Gestion des fuites (et de tout le reste) dans un système d'air comprimé industriel

La gestion d'un système d'air comprimé n'est que l'une des nombreuses responsabilités qui incombent à la plupart des équipes de maintenance des installations industrielles. Avec les chaudières, les refroidisseurs, les tours de refroidissement et le système de traitement des eaux usées, le système d'air comprimé est un autre élément essentiel des opérations qui nécessite un investissement significatif en capital et maintenance, ainsi que la mise en place de ressources pour assurer un fonctionnement sans problèmes.

Outre la nécessité de maintenir un fonctionnement fiable du système d'air comprimé, une pression croissante s'exerce pour réduire et gérer la demande et, dans le même temps, rendre le système plus efficace. C'est pourquoi les discussions sur la demande et l'efficacité de l'air comprimé incluent presque toujours la question des fuites.

L'identification et la réparation des fuites dans le système d'air comprimé devraient être un objectif constant dans toute installation de production qui utilise de l'air comprimé. Dans le numéro d'août 2017 de Plant Engineering, Bob Vavra affirme que 50 pour cent de l'air comprimé généré est gaspillé. Sur ce 50 pour cent gaspillé, 33 pour cent est directement attribué aux fuites, et 8 pour cent supplémentaire est gaspillé en raison de l'augmentation de la pression du système pour compenser les fuites.

Les fuites et l’utilisation de l'air comprimé inappropriée ont des impacts réels et significatifs. Si un utilisateur industriel dispose de 200 CV en ligne (soit une capacité d'environ 1 000 pi³/min réel), les fuites et l’utilisation de l'air comprimé inadéquate consomment une quantité importante d'énergie électrique, augmentent inutilement le coût de l'énergie électrique pour l'usine et contribuent aux émissions de carbone.

Les fuites et les utilisations inappropriées de l'air comprimé sont abordées ensemble dans cet article parce que le processus d'identification et de réparation des fuites (audit des fuites) permet généralement d'identifier les utilisations inappropriées de l'air comprimé, ce qui offre d'autres possibilités de réduire les coûts et la consommation d'énergie.

Audits de l'air : la première (et continue) étape

Le processus d'audit des fuites n'est pas compliqué, mais la taille même d'une installation de production peut rendre la tâche insurmontable. En segmentant une installation de manière que chaque partie soit régulièrement incluse dans un ordre de travail d'identification/remédiation des fuites, le processus d'audit ne devient pas une activité onéreuse.

La détection et la réparation des fuites ne sont pas non plus des opérations ponctuelles ou quinquennales. Dans un système d'air comprimé bien entretenu, la détection et la réparation des fuites est un processus continu. Une méthode pour traiter les fuites consiste à segmenter l'usine en 10 à 12 zones relativement égales, en tenant compte de la répartition des équipements de production utilisant l'énergie pneumatique. Il est recommandé de consacrer un segment par mois à un audit des fuites et un audit pour l'ensemble de l'usine chaque année.

Il est recommandé que la personne qui effectue la vérification des fuites utilise un détecteur de fuites à ultrasons. La gamme de fréquences audibles par l'oreille humaine s'étend de 20 Hz à 17 kHz. Le son ultrasonique commence à 20 kHz. La configuration suggérée d'un détecteur de fuites à ultrasons utilisé pour les fuites de gaz comprimé est de 40 kHz, de sorte que la gamme de fréquences de la plupart des fuites est supérieure à ce que l'oreille humaine peut entendre. De nombreux utilisateurs constatent que la plupart des fuites sont petites et ne peuvent être localisées qu'à l'aide d'un détecteur de fuites à ultrasons.

Le tableau ci-dessous met en corrélation la pression du système, le niveau de puissance acoustique de fuite observé (dB) (à 15" de la source) et le volume de fuite estimé.

Documenter, documenter, documenter

L'une des meilleures pratiques consiste à documenter chaque fuite identifiée. De nombreux détecteurs de fuites à ultrasons sont équipés de caméras qui permettent photographier la fuite, associer à son intensité (dB) et que l'utilisateur inclût une description, telle que l'emplacement dans l'usine ou une pièce spécifique de l'équipement de production. Grâce à cette technologie, il est très facile de télécharger les informations relatives à l'audit des fuites dans un rapport utilisable.

En plus de documenter les informations relatives à la fuite, l'apposition d'une étiquette en deux parties sur la fuite permet à l'équipe de maintenance de localiser plus facilement la fuite pour la réparer. L'utilisation d'une étiquette en deux parties permet d'attacher une pièce à un ordre de travail afin de suivre et de confirmer l'état de la réparation.

L'association de l'intensité de la fuite et du coût énergétique estimé de la fuite permet à l'équipe de maintenance de déterminer si une fuite mérite d'être réparée. Par exemple, on constate qu'un presse-étoupe et un siège de vanne ont fuites, mais la fuite ne peut être réparée sans remplacer la vanne. Le coût de la vanne, plus la main-d'œuvre associée à la réparation, pourrait rendre la réparation peu judicieuse d'un point de vue économique.

Très souvent, en particulier dans les équipements comportant des pièces mobiles à commande pneumatique, les fuites se produisent aux points où les raccords à compression et les embouts compriment la tuyauterie. Le mouvement répétitif au niveau du raccord, associé à la réaction chimique du lubrifiant résiduel transféré, provoque la rupture de la tuyauterie. Souvent, un schéma de défaillance est trouvé (heure, lieu, composant), ce qui permet une réparation prédictive et élimine la possibilité d'une fuite dans le cadre d'une procédure d'entretien de routine.

Détecter les problèmes cachés

L'un des principaux avantages d'un audit complet des fuites est que l'inspection détaillée du système d'air comprimé permet souvent de découvrir d'autres problèmes. Souvent, les problèmes sont identifiés au point d'utilisation, comme les fuites ou les défaillances des filtres-lubrificateurs-régulateurs (FRL) et des enrouleurs de tuyaux. Les embouts de tuyau, maintenus en place par des colliers à vis sans fin, usent souvent le tuyau de l'intérieur, ce qui crée des fuites importantes au niveau du joint.

Au cours d'un audit des fuites, d'autres améliorations sont découvertes et permettent de réduire les coûts. Un exemple courant est le remplacement des vannes à encoche en V ou des vannes de drainage sans perte avec temporisateur pour l'élimination des condensats.

Souvent, des solutions de production imprévues impliquent l'utilisation d'air comprimé pour aider à transporter le produit, solutionner un problème difficile à résoudre ou assurer le refroidissement. Ces improvisations sont considérées comme des fuites importantes par le détecteur de fuites à ultrasons. Et, dans une certaine mesure, il s'agit bien de fuites. Ces solutions non planifiées répondent à un problème de fabrication qui permet de poursuivre la production et, à court terme, ne causent aucun dommage. Cependant, la résolution correcte du problème de production (utilisation d'un extracteur à basse pression pour le refroidissement) ou l'application correcte de l'air comprimé (buse à accès fermé ou lame d'air) peut permettre de réaliser des économies d'énergie significatives par rapport à une buse d'éjection à accès ouvert non réglementée.

Éliminer les fuites et la demande

L'analyse de chaque fuite ou utilisation d'air comprimé inadéquate peut aider à déterminer le retour sur investissement et la justification économique d'une réparation ou d'une mise à niveau. Cependant, collectivement, la demande créée par les fuites et les utilisations inappropriées peut avoir un impact significatif sur le coût total de possession associé au système d'air comprimé.

Et si, en réduisant les fuites et en s'abordant aux utilisations inappropriées de l'air comprimé, il était possible d'éteindre un compresseur ? Cela permettrait non seulement d'économiser beaucoup d'énergie, mais aussi de réduire les coûts de maintenance. Peut-être qu'en réduisant la demande, l'usine peut bénéficier de compresseurs de secours sans les investissements associés à l'achat d'équipement. Il est possible que l'achat d'un compresseur prévu pour répondre à l'augmentation de la demande puisse être reporté ou évité.

Il ne fait aucun doute que la réduction de la demande est une mesure positive pour toutes les installations de production. Un résultat involontaire et souvent inattendu est que la pression du système augmente parce que la demande se réduit, car l'alimentation du système d'air comprimé est mieux à même de répondre à la demande. Une augmentation de la pression du système entraîne souvent une augmentation de l'utilisation par les utilisateurs non réglementés, ce qui annule une partie des économies potentielles liées à la réparation des fuites.

La meilleure façon de gérer la demande est de maintenir la pression de l'installation au niveau le plus bas possible. Le stockage contrôlé, une combinaison de stockage sec de taille appropriée et d'un contrôleur intermédiaire (de débit), permet de maintenir la pression de l'installation au point le plus bas acceptable, de maximiser les avantages liés à la réparation des fuites et d'optimiser le fonctionnement du système d'air comprimé.

Élaborez un plan et agissez maintenant

Après tout, un programme d'identification et de réparation des fuites offre de nombreux avantages à l'utilisateur et doit être mis en pratique. Pour réaliser tout le potentiel d'un programme d'identification et de réparation des fuites, celui-ci doit faire partie d'une initiative globale de gestion du système d'air comprimé. En combinant le séquençage des compresseurs, le stockage contrôlé et la lutte contre la mauvaise utilisation de l'air comprimé, on obtiendra des conditions de fonctionnement optimales tout en minimisant la consommation d'énergie.

Toutes ensembles, ces recommandations peuvent sembler écrasantes. Pour un professionnel responsable de la maintenance ou de l'ingénierie d'une usine de production, qui doit s'occuper de nombreuses autres initiatives, le système d'air comprimé peut être relégué à l'arrière-plan. Mais il n'est pas nécessaire qu'il en soit ainsi.

Contactez un fournisseur de solutions d'air comprimé industriel qualifié. Laissez un expert élaborer le plan, recommander l'équipement et définir la proposition de valeur qui sera nécessaire pour persuader la direction de faire les investissements nécessaires. En fait, les audits de fuites et, dans certains cas, les réparations, font partie des programmes de maintenance proposés par de nombreux distributeurs.

Ne tardez pas - agissez maintenant. Chaque jour qui passe représente des économies non réalisées et irrécupérables