Comment ça, l’air comprimé n’est pas gratuit ? Nous l’utilisons tous les jours !

par Doug Waetjen, UE Systems, Inc.

Il est étonnant de constater que, alors que les médias ne cessent d’évoquer les questions d’énergie et de réduction des émissions de carbone, la plupart des employés des usines ne se rendent pas compte qu’il existe, juste sous leur nez, d’incroyables opportunités de réduire le gaspillage énergétique et les émissions de gaz à effet de serre. Ce sont là des opportunités qui pourraient améliorer considérablement la compétitivité de leur entreprise.

En réalité, de nombreux responsables ne se rendent pas compte qu’il n’est pas toujours nécessaire de s’engager dans des programmes de grande envergure, nécessitant d’importants investissements, qui génèrent un retour sur investissement à long terme. Souvent, ils ignorent l’existence de projets peu coûteux, ou bien ils les négligent, alors que ceux-ci offrent un retour sur investissement à court terme, voire quasi immédiat, et permettent d’améliorer l’efficacité énergétique de leurs usines.

Une solution consiste à rechercher et à réparer les fuites dans les réseaux techniques, tels que ceux d’air comprimé et de vapeur. Ces programmes offrent souvent un retour sur investissement très rapide et spectaculaire. Dans certains cas, cela s’est traduit par des économies de plusieurs centaines de milliers, voire de plusieurs millions de dollars par an, sans investissement en capital majeur.

L’air comprimé est l’un des services techniques qui offre un formidable potentiel d’économies. Le problème est que de nombreux membres du personnel d’usine ne comprennent pas tout à fait que l’air comprimé n’est pas gratuit. On observe souvent cette attitude selon laquelle, puisqu’il ne s’agit que d’air et qu’on l’utilise tous les jours, il est gratuit et ne nécessite pas beaucoup d’attention, même en cas de fuites manifestes. Malheureusement, cela est loin d’être vrai. L’air comprimé est un service extrêmement coûteux.

En effet, dès 1995, le ministère américain de l’Énergie a lancé le programme « Compressed Air Challenge » afin d’aider le secteur industriel à réduire sa consommation d’air comprimé de 10 % d’ici 2010. Il avait déclaré que l’air comprimé constituait l’un des services publics les plus coûteux dans les usines et que, sur l’ensemble de l’air comprimé produit aux États-Unis, 30 % était perdu à cause de fuites. Il avait estimé ce coût annuel à environ 3,2 milliards de dollars !

Pourquoi l’air comprimé est-il si coûteux ? Sa production est extrêmement onéreuse et son utilisation très peu efficace. Sur l’énergie nécessaire à la production d’air comprimé, moins de 20 % de l’énergie fournie reste disponible pour être utilisée. Cela signifie que 80 % de ce qui est payé est déjà consommé avant même que l’air comprimé n’atteigne le réseau de distribution. Voici un exemple illustrant l’inefficacité de l’air comprimé. Si l’on compare le coût de fonctionnement d’un moteur électrique d’une puissance d’un cheval-vapeur à celui d’un moteur à air comprimé de la même puissance, le premier pourrait coûter 200 $ par an, tandis que le second coûterait 1 500 $ par an.

Une approche simple pour les installations qui utilisent de l’air comprimé consiste à programmer des audits réguliers du réseau d’air comprimé et des contrôles de fuites. Ces contrôles de fuites d’air comprimé révèlent souvent que le coût de l’air gaspillé a un impact sur la facture d’électricité, pouvant aller de plusieurs dizaines de milliers à plusieurs centaines de milliers de dollars par an.

Le graphique ci-dessous illustre à quel point les fuites d’air comprimé peuvent être coûteuses. Bien que ces chiffres concernent une seule fuite, imaginez le coût de centaines de fuites dont l’ampleur varie de $1/16$ jusqu’à 3/4 de pouce !

Si la conception et le rendement du compresseur constituent des facteurs importants à prendre en compte en matière de rendement du système, deux autres facteurs contribuent à une consommation d’énergie excessive dans un système d’air comprimé : les fuites et une mauvaise utilisation.

Au niveau de l’usine, de nombreux employés partent du principe que « l’air est gratuit » ; c’est pourquoi celui-ci est souvent mal utilisé et gaspillé. Les fuites d’air sont ignorées. Il n’est pas rare de traverser une usine où l’on entend les sifflements caractéristiques associés à des fuites importantes, qui sont considérés comme un bruit de fond normal. Lorsque les fuites sont trop bruyantes pour être tolérées, on a déjà vu des chiffons ou du ruban adhésif enroulés autour de celles-ci afin de réduire le niveau sonore et de rendre l’environnement plus agréable pour le personnel présent dans la zone. Des abus ont également été observés. Il arrive parfois que des employés placent des tuyaux d’air de manière à rafraîchir en permanence leur espace de travail. Dans un cas précis, un caisson métallique fermé a été installé dans une usine, avec un tuyau d’air passant par le dessus, positionné de manière à souffler de l’air en continu sur des canettes de soda afin de les maintenir au frais !

Les ingénieurs ont également mal cerné le manque d’efficacité et les coûts associés à l’air comprimé. Parmi les pratiques courantes, source de gaspillage et coûteuses, dans de nombreuses usines, on peut citer l’utilisation d’air comprimé pour souffler sur les roulements et les refroidir, ou pour souffler en continu sur les convoyeurs afin de les nettoyer. Nous avons constaté que des vannes de purge étaient laissées ouvertes, avec de grands avertissements apposés sur les réservoirs situés au-dessus indiquant : « Ne fermez pas cette vanne, laissez-la ouverte ».

Une approche simple et peu coûteuse pour réduire le gaspillage d’air comprimé dans les installations consiste à lancer une campagne de sensibilisation. Les réunions constituent souvent un bon point de départ pour aborder le coût du gaspillage énergétique et son impact, notamment sur les coûts d’exploitation. On peut demander au personnel d’aider à identifier les mauvaises pratiques et l’encourager à en informer ses collègues. Des affiches de sensibilisation peuvent être placées dans l’usine afin d’illustrer les comportements source de gaspillage et de suggérer des changements. Des bulletins d’information peuvent être utilisés pour promouvoir la campagne. Une boîte à suggestions peut être mise en place et des récompenses ou des prix peuvent être décernés à la suggestion la plus efficace. Dans certains cas, des récompenses financières, calculées en fonction de la valeur de la suggestion, ont été accordées au personnel.

Dans le cadre d’une utilisation abusive ou inappropriée de l’air comprimé, une étude peut être menée afin d’examiner les alternatives à l’air comprimé. Par exemple, au lieu de souffler de l’air comprimé sur un roulement, essayez d’utiliser un ventilateur. Au lieu de mélanger ou d’agiter à l’aide d’air, essayez un mélangeur électrique. Anticiper le problème et rechercher des solutions alternatives peut contribuer à réduire sensiblement votre facture d’électricité.

Étant donné qu’environ 30 % de l’air comprimé produit est perdu à cause de fuites, il est impératif pour une installation de mettre en place un programme de dépistage des fuites d’air comprimé. Non seulement il s’agit d’une approche « peu coûteuse en termes d’investissement », mais les résultats sont visibles dès que les fuites sont réparées. La consommation d’énergie, et plus particulièrement la réduction de la consommation d’électricité, aura également un impact sur l’empreinte carbone d’une usine.

Les campagnes de détection des fuites d’air comprimé nécessitent une planification, du personnel, une formation, du matériel, l’identification des fuites, l’établissement de rapports et un suivi.

Sans planification, le programme risque d’être voué à l’échec et inefficace. La planification comprend la consultation de la direction et du personnel de l’usine, ainsi que l’observation et l’examen du système d’air comprimé. Il est recommandé d’effectuer une « visite des lieux » avant toute étude. Celle-ci permet de mieux organiser l’étude en la décomposant en petites étapes réalisables. Elle permet de repérer les problèmes de sécurité et de planifier la logistique du parcours, notamment le point de départ et le point d’arrivée d’une section donnée. Une visite des lieux permet également de déterminer le matériel nécessaire : faut-il des clés pour ouvrir les armoires, des lampes de poche pour les zones peu éclairées, des échelles ou des nacelles élévatrices, ou encore des modules spéciaux pour accéder aux canalisations situées au plafond ?

Le personnel doit comprendre les objectifs du programme et savoir comment mener une étude de fuites.

La formation permet au personnel d’acquérir les connaissances et les méthodes nécessaires pour mener à bien un audit. Les inspecteurs correctement formés apprennent à planifier et à réaliser un audit des fuites d’air comprimé en utilisant des techniques d’inspection qui permettent d’éviter des problèmes tels que les erreurs d’identification ou un étiquetage incorrect, susceptibles d’entraîner des erreurs coûteuses et des résultats peu fiables. Ils apprennent également à utiliser des outils de reporting pour calculer et mettre en évidence les économies réalisées grâce à l’audit.

L’utilisation d’un équipement adapté à la tâche contribuera à l’efficacité de l’étude. L’outil le plus couramment utilisé pour les études de fuites d’air comprimé est un détecteur à ultrasons. Ces instruments détectent les composantes à haute fréquence des turbulences générées par les fuites d’air.

De par sa nature directionnelle, l’ultrason est un signal localisé qui permet de localiser relativement facilement la source de la fuite. Si l’appareil n’est pas suffisamment sensible, certaines fuites de taille moyenne pourraient passer inaperçues. En cas de problèmes d’accessibilité, tels que des fuites au niveau des plafonds, dans des faisceaux de canalisations, derrière des murs ou sous terre, il convient d’envisager l’utilisation de modules spéciaux adaptés à ces situations.

Il est très important d’identifier les fuites. La fuite doit être signalée à l’aide d’une étiquette et, si possible, photographiée afin d’aider les personnes chargées de la réparation à la localiser et à effectuer les travaux nécessaires. Une grande étiquette de couleur vive peut s’avérer utile. Si possible, un système d’étiquetage peut être mis en place pour associer chaque fuite à son emplacement, au composant concerné, à la pression, au débit en CFM ou même au coût de la fuite.

Toute inspection doit donner lieu à un rapport. Un rapport peut constituer une forme de « gestion des fuites ». Un rapport de fuites doit être utile à plusieurs niveaux. Il permet d’identifier la fuite en question, le nombre de fuites, un numéro d’identification pouvant être associé à un ordre de travail, ainsi que l’emplacement des fuites. Certains rapports incluront également un résumé des économies identifiées et « effectives », ainsi que de la réduction identifiée et « effective » de l’empreinte carbone. Le terme « effectif » désigne les fuites qui ont été réparées, ce qui représente les économies réelles générées par une étude. Malheureusement, il est arrivé que de bonnes intentions débouchent sur des erreurs coûteuses, simplement parce que les inspections avaient été réalisées sans prévoir la réparation des fuites.

Certains logiciels permettent de regrouper les résultats des états des lieux au fil du temps, ce qui met en évidence les économies cumulées annualisées. D’autres fonctionnalités de rapport peuvent notamment permettre de mettre en évidence la réduction de l’empreinte carbone liée aux fuites de gaz, qui est associée au coût énergétique de ces dernières. Vous trouverez ci-dessous des exemples de ce type de rapports.

Veuillez noter les colonnes intitulées « Économies réalisées grâce à l’identification des fuites » et « Économies réalisées grâce à la réparation des fuites ». Ce n’est qu’une fois la fuite réparée que les économies sont effectivement réalisées.

Il est indispensable que toutes les parties responsables de l’étude des fuites soient sur la même longueur d’onde. La communication est essentielle. Les responsables de la maintenance et les planificateurs doivent comprendre la nécessité de réparer les fuites et de définir un calendrier réalisable. Par exemple, si 200 fuites sont détectées lors d’un relevé et que le rapport est simplement transmis aux responsables des réparations sans aucune explication, il est possible que ces fuites soient considérées comme 200 ordres de travail supplémentaires et qu’elles ne soient pas traitées. Si l’équipe de réparation participait aux discussions sur les réparations, il serait possible de mettre en place une méthode permettant de décomposer les réparations en petites étapes gérables, en commençant par les fuites les plus coûteuses ou en regroupant celles qui sont proches les unes des autres, ce qui rendrait la réparation des fuites plus efficace. L’implication de tous et une bonne communication permettront de réaliser des économies et d’assurer la réussite du programme.

Le suivi des réparations répertoriées permettra de s’assurer que les fuites ont bien été réparées et qu’aucune nouvelle fuite n’est apparue à la suite de ces réparations. Il comprendra également une vérification des pressions du système afin de les ramener à leurs réglages d’origine. Enfin, l’analyse de l’ensemble du rapport d’inspection permettra d’organiser la logistique de toutes les inspections ultérieures.