Dans certaines conditions, les huiles peuvent se charger électrostatiquement et engendrer de lourdes décharges, pouvant endommager les pièces et former une accumulation de boue. En procédant à des mesures de conductivité de votre lubrifiant, vous évitez l’endommagement de votre machine et la détérioration de l’huile.
La conductivité électrique est une mesure de la charge électrostatique d’une substance. On l’exprime généralement en pS/m (picosiemens/mètre). Les lubrifiants sont peu conducteurs, toutefois, dans certains cas, une huile peut conduire un courant électrique. La conductivité des lubrifiants dépend de plusieurs aspects :
- Huile de base
- Additifs
- Température
- Contaminants dans le lubrifiant, provoqués par des métaux d’usure, de l’oxydation, de l’eau, etc.
Comment le type d’huile de base influence la conductivité du lubrifiant ?
Moins un lubrifiant est raffiné, plus il est polaire et plus forte est sa conductivité. Celle-ci peut aller de moins de 10pS/m à plus 2000 pS/m. Toutefois, la technologie d’additif et les contaminants d’huile ont plus d’effet sur la conductivité des huiles.
Comment les additifs influencent la conductivité d’un lubrifiant ?
Les additifs ont une influence importante sur la conductivité des huiles et lubrifiants. En général, plus la quantité d’additifs métal-organiques est importante et plus la conductivité du lubrifiant est élevée. Des additifs métal-organiques comme le dithiophosphate de zinc (ZnDTP) augmentent la conductivité.
Comment la température influence la conductivité d’un lubrifiant ?
La température du lubrifiant affecte sa conductivité : plus la température est élevée et plus sa conductivité est forte. Toutefois, il n’existe pas de corrélation linéaire entre température et conductivité. La relation entre ces deux paramètres diffère pour chaque lubrifiant.
L’occurrence de la charge électrostatique dans les huiles
Les systèmes de circulation d’huile sont exposés aux charges électrostatiques par le frottement provoqué par l’écoulement d’huile sur les surfaces du système. L’intensité de la charge statique dépend de la conductivité du lubrifiant et de la force de débit d’huile. Le risque de charge électrostatique est le plus fort avec une conductivité basse et un débit élevé.
Le risque de charge électrostatique augmente quand l’huile est formulée avec une huile de base du Groupe II ou III, quand elle ne contient aucun additif polarisant, et qu’elle s’écoule dans des flexibles étroits ou contient des teneurs élevées de bulles d’air. D’autres facteurs stimulant le chargement électrostatique sont une vitesse d’écoulement élevée, des conduits et tuyaux non mis à la terre, un niveau d’huile bas et un frottement provoqué par la circulation d’huile dans des éléments de filtre mal conçus.
Comment des décharges surviennent-elles et provoquent-elles des dommages ?
Si la charge électrique dans un système de circulation d’huile ne cesse d’augmenter et finit par devenir trop forte, une décharge électrostatique (DES) se produit. Des micro-étincelles se produisent (étincelles) et on entend souvent un bruit de craquement à proximité du filtre ou dans la cuve. Si la charge électrique est vraiment forte, la décharge pourra se répéter plusieurs fois. La probabilité de micro-étincelles est plus forte dans des zones avec différentes combinaisons de matériaux. Les étincelles entraînent des températures de 1000 °C, induisant un risque d’explosion en cas de liquides inflammables. Généralement, les étincelles se produisent dans le système de circulation de turbines ou d’huiles hydrauliques. Dans ce cas, elles seront éteintes très rapidement, éliminant les plus grands risques. Toutefois, ces micro-étincelles peuvent former des trous par brûlure dans des pièces de la machine et détériorer la qualité de l’huile.
Décharges électrostatiques dans les huiles pour turbines et hydrauliques
Depuis quelques années, nous observons de plus en plus de décharges électrostatiques dans des systèmes utilisant des huiles pour turbine et hydrauliques. Cette tendance est due aux développements suivants :
- Diminution de la conductivité des lubrifiants: les huiles de base du Groupe I sont fréquemment remplacées par des huiles de base du Groupe II et III, beaucoup moins conductrices.
- Conception compacte des systèmes: avec une capacité de cuve plus petite, le volume déplacé est proportionnellement plus important.
- Taux de filtration plus élevé: les systèmes modernes requièrent un taux de filtration élevé, ce qui augmente la probabilité de charge électrostatique.
Prévention de dommages : mesure de conductivité
La conductivité de l’huile peut être mesurée selon la norme ASTM-D2624. Au départ, celle-ci était destinée à analyser le kérosène des avions pour éviter les charges électrostatiques dans le carburant. Si la conductivité est supérieure à 400 pS/m à 20 °C, le risque d’endommagement du système par charge et décharge électrostatique est très faible. Si la conductivité de l’huile est plus basse, alors la probabilité de micro-étincelles augmente sensiblement.
Pour empêcher des décharges électrostatiques, vous pouvez :
- mettre à la terre tout le système.
- installer des filtres Stat-free® qui peuvent décharger la charge ou empêcher complètement le chargement.
- utiliser une huile avec une formulation différente et une conductivité plus élevée.
- optimiser le diamètre d’écoulement et les volumes des cuves.
- changer les combinaisons de matériaux dans le système.
