Une nuisance peu connue : les odeurs de gaz dans l’air comprimé

Au cours des derniers mois, les Ingénieurs Airprofil ont rencontré à deux reprises des situations où la mise en œuvre de compresseur à vis lubrifiées avait posé ou aurait pu poser problème pour le Client.

Sur le premier site, des odeurs de gaz ont envahi les ateliers.  Après avoir évacué plusieurs centaines de personnes à plusieurs reprises et vidangé depuis le poste de livraison la canalisation de gaz naturel qui alimentait la chaufferie, le Client s’est vite rendu compte que l’odeur de gaz provenait de l’air comprimé et même d’un compresseur en particulier. L’étude réalisée par Airprofil a mis en évidence la cause de ces odeurs : le recours sur un compresseur de secours qui tournait peu à une huile minérale de bonne qualité mais qui relâchait des composés volatils pendant les premières heures de services.

Sur le second site, l’air comprimé est utilisé massivement pour la ventilation des Personnels dans des zones confinées, pendant des travaux de soudage ou de peinture, notamment. Lors d’une étude d’aide à la décision, ce facteur a bien sûr été pris en compte, d’autant qu’il se combinait avec une autre problématique : l’huile synthétique qui aurait évité les odeurs était susceptible d’attaquer un réseau en grande partie réalisé en ABS.

Nous croyons utile d’informer les visiteurs parce qu’il s’agit d’un sujet mal documenté, et néanmoins très important pour les conditions de travail des Personnels et pour la tenue dans le temps des réseaux en PVC et des innombrables cuves de filtres en polycarbonate. Nous aimerions aussi recevoir en retour des informations sur votre propre expérience dans ce domaine : Cet e-mail est protégé contre les robots collecteurs de mails, votre navigateur doit accepter le Javascript pour le voir .

Cet article est aussi l’occasion de souligner qu’une étude air comprimé ne consiste pas seulement, ni même principalement à mettre en place une mallette de mesure, quelques wattmètres et une mesure de pression. Il est toujours intéressant de faire le point sur les connaissances réellement utilisées dans le raisonnement d’une personne expérimentée, surtout quand les règles de raisonnement sont un tant soit peu complexes et ont aboutit à la prise d’une mauvaise décision !

L’explicitation des raisonnements de l’Expert est une des activités les plus passionnantes des Ingénieurs Airprofil, qui sont en fait des analystes : et même des analystes de terrain (sinon tout terrain !). Elle fournit l’occasion d’améliorer le contenu des études de vos installations d’air comprimé, d’azote, d’eau glacée ou de vapeur.

Air respirable et odeurs de gaz

• Le problème rencontré

Dans un site industriel qui comportait deux centrales interconnectées, l’Exploitant a pris l’initiative de remplacer, sur un compresseur de secours, le lubrifiant synthétique par un lubrifiant minéral moins coûteux. Il s’en est suivi 3 évacuations d’usines à cause de la forte « odeur de gaz » que ce lubrifiant minéral a dégagé dans l’air comprimé.

• Le diagnostic du problème rencontré

Les analyses chimiques ont montré que cette huile n’était pas conforme à sa « fiche produit ». Les huiles minérales sont des produits très hétérogènes comportant plus de 2 millions de composés chimiques différents, dont des composés aromatiques très volatils. A titre de comparaison, une huile synthétique ne comporte que 2 ou 3 composés chimiques différents.

• Impact sur le Personnel

Sur des postes de travail particuliers, dans d’autres sites comportant du sablage ou du grenaillage, la gêne pour les Personnels équipés de masques à air comprimé peut être considérable. L’effet éventuel sur la santé n’est pas, à notre connaissance, documenté. Il s’agit d’une exposition relativement occasionnelle : lors d’une vidange de compresseur et pendant 5 ou 6 heures seulement : ensuite, les odeurs s’atténuent.

On rappelle que les principaux risques liés à l’air respirable sont le risque d’asphyxie (monoxyde de carbone provenant, par exemple, d’un début d’incendie de compresseur) ou d’anoxie (interconnexion avec un réseau d’azote. En comparaison, l’exposition occasionnelle à des odeurs de gaz provenant de milliers de composés issus du pétrole et certainement moins graves, puisqu’on n’en meure pas. Nous n’avons toutefois aucune raison de penser que respirer ces produits est bon pour la santé et il est certain que c’est très désagréable pour les Personnels.

On peut mettre en place sur les postes d’air respirable des filtres à charbons actifs qui filtrent, au moins en partie, ces odeurs. On rappelle qu’il convient surtout d’installer à poste fixe des analyseurs d’oxygène, de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone. Mais on peut aussi éviter ces problèmes en faisant des choix technologiques sur la maintenance des compresseurs et, en amont, sur la technologie de compression.

• Les raisonnements mis en œuvre par l’Exploitant

D’autres mécaniciens de compresseurs, avec qui nous avons échangé depuis quelques mois, connaissent aussi le problème, à cause des masques à air comprimé sur certains sites. Ils sont assez bien placés pour savoir que certaines huiles minérales sentent très fort quand elles sont neuves, puisque ce sont eux qui les manipulent. Toutefois, la tendance naturelle d’un Exploitant, interne ou externe à l’Entreprise, est de considérer ces odeurs de gaz comme une caractéristiques plus ou moins inévitable de l’air comprimé « industriel » de qualité standard, en fait sans grande importance.

Deux raisonnements ou plutôt deux positions de principes nous semblent envisageables :

En premier lieu, l’air comprimé industriel n’est pas de l’air respirable. Il appartient à l’utilisateur de s’équiper des protections nécessaires telles que capteurs de CO, CO₂, 0₂, autres gaz toxiques présents sur le site, filtres déshuileurs, sécheurs d’air comprimé, filtre dépoussiéreur, filtre à charbons actifs, filtre catalyseur. Cette première position de principe est, notamment, celle d’Exploitants qui vendent de l’air comprimé au mètre cube, mais vendent aussi de l’oxygène et de l’azote de grande qualité permettant de fabriquer de l’air comprimé respirable par mélange, comme c’est souvent le cas dans les hôpitaux.

Une autre position de principe est que les problèmes d’odeurs dans les ateliers occasionnés par l’air comprimé sont à traiter, comme tout problème d’émission de brouillards d’huile ou de poussières, par une ventilation suffisante. En fait, la question de la pollution de l’air ambiant par l’air comprimé détendu n’est envisagée, à notre connaissance, que dans les salles blanches. Il est vrai, en tout cas, que sur le site étudié, de nombreux bols vibrants étaient équipés de petites soufflettes continues utilisées pour positionner correctement les pièces. Et d’autre part, nous sommes intervenus en été et avions diagnostiqué un défaut de ventilation dans une étude aéraulique précédente : le ventilateur tournait, mais les registres des gaines de ventilation étaient resté fermés, car commandés, même en hiver, par le régulateur de chauffage !

L’Exploitant avait pris sa décision sur la base d’un raisonnement plus fin, que l’on peut résumer ainsi :

L’Exploitant avait donc réussi à économiser quelques dizaines d’euros par an, ce qui est son rôle. Il a été piégé par le fait que son Client industriel est devenu très vigilant sur le risque incendie. De bon matin, un mécanicien d’entretien a déclenché la sirène en soufflant les filtres d’aspiration à l’air comprimé, ce que tout le monde fait – même si le faire à l’extérieur de la Centrale semblerait plus propre ! Les Personnels évacuent l’usine concernée, que nous appellerons l’usine A.

A midi, ayant achevé son travail, le mécanicien de maintenance essaye le compresseur de secours, qui envoie une rasade d’  « odeur de gaz » dans l’usine A et aussi dans l’usine B, interconnectée et dont la Centrale locale est peu ou pas utilisée en temps normal. De manière assez intéressante, l’usine B ne bouge pas mais l’usine A évacue en grande urgence ! Ce qui inquiète les Personnels et l’Encadrement c’est que, le matin, la sirène avait sonné alors que ça ne sentait pas le gaz. Mais à midi, ça sent le gaz et la sirène ne sonne pas !

• L’action des responsables du réseau d’air comprimé

Un autre élément a été le recours à la sous traitance qui peut priver les responsables de réseau d’air comprimé d’informations et même de l’expérience qui leur aurait permis d’agir plus efficacement.

Les responsables du réseau d’air comprimé ont très vite compris que c’était l’air comprimé qui sentait le gaz. Peut-être ont-ils téléphoné à l’Exploitant qui n’aura pas quoi su répondre. En effet, il n’y a, a priori, aucune raison pour qu’il y ait du gaz naturel dans l’air comprimé ! L’interconnexion entre un réseau d’air comprimé et un réseau de gaz naturel alimentant une chaudière à l’arrêt en été est un évènement tout à fait incongru !

Si les responsables de réseau avaient exploité eux-mêmes leurs Centrales d’air comprimé, ils auraient sans doute reconnu l’odeur de l’huile minérale – le mécanicien de maintenance qui aurait fait la vidange n’aurait pas pu ignorer cette odeur prenante de solvant ! Ils auraient pu faire le lien entre l’essai d’une huile minérale moins coûteuse sur un compresseur de secours fonctionnant peu et les odeurs de gaz dans l’air comprimé. Mais les responsables du réseau gèrent aujourd’hui des contrats, ils ne font pas de vidange, et ne mettent pas leur nez dans les décisions de détail qui relèvent de l’Exploitant – et en tout cas pas dans l’huile descompresseurs d’air !

Comprenant que l’odeur de gaz semble provenir plutôt de la Centrale A, ils décident très vite de fermer l’interconnexion entre les deux réseaux et de redémarrer la vieille Centrale B pour alimenter le réseau de l’usine B.

Le fait d’avoir une production « répartie » en deux centrales sur le même réseau peut constituer une sécurité mais complique aussi un peu les choses. Vers minuit, un compresseur de la Centrale B s’arrête, ou une horloge l’arrête, occasionnant une chute de pression dans le réseau de l’usine B.

Les responsables du réseau décident alors de rouvrir la vanne d’interconnexion, ce qui occasionne un fort appel de débit du réseau A vers le réseau B. La pression chute dans le réseau A, ce qui fait démarrer … le compresseur de secours responsable de l’odeur de gaz ! Et à 1 heures du matin, on évacue à nouveau l’usine A, et, sauf erreur, on évacue aussi l’usine B !

• Qu’est ce que mes salariés ont respiré ?

Le lendemain, Airprofil intervient au plus tôt sur le site, en présence de l’Exploitant et de la Direction de l’usine.

Malgré plusieurs arrêts de fabrication, qui auraient gravement indisposé la plupart des Directeurs d’usine, sa seule question est « Qu’est ce que mes salariés ont respiré ? ».

La question du lubrifiant utilisé sur les compresseurs d’air est rarement un sujet qui intéresse la Direction d’une Entreprise ou d’un groupe. Cela pourrait éventuellement survenir sur des Process très particuliers présentant un risque de pollution par l’huile des compresseurs de produits alimentaires ou pharmaceutiques. On s’y intéressera sans doute dans des usines de peinture, parce que certains lubrifiants peuvent empêcher l’adhérence de la peinture.

Par contre, le souci de la sécurité et de la santé des salariés, et dans une moindre mesure de leurs conditions de travail est devenu une contrainte nouvelle à prendre en compte, nous semble-t-il, en matière de conception et d’exploitation de centrales d’air comprimé. 

L’attaque des plastiques par l’huile synthétique

Sur un autre site, l’air comprimé est utilisé pour la ventilation de zones confinées ou des travaux ont lieu tels que soudage, meulage, application de peinture. En général, l’air comprimé sert d’air moteur sur des aéroéjecteurs ou « trompettes ».

• Aéroéjecteurs utilisés pour la ventilation

Un aéroéjecteur en DN100 consomme environ 500 m3/h d’air à 6 bars et aspire, grâce à la détente de cet air moteur, environ 5000 m3/h d’air atmosphérique. Il faut en général un aéroéjecteur pour aspirer l’air neuf à travers une gaine spiralée de quelques dizaines de mètres. Il faut un second aéroéjecteur pour aspiré l’air vicié et le rejeter plus loin.

Les aéroéjecteurs sont volontiers utilisés parce qu’ils sont anti-déflagrants – à condition de raccorder une prise de terre – et surtout parce qu’ils sont léger et peu coûteux. Les entreprises extérieures qui assurent soudages et mise en peinture n’auraient sans doute guère moyen d’acheter et de manutentionner des ventilateurs électriques ATEX.

La qualité de l’air comprimé sur le site n’est pas fameuse, mais les compresseurs sont des compresseurs à pistons. L’huile injectée dans les cylindres du compresseur à piston n’est pas recyclée : elle part dans l’air comprimé et un filtre séparateur en enlève une grande partie.

Sur ce type de centrale, à notre connaissance, l’air comprimé n’a pas d’odeur forte – ou alors il l’a tout le temps. On a parfois des incendies, et même des déflagrations, à l’intérieur du réseau de distribution si des dépôts charbonneux s’accumulent – suite au craquage thermique d’un lubrifiant inadapté.

• Quelle technologie de compression choisir ?

Les compresseurs à pistons en place sont performants sur le plan énergétique – probablement meilleurs que les compresseurs à vis modernes, sauf quant au rendement du moteur électrique, souvent très médiocre sur les compresseurs anciens. Ces compresseurs sont clairement obsolètes et il va bien falloir les remplacer.

Quelles suggestions pouvons-nous faire au Client quant au choix de la technologie de compression de la centrale future ?

Trois caractéristiques importantes ont des conséquences contradictoires :

1. Le recours à des compresseurs à vis lubrifiée par huile minérale peut poser le problème d’odeur de gaz dans l’air comprimé. Même si l’air est largement dilué, cela peut être gênant d’avoir des odeurs de gaz dans des zones ATEX.
   
2. Le recours à des compresseurs à vis lubrifiées par huile synthétique peut poser problème parce que les huiles synthétiques proposées par certains Compressoristes attaques le PVC et les polycarbonates. C’est ennuyeux, parce que sur la base de l’étude précédente, on aurait aimé proposer cette solution. Or on a plusieurs kilomètres de réseau en ABS (PVC).
   
3. L’air comprimé du réseau n’est pas séché. On envisagera un séchage frigorifique, mais c’est un coût énergétique supplémentaire difficile à justifier. Il est encore plus difficile d’envisager un séchage par adsorption très coûteux en énergie et tout à fait injustifié sur le site. Or la seule solution classique qui restait consistait à choisir des compresseurs sans huile injectée dans l’air comprimé. Mais dans ce cas, les condensats sont très corrosifs et il est conseillé de sécher l’air comprimé par adsorption pour éviter la corrosion des canalisations en acier. Le réseau principal du site est en acier, sur plusieurs kilomètres.

Après analyse technico-économique de 4 solutions, deux solutions semblent envisageables pour le second site étudié dans cet article :

1. Une solution de compression sans huile injectée (centrifuge ou vis) avec un séchage par adsorption protégeant la partie du réseau en acier.
   
2. Une solution de compression à vis lubrifiée par huile minérale avec un séchage frigorifique ou même pas de séchage du tout. On prendra soin, dans ce cas, de chauffer l’huile minérale à 120°C si on veut être tout à fait sûr de ne pas avoir d’odeurs de gaz dans l’air comprimé.

De ces deux solutions, la première est la plus coûteuse à l’achat mais aussi en exploitation, et en particulier en électricité.

-       Certains sécheurs par adsorption, notamment des sécheurs à « tambours » sont régénérés par la chaleur de compression de compresseurs à vis sans huile injectée bi-étagés, ce qui en fait une solution économique sur le plan énergétique. Ils sont toutefois particulièrement coûteux en maintenance et l’air comprimé n’est pas bien séché à très faible charge – sauf à ajouter des résistances électriques ! Or le site consomme très peu la nuit et les week ends.

-       Certaines combinaisons de sécheurs frigorifiques et par adsorption sont très économiques en énergie – on parle de « sécheurs « combinés », mais coûteuses à l’achat et en maintenance.

La seconde solution, vis lubrifiée ave huile minérale est la moins coûteuse et techniquement la moins belle, mais elle semble la mieux adaptée non seulement en terme de coûts, elle est en gros moitié moins chère, mais aussi parce qu’elle permet une maintenance par l’Exploitant lui-même, au lieu de presque tout sous traiter au fabricant de compresseurs.

A condition de laisser tourner le compresseur pendant quelques heures la nuit ou le week end avant de l’engager en journée, ou devrait évacuer les éventuels composés aromatiques à un moment ou personne ne travaille sur le site.

Formaliser les connaissances mise en œuvre 

Airprofil travaille à expliciter et à formaliser les connaissances mise en œuvre dans les raisonnements du Client ou ceux de l’Expert.

Par exemple, sous une forme graphique, on peut représenter une des « règles de décision » utilisée dans cet article sous la forme suivante :

Si vous souhaitez travailler avec nous sur l’explicitation et la discussion de telles « règles », qui sont à la base des systèmes à base de connaissances –on parle d’intelligence artificielle -, ou si vous avez un retour d’expérience intéressant sur les odeurs de gaz ou d’huile dans l’air comprimé, ou des solutions que nous n’aurions pas envisagées, n’hésitez pas à nous contacter !