Le compresseur Guide de palanquée octobre 2014

Alain BOULLY

Rappel

Les gaz sont compressibles !

On part plonger avec 3000 litres d’air dans un bloc de 15 litres s’il est « gonflé » à ??????

200 bars !

Facile !!!!!

Vous avez retrouvé la loi de ……

Mariotte

P1V1 = P2V2

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Principe du compresseur

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Et la suite …

Vous avez compris on répète l’opération,

Mais ….

Problème !

L’air comprimé en aval va offrir une résistance de plus en plus grande,

et bloquer le système si on ne dispose pas d’une puissance très très très importante.

Pour résoudre l’équation …

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Un rappel physique …

P = F/S

Si on veut limiter la force, il faut …..

diminuer la surface !

Les pistons deviendront donc de plus petits diamètres.

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De plus …

Afin de profiter au mieux de la puissance d’entrainement ….

les différents pistons auront des positions opposées et donc complémentaires sur le villebrequin.

On obtiendra ce type de disposition par exemple …

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Remarques

La course du piston (H), s’établit entre le point mort bas et le point mort haut.

1. H x surface du piston (π x r2) = volume du cylindre,

2. Le Δ pression entre point mort haut et point mort bas détermine le taux de compression.

Si dans 1er cylindre admission = 1 bar, sortie 6 bars par exemple, le taux = x6.

Pas obligatoirement identique entre étages.

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Problème !

Essai pompe à vélo !

Observation :

Toute compression entraine un échauffement !

L’échauffement très important va donc obliger à introduire un système de refroidissement entre les cylindres.

On y ajoute également un système de filtration des liquides (huile, eau) et poussières.

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Refroidissement

Refroidir c’est échanger des calories.

Pour éliminer la chaleur générée par la compression, on va :

• Augmenter la surface d’échange (serpentins, ailettes)

• Refroidir serpentins et ailettes, à l’aide :

– d’un courant d’air,

ou

– d’un circuit d’eau.

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Conséquence du refroidissement

L’air ambiant aspiré est composé de :

• N2, O2, ….

• Gaz rares, et ….

• Vapeur d’eau !

Le refroidissement de l’air comprimé échauffé va entrainer une ….

condensation,

de l’eau qu’il faut ABSOLUMENT éliminer !

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Décantation

Filtration

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Filtration en fin

Filtration à l’aide de :

• Charbon actif

=> huile et odeur,

• Tamis moléculaire

=> humidité,

• Feutre

=>poussières.

Tamis avant ou après le charbon ?

AVANT préserve propriété absorbante du charbon !

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Sécurité

• Manomètres de surveillance,

• Valves tarées et soupapes de sécurité,

• Clapets anti-retour,

• Arrêt coup de poing.

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En résumé

Composition d’un compresseur

• Moyen de compression – cylindres + pistons + clapets,

• Moyen d’entrainement – moteur,

• Moyen de refroidissement – Serpentins, ailettes,

• Moyen de filtration et de purge – de l’huile, de la poussière, de l’eau,

• Moyen de distribution – circuit, rampe,

• Système de sécurité – valves de surpression, manomètres, sifflet….

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Plusieurs types …

Après cela on peut imaginer différents types de

compresseurs en fonction de leur :

• Débit (m3/h),

• pression finale,

• nombre et disposition des cylindres,

• source d’énergie du moteur d’entrainement,

• type de refroidissement (air, eau).

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Plus théorique …

Lois physiques

Lien entre pression et volume c’est …

Mariotte … PV = Constante ou P1V1 = P2V2 Pour comprendre : il existe,

• une situation 1 où on mesure Pression et Volume – P1 et V1

• une situation 2 où on mesure Pression et Volume – P2 et V2

et le produit PxV dans les 2 situations est identique !

Si P1 x V1 = 1000 alors P2 x V2 = 1000 aussi,

et si la situation a changé car P2 a augmenté (x 10) alors V2 a diminué du même rapport (divisé par 10).

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Exemple

• Situation 1 : P1=100b V1= 12litres

P1 x V1 = 1200

• Situation 2 : P2=1b (P1:100) V2= 1200litres (V1x100)

P2 x V2 = 1200

De cette formule on peut trouver P2 ou V2 de la nouvelle situation (situation 2) :

P1 x V1 = P2 x V2 permet de dire

P2 = (P1 x V1) : V2

ou

V2 = (P1 x V1) : P2

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Lien entre pression et volume c’est …

• Mariotte …

=> P1V1 = P2V2

Mais

la compression générant une forte élévation de

température va provoquer une dilatation !

Quel effet sur ces 2 paramètres ?

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Lien entre T°, V, P d’un gaz … ?

• Loi de Charles => à pression constante le volume augmente proportionnellement à la T°

V/T = Constante

• Loi de Gay-Lussac => à volume constant la pression augmente proportionnellement à l’élévation de sa T° absolue Kelvin (T° C + 273°)

P/T = Cste

ou P1/T1 = P2/T2

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Nota Bene

V/T se lit « Volume sur Température »

c’est-à-dire Volume divisé par la Température

V soit V/T = ---- T Et également …. P1 P2 P1/T1 = P2/T2 équivaut à ---- = ----- T1 T2 moment 1 moment 2 Et …. produit en croix : P1 x T2 = T1 x P2 Et déduire finalement P2 = (P1 x T2) / T1

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Exemple A Chamagnieu vous prenez un bloc de 12l qui vient

d’être gonflé à 200b pour votre 2ème plongée. La T° est de 24°C.

Quelle pression lors de l’immersion dans l’eau à 8° ?

P1/T1 = P2/T2

=> P2 = (P1 x T2) / T1

= ((200 x (8+273)) / (24+273)

= (200 x 281) / 297

= 56 200 / 297

= 189 b

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En détaillant autrement …

Situation 1 on sait : P1 = 200b et T°1 = (24°C + 273K)

Situation 2 on sait T°2 = (8° + 273K)

On cherche la pression P2 à l’immersion dans l’eau à 8°!

P1/T1 = P2/T2

donc P2 = (P1 x T2) / T1

= ((200 x (8+273)) / (24+273)

= (200 x 281) / 297

= 56 200 / 297

= 189 b

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ou alors, on fait autrement …on calcule d’abord P1/T1 ….

P1/T1 = 200 : (24+273)

= 200 : 297

= 0,673

Donc P2 / T2 = 0,673 !

soit P2/(8+273) = 0,673

P2 / 281 = 0,673

Alors P2 = 0,673 x 281= 189b

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Exemple 2

Un bloc de 15 l gonflé à 200 b à 20 °C est exposé en plein soleil. L’ air monte à une température de 60 °C. Que se passe-t-il ?

P1/T1 = P2/T2

P2 = P1 x (T2 / T1)

P2 = 200 b x ((60 + 273) / (20 + 273))

= 200 b x 333 / 293 = 227 b

Le bloc monte en pression de 27 bars (+14 %).

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Incidence en plongée ?

• Fausse sécurité

– Certitude d’avoir plus d’air que réellement,

– Risque de problème de planification,

– Voire risque de panne d’air.

Conduite à tenir

• Ne pas laisser le bloc en plein soleil,

• Laisser refroidir le bloc après le gonflage et compléter si besoin.

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Gonflage

Réglementation

Réglementation

Textes Réglementaires

• Décret 99-1046 du 13/12/99

• Arrêté du 15 mars 2000 modifié en 2005

• Circulaire du 6 Mars 2006

Relatif à l’exploitation des équipements sous Pression (Principales dispositions concernant les bouteilles de plongée)

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Décret 99-1046 du 13/12/99

Relatif à la classification et à l’évaluation de conformité des équipements sous pression

• L’exploitant doit porter immédiatement à la connaissance du préfet :

– „ Tout accident occasionné par un équipement sous pression ayant entraîné mort d’homme, blessure ou lésions graves.

– „ Toute rupture accidentelle d’un équipement sous pression

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„„ Art. 8

„ Le personnel chargé de la conduite d'équipements

sous pression doit être informé et compétent pour

surveiller et prendre toute initiative nécessaire à

leur exploitation sans danger…

• „ Consignes générales de chargement,

• � Consignes spécifiques à l’installation,

• � Conduite à tenir en cas d ’incident ou d ’accident.

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Art. 10

„ L'inspection périodique :

• a pour objet de vérifier que l'état de l'équipement sous pression lui permet d'être maintenu en service avec un niveau de sécurité compatible avec les conditions d'exploitation prévisibles.

• est réalisée sous la responsabilité de l'exploitant, par une personne compétente …

– L’exploitant : le Président du club

– Personne compétente : le T.I.V.

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• Toute inspection périodique donne lieu à

l'établissement d'un compte rendu mentionnant les

résultats de tous les essais et contrôles qui ont été

effectués.

– Nécessité de faire un rapport de visite et d’en conserver un exemplaire en archives.

• Ce compte rendu est daté et signé par la personne

qui a procédé à l'inspection périodique. Le président

le date et signe.

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Art. 22

„L'intervalle maximal entre deux requalifications périodiques est fixé à :

• „ deux ans pour les bouteilles pour appareils respiratoires utilisées pour la plongée subaquatique,

• „ cinq ans pour les bouteilles pour appareils respiratoires utilisées pour la plongée subaquatique dont l'inspection périodique a été effectuée au moins annuellement.

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Pour rappel …

TIV requalif remarque

Bloc plongée 1 an 5 ans inscrit TIV

Tampon 40 mois 10 ans

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Gonflage

Affichage

Les personnes

Affichages

• Plan d'évacuation,

• Panneaux de signalisation de dangers éventuels

• Emplacement des extincteurs

• Tableau maintenance périodique compresseur

Consignes :

• d'entretien préventif (facultatif)

• d'utilisation du compresseur du fabricant (obligatoires).

• de gonflage (obligatoire).

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MFT …

• Consignes de gonflage,

– Chronologie des opérations pendant tout le temps du gonflage

• Consignes d’entretien,

– Lubrification , nettoyage, condensats,

• Conduite à tenir,

– en cas de surchauffe, fuite,

• Affichage ou à disposition,

– Consignes diverses, manuel fabricant, entretien.

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Les personnes …

Dispositif sous pression = RISQUES !!!

donc

Uniquement les personnes autorisées qui :

• => connaissent les risques,

• => sont formés à l’utilisation,

• => sont formés aux conduites à tenir si problème.

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Vérification avant gonflage

• Prise d’air extérieur => RAS

• Niveau d’huile du compresseur => OK

• Ventilation du compresseur => OK

• Purge des blocs avant raccordement,

• Purge des condensats si non fait,

• fermeture des valves de vidange,

• vérification gaz adéquat,

• Contrôle pression de service du bloc, date de ré-épreuve, OK.

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Marquage bouteille

Identité

• Nom constructeur

• Lieu année fabrication

• N° d’ordre

• Volume intérieur

• Pression 1ère épreuve

Service

• Désignation du gaz

• Pression de service

• Date dernière épreuve

• Poids

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Poinçon des mines ou organisme de certification

Pendant

• 1 seule personne habilitée présente dans le

local,

• Vérification flexible anti-fouet,

• Contrôles filtres et durée utilisation,

• Purger régulièrement si manuel.

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Constats => questions …

• Excès de pression inter-étage => clapets ?

• Excès pression finale => pressostat ? Manomètre ?

• Défaut débit ou Pression => fuite purge ? Segments ?

Aspiration bouchée ? Clapets ?

• Échauffement => T° pièce ? Ailettes encrassées ?

• Excès de bruit => niveau huile ? Fixation tuyaux ?

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Compresseur ou tampons ?

Avantages tampons

• Fonctionnement du compresseur en l’absence

des plongeurs,

• Remplissage rapide,

• Peu de bruit.

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Questions …

Pour des champions …

Question 1

1 tampon 50l à 250b pour gonfler 2 blocs 15l où reste 75b. Pression dans les blocs après opération ?

Mouvement de hte P vers basse P jusqu’à équilibre !

1. Quantité air disponible ? (tampon + blocs) 1. (50x250) + (2x15x75) = 12 500 + 2 250 = 14 750

2. Volume total des contenants ? (tampon + blocs)

1. 50l + 30l = 80l

3. Pression ? (quantité totale air, divisée par volume des contenant)

1. 14 750 / 80 = 184 b

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Question 2 (autre méthode)

Tampon 50l à 250b pour gonfler à 200b un bloc 12l où reste 100b. Pression restante dans tampon après ?

1. Quantité air tampon ?

– 50 x 250 = 12 500

2. Quantité air bloc ?

– 12 x 100 = 1200

3. Quantité air dans tampon après gonflage ?

– 12 500 – 1 200 (pour gonfler bloc) = 11 300

4. Pression tampon après ?

– 11 300 / 50 = 226 b

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Question 3

Pression finale du bloc de 12l après gonflage avec tampon de 50l à une pression à 250b ?

volume air total • Pfinale = ---------------------- volume contenant (P1V1 + P2V2) 12 + 12 500 • Pfinale = ------------------- = --------------- = 201 b V1 + V2 62

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Question 4

Combien de temps pour un compresseur de

5m3/h pour gonfler un bloc de 12l à 200 b?

5m3/h = 5000 litres / 60 min 5000 litres Soit 5m3/h = -------------- 60 min

2400 : (5000/60) = (2400 : 5000) x 60 = 28 mn

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Gonflage avec 3 tampons

On dispose de 3 tampons de 30 litres, gonflés à 200 bars. On veut gonfler une bouteille de 15 litres à 190 bars, sachant qu'elle a actuellement une pression de 20 bars.

Utilisation des 3 tampons simultanément :

(3 x 200 x 30) + (20 x 15) / (3 x 30) + 15

= 18 300 / 105

= 174,28 bars

Donc l'objectif n'est pas atteint.

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Idem mais successivement

Utilisation des 3 tampons successivement :

- 1er tampon

200 x 30 + 20 x 15 / 30 + 15 = 140 bars

- 2ème tampon :

200 x 30 + 140 x 15 / 30 + 15 = 180 bars

- 3ème tampon

200 x 30 + 180 x 15 / 30 + 15 = 193 bars

Objectif atteint !

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Vous pouvez donc plonger …

Bonne chance à tous

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