Insufflation d’air
Compresseur centrifuge ou roots?

Les compresseurs centrifuges et roots se disputent les faveurs de l’utilisateur industriel. Les différentes machines se trouvent à couteaux tirés dès que les exigences en débit d’air approchent les 2000 m³/h. Les avantages des deux systèmes se chevauchent, et seule une analyse profonde de la situation concrète peut déterminer le choix final.

Du point de vue technologique, les surpresseurs centrifuges et les roots sont basés sur deux technologies de compression très différentes. Les surpresseurs à lobes à trois pales utilisent l’effet de compression pour créer l’air comprimé et sont utilisés pour de débits de 50 à 5000 m³/heure. La différence de pression maximum tolérée est de 1000 mbar. en exécution standard, ces appareils sont équipés d’un filtre d’entrée, d’un silencieux à l’aspiration, d’un châssis, d’un silencieux incorporé du côté de la compression, d’un clapet de sécurité, d’une transmission intégrée et d’un raccordement élastique. Les compresseurs centrifuges, fabriqués par la société danoise, sont du type à pas unique et procurent des débits de 650 à 120.000 m³/heure. Il peuvent atteindre une compression à maximum 2.500 mbar et sont équipés d’un diffuseur réglable qui modifie les sections de passage du courant entre les palettes du diffuseur.

Comparaison
Une comparaison entre les deux types de compresseurs n’a de sens que si l’on parle de capacités en air comprimé de plus de 1000 m³/heure. En dessous de ce seuil, le surpresseur à lobes à roots reste la première option à envisager. En revanche, dès cette limite dépassée, une analyse d’évalution s’impose. Il faudra, pour ce faire, tenir compte du rendement hydraulique, du contrôle, de la problématique de pulsation, du niveau sonore, des coûts d’installation, des coûts opérationnels et du niveau d’investissement initial.
La rendement hydraulique des deux types de surcompresseurs sera sensiblement similaire à un certain point de travail. Toutefois, dès que l’on procède au réglage du débit on notera des grandes différences tant sur le plan hydraulique qu’au niveau du rendement du moteur électrique.C’est ainsi que l’on pourra observer un rendement de 80% pour l’installation centrifuge alors que l’installation de surpression du type à lobes ne présentera plus que 60% de rendement du diffuseur. Cette différence extrapolée sur une base annuelle peut entraîner de grandes fluctuations en kW. Exemple: pour en débit de 10.000m³, avec une différence de pression de 550mbar, le propriétaire de l’installation à roots aura à payer une facture d’énergie de 600.000 à 800.000 FB supérieure à celle de son collègue qui aurait opté pour une installation centrifuge. Ce dernier doit cette économie aux palettes d’aspiration réglables et au système de réglage de pression grâce auquel il travaille toujours à un rendement maximum lors de besoins variables en oxygène avec, pour résultat, des coûts d’exploitation moindres suite à un meilleur rendement sur toute la plage de réglage (45 à 100%). Il est important de savoir que cette économie est proportionnelle au débit suivant une fonction linéaire. Si l’on compare ces montants au coût d’investissement initial des deux différentes technologies, on constate que le compresseur centrifuge aura été nettement plus gourmand. Si l’on compare les prix des souffleries de type roots de 2000 m³ (chez HV-Turbo entre 300.000 et 500.000 FB) et des installations centrifuges de même débit (chez HV-Turbo environ 800.000 FB), on constate que le compresseurs centrifuge n’est pas favorable à court terme. Toutefois, si l’on devra entervenir sur le réglage des débits et plus importants seront les débits exigés, plus vite le surcoût de l’investissement initial sera compensé. On peut conclure qu’à partir de débits de 2500 m³, une analyse d’évaluation entre les deux technologies est fortement indiquée.

Installation
Les compresseurs centrifuges ont encore d’autres atours à mettre en avant. Ils génèrent moins de pollution sonore puisqu’on compare une machine à compression avec une centrifuge. La machine à compression fournira à nombre de tours réduit, quatre pulsations dans les conduites. Ces pulsations provoquent du bruit dans les basses fréquences, bruit qu’il est très difficile d’isoler ou d’étouffer dans des silencieux. Une soufflerie centrifuge ne nécessite même pas de silencieux d’échappement. Les implications financières de cette pollution sonore ne sont pas négligeables. On sera plus vite tenté d’enfermer une soufflerie du type roots dans une enceinte acoustique ce qui représente évidemment un surcôut en fonction de l’exécution, on peut estimer ce surcoût de 80.000 à 100.000 FB. C’est une somme et celle-ci tend à combler le fossé entre les deux coûts d’investissement au profit de la soufflerie centrifuge. Ce nivellement sera encore plus sensible au cours de la phase d’installation. Le compresseur centrifuge est plus petit que le compresseur du type roots et occupe donc moins de surface dans l’entreprise.

Conclusion
Le choix d’une installation centrifuge et une installation du type roots dépend donc en premier lieu de la situation concrète de l’entreprise dans laquelle chaque utilisateur se trouve. Nous pouvons toutefois dégager quelques lignes de force. On peut conseiller les souffleries du type roots pour les débits de 50 à 5000 m³/heure avec une différence de pression de maximum 1000 mbar. Dès qu’il est exigé des débits de 2000 à 125.000 m³/heure, on peur considérer la soufflerie centrifuge comme étant la meilleure solution. Dans la fourchette de débits se situant entre 2000 et 3000 m³/heure, les avantages des deux types se chevauchent et, dans ce cas, seule une analyse d’évaluation approfondie pourra déterminer le choix optimal.
ing. G. de Lannoy, Eekels