Calcul de tuyauterie d’air comprimé

Ce que fait le calcul de tuyauterie d'air comprimé

Toute ligne d'air comprimé perd de la pression par frottement. Un tube trop petit gaspille de l'énergie, car le compresseur doit travailler à une pression plus élevée pour livrer la même pression aux outils. L'outil applique la formule empirique des manuels d'air comprimé pour trouver le plus petit diamètre intérieur qui maintient la perte de charge dans votre limite, puis choisit un tube acier Schedule 40 normalisé et indique sa perte de charge réelle et la vitesse de l'air.

Formule du diamètre de tuyauterie air comprimé

L'outil utilise la formule empirique bien connue des réseaux d'air comprimé :

d est le diamètre intérieur en mm, q le débit d'air libre en L/s, L la longueur en m raccords compris, Δp la perte de charge admise en bar et p la pression absolue d'entrée en bar. Comme le diamètre intervient à la puissance cinq, un diamètre au-dessus réduit fortement la perte de charge. La même formule, résolue en Δp, donne la perte réelle dans le tube choisi.

Exemple de calcul de tuyauterie air comprimé

Un atelier a besoin de 100 scfm à 100 psig sur 300 ft de tuyauterie, avec 2 % de perte de charge et 30 % de majoration pour les raccords :

Le tube normalisé suivant est 1-1/2 pouce (DN 40), d'un diamètre intérieur de 40,9 mm. Dans ce tube, la perte de charge réelle n'est que de 0,074 bar et l'air circule à 4,6 m/s, une valeur confortable pour une conduite principale.

Comment dimensionner le réseau d'air comprimé

Saisissez le débit d'air libre que la ligne doit transporter, c'est-à-dire le débit du compresseur ou la consommation totale des outils, et choisissez son unité. Indiquez la longueur de tuyauterie entre le compresseur ou le réservoir et le point le plus éloigné, puis la pression de service. Fixez la perte de charge admise en pourcentage de la pression de service, 2 % est un objectif courant pour une conduite principale, et ajoutez une majoration pour les coudes, tés et vannes, typiquement 30 % de la longueur droite. Cliquez sur Calculer.

Lire la perte de charge de l'air comprimé

Le diamètre intérieur minimal est le plus petit alésage qui respecte votre limite de perte de charge ; arrondissez toujours au diamètre supérieur, jamais en dessous. Vérifiez la vitesse indiquée : les conduites principales restent en général sous 6 à 8 m/s et les dérivations sous 15 m/s environ. Si la perte dans le tube choisi approche votre limite, le diamètre suivant coûte peu de plus et laisse de la marge pour la consommation future.

Quand faire le dimensionnement du réseau air comprimé

• Concevoir la conduite principale d'un nouvel atelier ou d'une usine
• Vérifier si un réseau existant cause une baisse de pression aux outils
• Dimensionner une boucle ou une longue dérivation vers une nouvelle machine
• Comparer les diamètres avant d'acheter une tuyauterie aluminium ou acier
• Estimer la perte de charge après une hausse de consommation

Erreurs courantes sur une ligne d'air comprimé

• Dimensionner pour aujourd'hui seulement. La consommation augmente, gardez de la marge dans la conduite principale.
• Oublier les raccords. Coudes et vannes ajoutent longueur et perte de charge.
• Utiliser la pression relative dans la formule. La formule demande la pression absolue.
• Confondre air libre et volume comprimé. Saisissez le débit d'air libre, en scfm ou en L/s.

Conseils pour la tuyauterie d'air comprimé

• Choisissez un réseau en boucle pour réduire la perte de charge vers les postes éloignés.
• Arrondissez le diamètre au tube normalisé supérieur.
• Gardez la vitesse en conduite principale sous 8 m/s environ.
• Réparez d'abord les fuites : elles consomment souvent 20 à 30 % de l'air.

Outils liés à l'air comprimé

Le débit à saisir vient du calcul de dimensionnement de compresseur, qui additionne la consommation des outils. Pour les liquides et les tuyauteries en général, le calcul de perte de charge applique l'équation de Darcy-Weisbach.

Pourquoi le diamètre du réseau air comprimé compte autant

La perte de charge croît avec le débit à la puissance 1,85 et diminue avec le diamètre à la puissance 5. Doubler le débit dans le même tube multiplie la perte par environ 3,6, tandis qu'un diamètre au-dessus la divise souvent par deux. Chaque bar supplémentaire que le compresseur doit produire pour compenser les pertes coûte environ 7 % d'énergie en plus, une tuyauterie sous-dimensionnée est donc l'une des erreurs les plus coûteuses d'un réseau. Prévoyez la croissance : le débit saisi doit inclure les futurs outils, que le calcul de dimensionnement de compresseur totalise pour vous.

Canalisation air comprimé : dérivations et descentes

Dimensionnez la conduite principale pour le débit total et les dérivations pour la plus grosse machine ou le groupe d'outils de chaque branche. Prenez les descentes par le dessus de la conduite principale pour que les condensats n'atteignent pas les outils, et donnez à la conduite une pente d'environ 1 % vers une purge. Les vérins consomment leur air par à-coups, et le calcul de vérin pneumatique donne la consommation par course. Pour l'eau et l'huile, le calcul de perte de charge travaille directement avec le coefficient de frottement.

Tableau diamètre air comprimé (100 psig, 2 % de perte, 30 % de raccords)

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