Figure 10 : Séparateur d’huile
c) Les ventilateurs
Dans les installations frigorifiques, les ventilateurs ont pour rôle d'assurer la circulation
d'air dans l'appareil. Elles aident l'air, au moyen du condensateur, à réguler la température,
améliorant ainsi la performance de refroidissement dans le frigo.
2014-2015 10
GENERALITES
GMI L3
Figure 11 : Ventilateur
d) Filtres
Les filtres servent à harponner les impuretés contenues dans le circuit frigorifique. On
distingue trois types de filtres : filtres à impuretés, filtre d’aspiration, filtre à huile.
Figure 12 : Filtre
e) Déshydrateur
Le déshydrateur, situé entre le réservoir de liquide et le voyant de liquide combiné avec
le filtre, est composé d'un mélange optimal de gel de silice, d'un tamis moléculaire et d'oxyde
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GENERALITES
GMI L3
d'aluminium activé. Il maintient la teneur en eau du fluide frigorigène à un niveau acceptable
dans le circuit frigorifique et élimine les acides nuisibles.
Figure 13 : Déshydrateur
f) Voyants de liquide
On distingue, parmi les voyants, deux types: les voyants simples et les voyants
indicateurs d’humidité.
Le voyant simple est un organe placé juste avant le détendeur et après le filtre
déshydrateur qui permet de contrôler la présence éventuelle de bulles.
Le voyant indicateur d’humidité un voyant simple avec une double fonction, celle
de l’indication de l’état de saturation du circuit frigorifique à l’aide d’une couronne indicatrice
qui change de couleur en fonction du teneur en eau.
Figure 14 : Voyants de liquide
2014-2015 12
GENERALITES
GMI L3
g) Eliminateur de vibration
L’éliminateur de vibration se situe près de l’organe qui produit ces vibrations
autrement dit il est situé près du compresseur. Il permet de réduire les vibrations transmises au
circuit frigorifique par une machine en mouvement et d’absorber les tensions dues aux
dilatations et aux contractions des conduits.
Figure 15 : Eliminateur de vibration
h) Silencieux de refoulement
Le silencieux de refoulement est monté entre le compresseur et le condenseur juste
après l’éliminateur de vibrations s’il existe, qui a pour tâche de réduire les bruits causés par les
vibrations et la pulsation des vapeurs de fluide frigorigène dans la conduite de refoulement.
Figure 16 : Silencieux de refoulement
2014-2015 13
GENERALITES
GMI L3
i) Tuyauterie
La tuyauterie est un élément important d’installations frigorifiques. Une mauvaise
conception et une mauvaise exécution des conduites d’installations frigorifiques peuvent avoir
pour conséquence un fonctionnement défectueux, voire des endommagements au niveau de
l’installation frigorifique. Elle est actuellement réalisée en tube de cuivre, qui sert à transporter
l’huile dans les conduites d’agents réfrigérants.
Figure 17 : Tuyauterie
j) Les thermostats
Un thermostat est un organe de régulation de la température interne du réfrigérateur
capable de maintenir constante la température sous l’effet d’une détection de température.
Figure 18 : Le thermostat
2014-2015 14
GENERALITES
GMI L3
II.2 : Position des éléments constitutifs d’une machine frigorifique
Les éléments constitutifs d’une machine frigorifique sont placés selon leurs rôles et
utilités dans l’installation frigorifique.
Figure 19 : Circuit frigorifique
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GENERALITES
GMI L3
: Zone à basse pression
: Zone à haute pression
1 :Compresseur
2 :Eliminateur de vibration
3 :Silencieux de refoulement
4 :Condenseur
5 :Réservoir de liquide
6 :Filtre déshydrateur
7 :Voyant de liquide
8 :Détendeur
9 :Evaporateur
10 :Thermostat
11 :Séparateur de liquide
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GENERALITES
GMI L3
Chapitre III : Fluides frigorigènes
III.1 : Les différents fluides frigorigènes
Les fluides frigorigènes sont des substances ou des mélanges de substances utilisés dans les
circuits de systèmes frigorifiques. Ils sont toujours précèdes du préfixe « R » qui signifie
réfrigérant suivi de leur chiffre d’identification. Les fluides frigorigènes assurent le transfert de
chaleur dans un circuit frigorifique. On peut classer les FF sous deux catégories : les
hydrocarbures halogènes, et les fluides naturels.
a) Les hydrocarbures halogènes
Les CFC
Interdit dans l’installation nouvelle grâce à leurs nocivités à la couche d’ozone, les
installations existantes peuvent rester en service mais pas rechargées
Exemple de CFC : R11, R12, R13; R113, R114, R115.
Les HCFC
Grâce à leur participation à l’effet de serre, les HCFC sont interdits dans tout appareil
neuf, et les installations existantes peuvent rester en service et être recharger avec les fluides
recyclés.
Exemple de HCFC : R123, R124, R141b, R142b, R22,
Les HFC
Les HFC ne sont pas nocifs pour la couche d'ozone mais participent à l'effet de serre.
Donc seuls fluides autorisés à être utilisé dans les nouvelles installations
Exemple de HFC : R-134A, R-32, R-125, R-143A, R-404A, R-407C, R410A
b) Les fluides naturels
Les fluides naturels ont pour la plupart été remis en cause du fait de leur dangerosité :
toxicité ou inflammabilité. Ils ont peu ou pas d'impact sur l'effet de serre. Les fluides naturels
sont les suivants : le propane, l’ammoniac, le dioxyde de carbone.
Le propane
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GENERALITES
GMI L3
Connu sous la désignation frigorifique R290, le propane est un très bon réfrigérant, fait
partie des gaz envisagés pour remplacer les HFC, mais à cause de son explosivité, il est
considéré comme dangereux.
L’ammoniac
L’ammoniac est un produit naturel, connu sous la désignation frigorifique R717, très
répandu dans la nature, nécessaire à la vie et sans influence sur la couche d’ozone, ni sur l’effet
de serre mais sa toxicité élevée rend son utilisation dangereuse.
Le dioxyde de carbone
Connu sous la désignation frigorifique R744, le 𝐶𝑂2 ne présente aucun potentiel
d'appauvrissement de la couche d'ozone et, s'il est mis en œuvre en tant que fluide frigorigène
dans des circuits fermés, son effet de serre direct est négligeable. Il est non inflammable,
chimiquement inactif et plus lourd que l'air avec une température critique relativement basse.
PARTIE II : FONCTIONNEMENT
D’UN COMPRESSEUR
19
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Dans la vie quotidienne, on a plusieurs types de compresseur utilisé dans tous les
domaines de mécanique, thermique, électrique et automatisme mais ici, on consacre sur les
deux compresseurs qui sont : le compresseur pour l’appareil frigorifique et le compresseur à air
comprimé.
Chapitre IV : MECANISME D’UN COMPRESSEUR FRIGORIFIQUE
IV-1 : Définition
[3] Le compresseur est dit « cœur » du circuit frigorifique ; il aspire le fluide frigorigène
gazeux (sous une très basse température et basse pression) provenant de l’évaporateur, le
comprime (à haute température et haute pression) et puis le refoule vers le condenseur.
Figure 20 : Schéma de fonctionnement du compresseur
Figure 21 : Principe de fonctionnement du compresseur
20
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
IV-2 : Catégorie d’un compresseur
Suivant la technologie mise en œuvre et les puissances, on trouve les types suivants:
IV-2-1: Le compresseur volumétrique ou alternatif à piston
[4] Le fluide est comprimé par variation de volume d’une capacité dans laquelle il a été
préalablement aspiré.
La compression peut être réalisée :
a) Les compresseurs alternatifs (à piston ou à membrane)
Le compresseur à piston est l'un des tout premiers modèles de compresseurs, mais il
reste le plus polyvalent et offre toujours un excellent rendement. Le compresseur à piston
pousse un piston dans un cylindre au moyen d'une bielle et d'un vilebrequin. Si un seul côté du
piston est utilisé pour la compression, le compresseur est appelé compresseur à simple effet. Si
les deux côtés du piston (supérieur et inférieur) sont utilisés, le compresseur est alors un
compresseur à double effet.
La gamme de compresseurs à piston fonctionne à une puissance comprise entre 0,75
kW et 420 kW (de 1 CV à 563 CV) et délivre une pression nominale de 1,5 à 414 bars.
Figure 22 : Schéma du compresseur alternatif
21
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
b) Les compresseurs rotatifs
Par déplacement, à l’intérieur d’un corps cylindrique creux (stator), d’une masse
excentrée (rotor), agissant sur une spirale fixe.
Il est composé d’un piston cylindrique tournant, décentré sur son axe qui crée la
compression du fluide frigorigène. La chambre d’aspiration et la chambre de compression
sont séparées par une palette étanche.
Figure 23 : Schéma du compresseur rotatif
c) Les compresseurs à vis
Comporte deux vis qui permettent de comprimer l'air. C'est le modèle de compresseur
le plus utilisé de nos jours. Comme pour le compresseur à piston, on joue ici sur une diminution
du volume pour augmenter la pression.
Pour débits faibles à élevés et pression moyenne (5 à 13 Bar) de puissances supérieures à
10 chevaux (7,5 kW)
22
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Figure 25 : Schéma du compresseur à vis
Caractéristiques des compresseurs volumétriques
Type de
machine
Conception et construction Conception et
construction
Compresseurs
mécaniques
alternatifs à
pistons
à simple ou
double effet
Ouverts Verticaux Compression
simple ou
étagée
à simple effet Hermétiques
accessibles
Verticaux Compression
simple ou
étagée
hermétiques Verticaux Compression
simple ou
étagée
Compresseurs
mécaniques
rotatifs
Rotatifs à
piston roulant
Ouverts Verticaux ou
horizontaux
Compression
simple
Rotatifs à
piston tournant
Hermétiques
accessibles
Verticaux ou
horizontaux
Compression
simple
23
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
hermétiques Verticaux ou
horizontaux
Compression
simple
Compresseurs
mécaniques à
vis
à vis
Ouverts Verticaux ou
horizontaux
Compression
simple ou
étagée
Hermétiques
accessibles
Verticaux ou
horizontaux
Compression
simple ou
étagée
hermétiques Verticaux ou
horizontaux
Compression
simple ou
étagée
Compresseurs
mécaniques à
spirales
à spirales
Ouverts Verticaux ou
horizontaux
Compression
simple
Hermétiques
accessibles
Verticaux ou
horizontaux
Compression
simple
Hermétiques Verticaux ou
horizontaux
Compression
simple
Tableau 1 : Caractéristiques des compresseurs volumétriques
IV-2-2 : Le compresseur centrifuge ou turbocompresseur
Les compresseurs centrifuges agissent principalement par accélération centrifuge d'un
flux de fluide, on les retrouve également dans les turbines à gaz, turboréacteurs,
turbocompresseurs.
a) Les compresseurs hermétiques
Le moteur électrique et le compresseur font partie de la même enveloppe. Il s’agit de
compresseurs de petite puissance déstinés aux applications domestiques ou commerciales
(vitrines de réfrigération,climatisseurs individuels,réfrigérateur ménager.)
24
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Figure 26 : Compresseur hermétique
b) Les compresseurs semi-hermétiques
Les compresseurs semi-hermétiques ont l'ensemble moteur-compresseur accouplé
directement à l’intérieur d’un corps en fonte usiné. L’accès aux différents organes est possible.
C'est le vilebrequin ou un excentrique qui actionne par rotation un piston avec l'aide d'un moteur
électrique. La descente du piston crée une dépression qui force l'ouverture du clapet
d'aspiration. Le gaz, en provenance de l'évaporateur, entre dans le cylindre, puis il est comprimé
par la remontée du piston et est refoulé quand le piston est au point haut, ouvrant le clapet de
refoulement. Ce type de compresseur peut avoir plusieurs cylindres.
Figure 27 : Compresseur semi hermétique
25
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
c) Les compresseurs ouverts
Le moteur et le compresseur sont deux entités indépendantes reliées entre elles par un
arbre d'accouplement ou une courroie. Cela permet le raccordement à un moteur électrique,
diesel ou à gaz.
L'accès aux différents éléments du compresseur est possible. Ce type de compresseur
est utilisé dans les installations de puissance frigorifique importante.
Suivant la technologie de compression, on distingue dans cette catégorie les
compresseurs à piston, à vis et centrifuges.
Figure 28 : Compresseur ouvert
IV-3 : Rôle du compresseur
Le compresseur dans une installation frigorifique a pour rôle d’augmenter la pression et
de faire circuler le fluide, dans une installation frigorifique. C’est un organe le plus compliqué
et le plus délicat. Ses organes sont sans cesse en mouvement.
26
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
IV-3-1 : Rôle du compresseur volumétrique
Les compresseurs volumétriques produisent une augmentation de pression du gaz aspiré
par une diminution de volume, soit par un système à pistons alternatifs (compresseurs à pistons)
ou rotatifs (compresseurs rotatifs et à palettes), soit par un système de spirales (spiro
compresseurs ou scroll systèmes), soit par un système à vis (compresseurs à vis).
Figure 29 : Compresseur volumétrique
Figure 30 : Compresseur volumétrique système à piston
IV-3-2 : Rôle du compresseur centrifuge ou turbocompresseur
Le compresseur centrifuge ou turbocompresseurs joue un rôle dans lesquels la
compression résulte de la force centrifuge obtenue par entraînement dynamique au moyen d’une
roue à aubes. Il agit principalement par accélération d'un flux de fluide, il n'est donc pas
27
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
particulièrement indiqué pour fournir une importante pression en sortie, sauf à multiplier les
étages de compression, comme dans les turbines à gaz et les turboréacteurs. Machine de très
forte puissance, et très fort débit, donc onéreuse.
Figure 31 : Compresseur centrifuge
IV-3-3 : Mode d’emploi d’un compresseur
a) Le compresseur volumétrique
Type Piston Rotatif Spirales Vis
Volume
balayée en
[m3/h]
Jusqu’à 1500
De 350 à 5600
Faible de 10 à
200
De 500 à 5000
Vitesse de
rotation en
[Tr /min]
Jusqu’à 1800
Jusqu’à 4000
Jusqu’à 10000
Jusqu’à 3000
Taux de
compression
2 à 10 5 à 6 Environ 5 20 à 30
28
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Type Piston Rotatif Spirales Vis
Applications
Ménager
Commercial
Industriel
Commercial
Industriel
Commercial Industriel
Pression
1,5 à 414 bars
< 2 bar
8 à 10 bars
5 à 13 bars
Avantages Peu de sonore ; Moteur accessible en cas de panne
Inconvénients Vibrations ; Problème d’encombrement
Tableau 2 : Mode d’emploi d’un compresseur volumétrique
b) Le compresseur centrifuge
Type Volume balayée en
[m3/h]
Vitesse de rotation en
[Tr /min]
Application
Hermétique
0.6 à 95
3000
Froid ménager
Froid commercial
Climatisation
Semi-hermétique
3 à 1800
1500
Froid commercial
Semi –industriel
Ouvert
0.81 à 1700
500 à 1800
Froid commercial
Semi – industriel
Froid industriel
29
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Avantages Il est peu encombrant ; Fiable ; Relativement accessible ; Peu
d’entretien
Inconvénients
Limité en puissance ; Moteur inaccessible en cas de panne ; Moteur
imposé par le fabricant
Tableau 3 : Mode d’emploi d’un turbocompresseur
IV-4 : Recommandation pour les compresseurs
Les recommandations pour les compresseurs sont basées sur les points suivants :
Pression :
Il faut déterminer l'utilisation nécessitant la pression la plus élevée.
Ne pas oublier de réguler la pression en fonction de chaque outil pneumatique car une pression
excessive l'endommagera.
Débit :
Déterminer le débit dont vous avez besoin n'est pas aisé. Il faut penser aujourd'hui mais
aussi prévoir l'avenir.
Le compresseur choisi doit avoir un débit réel au moins équivalent à votre
consommation maximale ou un débit réel égal à la consommation moyenne multipliée par 1,5.
Réservoir :
Choisir un réservoir de 500 [𝑙] maxi pour un compresseur dont le débit réel est inférieur
ou égal à 50[𝑚3/ℎ]. Pour un débit réel supérieur à 50[𝑚3/ℎ], on peut choisir un réservoir de
900 ou 1.000[𝑙].
Notons que : le réservoir ne génère pas d'air comprimé et n'augmente pas le débit du
compresseur !
Niveau sonore.
Un compresseur d'air est susceptible de travailler pendant de nombreuses heures à
proximité des différents postes de travail. La limite sonore réglementaire pour cet équipement
est officiellement fixée à 76 dB (A). Vous pouvez placer votre compresseur dans un local isolé.
30
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Moteur électrique
Il existe des moteurs à démarrage direct ou à démarrage étoile-triangle.
- Le démarrage direct demande, durant quelques secondes, 6 fois l'intensité nominale du
moteur.
- Le démarrage étoile-triangle est progressif. Il demande, durant quelques secondes, 3 fois
l'intensité nominale du moteur au démarrage.
Compte tenu que 1 kW (moteur 400 V Tri), un moteur de 4 kW demandera au
démarrage :
- 22,8 A en étoile-triangle (1,9 A x 4 kW x 3)
- 45,6 A en direct (1,9 A x 4 kW x 6)
IV-5 : compresseur à piston à un étage
IV-5-1 : Description
(1) Le compresseur à un étage se compose :
d’un cylindre
d’un piston
d'un clapet d’aspiration
d'un clapet de refoulement
d'une bielle
d'un volant d'entraînement
Remarque :
o Le clapet et son siège constituent une soupape. Le clapet est la partie mobile, le siège la
partie fixe. Dans le langage courant, on utilise souvent le mot clapet au lieu de soupape
pour désigner l'ensemble (c'est l'inverse dans le langage automobile).
o Les soupapes sont contenues dans la culasse qu'on appelle plus généralement boîte à
clapets.
31
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
IV-5-2: Fonctionnement
Lorsque le volant tourne, entraîné lui-même par une machine électrique ou thermique,
le piston est animé d’un mouvement alternatif quasi sinusoïdal.
Lorsqu’il descend, la pression dans le cylindre diminue. Dès qu'elle est inférieure à celle
en amont du clapet d’aspiration, celui-ci s'ouvre, laissant l'air entrer à l'intérieur. (Aspiration)
Lorsqu’il monte, la pression dans le cylindre augmente. Dès qu'elle dépasse la pression
au-dessus du clapet de refoulement, celui-ci s’ouvre et laisse échapper l’air vers la sortie.
(Échappement)
Ici, les clapets sont actionnés par des différences de pression et non par un arbre à cames
comme dans les moteurs de voiture.
Figure 32 : Fonctionnement du compresseur à piston à un étage
En 1 : le piston amorce sa course descendante qui crée une dépression dans le cylindre
; la pression dans la conduite d’aspiration force le clapet d’aspiration à s’ouvrir. La pression
dans la conduite de refoulement maintient le clapet de refoulement fermé.
En 2 : le piston commence sa course ascendante de compression. La pression en montant
dans le cylindre fait fermer le clapet d’aspiration. Mais la pression dans le cylindre est encore
insuffisante pour permettre la levée du clapet de refoulement.
32
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
En 3 : la pression dans le cylindre a augmenté jusqu’à dépasser légèrement la haute
pression. Le clapet de refoulement se soulève et le gaz comprimé s’échappe dans la conduite
de refoulement.
En 4 : le piston finit sa course ascendante au point mort (haut du piston). On constate
qu’un espace mort ou nuisible rempli de vapeur HP reste entre le haut du piston et le bloc à
clapets.
Cet espace n’est jamais balayé par le piston.
En 5 : au cours de sa course descendante, le clapet d’aspiration ne s’ouvrira que lorsque
la pression dans le cylindre sera légèrement inférieure à celle existante dans la conduite
d’aspiration.
IV-5-3 : Cycles de compression
(2) Les cycles de compression représentés dans la figure suivante montrent l'évolution
de la pression en fonction des déplacements du piston.
a) Le cycle théorique
Compression : Le piston amorce son mouvement vers les clapets. L'air contenu dans le
cylindre est comprimé, sa pression et sa température augmentent. Cette phase correspond à l'arc
de courbe AB.
Refoulement
Au moment où la pression dans le cylindre atteint la pression P2, le clapet de refoulement
s'ouvre et l'air est évacué vers l’utilisation sous la pression P2, jusqu'au moment où le piston
atteint la fin de sa course. Cette phase est représentée par la droite BC. Nous supposons qu'en
fin de course le piston vient exactement toucher le bas de la culasse et donc qu'il n'y a plus d'air
dans le cylindre.
Aspiration
Le piston amorce son retour en s'éloignant des clapets. Comme, en théorie, il n'y a pas
d'air résiduel dans le cylindre, on a simultanément et instantanément : fermeture du clapet de
refoulement, chute de la pression de P2 à P1 et ouverture du clapet d'aspiration.
33
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Cette phase est représentée par la droite CD. Ceci fait, de D en A, c'est-à-dire pendant
la totalité de la course du piston, l'air pénètre dans le cylindre. Arrivé en A, le piston amorce
son mouvement de retour, le clapet d'aspiration se ferme et un nouveau cycle commence.
Figure 33 : Cycle de compression
Figure 34 : Culasse ou boite à clapet
b) Cycle idéal
En fait : les clapets présentent une certaine résistance à l'ouverture, due aux ressorts de
rappels dont ils sont munis. Leur ouverture ne s'effectue donc que lorsque la pression aval est
légèrement inférieure à la pression amont.
34
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Pour la même raison, la fermeture se fait avec une légère avance. Il s'ensuit que la phase
d'aspiration "DA" s'effectue, pour une pression dans le cylindre légèrement inférieure à la
pression atmosphérique P1 et que la phase de refoulement BC s'effectue pour une pression dans
le cylindre légèrement supérieure à P2.
Par ailleurs, le passage de l'air à travers les clapets crée une légère perte de charge dont
l'effet s'ajoute au précédent.
De plus, contrairement à l'hypothèse précédente, il existe toujours un volume résiduel
appelé "espace mort" entre le piston et la culasse (la distance étant de 0,5 à 1mm). Pour que le
clapet d'aspiration s'ouvre, il faut que le piston redescende suffisamment de façon que la
pression à l'intérieur du cylindre tombe en dessous de la pression en amont.
c) Le cycle réel
Enfin l'inertie des clapets et l'inertie du gaz en mouvement provoquent des phénomènes
complexes qui font que les pressions ne peuvent varier brutalement et, que parfois, elles
oscillent avant de se stabiliser. Ceci a pour effet de déformer la courbe du cycle théorique.
IV-7 : Entretien du compresseur frigorifique
(3) Il est recommandé d'instaurer et de tenir régulièrement un cahier d'utilisation et
d'entretien. Les vidanges d'huile doivent être effectuées selon les périodicités indiquées dans le
manuel d'utilisation fourni par le constructeur. Même si le nombre d'heures de Fonctionnement
n'est pas atteint pour la vidange suivante, il convient d'effectuer au moins une vidange par an.
Les autres travaux d'entretien ou contrôles périodiques sont également indiqués dans le manuel
technique, et doivent être respectés scrupuleusement.
Si le compresseur est entraîné par un moteur électrique, et avant toute intervention,
il convient de couper l'alimentation électrique et de dépressuriser tous les circuits,
pneumatique
36
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
concernés, afin qu'aucune fausse manœuvre ne puisse être commise par quelqu'un ignorant
votre intervention en cours.
Il faut également et systématiquement couper l'alimentation avant d'intervenir sur
l'armoire électrique (interrupteur marche/arrêt, temporisation du démarrage, compteur horaire,
minuterie des purges, interrupteur automatique des sécurités, etc...).
On peut se rendre compte avec les températures (après les refroidisseurs) si les clapets
fonctionnent normalement : = + 10°C par rapport à la température ambiante. La formation de
calamine se matérialise par des dépôts qui alourdissent les clapets, perturbant leur bon
fonctionnement. Ceci entraîne la création de "points chauds" avec risques d'explosion au-delà
de 450°C.
Les clapets doivent être nettoyés sans outils pouvant les "marquer", avec une brosse
douce. Si le siège du clapet présente des rayures, il est possible de roder le siège (attention à la
nature du métal et à sa dureté). Il est toutefois préférable de changer l'ensemble "clapet
d'aspiration" et "clapet de refoulement", se présentant le plus souvent en lamelles métalliques
s'ouvrant et se refermant par l'écoulement du fluide [remplacement par paire). En plus du sens
de montage lié à l'écoulement du fluide, le clapet de refoulement démonté se distingue souvent
du clapet d'aspiration démonté par les traces de "chauffe" du métal.
Si une soupape de sécurité inter-étages se déclenche, cela indique que cette pression
intermédiaire est trop élevée, provenant généralement d'un mauvais fonctionnement du clapet
d'aspiration de l'étage suivant mais quelquefois aussi du clapet de refoulement de l'étage suivant
A chaque démontage des filtres, il convient de les nettoyer avec un chiffon propre et de
surveiller une éventuelle corrosion interne. Il faut également lubrifier leur joint torique
d'étanchéité ainsi que les filetages. Le repérage des fuites, sur une installation sous pression, se
fait en badigeonnant de l'eau savonneuse avec un pinceau. Il est évident qu'il ne faut jamais
serrer ou desserrer une pièce à l'origine d'une fuite lorsque l'installation est encore sous pression.
De même, il ne faut jamais ressouder ou braser les circuits conduisant la pression, pour
les raisons que vous imaginez. Le serrage des vis de culasse doit s'effectuer en diagonale à la
clé dynamométrique, en respectant les couples indiqués par le constructeur. Après, des travaux
d'entretien, il est utile de vérifier le compresseur en le tournant à la main par le volant.
37
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Si le compresseur est équipé d'une pompe à huile, après un démontage, il est nécessaire
de purger le circuit d'huile afin d'éliminer les bulles d'air. Le moteur d'entraînement s'entretient
de façon normale, en fonction de ses caractéristiques. Un contrôle régulier des courroies
d'entraînement et de ventilateur doit porter sur leur état, leur usure et leur tension. En cas de
périodes longues sans mise en service, il convient de laisser fermer tous les robinets de purge
et d'isolement, de laisser les cartouches dans les filtres, et de laisser dans le groupe-compresseur
(fixe) une pression de 20 à 40 bars, afin d'éviter que l’humidité extérieure ne pénètre dans le
circuit pneumatique
De plus, si le refroidissement est assuré par un circuit à eau, il faut se méfier des périodes
de gel si la température ambiante du local peut descendre au-dessous de + 3°C. Enfin, il ne faut
pas entreprendre soi-même des réparations sur l'embiellage et sur les paliers. Adressez-vous à
l'entreprise spécialisée compétente pour assurer le service après-vente, et agréée par le
constructeur.
2014-2015 38
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Chapitre V : Le compresseur à air comprimé
V-1 : Définition
[5] L'air comprimé représente aujourd'hui 10% de l'énergie globale utilisée dans le monde
industriel. Pour produire de l'air comprimé, il existe deux types de compresseurs en fonction
des besoins. Ils utilisent de l'électricité. Ces compresseurs :
Compresseur à piston
Compresseur à vis
V-2 : Comparaison
Le compresseur à vis, comme son nom l’indique, comporte deux vis qui permettent de
comprimer l'air. Comme pour le compresseur à piston, on joue ici sur une diminution du volume
pour augmenter la pression. Mais contrairement aux pistons, dans les cylindres qui utilisent des
segments pour assurer l'étanchéité, il n'y a pas de frottement entre les vis mâle et femelle, c'est
le film d'huile qui assure l'étanchéité.
L'huile utilisée dans ces compresseurs est souvent refroidie. Car, contrairement aux
compresseurs à pistons, l'huile sert aussi à l'étanchéité des vis. Si l'huile est trop chaude, elle
n'est plus assez visqueuse pour garantir l'étanchéité.
Il existe aussi des compresseurs à vis dont la chambre de compression n'est pas lubrifiée.
Les vis, synchronisées, n'entrent pas en contact l'une avec l'autre. L'air comprimé produit est
alors totalement exempt d'huile.
V-3 : Caractéristique
De façon générale, tous secteurs d’activités confondus, l’air comprimé représente en
moyenne 10 à 15 % de la facture d’électricité des entreprises. La part de la consommation
d’énergie dans le budget global du fluide air comprimé varie de 60 à 90 % suivant l’utilisation
qui en est faite.
Le rendement d’une installation complète dépasse rarement 10 %. Ceci peut se traduire
par un prix du kWh « pneumatique » à 7 bars, de 10 à 20 fois plus élevé que le prix du kWh
électrique ou un coût d’utilisation compris généralement entre 0.6 centimes d’euros et 3
centimes d’euros le m3. La température de fonctionnement du compresseur varie de 22°C à
25°C.
2014-2015 39
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Figure 35 : Circuit d’un compresseur à air comprimé
Les moteurs d’entraînement :
Moteurs électriques (220v ou 380v) utilisés principalement pour les stations de
gonflage fixes.
Moteurs thermiques (2T, sp95, GO) équipent les unités mobiles.
Le débit exprimé en m3/heure 6, 8, 12, 15, 24, 50 etc.
V-4 : Fonctionnement de compresseur d’air comprimé
[6] Contrairement aux solides et aux liquides, très peu compressibles, les gaz peuvent se
comprimer aisément.
Cette opération consiste à rapprocher les molécules pour en faire tenir un plus grand
nombre dans un même volume
En plongée, les compresseurs que nous utilisons compriment l’air pour l’amener
progressivement de la pression atmosphérique à la pression désirée : 176, 200, 230 ou
300 bars.
La compression se fait en plusieurs étapes (par étage), chaque étage étant constitué d’un
ensemble cylindre/piston :
2014-2015 40
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Figure 36 : Fonctionnement d’air comprimé
Montée en pression :
Figure 37 : Montée en pression d’air comprimé
Le volume des différents cylindres diminuant à chaque étape (rapport de compression),
la montée en pression se fait du 1er au dernier étage jusqu’à la pression maximale prévue.
La montée à de telles pressions (200, 300 bars) ne peut s’effectuer que par étages
successifs, car les contraintes imposées en température et en efforts mécaniques ne peuvent être
supportées ni par les matériaux, ni par les huiles...
2014-2015 41
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
V-5 : Accessoires
V-5-1 : Réservoir
(6) La fonction du réservoir est d’accumuler et de garantir une plus grande stabilité de
pression de l’air. La capacité du réservoir doit être proportionnelle à l’installation d’utilisation.
Les caractéristiques du réservoir doivent respecter scrupuleusement les normes en vigueur en
la matière dans le pays d’utilisation. Contrôler soigneusement que les systèmes de sécurité du
réservoir sont activés et qu’ils fonctionnent
V-5-2 : Filtration
L’air en phase de compression contient :
de l’eau, en provenance de l’air ambiant aspiré
de l’huile, issue du système de lubrification.
Les différents systèmes de filtration :
Pré-filtre d’aspiration : placé en amont du 1er étage, sert à filtrer l’air aspiré à
l’extérieur
Figure 38 : Pré-filtre d’aspiration
Entre chaque cylindre, les vapeurs d’eau et d’huile produites par le compresseur sont
éliminées par un filtre appelé le séparateur d’eau et d’huile (ou décanteur) :
le décanteur fonctionne comme une tuyère et filtre les particules d’eau et d’huile
présentes dans l’air;
2014-2015 42
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
le résidu de cette filtration appelé « condensat » (liquide blanchâtre) est évacué du
séparateur par une purge (manuelle ou automatique)
Figure 39 : Séparateur d’eau et d’huile
Poussières, pollens, bactéries, particules d’huile, humidité, gaz nocifs (CO2, CO…) sont
autant d’éléments pouvant contaminer l’air comprimé, il faut une cartouche filtrante, après la
sortie du dernier étage, comprenant les éléments suivants :
séchage de l’air : tamis moléculaire;
absorptions vapeurs d’huile et odeurs : charbon activé
rétention poussières et séparation des couches : du feutre;
pièges à CO et CO2 sur certains modèles : hopcalite.
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FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Figure 40: Cartouche filtrante
V-5-3 : Soupape de sécurité
Des soupapes de sécurité sont interposées entre chaque étage du compresseur pour éviter
toute montée excessive en cas de dysfonctionnement des clapets d’admission ou de
refoulement.
Le principe est simple : Un clapet est maintenu sur son siège par un ressort taré à une
force légèrement supérieure à la pression maximale attendue et si cette pression est dépassée,
le clapet se soulève et l’air s’échappe.
2014-2015 44
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Figure 41 : Soupape de sécurité
V-5-4 : Clapet anti-retour et le manomètre
En fin de compression, des clapets anti-retour (ou non-retour) empêchent que l’air
provenant des bouteilles chargées ne soit refoulé dans le compresseur
le contrôle des pressions de refoulement (inter-étage) est effectué par des manomètres
qui équipent parfois chaque étage de compression;
Il existe même des manomètres pour surveiller les pressions d’huile aux points
importants du circuit.
V-5-5 : Moteur
Un compresseur peut être entraîné :
par un moteur électrique (monophasé ou triphasé),
par un moteur thermique (essence ou diesel)
La principale caractéristique d’un moteur est sa puissance, l’unité normalisée est le Watt,
on utilise souvent le KiloWatt (kW) et parfois encore le Cheval Vapeur (CV); la relation entre
ces unités est simple, 1 CV = 736 watts.
-pour donner une idée, il faut un moteur d’environ 1 cv pour comprimer en une heure 2
𝑚3d’air à 350 bars;
2014-2015 45
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
-dans les mêmes conditions il faut donc environ 20 CV ou 15 kW pour un compresseur
de 40 𝑚3 /heure.
V-5-6 : Rampe de changement
Des soupapes de sécurité sont obligatoires entre le dernier étage et la rampe de
chargement pour les groupes fixes, ou le flexible de chargement pour les groupes
portables
ces soupapes (couplées à un détendeur) doivent éviter de dépasser la pression de service
d’un compresseur pouvant être bien supérieure à celle des bouteilles (ex : 176 bars)
V-6 : Caractéristiques
PISTONS VIS
Air aspiré 100 l 100 l
Air comprimé produit 70 l 100 l
Période de repos Nécessaire (temps de repos : 40%) Pas nécessaire
Débit réel 42 l 100 l
Tableau 4 : Caractéristiques d’un compresseur à air
V-7: Critère de choix de compresseur d’air
o Pression
Il faut déterminer l'utilisation nécessitant la pression la plus élevée. Ne pas oublier de
réguler la pression en fonction de chaque outil pneumatique car une pression excessive
l'endommagera.
o Débit
Déterminer le débit dont vous avez besoin n'est pas aisé. Il faut penser à aujourd'hui
mais aussi prévoir l'avenir. Le compresseur choisi doit avoir un débit réel au moins équivalent
à votre consommation maximale ou un débit réel égal à la consommation moyenne multipliée
par 1,5.
o Réservoir
Choisir un réservoir de 500 l maxi pour un compresseur dont le débit réel est inférieur
ou égal à 50 m3/h. Pour un débit réel supérieur, on peut choisir un réservoir de 900 ou 1.000 l.
2014-2015 46
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Notons que : le réservoir ne génère pas d'air comprimé et n'augmente pas le débit du
compresseur !
o Niveau sonore
Un compresseur d'air est susceptible de travailler pendant de nombreuses heures à
proximité des différents postes de travail. La limite sonore réglementaire pour cet équipement
est officiellement fixée à 76 dB (A). Vous pouvez placer votre compresseur dans un local isolé.
Vous pouvez aussi orienter votre choix vers un compresseur insonorisé (à pistons ou à vis).
V-8 : Entretien du compresseur
Vérifier les niveaux d’huile,
Réépreuve du filtre à charbon actif,
État des flexibles de chargement,
Fonctionnement de la soupape de sûreté.
Fonctionnement du manomètre de chargement,
Fonctionnement des purges de condensas,
Tenir à jour le cahier d’entretien (vidanges, changement des filtres résultats d’analyse
de l’air)
V-9: Consignes de gonflage (à afficher près de la rampe)
Vérifier le niveau d’huile avant le démarrage du compresseur.
Avant le raccordement de la bouteille, vérifier :
son état extérieur
date de dernière épreuve (< 2 ans)
Pression de service (PS)
Purger la robinetterie.
Raccorder la robinetterie à une rampe correspondant à sa PS.
Surveiller régulièrement le manomètre de la rampe.
Purger régulièrement les décanteurs et filtres (ou vérifier le bon fonctionnement des
purges automatiques).
Ne pas dépasser la pression de service.
2014-2015 47
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Chapitre VI : Réparation du compresseur
Le fait d’effectuer la réparation nous expose à des sources de tension, d'air comprimé ou
à des pièces en mouvement. Des blessures pourraient ainsi survenir. Avant de faire toute
réparation, débranchez la source d'alimentation du compresseur et purgez tout l’air pressurisé
Les
différentes
pannes des
compres-
seurs
Causes
Actions préventives et
solutions
[7]
Démarrages
futiles du
compresseur
Compresseur trop puissant pour
la charge instantanée.
Régulateur de pression
d'évaporation réglé pour une
pression d'ouverture trop haute.
Pression de condensation trop
haute.
Défaut pressostat haute
pression.
Pressostat réglé pour une
pression d'ouverture trop basse.
Régulateur de pression avec un
pressostat
On établit une régulation de capacité et
installe un compresseur moins puissant
lorsque le compresseur est trop puissant.
En cas de problème de pressostat, il faut
installer un pressostat à haute pression à
réarmement manuel et régler
correctement avec un manomètre. Au
moment où la température est trop haute
dans la conduite de refoulement, on
remplace le clapet d’aspiration de
refoulement s’il fuit.
Les méthodes à suivre pour régler un
pressostat
Le réglage s'effectue en agissant sur
l'écrou A pour obtenir le point haut
(pression de déclenchement) et sur l'écrou
B pour régler le point bas (pression
d'enclenchement). Il faut visser l'écrou A
pour augmenter la valeur de la pression de
déclenchement (arrêt du compresseur) qui
se visualise sur le repère C.
2014-2015 48
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Pressostat
Réglage d’un pressostat
Si le compresseur ne démarre pas :
- vérifier le branchement sur le secteur ;
Branchement d’un compresseur
-réarmer la protection thermique du
moteur
-vider le réservoir
-vérifier le bon fonctionnement
électromécanique du pressostat ;
- vérifier le bon état du fusible, la
fonctionnalité du transformateur, la
fonctionnalité de la bobine.
b) Compresseur trop froid
Ceci est dû par la migration de
réfrigérant liquide dans la conduite
d'aspiration et peut-être jusqu'au
Régler le détendeur à une surchauffe
plus basse
2014-2015 49
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Variation
anormale de
la
température
du
compresseur
compresseur à cause du détendeur mal
réglé
c) Compresseur trop chaud
Les facteurs résultants de
l’échauffement du compresseur sont :
Compresseur et moteur
surchargé
L’évaporateur trop chargé
provoque une augmentation de la
pression d'aspiration.
Refroidissement du moteur et
des cylindres trop faible : grâce
à une manque de liquide et une
diminution de la charge de
l’évaporateur. Il y a aussi
l’élévation de la température
dans l'échangeur de chaleur ou
dans l'accumulateur d’aspiration
et la pression de condensation.
Réduire la charge de l'évaporateur ou
installer un compresseur plus puissant.
Chercher le défaut entre condenseur et
détendeur
a) Niveau d'huile trop haute dans le
carter
Vérifier d’abord qu’il n’y a pas trop
d’huile versée dans le compresseur.
1er cas : Le retour insuffisant de
l'huile de l'évaporateur à faible
charge entraine l’élévation de
charge
2ème cas : lors des arrêts ou les
démarrages, il y a une dilution
de réfrigérant dans l'huile carter
D’ abord, il suffit d’assurer que le
problème ne provient pas de la présence
de réfrigérant dans l'huile, ensuite purge
celle-ci jusqu'au niveau correct. Puis
vérifie la constitution de la conduite
d'aspiration remplacer les composants
usés.
Dans tous les cas : le dernier compresseur
qui démarre est le premier à manquer
d'huile. Il est nécessaire d’aligner les
compresseurs dans le même plan
2014-2015 50
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Problème
d’huile dans
le carter
ou la température ambiante
devient trop basse.
b) Niveau d'huile trop bas dans le
carter
L’insuffisance d’huile abaisse le niveau
d’huile dans le carter car les conduites
d'aspiration verticales sont trop larges
ou le séparateur d’huile n’est pas
installé.
Séparateur d’huile
horizontal et d’installer un tuyau
d'égalisation plus large et un tuyau
d'égalisation de vapeur ,ainsi, de nettoyer
ou de remplacer le tuyau de retour d'huile,
le régulateur à flotteur ou le séparateur
d'huile complet.
[8]
Génération
de bruits ou
sifflement
Problème possible de la soupape
de sûreté.
Lorsque les pièces existantes dans le
compresseur sont mal serrées comme ;
les poulies, le volant-moteur, les vis de
montage et courroies ; le compresseur
fait des bruits de cliquetis. Outre, la
défectuosité de la soupape provoque
aussi des bruits.
Opérer la soupape de sûreté
manuellement en tirant sur l'anneau.
Si la soupape fuit toujours, remplacer-la.
Pour y remédier, il faut :
- vérifier le serrage de la boulonnerie
- faire la révision du groupe de pompage
- améliorer les points d’appui au sol
- rétablir la configuration d’origine en
appliquant des silencieux au compresseur
-retirer et nettoyer la soupape ou
remplacer-la
2014-2015 51
FONCTIONNEMENT D’UN COMPRESSEUR GMI L3
Soupape de retenue
défectueuse.
- resserrer les vis de fixation de la poulie,
du volant-moteur, de montage du
compresseur
Retirer et nettoyez la soupape ou
remplacer-la.
Arrêt du
compresseur
Fusibles d'entrée grillés ou dans le
circuit de commande
Thermofusible du disjoncteur
ouvert ou défectueux
Matériel de sécurité coupé, mal réglé
ou défectueux
grippage du compresseur
Chercher la cause. Faire réparer le défaut
et remplacer les fusibles.
Chercher le défaut, le corriger ou
remplacer le thermofusible.
Dans tous les cas, trouver la cause et
corriger le défaut avant de redémarrer
l'installation :
Voir dans le compresseur si le niveau
d'huile est trop bas dans le carter.
Vérifier si la pression de condensation
est trop élevée".
Voir sous "Pression d'aspiration trop
basse".
Chercher la cause du manque de débit
dans le circuit
de saumure et corriger le défaut.
Tableau 5 : Différentes pannes d’un compresseur
PARTIE III : IMPACTS
ENVIRONNEMENTAUX
IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
2014-2015 52
IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX GMI L3
La destruction de l’environnement est due parfois par la fuite des FF au niveau de la tuyauterie. Les
FF sont libérés et ont des effets au niveau de l’atmosphère.
Les impacts environnementaux liés aux FF reposent sur deux phénomènes :
Destruction de la couche d’ozone
Réchauffement planétaire
Chapitre VII : Destruction de la couche d’ozone
L’ozone est une forme d’oxygène constituée de trois atomes au lieu de deux. C’est un gaz
instable et il est particulièrement vulnérable aux attaques des composés naturels contenant de
l’hydrogène, de l’azote et du chlore.
L’ozone situé dans la stratosphère (région située entre 11 et 48 km au-dessus de la surface
de la terre) est aussi indispensable à la vie que l’oxygène.
Il forme en effet un bouclier certes d’une extrême minceur mais d’une remarquable efficacité
car il parvient à filtrer la quasi-totalité de tous les rayons UV nuisibles du soleil.
La formation et la destruction de la couche d’ozone est un processus cyclique et naturel
suivant les réactions suivantes :
UV+O3→O2+O (destruction de la couche d’ozone)
O2+O→ O3 (formation de la couche d’ozone)
Cependant , cet équilibre est rompu par l’effet néfaste de certains fluides frigorigènes
qui rejetés dans l’atmosphère (molécules contenant du chlore) vont détruire les molécules
d’ozone et par conséquent endommagera la couche d’ozone avec comme conséquence une
augmentation des rayons UV arrivant à la surface de la Terre.
En effet, les UV agissent sur les molécules de certains fluides (principalement les CFC et
dans une moindre mesure les HCFC) pour libérer les atomes de chlore et ce sont ces
atomes qui vont réagir avec l’ozone pour la détruire suivant une réaction en chaîne :
Cas du CFC R12 (CF2 Cl2)
UV + CF2 Cl2→Cl + CF2Cl + O
IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
2014-2015 53
IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX GMI L3
Libération atome de chlore du CFC R12
Cl + O3→ ClO + O2
Réaction du chlore libéré avec l’Ozone : destruction Ozone
Cl + O→ Cl + O2
Il faut noter que les CFC ont une durée de vie importante dans l’atmosphère (un demi-siècle
en moyenne pour le R11, 102 ans en moyenne pour le R12, et 85 ans en moyenne pour le R113),
par conséquent une fois ces produits rejetés, ils influenceront le processus d’appauvrissement
de la couche d’ozone pendants maintes années à venir.
Les conséquences de la destruction de la couche d’ozone :
l’augmentation des cancers de la peau
l’augmentation des cas de cataractes et autres lésions oculaires
la diminution du système immunitaire
la baisse des rendements agricoles et la destruction des forêts
la détérioration de la vie maritime.
IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
2014-2015 54
IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX GMI L3
Chapitre VIII : Réchauffement planétaire
La température de la terre est maintenue par un équilibre entre l’effet réchauffant
émanant du rayonnement solaire venant de l’espace et l’effet refroidissant des rayons
infrarouges émis par la surface chaude de l’écorce terrestre et l’atmosphère qui remontent vers
l’espace.
une partie est absorbée par l’atmosphère
une partie est réfléchie par les nuages et le sol (tout particulièrement le désert et
la neige)
le reste est absorbée par la surface qui est réchauffée et qui à son tour réchauffe
l’atmosphère, la surface réchauffée et l’atmosphère de la terre émettent des IR de
grandes longueurs d’onde.
Les gaz présents dans l’atmosphère et qui absorbent une partie de ce rayonnement IR
sont appelés gaz à effet de serre. Il s’agit principalement du CO2, de la vapeur d’eau, du méthane
(CH4) et de l’oxyde nitreux ( N2O ) et des fluides frigorigènes rejetés dans l’atmosphère
(principalement les CFC).
Cependant, les activités humaines contribuent à une concentration importante de ces gaz
à effet de serre. Cette concentration des gaz à effet de serre va augmenter le pouvoir
d’absorption des rayonnements IR et par suite augmenter la température moyenne
autour de la surface de la planète : c’est le réchauffement de la planète.
IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
2014-2015 55
IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX GMI L3
Chapitre IX : Caractéristiques des impacts environnementaux
Dans le choix d’un fluide frigorigène, mis à part les caractéristiques thermodynamiques,
une attention particulière doit être portée sur son impact environnemental, mesuré par son
PAES, PRG, PAO et IRTE.
IX-1 : PAES
Pour caractériser l’effet des fluides frigorigènes sur le réchauffement de la planète, il a
été défini le PAES.
Etant donné la durée de vie du CO 2 qui est de l’ordre de 500 ans, il est défini plusieurs
PAES en fonction de la durée d’intégration en années (10, 20, 50, 100, 200, 500) mais en
pratique il est adopté le PAES pour une durée d’intégration de 100 ans : PAES100
Par conséquent le PAES100 du CO2 (dioxyde de carbone – R744) est de 1.
FF R11
R12
R22
R134a
R404A
R507
R600
R717
Famille CFC
CFC
HCFC
HFC
Zéotropique
Azéotropique
Hydrocarbure
Inorganique
PAES100 3500 7300 1500 1200 3260 3330 3 <1
Tableau 6 : Valeurs de PAES100 de quelques fluides frigorigènes.
Le GWP désigne la contribution directe des fluides frigorigènes au réchauffement
planétaire. Cette contribution représente le nombre de kilogrammes de rejetés des FF dans
l’atmosphère pour la production de chaque kilowattheure électrique consommé (kWh) pour
produire le froid.
IX-2 : Le PAO
(5) Il mesure la capacité relative d’une SAO comparativement à un composé de référence.
Il varie de 0 à 1.
IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
2014-2015 56
IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX GMI L3
FF R11 R12
R22
R134a
R404A
R507
R600
R717
Famille CFC
CFC
HCFC
HFC
Zéotropique
Azéotropique
Hydrocarbure
Inorganique
PAO 1 0.9 0.055 0 0 0 0 0
Tableau 7 : Valeurs de PAO de quelques fluides frigorigènes
IX-3 : Le PRG
Il représente le potentiel à provoquer directement l’effet de serre. Selon le GIEC, cet indice
est fondé sur les propriétés radiatives d’un mélange homogène de GES, qui sert à mesurer le
forçage radiatif d’une unité de masse d’un tel mélange dans l’atmosphère actuelle intégré pour
un horizon temporel, donné par rapport à celui du CO2. Le PRG représente l’effet combiné des
temps de séjour différents de ces gaz dans l’atmosphère et de leur pouvoir relatif d’absorption
du rayonnement infrarouge thermique. Le protocole de Kyoto de la CCNUCC est basé sur des
PRG à partir d’émissions d’impulsions sur une durée de 100 ans. Par exemple, 1kg d’un fluide
ayant un PRG de 150 aura le même effet que 150kg de CO2.
IX-4 : L’IRTE
Cet indice caractérise l’impact d’une installation frigorifique sur l’effet de serre : Impact
direct par l’émission de fluide frigorigène et impact indirect par la consommation d’électricité
(CO2 rejeté lors de la production d’électricité). Les SAO contiennent diverses combinaisons
d’éléments chimiques, à savoir le chlore, le fluor, le brome, le carbone et l’hydrogène et sont
souvent décrites par un terme général, les halocarbures.
Les composés qui ne contiennent que du chlore, du fluor et du carbone sont appelés CFC.
Les CFC, le tétrachlorure de carbone et le 1, 1,1-trichloroéthane sont d’importants gaz d’origine
anthropique appauvrissant la couche d’ozone ; ils ont été utilisés dans beaucoup de secteurs,
notamment la réfrigération, la climatisation, le gonflement de mousses, le nettoyage de
composantes électroniques et enfin comme solvants. Un autre groupe important d’halocarbures
d’origine anthropique est constitué par les halons qui contiennent du carbone, du brome, du
fluor et (dans certains cas) du chlore ; ils ont surtout été utilisés comme extincteurs d’incendie.
2014-2015 57
GMI L3
CONCLUSION
Pour optimiser la production du froid, le compresseur est l’un des appareils le plus
indispensable. Ainsi, ce présent mémoire nous fait connaitre l’importance du compresseur et
l’installation frigorifique. Dans le cas général la durée de vie du compresseur dépend de la durée
des autres appareils.
Ensuite, la pratique de ces opérations au niveau de l’installation exige beaucoup de
compétences et d’expériences alors, ce travail leur permet de connaître au moins les différentes
procédures à suivre lors de la maintenance de cet appareil. En effet, le choix du compresseur
est primordial selon le dimensionnement d’un cycle frigorifique et la capacité d’un air
comprimé.
Pour terminer, nous espérons que la connaissance de ce thème ne serait plus négligée
pour l’entretien d’une installation, de plus nos études nous permettent d’acquérir une bonne
connaissance d’un compresseur. Mais, une application pratique plus approfondie serait encore
nécessaire pour la bonne maitrise de cette technologie ; Et nous espérons, que notre étude sera
un outil significatif pour les futures recherches.
ANNEXES
2014-2015 I
GMI L3
ANNEXE 1
Les qualités des fluides frigorifiques
La qualité des FF se fait en fonction de ses propriétés thermodynamiques ainsi que ses
critères de sécurité.
Catégorie Nom Formule
Chimique
T normal
D’ébullition
T
critique
Classement
de sécurité
PAO PRG
R11 CCl3F 23.8 198 A1 1 4000
CFC R12 CCl2F2 -29.8 111.8 A1 0.9 8500
R115 CClF2CF3 -39.1 79.9 A1 0.4 9300
R22 CHClF2 -40.8 96.2 A1 1 1700
R123 CHF2CF3 27.9 183.7 B1 0.02 93
HCFC R141b CH3CCl2F 32.2 204.4 A2 0.1 630
R142b CCH3CClF2 -9.8 137.2 A2 0.066 2000
R32 CH2F2 -51.7 78.2 A2 0 650
HFC R125 CHF2FCF3 -48.1 66.3 A1 0 2800
R134a CH2FCF3 -26.1 101.1 A1 0 1300
R143a CH3CF3 -47.2 73.6 A2 0 3800
R29O CH3CH2CH3 -42.1 96.8 A3 0 <10
Fluides
naturels
R717 NH3 -33.3 133 B2 0 <1
R744 CO2 -78.4 31.1 A1 0 1
2014-2015 II
GMI L3
ANNEXE 2
2014-2015 III
GMI L3
ANNEXE 3
A. Les différents types de lubrifiants d’un compresseur
Huiles minérales
Huiles synthétiques :
Les huiles Alkyles Benzènes
Les huiles PAO
Les huiles PAC
Les huiles POE
B. Choix de lubrifiants
Huiles
Propriétés
Huile
minérale
Alkylbenzène
(AB)
Polyolsterols
(POE)
Polyvinyléther
(PVE)
Polyalkylèneglycol
(PAG)
Miscibilité aux
HFC
Non Non ++
++ +
Hygroscopique Non Non Oui Oui Oui
Viscosité + (+) ++ ++ +
Stabilité ++ ++ (acide) ++ ++ ++
Propriété
Diélectrique
+++ +++ + +(+)
+ : assez bonne ; ++ : bonne ; +(+) : intermédiaire ; +++ : très bonne
2014-2015 IV
GMI L3
ANNEXES 4
Les différents types de lubrification
Suivant les constructeurs et la technologie des compresseurs, il existe différents types de
lubrifications.
Lubrification par barbotage
Lubrification par pompe à huile
Lubrification par ΔP
2014-2015 V
GMI L3
BIBLIOGRAPHIES
[3] : BENOIT Maugis « Le compresseur » dossier climatisation, version 001-2014, Page 2,
3,4
[2] : Cristophe COQUELET, « Etude des fluides frigorigènes », mesures et modélisations,
2001 page 20
[4] : DESTOOP Thierry, « Compresseurs Volumétriques », Technique de l’Ingénieur, traité
Génie Mécanique en 1999, B 4 220-1
[7] : Joseph WYBRAN, « guide du monteur », Danfoss S.A, 11-2001, P18
[8] : Jackson, « Guide de l’utilisateur »,213 Industriel Drive, 2004, P87
[5] : L.CUVELIER « comprimer l’air : les compresseurs », Bac pro M.E.L, Source : « Le
guide des automatismes » pages 1, 2, 3
[6] : Laurent LEVEQUE, « COMPRESSEURS ET STATION DE GONFLAGE », Pompes
à bringuebale et à volant, équipements Denaugrouze, 1873 - Stage CAH CNRS – Septembre
2011 p14-21
[1] : P-Y.Lagrée, « Premier et second principes », cours MECAVENIR 2009, Page 8
2014-2015 VI
GMI L3
WEBOGRAPHIES
(1): www. medias. dunod.com
(2): www.condat. Fr / newsletters
(3): www.fredericlalanne.free.fr
(4):www.http://www.frigoristes.fr/static/telechargement/geothermie/11_ALi_TechnoCompres
seur.pdf
(5): www.unep.org/dtie
Monsieur ANDRISOA Eddy Mariel Tél : 0346804016
Monsieur RAFANOMEZANTSOA Rodin Tél : 0327483453
Monsieur RAKOTONIAINA Avotra Nandrianina Tél : 0332866181
Thème du mémoire
«Etude bibliographique d’un compresseur »
Nombre de pages : 57
Nombre de figures : 41
Nombre de tableaux : 07
RESUME
Le présent mémoire met en terme l’importance de fonctionnement de compresseur.
En effet, vue la description d’un compresseur, suivant les fonctionnements et la méthode
d’installation d’un compresseur, l’entretien et les caractéristiques avec leur différents pannes, il a
été proposé dans ce mémoire une méthodologie de mécanisme du compresseur à air comprimé
avec leurs accessoires.
ABSTRACT
The present memory is in term the importance of operation of compressor.
Indeed, view the description of compressor, according to the operation and the method of
installation of a compressor, maintenance and characteristic with their different fault, it was
offered in this memory a methodology of mechanism of the compressor air compressed with their
accessories.
Rubrique : Froid
Mots clés : Compresseur, fonctionnement, cycles, pannes
Directeur du mémoire : Monsieur RANARIJAONA Jean Désiré, Enseignant et Maître de
Conférences à l’ESPA