Dimensionner l’Air Comprimé et le Vide d’une Usine EPS

Dimensionnez le compresseur d’une usine EPS sur le débit d’air libre (FAD) de pointe simultané, et non sur les kW moteur ou la somme de toutes les plaques. Dimensionnez le vide séparément à partir du volume actif moule-réservoir, de la pression absolue cible, du temps de pompage autorisé, de la conductance des tuyaux, des fuites et de la charge en vapeur d’eau. Le choix n’est validé que si la machine la plus éloignée conserve sa pression minimale et si le moule atteint le vide cible pendant des cycles chargés.

L’air comprimé et le vide n’ont pas le même rôle

L’air comprimé actionne pistolets de remplissage, vannes, vérins et transport pneumatique. Le vide retire air, vapeur et humidité du circuit fermé du moule pour accélérer le refroidissement et stabiliser la pièce avant éjection. Les deux alimentent parfois la même mouleuse, mais leurs capacités ne s’additionnent pas.

Étape 1 : dresser la liste des besoins d’air en FAD

Exprimez chaque consommateur en m³/min, Nm³/h ou cfm d’air libre avec les conditions de référence. Ne mélangez pas cylindrée théorique et FAD. La norme ISO 1217 définit les essais de débit et de puissance des compresseurs volumétriques et fournit une base commune pour comparer les offres.

• pression minimale et normale à chaque machine ;
• débit instantané et durée d’utilisation par cycle ;
• machines susceptibles de consommer simultanément ;
• qualité exigée pour particules, eau et huile ;
• diamètres des flexibles, régulateurs et vannes.

Étape 2 : calculer la pointe simultanée

La charge raccordée suppose tous les consommateurs au maximum. La moyenne horaire peut masquer une courte pointe de remplissage. Utilisez les chronogrammes PLC, le planning de production ou un enregistreur de débit.

FAD de pointe = Σ (débit de pointe × simultanéité vérifiée) + fuites mesurées + extension documentée

Un moteur de 22 kW, par exemple, ne remplace pas le FAD garanti dans la comparaison.

Exemple de calcul de l’air

Quatre mouleuses : 1,80 m³/min raccordés × 0,65 = 1,17 m³/min. Pré-expanseur et convoyage : 0,50 × 0,70 = 0,35 m³/min. Emballage et commandes : 0,20 × 0,50 = 0,10 m³/min. La demande procédé atteint 1,62 m³/min. Avec 0,16 m³/min pour l’objectif de fuite et 0,24 m³/min d’extension approuvée, le besoin préliminaire est 2,02 m³/min FAD. Ces chiffres illustrent la méthode ; ils ne constituent pas une caractéristique d’une machine ChinaEps.

Étape 3 : partir de la pression à la machine

Partez du minimum exigé au point le plus éloigné, puis ajoutez les pertes du sécheur, des filtres, conduites, vannes, régulateurs et flexibles. Le guide du DOE recommande une perte de distribution nettement inférieure à 10 % de la pression de refoulement. Augmenter la pression ne supprime pas un étranglement et accroît consommation et fuites.

Étape 4 : traiter l’air et calculer le réservoir

Définissez le point de rosée et la classe de contamination selon le procédé et le climat. Incluez les pertes propres et colmatées des filtres et du sécheur. Le réservoir amortit une pointe, il ne crée pas d’air. La relation idéale du DOE est :

V = t × Q × P_a / (P₁ − P₂)

Pour un déficit de 1,8 m³/min pendant 20 s et une baisse autorisée de 8,0 à 6,5 bar(g), V = 0,333 × 1,8 / 1,5 = 0,40 m³ idéal. Le fournisseur corrige ensuite l’apport du compresseur, la température et la bande de régulation. Les réservoirs sont des appareils sous pression ; aux États-Unis, OSHA 1910.169 impose notamment vidange, manomètre visible et soupapes. La réglementation du pays d’installation prime.

Étape 5 : exprimer le vide en pression absolue

Ne mélangez pas bar relatif, bar absolu et « pourcentage de vide ». Au niveau de la mer, −0,70 bar(g) correspond environ à 0,30 bar absolu. Relevez volume actif, pressions initiale et cible, temps, charge humide, fuite, diamètre et longueur des conduites et simultanéité.

Étape 6 : calculer la vitesse effective de pompage

Pour une évacuation simplifiée, la formule de Leybold est :

S_eff = (V / t) × ln(P₁ / P₂)

Avec V = 2,0 m³, de 1,0 à 0,30 bar absolu en 25 s (0,00694 h), S_eff vaut environ 347 m³/h. Il s’agit de la vitesse effective au moule, pas de la plaque pompe. Tuyaux, séparateurs, fuites, vapeur, condensats et courbe réelle imposent une capacité nominale supérieure et un essai en charge.

Station centrale ou pompes dédiées

Une pompe par machine simplifie la commande et isole les pannes, mais multiplie les points d’entretien. Une station centrale partage la capacité et étage les pompes ; elle doit cependant couvrir les chevauchements, les pertes des longues conduites, l’isolement, la récupération du ballon et la redondance. Superposez les fenêtres de vide des cycles avant de trancher.

Essais de mise en service

1. Enregistrez FAD ou puissance, pression collecteur et pression au point le plus éloigné.
2. Exécutez le pire chevauchement et confirmez la pression minimale.
3. Mesurez seuils, durée de pointe et récupération du réservoir.
4. Isolez la production et mesurez les fuites. Le DOE indique 20–30 % de pertes possibles dans une usine mal entretenue ; moins de 10 % constitue une cible bien entretenue.
5. Tracez la pression absolue au moule, à sec puis pendant des cycles chargés.
6. Confirmez la récupération avant le cycle suivant et corrélez les données avec durée, humidité, fusion et stabilité.

Données à joindre à l’appel d’offres

• produit, densité, dimensions et objectif horaire ;
• modèles, quantités, empreintes et recettes ;
• débit, pression et durée d’air de chaque point ;
• volume raccordé, pression absolue cible et temps de vide ;
• simultanéité et extension approuvée ;
• altitude, température, humidité et eau de refroidissement ;
• tracé et diamètre des tuyaux, tension, fréquence et code local ;
• redondance : aucune, service/secours ou N+1.

Questions Fréquentes

Quel compresseur faut-il pour une usine EPS ?

Le tonnage journalier ou le nombre de machines ne suffit pas. Additionnez le FAD des consommateurs simultanés, les fuites mesurées et l’extension documentée, puis choisissez le FAD garanti aux conditions du site.

Peut-on comparer les compresseurs par leurs kW ?

Non. Comparez FAD ISO 1217, pression, puissance spécifique, plage de régulation et performances à la température et à l’altitude réelles.

Comment dimensionner une pompe à vide EPS ?

Utilisez volume actif, pressions absolues initiale et cible et temps autorisé, puis corrigez la vitesse effective pour conductance, fuite, vapeur, condensats et courbe pompe.

Plusieurs mouleuses peuvent-elles partager le vide ?

Oui si la station couvre le chevauchement réel, les pertes et la récupération avant le prochain cycle, avec isolement et redondance adaptés.

Quelle preuve valide le dimensionnement ?

Un essai chargé répété : le point d’air le plus éloigné reste au-dessus du minimum et chaque moule atteint la pression absolue cible dans le temps de recette.

Limite d’ingénierie

Ces calculs servent à la présélection. Conception finale, réservoirs, décharge, électricité, ventilation, drainage et inspection doivent être approuvés par des professionnels qualifiés selon les règles du pays de destination. Consultez aussi le calcul de chaudière EPS.