La pneumatique

Pneumatique

Les performances sans cesse améliorées des Systèmes Au-tomatisés de Production (SAP) doivent beaucoup aux Transmissions Oléo-hydrauliques et Pneumatiques.

Le domaine couvert est vaste, tous les secteurs d’activité sont concernés : automobile, aéronautique, aérospatiale, marine, trains et métros sur rail, et divers autres moyens de transport ; électrotechnique et électronique ; industries agro-alimentaires ; industries pétrolière, chimique et pharmaceu-tique ; génie civil, bâtiments et travaux publics ; industrie mécanique, machines-outils, assemblage, manutention ; spectacle, théâtre, manèges forains ; médecine, équipements de dentisterie, équipements hospitaliers…

Ligne de conditionnement Ravoux

Bras manipulateur Shradder Bellows

Hydraulique et pneumatique ont des champs d’application qui diffèrent par les propriétés du fluide sous pression qu’elles utilisent : un liquide pratiquement incompressible pour l’hydraulique, un gaz très compressible pour la pneu-matique. C’est pourquoi ces deux techniques font l’objet d’études séparées.

L’emploi de l’énergie pneumatique permet de réaliser des automatismes avec des composants simples et robustes, notamment dans les milieux hostiles : hautes températures, milieux déflagrants, milieux humides…

1 L’énergie pneumatique

1.1 Où trouve-t-on l’énergie pneumatique ?

Synoptique d’un S.A.P. [5]

On trouve l’énergie pneumatique essentiellement dans la chaîne d’action d’un Système Automatisé de Production.

1.2 Le fluide pneumatique

Le fluide pneumatique le plus couramment utilisé est de l’air dont la pression usuelle d’emploi est comprise entre 3 et 8 bars (soit 3.105 à 8.105 pascals, l’unité de pression du sys-tème international SI). Dans certains cas, on peut utiliser de l’azote.

L’air comprimé est utilisé comme fluide énergétique (air travail ou air moteur) pour alimenter des actionneurs (vé-rins et moteurs pneumatiques). Il peut aussi intervenir dans une chaîne de contrôle ou de mesure (air instrument). De plus, il peut être en contact direct avec le produit dans un processus de fabrication (air process) ou avec les utilisa-teurs (air respirable) avec des risques possibles de conta-mination et d’intoxication.

Exemples :

- Aération, brassage, pressurisation de cuves ;

- Transport pneumatique de produits légers ou pulvérulents ;

- Refroidissement, pulvérisation, soufflage ;

- Remplissage de bouteilles de plongée, hôpitaux, etc.

1.3 Les différentes énergies de puissance

Pneumatique Hydraulique Electrique

Production Compresseur

1 par atelier Compresseur

1 par système Réseau EDF

Liaison Tubes, flexibles

(pertes de charge selon

distance et forme) Câbles, fils

Rendement 0,3 à 0,5 0,7 à 0,9 0,9

Comparaison des différentes énergies de puissance [5]

1.4 Pneumatique contre Hydraulique

Hydraulique :

- Force supérieure à 50 000 N.

- Positionnement intermédiaire et précis des vérins.

- Vitesse d’avance régulière (car l’huile est incom-pressible).

Pneumatique :

- Force inférieure à 50 000 N.

- Installation peu coûteuse (production centralisée de l’air comprimé)

- Transport du fluide plus simple et beaucoup plus rapide (maxi de 15 à 50 m/s contre 3m/s pour l’hydraulique)

1.5 Pneumatique contre électrique

Quand on est face à l’alternative, les actionneurs pneuma-tiques seront préférés aux actionneurs électriques :

- Si les temps de réponse ne sont pas critiques (10 à 20 ms minimum)

- Pour des machines séquentielles simples.

- Dans les milieux « hostiles » (hautes températures, milieux déflagrants ou humides, etc…)

- Pour leur faible coût d’entretien.

- Qualification minimale requise pour la mainte-nance.

1.6 Circuit pneumatique

Synoptique d’un circuit pneumatique [5]

1.7 Définition des pressions

Graphique des pressions [2]

Pression atmosphérique normale de référence (ANR) : pres-sion atmosphérique de 1013 mbar, à 20°C et 65 % d’humidité relative.

Pression relative ou effective : pression positive ou négative par rapport à la pression ANR.

Pression absolue : pression par rapport au vide absolu.

Pression absolue = pression relative + pression atmosphé-rique normale.

Pression atmosphérique normale = 1 atm = 760 mmHg

= 1, 0132.105 Pa = 1, 0132 bar ≈ 1 bar.

Dépression ou vide relatif : pression relative négative par rapport à la pression ANR.

Pression différentielle = Δp = p2 – p1.

Remarque : La pression absolue est égale, approximative-ment, à la pression relative augmentée de 1 bar.

Attention : sur le terrain, on mesure des pressions relatives (manométriques), mais dans les formules, on utilise les pressions absolues !!!

1.8 Production d’énergie pneumatique

Elle est

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