Bonjour,
Je suis en train d’étudier un projet, et je souhaite avoir l’avis d’un vieux brisquard des pompes à air, cuve, etc…

Le projet
L’idée du projet est de fournir de l’air comprimé (plus tard d’autres fluides…) quel que soit le milieu (hostile, liquide, etc…). Plusieurs applications sont possibles, dont notamment la gestion des catastrophes industrielles. L’air comprimé a de nombreux avantages : ininflammable, pouvant fournir de l’énergie mécanique, etc.
Bien entendu, on peut fournir un système autonome, mais la production d’air comprimé en milieu hostile est souvent impossible ou trop dangereux (raffinerie par ex).
A l’instar des bouteilles de vin consignés de nos grands-parents, les conteneurs d’air comprimé doivent être remplis, amenés sur le lieu d’intervention, ramenés et regonflés pour une nouvelle danse…
Il me faut donc construire une centrale de gonflage.
J’ai donc imaginé une centrale de gonflage constitué d’une cuve principale, d’un compresseur, et de tuyaux pour connecter les conteneurs (que manque-t-il ?).
Ayant une contrainte de temps pour la connexion et le remplissage des conteneurs, j’ai pensé que le gonflage par égalisation de pression entre la cuve et les conteneurs était la solution la plus rapide et la moins couteuse en énergie. Pouvez-vous me confirmer que cela est plus rentable qu’installer un mini compresseur sur chaque conteneur (dans ce cas, enlèvement du conteneur sur une zone neutre, auto remplissage, puis réutilisation sur le lieu de travail) ?

Données initiales du système
D’après les analyses réalisées, j’ai fixé les spécifications suivantes :
1-Chaque conteneur a une contenance de 400 m3
2-Le gonflage se réalisera simultanément sur 6 conteneurs, et ce toutes les 10 secondes
3-Le gaz est l’air ambiant. Je ne souhaite pas compliquer la résolution de cette discussion avec des fluides différents.

Données calculés
Volume total à gonfler : 2400 m3 à 100 bar (6 conteneurs)
Production instantané nécessaire du système : 240 m3/s à 100 bar

Mon besoin
Etant le parfait béotien, je ne sais pas répondre à de multiples questions :
1-La cuve principale peut-être de dimension très variable. Si elle est petite, il suffit de la remplir avec une pression plus élevée que la pression d’équilibrage désirée. Par exemple, si on prend une cuve de 2400 m3, il faudra la gonfler à 199 bar pour qu’après équilibrage les 6 conteneurs et la cuve soit à 100 bar. Quel est donc la meilleure stratégie, dans la mesure où le temps total entre 2 remplissages est de 10 s
2-Le remplissage doit être extrêmement rapide. La vitesse d’équilibrage des pressions entre la cuve et le conteneur est liée au diamètre de la vanne. Quelqu’un peut-il me donner les formules pour calculer le temps d’équilibrage en fonction du diamètre de la vanne ?
3-Ma principale préoccupation étant la dépense énergétique. Pouvez-vous me conseiller sur le type et le modèle de compresseur nécessaire à la réalisation du travail demandé ? Pouvez-vous illustrer vos propos théoriques par l’application aux données initiales ci-dessus ?
4-Certains conteneurs peuvent revenir avec un chargement partiel. Est-il interessant de réinjecter cet air, dont la pression se situe entre 1 et 100 bar, dans l’admission du compresseur. Cela pourrait agir comme un turbo. Est-ce possible et conseillé ?
5-Quel est la puissance/consommation en kw nécessaire pour faire fonctionner la centrale de gonflage (en ne prenant en compte que la dépense d’énergie lié au compresseur).
6-Est-il possible de mettre un turbo en sortie de cuve pour augmenter la pression et diminuer ainsi la pression nécessaire dans la cuve ? Si on met ce turbo, doit-on s’attendre à un temps de remplissage plus long ?
7-Des détendeurs sont-ils nécessaires ? si oui, quelles sont les pertes prévisibles ?
8-En marge de ce problème, existe-t-il des formules permettant de calculer l’épaisseur des parois et le poids de la cuve en fonction de la pression intérieure max désirée. Jusqu’où peut-on-aller en pression (500, 1000, 5000 bar) sans avoir une cuve avec une épaisseur de parois gigantesque ? D’ailleurs, à part le fait que plus la pression est grande plus la cuve devient un explosif dangereux, l’augmentation de la pression engendre-t-elle d’aures problèmes que l’épaisseur des parois ?

Je suis à votre disposition pour compléter les éventuels manque d’information de ce post.
J’espère que ce thème vous interessera et je vous remercie pour votre éventuelle contribution.

A+
Tom Pouce