Ce petit article porte sur le contenu d’un audit air comprimé AIRPROFIL et sur la méthodologie qui permet de l’élaborer. C’est un sujet qui intéresse nécessairement ceux qui s’efforcent de réaliser des audits air comprimé de bonne qualité – ou des audits énergétiques en général.

Pour des raisons que l’on expliquera, AIRPROFIL relance aujourd’hui fortement les études énergétiques non instrumentées en France et à l’étranger et met l’accent sur la préparation des études et audits, avant tout déplacement. Nous expliquerons pourquoi c’est devenu une nécessité.

1 Pourquoi relancer les études non instrumentées ?

Plusieurs raisons imposent aujourd’hui (avril 2011) à AIRPROFIL de relancer les études non instrumentées en France et à l’étranger.

1.1 Baisse de l’activité des grands bureaux d’études énergétiques en France

La première raison est que certains bureaux d’études énergétiques français ont cessé ou réorienté leur activité. Certains ont été purement et simplement fermés quand l’Etat a supprimé certaines de ses aides financières ou en a modifié les critères d’attribution. D’autres se sont réorientés vers la vente d’installations clé en main ou de contrats de fourniture ou de maintenance.

Il en résulte que l’on demande moins souvent à AIRPROFIL un travail d’exécutant, pour des mesures, des campagnes de détection de fuites ou d’autres prestations d’études intégrées dans l’offre plus large d’un de ces grands bureaux d’études énergétiques.

Les Clients qui contactent AIRPROFIL sont de plus en plus souvent des Responsables Energies ou des Responsables Maintenance de sites ou de groupes industriels.

1.2 Augmentation de l’activité des bureaux d’études de Compressoristes ou de Maintenanciers

Alors que la pratique des campagnes de mesures et des campagnes de détection de fuites était nouvelle dans les années 1990 en France, ces prestations se sont largement « démocratisées ».

La conséquence directe de cette évolution est une évidente baisse de la qualité des audits air comprimé. Nous allons donner quelques exemples afin de bien montrer l’importance d’un retour à des études de meilleure qualité !

1.2.1 Défaut de conception d’un débitmètre

Un fabricant a utilisé systématiquement, vers 2003 ou 2004, un modèle unique de débitmètre MASSIQUE THERMIQUE A INSERTION pour les campagnes de mesures sur l’air comprimé 7 bars séché.

Le rapport type de ce Compressoriste prévoyait d’exploiter d’une part la sortie analogique 4..20 mA, d’autre part la totalisation numérique réputée plus précise. C’est un rapport bien présenté : il y a deux colonnes « débits instantané » et « totalisations », ce qui permet une vérification.

Malheureusement, ce débitmètre présente un défaut de conception que notre Ingénieur Mesures, Romain GRESSIER, a rapidement découvert quand il a utilisé ce débitmètre : le logiciel se bloque à cause d’un « STACK OVERFLOW » - un dépassement de la capacité de la « pile » de données en attente de traitement.

- A chaque « STACK OVERFLOW », le débitmètre se réinitialise et perd une partie de la totalisation, car celle-ci n’est enregistrée en mémoire non volatile qu’une fois par heure. Ceci revient à sous-estimer parfois gravement le débit.

- A chaque « STACK OVERFLOW » le signal 4..20 mA passe à zéro pendant une minute ou deux, ce qui revient à sous – estimer le débit de quelques pour cents.

- Il peut y avoir de 0 à plus de 10 « STACK OVERFLOW » par jour.

- Il en résulte une certaine sous estimation du débit et donc des « performances énergétiques » en kWh/m3 moins bonnes que la réalité.

1.2.2 Débitmètre massique thermique sur air humide

Un Technicien Mesures d’un fabricant nous explique quelques années plus tard qu’il installe ses débitmètres massiques thermiques à insertion assez fréquemment en entrée de sécheur, alors que ce type de matériel n’est précis que sur de l’air comprimé sans eau liquide.

Il nous explique que s’il installe son débitmètre en amont d’un sécheur par adsorption, alors la mesure est parfois sous estimée, parce que, sur de l’air comprimé parfois plus chaud en sortie de sécheur par adsorption, le débitmètre sous compte.

Au contraire, il surcompte assez sensiblement en entrée de sécheur, sur de l’air comprimé humide (+20 à +25%). Mais, nous dit-il, il vaut mieux surdimensionner un compresseur, cela évite les chutes de pression.

Le recours à d’autres technologies de mesures de débit – microturbines à insertion ou Pitot, par exemple, mieux adapté sur de l’air comprimé humide ou sur de l’air comprimé chaud, n’est pas envisagé par ce fabricant de compresseur !

1.2.3 Température d’aspiration

Un fabricant passe une commande à AIRPROFIL parce que le Client souhaite une étude indépendante :

- AIRPROFIL mesure une température d’aspiration de 19°C dans la Centrale au moyen d’un thermo-hygromètre KIMO (+/- 1°C environ). Au même moment, la température extérieure mesurée par METEO France était de 9°C à quelques kilomètres du site.

- Le Chargé d’affaires du fabricant nous fait remarquer que la mesure d’AIRPROFIL est forcément fausse parce que l’écart de température mesuré est égal à 10°C alors qu’il a garanti un écart de « moins de 4°C entre la Centrale et l’extérieur ».

Depuis lors, AIRPROFIL travaille très peu pour cette société !

1.2.4 Coefficients dans les débitmètres

AIRPROFIL a vérifié une dizaine de débitmètres installés par des fabricants de compresseurs d’air en 2010.

Les coefficients multiplicateurs où les modifications du poids de l’impulsion ont des valeurs comprises entre 1.07 et 1.20, soit 20% de majoration du comptage !

Un seul débitmètre n’a pas été modifié sur les 10 !

1.2.5 Surestimation des fuites

Divers prestataires se basent sur une correspondance entre bruit en « décibels » et débit en « m3/h » pour estimer le débit de fuite, alors qu’AIRPROFIL préfère utiliser un débitmètre.

Il semble que cette correspondance soit donnée à titre plus ou moins indicatif par un fabricant de détecteurs d’ultrasons.

Une Ingénieure de l’ADEME nous dit (en 2011) qu’elle a entendu dire que certaines fuites sont sous estimées et d’autres sur estimées, de sorte que statistiquement, l’estimation serait assez correcte.

Par rapport à nos propres campagnes de détection de fuites, basée sur des mesures au moyen de petits indicateurs de débit IFM (+/-3% environ), les débits de fuites trouvés par ces prestataires sont surestimés de 900 à 1200% !

On notera que la surestimation des fuites peu paraître acceptable à ceux qui vivent des économies d’énergie, y compris quant elles sont imaginaires.

La surestimation des fuites et des débits présente l’inconvénient (somme toute minime !) de faire passer le Responsable Maintenance pour un incompétent qui tolère 80% de débit de fuites quand la réalité est plutôt 5 à 15%.

M Munch, PDG d’un de nos Fournisseurs de détecteurs d’ultrasons, SONOTEC nous a confirmé à la foire de HANNOVER qu’il n’y a pas de corrélation entre le bruit généré par une fuite et son débit.

1.3 Présentation des rapports

Nous avons souvent souligné le fait que les rapports d’études instrumentées présentent, à de très rares exceptions près, deux caractéristiques amusantes :

- Même les plus mauvais rapports d’étude air comprimé, presque sans exception, présentent un schéma de l’installation. Toutefois, ce schéma d’installation n’est presque jamais commenté et on n’en tire aucune suggestion d’amélioration.

- Des campagnes de mesures réalisées à grands frais et avec des enregistrements toutes les secondes donnent lieu, en général, à un traitement statistique minimal : moyenne, maxi, mini et écart type, notion en général non applicables aux consommations d’air comprimé des sites industriels, qui ne suivent pas la loi dite « normale » ou « gaussienne », mais plutôt des horaires de travail en général assez bien respectés.

Des dizaines de rapports d’étude présentent donc des schémas d’installation dont on ne dit rien et des courbes de débit que l’on n’examine pas !

AIRPROFIL s’est donc posé la question suivante : « Comment donc peut-on rédiger un rapport d’audit air comprimé que le Client puisse utiliser, et si possible utiliser avec plaisir ? »

Une première idée est d’améliorer le contenu même des rapports avant de songer à en améliorer la présentation.

1.4 Les contenus de divers rapports d’audits air comprimé

1.4.1 Voies d’amélioration

AIRPROFIL présente habituellement des « voies d’améliorations » soumise à la décision du Client. Les études et audits air comprimé AIRPROFIL sont des études d’aide à la décision, et ceci restera vrai, même si la l’état d’esprit et la présentation changent.

L’objet « voie d’amélioration » comporte une estimation de l’investissement ou de la dépense nécessaire à l’obtention d’une économie d’énergie.

On calcule alors (au moyen d’une simple division) le « temps de retour sur investissement » pour se conformer aux demandes de l’ADEME.

Ce calcul est souvent très incertain, mais somme toute bien adapté au cas des économies d’énergie.

Dans d’autres cas, par exemple si la sûreté de fonctionnement est un des buts du Client, cette notion de temps de retour sur investissement n’a guère d’intérêt.

1.4.2 Solutions d’amélioration

Un de nos Clients d’un grand bureau d’études énergétiques français a développé l’idée selon laquelle les « voies d’amélioration » se combinent en « solutions d’améliorations ».

Cette idée convient bien à une organisation dont le but est de vendre des installations « clé en main ».

Sur un plan méthodologique, la construction d’une « solution » à partir de « voies d’amélioration » n’a rien de trivial :

- Certaines voies d’amélioration sont incompatibles entre elles.

- La combinaison de voies d’amélioration prend rapidement un caractère fortement combinatoire.

Proposant une solution, ce Client sort quelque peu du cadre de l’aide à la décision.

Il évite l’inflation combinatoire en prenant lui-même les décisions techniques qu’il communique toutefois, en grande partie, à son Client.

AIRPROFIL s’efforce au contraire de laisser le Client prendre ses décisions.

1.4.3 Comparatif entre situation existante et situation future

De nombreux Exploitants utilisent le plan de rapport classique suivant :

1. Situation existante.

2. Situation future.

Le fait qu’ils garantissent éventuellement ces résultats donne du poids à leur rapport, qui n’a pas besoin de rentrer dans les détails techniques du projet.

1.4.4 Situation avec fuites, situation sans fuites et situation finale

Un de nos Clients italiens, fondateur d’un bureau d’études énergétiques et bon spécialiste de l’air comprimé pour avoir passé quelques années dans le service Mesures d’un fabricant de compresseur, a élaboré une méthodologie très rationnelle permettant de quantifier les économies réellement atteintes :

- Une première campagne de mesures montre la situation initiale.

- Une campagne de détection de fuite et leur réparation réduisent le besoin, dans des proportions supposées importantes.

- Une deuxième campagne de mesures montre la situation résultant de la réparation des fuites.

- Une étude propose les compresseurs et sécheurs les mieux adaptés après réparation des fuites.

- LA SOLUTION OPTIMALE AVANT REPARATION DES FUITES ET LA SOLUTION OPTIMALE APRES REPARATION DES FUITES SONT DIFFERENTES.

- Quand le Client a installé sa nouvelle Centrale, une troisième campagne de mesures permet de vérifier les performances de la nouvelle installation.

On notera que ce Confrère semble penser que les usines ont, le plus souvent, des débits de fuites importants en pourcentage.

1.4.5 Les « calculations »

Un de nos Confrères présente son expertise comme le résultat de (savants) calculs, en anglais « calculations », basés sur des bases de données, dont il dispose, de résultats de mesures sur un grand nombre de compresseurs d’air.

1.4.6 Le LEAN MANAGEMENT de l’énergie

AIRPROFIL est intervenu comme « expert technique » en appui de spécialistes français du LEAN MANAGEMENT dans un site au Royaume Uni, près de Londres, et dans deux sites situés dans le Nord de la France.

L’idée d’appliquer le LEAN MANAGEMENT à l’air comprimé est intéressante à au moins deux égards :

- Le LEAN MANAGEMENT, méthode d’optimisation de la gestion de production, semble susceptible de prendre en compte les utilisations de l’air comprimé, et pas seulement les centrales de production.

- La pratique des ateliers ou « WORKSHOPS » regroupant un « auditeur » ou deux et les Personnels du site concernés par la question traitée est vraiment efficace et sympathique, au moins quand ces Personnels ont l’habitude de se réunir en « WORKSHOPS ».

2 L’évolution de la méthodologie AIRPROFIL

Sans prétendre modifier du tout au tout sa pratique des études et audits air comprimé, AIRPROFIL a entrepris de s’améliorer plusieurs points présenté ci-après.

2.1 Réaliser une phase de préparation avant tout dépalcement

Chaque fois que possible, et même dans le cas d’une étude non instrumentée, relativement légère sur le plan logistique, nous vous poserons quelques questions avant tout déplacement sur le site.

Le QUESTIONNAIRE AIRPROFIL DE PRISE DE CONTACT que vous trouverez à la fin de cet article, vous permet d’amorcer avec AIRPROFIL une étude non instrumentée – prestation payante mais relativement peu coûteuse, surtout si le déplacement est évité.

L’examen de vos réponses au questionnaire de prise de contact est gratuit.

D’une manière générale, la phase de préparation avant tout déplacement devrait devenir plus importante parce que les déplacements sont coûteux – notamment depuis qu’on nous consulte en Moldavie, au Cameroun et au Pakistan !

Il est parfaitement possible de diagnostiquer certains défauts de conception ou d’exploitation sans déplacement.

Dans certains cas, on évitera le déplacement.

Dans tous les cas, on aura gagné du temps en commençant l’étude avant tout déplacement et on aura appris à travaillé ensemble.

2.2 Proposer des « voies de travail »

Les nouveaux rapports d’étude non instrumentées ont d’abord été proposés en langue anglaise. Le terme que nous avons alors choisi pour remplacer « voie d’amélioration » est « SUGGESTED WORKSHOP », soit quelque chose comme « suggestion d’ouverture d’un atelier », ou « voie de travail ».

L’objet « voie de travail » comporte une dizaine de « champs » permettant sont explicitation – on explicite en particulier les unités utilisées.

Concrètement, une « voie de travail » est une feuille au format A4 suggérant un travail d’étude complémentaire par vos Personnels et vos Sous Traitants.

Si l’étude non instrumentée que vous avez commandée incluait une campagne de détection de fuites d’air comprimé, une des « voies de travail » consistera à réparer les fuites détectées.

2.3 Campagnes de mesures

Suite à une étude non instrumentée, AIRPROFIL peut être consulté pour une campagne de mesures ou d’une campagne de détection de fuites périodique.

En priorité n°1, AIRPROFIL privilégiera l’installation à poste fixe de compteurs de kWh ou de débitmètres, dont vos Services assureront, le plus souvent, l’installation.

En priorité n°2, nous ferons intervenir nos partenaires régionaux, surtout dans des pays éloignés de nos bases. AIRPROFIL intervient par exemple en Moldavie ou au Cameroun, et bientôt peut-être au Pakistan ou à Singapour : il serait plus économique de pouvoir faire intervenir des partenaires régionaux dans ces pays.

En priorité n°3, AIRPROFIL enverra ses Ingénieurs Mesures afin de réaliser une campagne de mesures, principalement au moyen de débitmètres non intrusifs à ultrasons.

3 Quelles questions poser et se poser ?

3.1 Faut-il partir des besoins des utilisations ?

Une approche très rationnelle consiste à partir des utilisations de l’air comprimé.

Un Expert qui a déjà étudié quelques usines dans une branche d’activité, par exemple des cimenteries, aura souvent déjà une assez bonne idée des utilisations de l’air comprimé dans usine ayant la même activité.

3.2 Faut-il partir des Centrales d’air comprimé ?

Les questions relatives aux Centrales de production d’air comprimé sont les plus faciles à renseigner.

Certains Responsables des Fluides vous accueillent en vous serrant la main et enchaînent, dans l’instant, sur la liste des compresseurs : « J’ai trois compresseurs à vis lubrifiées de 160 kW » !

3.3 Faut-il partir des réseaux de distribution ?

Les réseaux de distribution d’air comprimé – réseau unique, plusieurs réseaux indépendants, interconnexions entre réseaux, constituent l’élément essentiel de l’architecture d’une installation d’air comprimé.

Les différentes branches d’activité ont architectures qui, souvent, se ressemblent.

Donnons quelques exemples :

- Dans une verrerie, il y a, traditionnellement deux réseaux : un réseau 7 bars et un réseau 3.5 bars. Entre les deux, on découvrait souvent une interconnexion UNIDIRECTIONNELLE allant du réseau 7 bars vers le réseau 3.5 bars (dans l’autre sens, ça marche moins bien !). Le réseau 7 bars servait pour les vérins et les moteurs pneumatiques. Le réseau 3.5 bars servait pour la pulvérisation du fioul lourd ou pour le soufflage du verre « creux ».

- Dans une cimenterie par voie sèche, on trouvera un réseau d’air instrument (7 bars séché par adsorption et déshuilé), un réseau d’air de mécanisation (7 bars séché par sécheur frigorifique ou non séché), un réseau d’air de ringardage (7 bars non séché et non prioritaire) et divers réseaux, en général séparés d’air à 1 ou 2 bars utilisés pour le transport pneumatique en phase diluée ou l’homogénéisation. Dans certains cas, on aura un réseau d’air à 5 bars pour le transport pneumatique en phase plus dense. Assez souvent, on aura un sous-réseau d’air 7 bars séché par adsorption pour le secouage des filtres à manches.

- Dans une cimenterie par voie humide, on aura, en plus, un réseau d’air à 30 bars environ utilisé sur les filtres presse qui assèchent la pâte.

- Dans une papèterie, on aura souvent un réseau d’air essentiel et un réseau d’air non essentiel, tous deux à 7 bars et séchés par sécheurs frigorifiques. Certaines utilisations, en général l’air instrument et l’air comprimé utilisé au conditionnement sont alimentées par des sous réseaux d’air comprimé séché par adsorption.

On pourrait multiplier les exemples, mais pas tant que cela. En effet, il n’y a qu’un assez petit nombre d’activités industrielles très « typées » en ce qui concerne la forme de leurs réseaux d’air comprimé. Cela dépend probablement de l’expérience de chacun.

4 QUESTIONNAIRE DE PRISE DE CONTACT

Airprofil vous propose de remplir un « mini questionnaire » de prise de contact présenté ci-après en Annexe.

Vous pouvez aussi nous contacter :

François BOUTEILLE

Gérant

Tel : +33 612 156 155

Email : fbouteille@airprofil.com

A remplir et à renvoyer avec vos coordonnées :

Nom :

Fonction :

Email :

Téléphone :

Usine :

Site :

QUESTION 1 : Utilisez-vous de l’air comprimé dans votre site et peut-on dire que la production d’air comprimé constitue une nécessité pour vos Process ou un coût notable pour votre site ?

QUESTION 2 : Quelle est la branche d’activité de votre site ? Donner la liste de vos principaux ateliers dans le sens du flux matière.

QUESTION 3 : Avez-vous une raison particulière de contacter AIRPROFIL, par exemple : chutes de pression, mauvaise qualité de l’air comprimé, volonté de réduire les consommations d’énergie ? Et si oui laquelle ? Y-a-t-il urgence ?

QUESTION 4 : Quels sont les horaires de travail de votre usine ? S’il y a lieu, détaillez les horaires de travail de divers ateliers.

QUESTION 5: Votre activité a-t-elle un caractère saisonnier ?

QUESTION 6 : Quelle est la pression de service minimale et maximale de votre air comprimé en sortie de Centrale, en bars relatifs ?

QUESTION 7 : Quelle est la température de rosée sous pression de votre air comprimé en sortie de Centrale ou de chacune des Centrales, en °C ?

QUESTION 8: Avez-vous des utilisations de l’air comprimé consommant un débit important pendant une durée brève (moins d’une minute).

QUESTION 9 : Avez-vous des utilisations de l’air comprimé en air respirable ?

QUESTION 10 : Avez-vous des utilisations de l’air comprimé où celui-ci est en contact avec votre produit et susceptible de le polluer ou de l’endommager ?

QUESTION 11 : Combien avez-vous de réseaux d’air comprimé indépendants (en marche normale) sur votre site ? Ces réseaux sont-ils interconnectés et, si oui, comment ? On parlera de réseau indépendant dans le cas d’un réseau de distribution alimenté par au moins un compresseur dédié.

QUESTION 12 : Certains de vos réseaux d’air comprimé alimentent-il des sous-réseaux de pression différente ou de qualité différente ?

QUESTION 13 : Recevez-vous votre air comprimé d’un réseau extérieur, en marche normale ?

QUESTION 14 : Un de vos réseaux est-il interconnecté en secours avec un réseau extérieur ? Ce réseau extérieur est-il fournisseur, client ou les deux selon les cas ?

QUESTION 15 : Peut-on dire que certaines utilisations sont alimentées par des réseaux différents en marche normale ou en secours, en semaine ou le week end, le jour ou la nuit ?

QUESTION 16 : Peut-on dire que certaines utilisations sont isolées du réseau d’air comprimé qui les alimente quand elles ne sont pas en service, sur la base de plages horaires ou calendaires, d’un asservissement ou de toute autre condition ?

QUESTION 17 : Lister les centrales qui alimentent chacun des vos réseaux d’air comprimé indépendants sous la forme suivante :

QUESTION 18 : Pour chaque réseau de distribution : Votre réseau de distribution est-il bouclé ? Avez-vous un schéma de ce réseau ?

QUESTION 19 : Pour chaque Centrale alimentant un des réseaux : donner la liste des compresseurs et sécheurs de la Centrale.

QUESTION 20 : Disposez-vous des ressources suivantes :

- Certains compresseurs régulant par mise à vide sont équipés d’un compteur d’heures de marche en charge et d’un compteur de marche totale. Est-ce le cas sur certains de vos compresseurs ? Lesquels ? Ces compteurs sont-ils relevés périodiquement ?

- Lors des entretiens préventifs ou curatifs, on note souvent la nature de l’intervention, la date de l’intervention et les compteurs horaires éventuels lors de l’intervention. Ceci constitue l’historique de maintenance des compresseurs, des sécheurs et autres équipements en Centrale. Disposez-vous d’historiques de maintenance des compresseurs ?

- De nombreuses Centrales sont équipées de débitmètres et d’autres moyens de mesures. De quelle instrumentation disposez-vous ? Où ces moyens de mesures sont-ils installés ? Disposez-vous d’enregistrements ?

- De nombreux réseaux sont équipés de débitmètres et d’autres moyens de mesure en entrées de certains ateliers ou de certaines utilisations de l’air comprimé. De quelle instrumentation disposez-vous ? Où ces moyens de mesures sont-ils installés ? Disposez-vous d’enregistrements ?

QUESTION 21 : Décrivez rapidement votre organisation pour la conduite et la maintenance de vos installations d’air comprimé.