Lois de l’air comprimé
Loi fondamentale, débit d’air, pertes de charge, performances de pertes de charge
Loi fondamentale
La loi de Mariotte et Gay-Lussac est la loi la plus significative dans le domaine de la pneumatique industrielle :
P.V = a.T
P : pression absolue (Pa)
V : volume (m3)
T : température absolue (K)
a : constante
Cette relation est utilisée par le compresseur : un volume d'air constant est aspiré dans les chambres du compresseur dont le volume diminue. Cette diminution de volume engendre l'augmentation de la pression et de la température de l'air absorbé.
Calcul du débit d’air
Le débit est la quantité d'air comprimé traversant une section donnée par unité de temps.
Q = A1.V1 = A2.V2
Q : débit (m3/s)
A : section de passage (m²)
V : vitesse (m/s)
L'unité SI du débit est le mètre cube / seconde (m3/s), mais on utilise plus généralement les l/s, m3/h ou les cfm. Le débit est fonction de nombreux facteurs, notamment de la pression de l'air, du matériau, de la longueur et du diamètre intérieur du tube qui véhicule l'air comprimé.
Calcul de pertes de charge
Quand un fluide s'écoule dans un tube rectiligne, l'écoulement peut se faire suivant deux régimes : le régime laminaire ou le régime turbulent, suivant la valeur du nombre de Reynolds R.
L'air comprimé dans les réseaux est soumis au régime turbulent
Ces turbulences engendrent des frottements qui font résistance à la circulation de l'air comprimé dans les tubes. De plus, les parois intérieures des tubes ont une certaine rugosité.
Ces facteurs associés à un débit important engendrent des pertes de charge: c'est la chute de pression engendrée par les frottements dus à la mise en mouvement d'un fluide dans un tube.
Elles sont souvent notées Dp et sont exprimées en bar.
Performances de pertes de charge pour un débit défini
Valeurs pour un mètre de réseau (tubes aluminium, composants à connexion instantanée et brides à col de cygne intégré).
Pour convertir des Nm3/h en CFM, utiliser le coefficient 0.588
Pour convertir des CFM en Nm3/h, utiliser le coefficient 1.7
le débit représente la quantité d'air comprimé qui s'écoule au travers d'une section par unité de temps.
NB : Le débit représente la quantité d’air comprimé qui s’écoule au travers d’une section par unité de temps.
Nomogramme avec des valeurs en Cfm et PSI\ft
Exemple: débit de 100 Nm3/h pour un diamètre de 25 mm.
Une pression de 8 bar donne un D p/m = 0.003.
Donc, si votre réseau mesure 30 mètres,
D p = 0.003 x 30 = 0.09 bar et inversement.