Comment choisir ses filtres pour le circuit d'air comprimé ?

Lorsqu’il est comprimé, l’air diminue considérablement de volume. Mais, sa composition reste exactement la même. Les molécules de l’air se retrouvent donc compressées les unes contre les autres. L’inconvénient, c’est que si des particules indésirables sont présentes initialement, le risque de contamination devient inévitable.

Des sources multiples de contamination

• Les poussières et impuretés présentes dans l’air.
• La production d'humidité engendrée par la compression de l’air. C’est un terrain propice au développement de bactéries et de virus.
• Les aérosols, qui sont les petites gouttelettes de lubrifiant que génèrent les compresseurs à injection d’huile.
• La présence infime de vapeurs d’huile ou gaz d’hydrocarbures au niveau des équipements pneumatiques pouvant se propager dans l’air comprimé.

Ces contaminants peuvent provoquer diverses réactions : la présence de gaz toxique, de vapeurs abrasives, l’apparition d’un pH acide, le développement de virus ou de bactéries, autant de dangers dont les conséquences peuvent être dévastatrices. Pour réduire considérablement ces risques, les systèmes de filtration sont une solution efficace.

Le rôle du filtre à air comprimé

Sur une chaîne de production dans le secteur agroalimentaire ou pharmaceutique :

• Il limite les dangers d’une contamination sanitaire.
• Il améliore les performances des équipements.
• Il réduit les risques de panne et d’usure, ainsi que les coûts de maintenance.
• Il protège de certains dangers: explosion que les vapeurs abrasives peuvent provoquer, corrosion...

Les filtres doivent avant tout répondre aux classes de pureté de l’air de la norme ISO 8573-1:2010. En effet, selon l’application, différents niveaux de pureté de l’air sont nécessaires. Pour les compresseurs à huile, les sécheurs par adsorption sont utilisés pour les classes 1, 2 et 3. Leur rôle est d’éliminer la vapeur d’eau, la condensation et la prolifération de bactéries. Pour les classes suivantes, 5 et 6, on privilégiera le sécheur par réfrigération ou filtre à membranes. Il supprime les condensats de l’air comprimé.

Plus généralement, trois paramètres essentiels interviennent dans le choix des filtres :

• La taille des particules
• La température
• La pression: le choix du filtre dépend du débit des flux et il est important de minimiser la perte de charge (par exemple en choisissant un filtre en fibre de verre)

Il existe une large gamme de filtres. Les modèles se distinguent en fonction des contaminants qu’ils retiennent.

Les filtres anti poussières : DDp+ et PDp+

Ces filtres à particules permettent d’arrêter les particules fines et microniques : poussière sèche, pollen, particules métalliques provenant de la corrosion des tuyaux, micro-organismes…

Pour retenir les particules, trois mécanismes sont utilisés :

• L’interception: Un média filtrant en microfibre de verre retient les particules les plus grosses.
• L’impaction inertielle: elle permet de piéger les particules solides de moins de 2 microns qui sont capables de traverser le média filtrant et se retrouvent alors capturés dans le média fibreux.
• La diffusion: Il s’agit du mouvement aléatoire des particules fines de moins de 0,2 microns qui entrent en collision avec les plus grosses particules, appelé aussi mouvement brownien. La diffusion facilite la séparation des particules en fonction de leur taille afin d’optimiser leur rétention.

Les filtres à coalescence : DD+, PD+ et UD+

Il s’agit d’une cartouche contenant un système de filtration capable d’éliminer les liquides en suspension dans l’air comprimé : eau, aérosols d’huile, agents nocifs, particules submicroniques. Appelés aussi filtres coalesceurs, ils utilisent le principe de la coalescence. Sous l’effet d’une diminution de la pression, les gouttes d’une même substance liquide vont fusionner et être emprisonnées dans le filtre. Cela permet à l’air de se décharger de toute humidité et impureté. Attention , ces filtres ne sont pas efficaces pour retenir les vapeurs.

Les filtres à charbon actif : QD+ et QDT

Ils sont utiles pour faire barrage aux odeurs et aux vapeurs d’huile qui sont adsorbées dans le charbon. Il est important de le changer régulièrement et de le combiner avec avec un filtre anti-poussière afin que des particules de charbon ne s'immiscent pas dans le flux d’air. Les tours à charbon (QDT) offrent une filtration des vapeurs d’huile de plus haute efficacité.

Les autres éléments filtrants existants

• Les catalyseurs: utilisés essentiellement pour produire de l’air respirable, ils permettent de dépolluer l’air par réaction chimique. On les associe avec un filtre coalesceur.
• Le tamis moléculaire: utilisé pour le séchage de l’air, ce filtre à charbon actif se sert de matériaux poreux pour tamiser l’air et retenir les vapeurs d’eau.
• Les filtres à air comprimé stériles: employés dans les industries agro-alimentaires et pharmaceutiques, ils sont installés au niveau du point d’utilisation de l’air comprimé. Ils vont ainsi limiter au maximum les risques de contamination post filtration.
• Les purgeurs de condensat: ils s’installent en complément des filtres pour retenir le condensat sous forme liquide de l’air comprimé.
• Les filtres régulateurs de pression: ils permettent de maintenir une pression continue dans le compresseur.
• Le filtre lubrificateur: il se compose d’une cuve de graisse intégrée qui va lubrifier automatiquement les composants pour éviter les dommages de l’humidité, que ce soit le calcaire ou la rouille.
• Le séparateur huile / eau: il sert à séparer les deux liquides afin de retenir les huiles pour ne pas les rejeter dans le réseau d’assainissement des eaux usées.

Un système de filtration adapté est indispensable pour éliminer les différents risques de contamination de l’air comprimé. Le choix des filtres et leur dimensionnement dépend de l’application et de la qualité de l’air requise.