Aerul comprimat din aerul preluat din atmosferă, care se folosește compresibilității prin intermediul unui sistem pneumatic . Acest aer este menținut sub o presiune mai mare decât cea a atmosferei.
Aerul comprimat este considerat al patrulea fluid utilizat în industrie, după electricitate, gaze naturale și apă. În Europa, la începutul anilor 2000, 10% din toată energia electrică utilizată de industrie a fost utilizată pentru a produce aer comprimat, acest consum ridicându-se la 80 TWh pe an.
În funcție de presiunea și debitul de aer dorit, diferite tipuri de compresoare de aer sunt utilizate pentru producerea de aer comprimat și în principal două sisteme: compresoare cu șurub și compresoare cu piston (în general 2, 3 sau 4 etaje). Compresoarele alternative în 3 trepte ating presiuni de până la 300 bari. Există, de asemenea, compresoare rotative (compresor cu turbină și palete) și compresoare cu membrană.
Debitul unui compresor este exprimat în litri pe minut (simbol: l / min) sau în metri cubi pe oră (simbol: m 3 / h).
Energia necesară pentru comprimarea aerului este semnificativă și este însoțită de producerea de energie termică (căldură) care de cele mai multe ori rămâne neexploatată. Aerul comprimat este, prin urmare, un purtător de energie relativ scump.
În industrie, circuitele de aer comprimat sunt utilizate pentru furnizarea de instrumente și automatizare, cu anumite avantaje:
În ciuda multor avantaje, automatizarea prin aer comprimat are dezavantaje care trebuie luate în considerare:
Cele ciocane pneumatice folosite în lucrări publice.
Cele compresoare , motoare și cilindre anvelopele pot fi utilizate pentru a transmite o forță de la distanță și pentru a compune cele mai multe mașini diferite unelte: un simplu ejector piston o linie de asamblare completă, capabile de găurire, frezare, mutare, centrul piesei de prelucrat, prin jucând pe mișcările rotative sau liniare - lente sau ultra rapide - cu o flexibilitate și un preț de cost mult mai interesant decât cele permise de electricitate sau hidraulică .
Alte exemple: catapulte de pe portavioane la începutul XX - lea secol, sistemul de frânare al vehiculelor grele și locomotive și vagoane de cale ferată ( frâne cu aer comprimat și electro ), lansarea motoarelor diesel, cele de pornire F1 motoare , camioane, unele avioane (prin APU ) și generatoare .
Circuitele logice complet pneumatice ( celule pneumatice ) pot echipa utilajele menționate, eventual în combinație cu comenzi sau comenzi electronice.
Armele cunoscute sub numele de „aer comprimat” includ toate armele cu butoi scurt ( pistol ) sau lung (puști) folosind declanșatorul unui gaz pentru a propulsa un proiectil , armele cu arc acționând un piston care comprimă aerul pentru a expulza un proiectil, precum și lansatoare de paintball utilizate pentru paintball .
În scufundări , aerul comprimat este utilizat pentru respirația subacvatică , folosind butelii care conțin în general între 12 și 18 litri de aer comprimat la 200 de bare.
Expansiunea aerului comprimat a fost utilizată foarte devreme ca energie de propulsie pentru diferite vehicule cu aer comprimat . Vehiculului motor nu emite gaze cu poluante și este silențios.
Putem cita locomotivele utilizate în mine și tuneluri (foraj de tunelul de cale ferata Saint-Gothard ), tramvaie , cum ar fi cele ale Mékarski sistemului pus în funcțiune în Nantes în 1879 și folosită până în 1917 și locomotivelor Arpajonnais. Pe parizianul o parte din călătorie.
În anumite industrii, utilizarea energiei electrice trebuie interzisă, în special din cauza riscului de explozie, așa s-au găsit locomotive de aer comprimat în minele de cărbune și există dispozitive de iluminat echipate cu o microturbină care acționează un alternator .
Un submarin propulsat de aer comprimat a fost dezvoltat în jurul anului 1860 la Rochefort de către inginerul Charles Brun: Plongeur . Aerul comprimat este, de asemenea, utilizat în prezent pentru golirea submarinelor de balast .
În XIX - lea secol, prima torpila a fost alimentat cu aer comprimat.
Aeronautică: inginerul și pionierul aeronautic Victor Tatin a construit în 1879 un model operațional la scară de avion alimentat de un motor cu aer comprimat.
Orașul Paris, un caz unic în lume, va avea, până în 1994, o rețea urbană de peste o sută de ani de distribuție a aerului comprimat la 6 baruri extinse în toate districtele și suburbiile interioare (Compagnie Parisienne d'Air Comprimé care va deveni Société Urbaine d'Air Comprimé - SUDAC ). Scopul urmărit de Victor Popp, promotorul acestei rețele, a fost distribuirea puterii motrice atunci când rețelele electrice nu existau încă. Motoarele mici alimentate de aer în multe ateliere. De asemenea, a fost folosit pentru a face frig (prin relaxare) la aparatele de cafea-limonadă din capitală și pentru funcționarea a nenumărate lifturi hidropneumatice în frumoasele clădiri. O rețea independentă controlată de un ceas central controlează mecanismul ceasurilor publice și private unificând astfel ora din oraș.
Recent au apărut noi evoluții în domeniul vehiculelor nepoluante.
Interesul potențial al aerului comprimat pentru motoareÎn domeniul stocării energiei și al motoarelor, un avantaj al aerului comprimat este că rezervoarele utilizate pentru stocarea acestei energii pot fi din aluminiu sau oțel și, prin urmare, sunt reciclabile. O alternativă constă în depozitarea aerului în rezervoare din fibră de carbon care permit o ușurință mai mare avantajoasă pentru utilizări mobile (scufundări, motoare).
Un alt avantaj al motorului pneumatic comprimat comparativ cu motorul electric este costul rezonabil al rezervoarelor; cost care ar trebui să rămână stabil chiar și cu o cerere foarte puternică, în timp ce în cazul vehiculelor electrice , costul metalelor rare (de exemplu: litiu ) utilizate în baterii va tinde să crească odată cu creșterea cererii, deoarece rezervele globale sunt limitate.
Energia conținută într-un rezervor de aer comprimat nu este foarte mare: în jur de zece kWh pentru un rezervor mare de 300 litri de aer comprimat la 250 bari, dar putem crește această energie potențială încălzind aerul cu etanol, de exemplu. Avantajul față de motorul cu ardere este că încălzirea are loc fără ardere și, prin urmare, nu există formare de oxid nitric.
Dezavantaje: densitate scăzută a energiei și eficiență destul de scăzută. Legile termodinamicii și dificultatea de a obține o bună eficiență energetică induc o eficiență mai mică (20 până la 40%) decât cea a sistemelor și motoarelor electrice și o pierdere de energie prin producerea de căldură în timpul comprimării aerului.
Energia pneumatică este energia stocată într-un gaz comprimat. Este acționat într-un sistem pneumatic.
O estimare a energiei disponibile într-un anumit volum de aer este furnizată în articolul de referință.
În plus față de detaliile din acest articol, calculele legate de un sistem pneumatic utilizează densitatea aerului, care este de 1,293 kg / Nm 3 (1 Nm 3 = 1 normometru cub, indică o măsurare stabilită la presiunea atmosferică normală. 1,013 × 10 5 Pa = 1 atm și la temperatura de 0 ° C ).
Stocarea energiei cu aer comprimat este o modalitate de a stoca excesul de energie în orele de vârf (de exemplu prin turbine eoliene sau panouri solare) și apoi să- l utilizați în timpul orelor de vârf sau când nu există producție (exemplu: panouri solare pe timp de noapte). Aerul comprimat produs poate fi depozitat în canistre sau în caverne subterane.
Tehnica acumulatorilor oleo-pneumatici poate fi de asemenea utilizată ca alternativă la bateriile surselor de alimentare neîntreruptibile și face posibilă atenuarea defecțiunilor de rețea pentru alimentarea electrică a rețelelor critice (spitale, servere de calculatoare etc.).
Turbinele eoliene echipate cu compresoare de aer pentru stocarea energiei sunt studiate .
Diferite procese folosesc aerul comprimat ca sursă de energie: