Quel est le fonctionnement d'un surpresseur industriel ? Guide complet

Qu’est-ce qu’un surpresseur industriel ?

Un surpresseur industriel est une machine volumétrique destinée à déplacer de grands volumes d’air ou de gaz afin d’augmenter légèrement leur pression avant de les injecter dans un procédé industriel.

Le principe repose sur le déplacement positif : l’air est aspiré, emprisonné dans des volumes définis puis transféré mécaniquement jusqu’à l’orifice de refoulement. La montée en pression intervient principalement lorsque ce volume d’air rejoint le réseau alimenté.

Cette technologie est particulièrement adaptée aux applications nécessitant un débit continu, une excellente disponibilité et une maintenance limitée.

Les surpresseurs de type Roots représentent aujourd’hui la solution de référence pour de nombreuses installations industrielles grâce à leur simplicité mécanique et leur grande longévité.

Conseil GEFI

Lors de l’étude d’un projet d'installation de surpression industrielle, le débit est souvent le véritable critère dimensionnant, davantage que la pression maximale.

Un surpresseur surdimensionné peut entraîner une consommation électrique inutilement élevée et un coût d’exploitation supérieur aux besoins réels.

Une analyse complète du procédé permet d’identifier la solution la plus adaptée en tenant compte du débit, de la pression, des pertes de charge et du mode de fonctionnement.
‍

Les principaux composants d’un surpresseur industriel

La majorité des surpresseurs industriels repose sur une architecture similaire.

Le corps de machine, généralement réalisé en fonte haute résistance, constitue la structure principale et garantit la rigidité mécanique de l’ensemble.

À l’intérieur tournent deux rotors trilobes parfaitement synchronisés grâce à des engrenages de précision. Ces rotors ne se touchent jamais, ce qui limite fortement l’usure mécanique.

Les arbres assurent la transmission du mouvement entre la motorisation et les rotors.

Le carter d’engrenages contient les éléments de synchronisation et leur lubrification.

Selon les configurations, l’ensemble peut être complété par des silencieux d’aspiration et de refoulement, des capteurs de température et de pression, un capot acoustique permettant de réduire le niveau sonore.

Les groupes de surpression Atlas Copco LUTOS DT intègrent ces différents éléments dans une solution prête à installer facilitant l’intégration sur site.

‍

Comment fonctionne un surpresseur Roots ?

Le fonctionnement d’un surpresseur Roots repose sur deux rotors trilobes tournant en sens inverse à l’intérieur d’un carter usiné avec précision.

Contrairement à un compresseur à vis ou à piston, il n’existe pas de compression interne significative dans la chambre de soufflage.

Les deux rotors créent simplement des volumes fermés qui transportent l’air de l’entrée vers la sortie.

L'aspiration: l’air pénètre dans le surpresseur par l’orifice d’entrée et remplit les espaces disponibles entre les rotors et le corps de machine.

L'emprisonnement du volume d’air: la rotation des lobes isole une quantité précise d’air qui reste enfermée entre les rotors et le carter.

Transport périphérique: ce volume est déplacé mécaniquement autour de la périphérie du corps de pompe jusqu’au côté refoulement.

Refoulement: Lorsque le volume rejoint la sortie, il rencontre la contre-pression du réseau industriel et est libéré dans le procédé.Le cycle recommence alors immédiatement. Cette cinématique simple explique la robustesse des blowers Roots ainsi que leur capacité à fonctionner en continu pendant de longues périodes avec très peu d’usure.

Comment mesure-t-on la surpression ?

Pour bien comprendre le fonctionnement d’un surpresseur industriel, il est indispensable de distinguer la notion de surpression de celle utilisée dans les applications de vide.

Alors qu’une pompe à vide travaille en dessous de la pression atmosphérique, un surpresseur fonctionne au contraire en pression positive. Son objectif est d’augmenter légèrement la pression de l’air afin de l’acheminer vers un procédé industriel.

Les unités les plus couramment utilisées sont le millibar relatif mbar(g), le bar relatif bar(g), le kilopascal kPa(g).

Le débit est quant à lui généralement exprimé en : m³/h, Nm³/h ou m³/min selon les fabricants.

Dans la majorité des applications industrielles, les groupes de surpression de type Roots fonctionnent avec des pressions pouvant atteindre environ 1 000 mbar(g) tout en délivrant des débits pouvant dépasser plusieurs milliers de mètres cubes par heure.

Il est essentiel de rappeler qu'un surpresseur ne se choisit jamais uniquement sur sa pression maximale. Le débit disponible, les pertes de charge du réseau et les caractéristiques du procédé sont tout aussi déterminants.

‍

Quelle différence entre un surpresseur et un compresseur industriel?

Un surpresseur industriel et un compresseur manipulent tous deux de l'air, mais ils ne répondent pas au même besoin.

Le surpresseur est conçu pour déplacer un grand volume d'air à basse pression. Il est particulièrement aux applications de soufflage continu, d'aération, de transport pneumatique ou d'alimentation en air process.

Le compresseur, lui est destiné à produire de l'air comprimé à une pression beaucoup plus élevée. Il est utilisé pour alimenter des outils pneumatiques, des réseaux d'air comprimé, des vérins ou des équipements nécessitant plusieurs bars de pression.

La différence principale repose donc sur le couple débit/pression. Le surpresseur privilégie le débit volumique, tandis que le compresseur privilégie la pression. 

‍

Comparatif entre un surpresseur Roots et un compresseur industriel :

‍

‍

Les avantages de la technologie Roots

La technologie Roots est aujourd'hui l'une des solutions les plus répandues dans le domaine du soufflage industriel et de la surpression basse pression.

Son principe de fonctionnement simple, basé sur deux rotors synchronisés tournant sans contact, lui confère une excellente robustesse mécanique et une grande fiabilité en fonctionnement continu.

Les surpresseurs Roots sont particulièrement appréciés pour les applications nécessitant un débit d'air élevé avec une pression modérée.

Par rapport à d'autres technologies de soufflage, ils offrent un excellent compromis entre performances, maintenance et coût d'exploitation.

Principaux avantages

• Débit constant sur une large plage de fonctionnement.
• Fonctionnement continu 24h/24 et 7j/7.
• Absence de contact entre les rotors limitant l'usure mécanique.
• Maintenance préventive simple.
• Longue durée de vie des composants.
• Bonne efficacité pour les applications basse pression.
• Adaptation aux environnements industriels exigeants.
• Disponibilité de nombreuses tailles et configurations.
• Compatible avec les applications d'aération, de transport pneumatique et d'air process.

‍

Les technologies de surpresseurs industrielles les plus utilisées

Toutes les applications industrielles ne nécessitent pas la même technologie de surpression.

Le choix dépend principalement du débit d'air requis, de la pression différentielle, du rendement énergétique recherché, des contraintes de maintenance et du procédé industriel concerné.

Les principales technologies utilisées dans l'industrie sont :

Les surpresseurs à pistons rotatifs type Roots.

Les blowers Roots représentent aujourd'hui la technologie la plus répandue pour les applications de soufflage industriel, d'aération de bassins biologiques, de transport pneumatique et d'air process.

Ils se caractérisent par un débit volumique important, une excellente fiabilité mécanique et un fonctionnement continu.


Les surpresseurs à vis offrent généralement un meilleur rendement énergétique sur certaines plages de fonctionnement et permettent de réduire les pulsations du flux d'air.

Surpresseurs centrifuges sont utilisées pour les très gros débits d'air dans certaines installations industrielles spécifiques.

Les Groupes de surpression complets prêts à installer intègrent le blower, le moteur, la transmission, les silencieux, les organes de sécurité et les instruments de contrôle dans un ensemble unique optimisé par le fabricant.

‍

Les principales applications industrielles des surpresseurs.

Grâce à leur simplicité mécanique et à leur excellente fiabilité, les surpresseurs industriels sont utilisés dans de très nombreux secteurs d'activité.

Ils assurent une alimentation continue en air process tout en limitant les coûts de maintenance et les consommations énergétiques.

Stations d'épuration et aération des bassins biologiques.

Les stations de traitement des eaux utilisent des surpresseurs pour injecter de l'air dans les bassins biologiques. Cet apport en oxygène permet aux bactéries de dégrader les matières organiques présentes dans les eaux usées. La continuité de fonctionnement constitue ici un enjeu majeur pour garantir la qualité du traitement.

Transport pneumatique

Le transport pneumatique consiste à déplacer des poudres, granulés ou produits vrac grâce à un flux d'air. Les surpresseurs alimentent ces réseaux en fournissant un débit stable permettant le convoyage sur plusieurs dizaines, voire plusieurs centaines de mètres.

Cette technologie est largement utilisée dans la plasturgie, les cimenteries, l'industrie agroalimentaire, les industries minérales ;

Chez GEFI, le dimensionnement de ces installations tient compte simultanément du débit, des pertes de charge et de la pression disponible afin d'optimiser les performances globales du réseau.

Comment choisir un groupe de surpression adapté ?

Le choix d'un surpresseur industriel ne peut pas se limiter à comparer quelques caractéristiques techniques. Chaque procédé possède ses propres contraintes de fonctionnement et nécessite une analyse globale de l'installation.

Le débit d'air nécessaire et le premier critère de dimensionnement.

Le débit représente le volume d'air que le surpresseur doit fournir.Il constitue très souvent le premier critère de sélection.Un débit insuffisant peut entraîner une baisse de performance du procédé ou une diminution importante de la productivité.

La pression de service: adapter le surpresseur au rythme de production

La pression disponible doit couvrir les pertes de charge du réseau ainsi que les besoins spécifiques de l'application. Un surdimensionnement inutile augmente généralement la consommation énergétique sans apporter de bénéfice réel.

Le fonctionnement pour adapter le surpresseur ay ryhtme de production

Certaines installations fonctionnent quelques heures par jour tandis que d'autres tournent 24 h/24 et 7 j/7. Le choix des roulements, de la motorisation et des dispositifs de refroidissement doit tenir compte de ces contraintes.

Les contraintes acoustiques pou réduire le niveau sonore si nécessaire

Dans certains environnements industriels, le niveau sonore représente un critère majeur. Les groupes équipés d'un capot acoustique permettent de réduire significativement les émissions sonores tout en conservant les performances de soufflage.

Les objectifs énergétiques: maîtriser les coûts d'exploitation

Le coût énergétique représente une part importante du coût global de possession d'un surpresseur. Une étude de dimensionnement adaptée permet souvent de réduire durablement la consommation électrique de l'installation.

Conseil GEFI !

Le meilleur surpresseur n'est pas nécessairement le plus puissant.

C'est avant tout celui dont les performances correspondent précisément aux besoins réels du procédé industriel, avec un compromis optimal entre débit, pression, rendement énergétique et coût d'exploitation.

GEFI propose notamment les groupes de surpression Atlas Copco LUTOS DT, disponibles dans de nombreuses configurations de débit et de puissance.

Ces ensembles prêts à installer intègrent le blower, la motorisation, les organes de sécurité et les accessoires nécessaires à une mise en service rapide sur site.

‍

Pourquoi optimiser son installation de surpression ?

Dans de nombreuses usines, les groupes de surpression fonctionnent pendant plusieurs années sans qu'une véritable analyse de leurs performances ne soit réalisée.

Pourtant, un système mal dimensionné ou vieillissant peut entraîner une augmentation importante des coûts d'exploitation et une baisse progressive des performances du procédé.

Les principales causes de perte d'efficacité sont :

• Un débit inadapté aux besoins réels
• Une pression de service surdimensionnée
• Des pertes de charge importantes dans le réseau
• Des filtres encrassés

‍

Une optimisation de l'installation peut permettre :

‍

Chez GEFI, nous réalisons régulièrement des études techniques permettant d'identifier les pistes d'amélioration les plus pertinentes avant tout investissement.

Les groupes de surpression Atlas Copco LUTOS DT : une solution prête à installer.

Les groupes de surpression Atlas Copco LUTOS DT sont conçus pour répondre aux besoins des industriels recherchant une solution fiable, performante et rapidement intégrable sur leurs installations.

Chaque ensemble comprend notamment, un blower volumétrique à pistons rotatifs type Roots, une motorisation adaptée, une transmission optimisée, les organes de sécurité, les accessoires nécessaires à une mise en service rapide.

La gamme couvre des besoins très variés avec des débits pouvant atteindre 8 000 m³/h et des pressions jusqu'à 1 000 mbar(g) selon les modèles.

Des versions capotées acoustiques sont également disponibles afin de répondre aux contraintes de réduction du bruit sur certains sites industriels.

Variantes disponibles :

Les erreurs les plus fréquentes lors du choix d'un surpresseur industriel

1. Choisir uniquement en fonction de la pression.
2. Sous-estimer les pertes de charge du réseau.
3. Négliger le fonctionnement continu 24 h/24.
4. Oublier les contraintes acoustiques.
5. Surdimensionner inutilement l'installation.

‍

Le surpresseur industriel constitue aujourd'hui une technologie incontournable pour de nombreuses applications nécessitant un soufflage continu, fiable et économiquement performant.

Qu'il s'agisse d'aération de bassins, de transport pneumatique, de convoyage de matières ou d'alimentation en air process, le choix du bon équipement repose sur une analyse précise des contraintes de fonctionnement et des objectifs de production.

Grâce à son expertise en vide industriel et en surpression, GEFI accompagne les industriels dans la sélection, le dimensionnement, l'installation et la maintenance de groupes de surpression performants, notamment autour des solutions Atlas Copco LUTOS DT

L’expertise GEFI pour votre projet de surpression industrielle.

Chez GEFI, l’approche ne consiste pas seulement à fournir un équipement. L’objectif est d’analyser le procédé industriel dans son ensemble afin de proposer une solution cohérente avec les contraintes de débit, de pression, de consommation énergétique, de maintenance et d’exploitation.

Cette démarche permet souvent d’identifier des optimisations qui dépassent le simple remplacement d’une machine.

Choisir un surpresseur ne consiste pas simplement à sélectionner une machine dans un catalogue.

Chaque procédé industriel possède ses propres contraintes en matière de débit, de pression, de pertes de charge, d'environnement de fonctionnement, de maintenance et d'optimisation énergétique.

Chez GEFI, notre approche repose avant tout sur l'analyse du procédé et des besoins réels du client.

Nous accompagnons les industriels dans :

• L'étude technique des installations existantes
• Le dimensionnement des groupes de surpression
• Le choix de la technologie la plus adaptée
• L'intégration sur réseau neuf ou existant
• L’amélioration des performances énergétiques
• La maintenance et le suivi des équipements.

‍

Notre expertise couvre notamment les solutions proposées par des fabricants internationaux reconnus dans le domaine du soufflage industriel et du vide, parmi lesquels Atlas Copco, Pedro Gil, DVP Vacuum Technology, Pneumofore et MD-Kinney.

Cette diversité de technologies nous permet de proposer une solution cohérente avec les contraintes spécifiques de chaque projet, sans nous limiter à une seule gamme de produits.

Notre objectif reste toujours le même : fournir une installation fiable, durable, économiquement pertinente et parfaitement adaptée aux exigences du terrain.

‍

Les composants à surveiller :

Lors des opérations de maintenance préventive, une attention particulière doit être portée aux rotors, aux engrenages de synchronisation, aux roulements, aux joints, aux courroies éventuelles, aux silencieux d'aspiration et de refoulement ainsi qu'aux dispositifs de sécurité de l'installation.

Vos questions sur les surpresseurs industriels

Quelle différence entre un surpresseur et un compresseur ?

Le compresseur produit généralement des pressions beaucoup plus élevées.

Le surpresseur est conçu pour fournir un débit important avec une pression relativement faible, ce qui le rend particulièrement adapté aux applications de soufflage industriel.

Comment fonctionne un blower Roots ?

Deux rotors synchronisés tournent en sens inverse à l'intérieur d'un carter et transportent mécaniquement des volumes d'air de l'aspiration vers le refoulement sans compression interne significative.

Un surpresseur peut-il fonctionner en continu ?

Oui. Les blowers industriels sont spécialement conçus pour fonctionner 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 lorsqu'ils sont correctement dimensionnés et entretenus.

Quelle maintenance prévoir ?

Une maintenance préventive régulière comprenant notamment le contrôle des filtres, de la lubrification, des courroies éventuelles, des roulements et des organes de sécurité permet de garantir la longévité de l'installation.

Comment choisir le bon débit ?

Le débit doit être déterminé en fonction du procédé industriel, des pertes de charge du réseau et des objectifs de production.

Une étude technique est souvent indispensable pour éviter un sous-dimensionnement ou un surdimensionnement.

Les surpresseurs consomment-ils beaucoup d'énergie ?

Comme tout équipement industriel, leur consommation dépend principalement du dimensionnement et des conditions d'exploitation.

Une installation optimisée permet généralement de réduire significativement les coûts énergétiques.