Les problèmes mondiaux faisant grimper les prix, les améliorations de l'efficacité sont les bienvenues.
Dans le monde des lubrifiants, il est courant de rechercher des moyens de maximiser l'efficacité.
Dans le secteur automobile, et plus particulièrement dans le développement des huiles moteurs et des huiles de transmission, l'efficacité est depuis longtemps la règle.
Mais qu'en est-il de l'efficacité dans le monde des fluides hydrauliques ?
Il ne s'agit pas d'un domaine de prise en compte traditionnel lorsqu'il s'agit de se concentrer sur l'efficacité, mais des fluides hydrauliques efficaces peuvent et doivent être envisagés dans notre monde soucieux des coûts. Cependant, avec les fluides hydrauliques, les rendements ne sont pas aussi simples à atteindre qu'avec les fluides plus traditionnels.
En ce qui concerne les huiles pour moteurs et transmissions, les facteurs de traînée et la réduction de la friction sont les principaux facteurs à prendre en compte. En se concentrant sur la réduction de la viscosité et en abaissant le coefficient de friction, il est possible de réduire efficacement l'efficacité.
Dans un système hydraulique, deux mécanismes concurrents doivent être pris en compte : tout d'abord, le mécanisme d'efficacité traditionnel, dont l'objectif est de faire circuler le fluide dans la pompe avec un minimum d'effort. C'est ce que l'on appelle efficacité mécanique.
Le deuxième mécanisme à prendre en compte est le travail réel effectué par le fluide hydraulique. Le fluide commence dans un puisard et est ensuite pompé dans le système en actionnant les vérins hydrauliques sous pression au fur et à mesure, avant de retourner dans le puisard. Le circuit hydraulique n'est pas parfait, des pertes de débit se produisent dans tout composant hydraulique et des fuites peuvent se produire, réduisant ainsi la quantité de fluide de travail qui retourne directement dans le puisard. Pour dix litres de liquide pompés au début du circuit, seuls neuf litres reviendront peut-être. C'est ce que l'on appelle efficacité volumétrique et, dans cet exemple, le système n'est efficace qu'à 90 %.
Ces deux mécanismes doivent être pris en compte et le principal problème est qu'ils sont contradictoires. Plus la viscosité du fluide hydraulique est faible, plus il est efficace mécaniquement. Cependant, les fluides à faible viscosité peuvent facilement s'échapper du système, alors que les fluides à haute viscosité sont plus robustes dans cette zone. Le graphique ci-dessous, Figure 1, illustre parfaitement cette situation, où l'on peut constater que la viscosité du fluide agit de manière contradictoire dans les deux mécanismes d'efficacité.
Figure 1 — Graphique de la relation viscosité/efficacité
La ligne pointillée visible sur le graphique représente l'efficacité globale du système. Cela peut être déterminé par le produit de l'efficacité volumétrique et de l'efficacité mécanique
Efficacité globale = efficacité mécanique * Efficacité volumétrique
La zone blanche du graphique met en évidence la viscosité optimale pour le fluide afin d'obtenir une efficacité maximale.
Idéalement, maximiser la zone blanche donnera un système plus efficace et permettra aux propriétaires et aux opérateurs de réduire le coût de leurs opérations . Les fluides hydrauliques traditionnels sont des formulations monogrades et auront un indice de viscosité, VI, d'environ 95.
L'augmentation du VI d'une formulation augmentera la plage de fonctionnement du fluide et, en fin de compte, augmentera la zone de fonctionnement optimale en termes d'efficacité. L'augmentation du VI réduira le changement de viscosité sur une plage de températures, comme le montre le graphique ci-dessous, Figure 2 .
La ligne rouge est un fluide traditionnel et la ligne verte est un fluide optimisé à VI plus élevé. Plus la ligne est plate, plus la plage de viscosité optimisée est large.
Figure 2 — Graphique de l'indice de viscosité illustrant une position viscosité/température optimisée
Lorsque cela est traduit dans le graphique d'efficacité original, la courbe volumétrique et la courbe mécanique se rapprochent et, en fin de compte, la zone de fonctionnement optimisée s'élargit désormais, ce qui donne à l'opérateur une plus grande efficacité sur une plage de température plus large. Voir la Figure 3.
La création d'un fluide hydraulique multigrade est assez simple mais plus coûteuse que l'équivalent monograde. L'introduction d'un modificateur de viscosité polymère et l'ajustement de votre mélange d'huiles de base permettront de créer une huile multigrade ISO 32/46/68 en fonction des besoins de l'équipement.
Le coût du fluide peut être plus élevé au départ, mais il a été calculé que l'efficacité pourrait être améliorée jusqu'à 28 % et les coûts de fonctionnement pourraient être améliorés jusqu'à 2,7 % pour les équipements mobiles et 8,5 % pour les équipements fixes*.
À une époque où chaque centime compte, l'introduction d'un fluide hydraulique multigrade mérite d'être sérieusement envisagée, car cela maximisera l'efficacité de votre système et pourrait réduire les coûts de fonctionnement de manière significative.
Figure 3 — Graphique de la relation viscosité/efficacité optimisée
Article rédigé par Andrew Gelder, responsable technique des produits et des ventes, Lubricants et énergie, IMCD
Cet article a été initialement publié dans l'édition de janvier 2023 de Lube Magazine de l'UKLA.
