Post on 03-Apr-2015
Le matériel de plongée
Plan du cours
• Généralités
– Rappels de physique : force, pression
– Étanchéité
– Perte de charge
• Le compresseur
• Le stockage
• La mesure
• Les détendeurs
Généralités
Rappels de physique
P = F / S Û F = P x S
1 kg/cm2 = 0,981 bar 1 bar
8 bar
5 cm2
40 kg 40 kg
Étanchéité
• Siège (fixe) - clapet (mobile)
• Matériau dur / matériau tendre
• Joints :
– Plats
– Toriques
– Lubrification
Clapets amont / aval
clapet aval : 2ème étage, purge rapide gilet, soupape d’expiration
clapet amont : direct-system
Notion de perte de charge
fonctionnement statiquePas de débit :
P1 > P2Débit de P1 vers P2 :
• Le débit s’établit de la pression la plus élevée vers la pression la plus faible
• Tout débit engendre une chute de pression due aux frottements des molécules entre elles et contre la paroi
• La chute de pression est d’autant plus importante que le circuit oppose une résistance au débit taille des tuyaux, encrassement,…
P1 = P2
fonctionnement dynamique
Le compresseur
Cylindre de compresseur
La compression
P0 P1 P2 P0 P1 P2
P0
P1
P1
P2
P0 x V1 + P2 x 0 = P1 x 0 + P1 x V2
P0 x V1 = P1 x V2
P1 / P0 = V1 / V2= taux de compression
V1
V2
Contraintes liées à la compression
• Compression échauffement
• Pour l’air, P : 1b 200b T : 20°C 1100°C !!!!
Compression étagée + refroidissement inter-étages
• 4 étages de K = 4 : 1b 256b, T env. 150°C
Huile : caractéristiques alimentaires, T° de craquage élevée
• Refroidissement inter-étages condensation
Purge des condensats après chaque réfrigérant
Air sec !!!
Schéma général du compresseur
Principe d’un décanteur
• Purges manuelles
• Purges automatiques
– Programmées
– À détection de seuil
• Récupération des condensats (huileux)
Autres éléments
• Soupape de sécurité : clapet aval + ressort taré
• Réfrigérants :
– Ventilateur circulation d’air sur des tubes à ailettes
– Radiateur à circulation d’eau
• Cartouche filtrante :
– Adsorption : fixation superficielle d’un fluide dans un solide poreux et perméable ( surface de fixation)
– Tamis moléculaire (silicate d’alumine) : humidité résiduelle
– Charbon actif : molécules légères (odeurs, goût)
– L’huile résiduelle inhibe l’adsorption (saturation)
Les stations de gonflage(arrêté du 15/3/2000)
• L'exploitant doit disposer du personnel nécessaire à l'exploitation, à la surveillance et à la maintenance des équipements sous pression. Il doit fournir à ce personnel tous les documents utiles à l'accomplissement de ces tâches.
• Le personnel chargé de la conduite d'équipements sous pression doit-être informé et compétent pour surveiller et prendre toute initiative nécessaire à leur exploitation sans danger.
• Les récipients sous pression de gaz, de vapeur d'eau surchauffée dont la pression maximale admissible (PS) est supérieure à 4 bar et dont le produit pression maximale admissible par le volume est supérieur à 10000 bar x litres (tampons) sont soumis à la déclaration de mise en service et le personnel doit être formellement reconnu apte à cette conduite par leur exploitant et périodiquement confirmé dans cette fonction
Station de gonflage : affichage et documents
• Affichage :
– Liste des personnes habilitées (Exploitant)
– Consignes d'utilisation du compresseur (fabricant)
– Consignes de chargement (exploitant)
– Consignes d'entretien (installateur + exploitant)
– Consignes particulières (exploitant)
• Documents à tenir à disposition :
– Manuel du compresseur (fabricant)
– Consignes d'utilisation du compresseur (fabricant)
– Cahier d'entretien (installateur + exploitant)
– Cahier d'intervention (exploitant)
– Cahier de gonflage (exploitant + gonfleurs)
Le stockage
Réglementation des bouteillesinspection et requalification
• TIV nitrox : qualif. nitrox confirmé, nettoyage et intervention interdits
• Inspection : traçabilité (compétence, PV d'inspection)
• Requalification : présenter la bouteille avec sa robinetterie
Périodicité des contrôles
Bouteille régime normal
Bouteille régime dérogatoire TIV
Tampon,Filtres compr.
Inspection 12 mois 40 mois
Requalification 2 ans 5 ans 10 ans
Réglementation des bouteilles : inscriptions
• nom du constructeur
• n° de fabrication
• nature du gaz (air)
• volume intérieur
• pression de service (200bar, 230bar,…)
• pression d'épreuve (1,5 x la pression de service)
• date de la dernière épreuve
• poinçon des mines (tête de cheval) ou marquage CE
• l'autocollant d'inspection visuelle (le cas échéant), carte d’identité de la bouteille
ε
Robinetterie de conservation
Réserve
Réserve haute (repos) Réserve haute (inspiration)
Réserve basse
La mesure
Le manomètre
sensible à Pint - Pext
Les profondimètres
membrane
capillaire
tube de Bourdon
Les profondimètres à pression de référence
• Capsule ou tube scellé
• Air à la pression de référence (1013mb)
• Déformation selon la différence de pression ext. – int.
Mesure Pamb - Préf
Affiche (Pamb - Préf) x 10
Pamb Pamb
membrane métallique
air à Préf (1013mb)
Pamb
air à Préf (1013mb)
tube de Bourdon
Les profondimètres de type Mariotte
• Bulle d’air à Patm en surface
• En profondeur la bulle d’air est comprimée
• L’eau entre dans le tube
• Volume de la bulle :
Vtube x Pamb / Patm
Mesure Pamb / Patm
Affiche ((Pamb / Patm) - 1) x 10
Pamb
air à Patm
interface eau - air
capillaire
Indications des profondimètres en altitude
Profondimètre à pression relative
Préf 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Patm 1,0 1,0 1,0 0,7 0,7 0,7
Prof réélle 0m 3m 10m 0m 3m 10m
Pamb 1,0 1,3 2,0 0,7 1,0 1,7
Pamb - Préf 0,0 0,3 1,0 -0,3 0,0 0,7
Prof affichée 0m 3m 10m -3m 0m 7m
Profondimètre type Mariotte
Patm 1,0 1,0 1,0 0,7 0,7 0,7
Prof réélle 0m 7m 14m 0m 7m 14m
Pamb 1,0 1,7 2,4 0,7 1,4 2,1
Pamb / Patm 1,0 1,7 2,4 1,0 2,0 3,0
Prof affichée 0m 7m 14m 0m 10m 20m
retard
indique la profondeur fictive
Les détendeurs
Les fonctions d’un détendeur
• Fonction statique : donner de l’air à la pression ambiante Pression
• Fonction dynamique : donner de l’air à la demande Débit
• 20 L/min = débit moyen
mais inspiration sur 1/3 et expiration sur 2/3
Débit instantané = 60 L/min (en surface, au calme !!!)
1 L
1 s 2 s
Principes de base
• Position au repos des clapets des 1er et 2ème étages ?
1er étage 2ème étage
F F
F O
O F
O O
Débit continu retardé
Débit continu retardé
Équilibre
Débit continu immédiat
2ème étage
2ème étage : animation
Détendeur à piston simple
PA
PA
PA
HP
PA x S
PA x s
PA x s
PA x S
HP x s
MP x s
MP x S
R
MP
Détendeur à piston simple : inspiration
PA x S
HP x s
MP x s
MP x S
MP x s
MP x S
RPA
HP
MP
Exemple du détendeur Scubapro MK2
Détendeur à piston compensé
PA
HP
MP
Exemple du détendeur Scubapro MK25
Détendeur à membrane simple
MP
HP
PA
Détendeur à membrane compensée
MP
HP
PA
Exemple du détendeur Scubapro MK18
La compensation
• Effet de la HP sur la MP (piston / membrane) ?
• 2 voies pour réduire l’effet de la HP :
– Réduire s (surface du clapet)
– Compenser
• Compensation = neutralisation de la HP dans le bilan des forces
HP radiale
• Permet d’augmenter s donc le débit !
Évolution de la MP avec la profondeur
• Équilibre des forces (détendeur compensé)
• MP x S = PA x S + R Û MP = PA + R/S
MP = PA + Cte (fabrication, réglage)
0m 10m 20m 30m 40m
PA 1b 2b 3b 4b 5b
MP 10b
ouverturefermeturePA x S R
11b 12b 13b 14b
MP x S
Incidents courants
• Débit continu immédiat
• Débit continu différé
• Interruption brutale du débit
• Débit insuffisant
• Fuites d’air au 1er étage
• Eau dans le 2ème étage
Critères de choix
• Piston ou membrane ?
• Compensé ou non ?
• DIN ou étrier ?
Références
• Plongée plaisir niveau 4 – A. Foret, P. Torres – Gap (2002)
• http://hlbmatos.free.fr/ – site perso H. Le Bris (IN)
• D. Huron (IN)
• Effervescence – Ph. Martinod – Historic’one (1998)