Maintenance des lubrifiants industriels

1
TECHNOLOGIE DES
FLUIDES
Aeropower Training Module
PALL
Technologie des Fluides

2
Présentation Vidéo des fluides

SM IFFP/PPT/Basique Hydraulique DISTRIBUTEURS/REV.Fev 2005
 Copyright Pall Corporation 2005
Rôle de la lubrification
• Le lubrifiant joue différents rôles
dans l’intégrité des mécanismes.
–Réduire les frottements donc l’usure
– Empêcher ou réduire la corrosion
– Évacuer la chaleur ainsi que les
impuretés

5
 les huiles végétales ou animales ont été largement
utilisées dans le passé, en particulier pour graisser
les roues de différentes machines (chars,
diligences, moulins).
 les huiles minérales sont fabriquées à partir du
pétrole brut et ont permis, à compter du milieu du
19e siècle, le développement de l'industrie.
 les huiles synthétiques, aux performances
nettement supérieurs, permettent de dépasser les
limites actuelles de l'industrie.
Les types d’huiles

Un lubrifiant est composé d’un mélange d’huile de base (C,H) à laquelle il
faut ajouter des produits chimiques dits additifs pour renforcer ses
propriétés
Les additifs sont nombreux, et variés selon l’application considérée :
• • Antioxydant : empêchant l’oxydation de l’huile à haute température
en contact avec l’air (phénol, phénate)
• • Anti usure : permettant la formation d’une couche qui protège contre
l’usure en évitant le contact direct avec les surfaces (zinc, esters
phosphoriques…)
• • Anti mousse: limite la formation de la mousse suite aux conditions
d’utilisation
• • Additif de viscosité : permettre à l’huile d’être suffisamment :
– - visqueuse à chaud (éviter le contact entre les pièces)
– - fluide à froid
• Etc.
Composition d’un lubrifiant

7
FORMULATION D’UNE HUILE HYDRAULIQUE
Les additifs
1 à 10 % Additifs
- Dispersants/détergents
- Anti usure
- Anti oxydants
- Démulsifiant
- Anti-mousse
90 à 99 % (2 ou 3 huiles de base)

8
FORMULATION D’UNE HUILE HYDRAULIQUE
Antagonismes entre fonctions des additifs!
Anti-usure
Détergent/dispersant
Anti-mousse
Anti-oxydants
Anti-rouille, anti-corrosion
Désémulsifiant
Désaération
Formation de dépôts
Dans la relation composition du fluide vs performances
de ce fluide, les HUILES de BASE et un PACKAGE
D’ADDITIFS « bien équilibré » sont déterminants
(Filtrabilité, stabilité à l’oxydation (TAN), anti-usure …)

9
MESURES DES PERFORMANCES /
CARACTERISTIQUES DES HUILES HYDRAULIQUES
Il existe de très nombreux essais tels que :
. Anti-usure
. Propreté (Dépôt …)
. Protection contre la corrosion
. Compatibilité matériaux
. Désémulsion
. Désaération
. Stabilité à l’hydrolyse
. Plage de température
. Filtrabilité
. Compressibilité
Ces paramètres sont mesurés en laboratoire (Tests ASTM, AFNOR …)
et/ou sur banc d’essais spécifique :
VICKERS (Essai anti-usure ; mesure de perte de poids sur pompe)
MOBIL (Filtrabilité (MHFF) ; Anti usure (M ART) ;
Propreté (Dépôts) et désémulsion (MHFD)
PALL (Filtrabilité dynamique, FMA…)

10
Huile minérale
avec additif
anti-usure
Huile HM
avec additif
viscosité / température
Fluide aqueux
(80 à 95 % d'eau)
20 à 5 % d'huile)
Moins de 80 % d'eau
"Eau - Glycol" 60/40
Fluides synthétiques
Pas d'eau
HM
HV
HFA
HFC
HFD
Circuits
hydrauliques
en général
Circuits
Hydrauliques
Mines
Charbonnages
Marine
Aéronautique
Régulation turbine
Attention :
sélection avec soins
SYMBOLE TYPE
APPLICATION
TYPIQUE
CLASSIFICATION FLUIDES
Extrait de la norme ISO 6743/4
RESUME

11
FLUIDES HYDRAULIQUES RESISTANTS AU FEU
Teneur en eau (%)
Ininflammabilité
Stabilité
Protection contre la rouille
et la corrosion
Protection anti-usure
Compatibilité joints
Température maxi (°C)
Facteur de durée de vie des
roulements
(Base 1 : avec huile conventionnelle)
++
-
90
0,9-1
+++
+
0
-
HFDUHFDR
90
+
++
-
+++
+
0
0,9-1
HFA
+++
95-98
-
+
50
0,2
-
--
HFB
50
> 40
0,4
+
+
+
-
+++
HFC
0,3
60
++
+
++
-
=
35-55
HDFR : Esters Phosphates synthétiques et sans eau HFDU : Synthétiques autres que HFDR, S ou T
HFDS : Hydrocarbures synthétiques chlorés (Sans eau) HFDT : Mélange HFDR/S.

12
FONCTIONS DES FLUIDES OLEOHYDRAULIQUES ET
DE LUBRIFICATION
4 FONCTIONS PRINCIPALES
 Transmettre . une énergie
. une force
. un mouvement hydrocinétique
 Lubrifier les surfaces en mouvement relatif
 Transférer des calories
 Servir de joint d ’étanchéité
hydrostatique

13
FONCTIONS DES FLUIDES OLEOHYDRAULIQUES ET
DE LUBRIFICATION
2 FONCTIONS SECONDAIRES
Limiter les effets néfastes de la corrosion
 Limiter les effets néfastes de l’air.

14
LA VISCOSITE (Cinématique)
 Définition : Résistance à l ’écoulement
 Unité : mm2/sec ou Centi Stoke (cSt)
1 mm2 /sec = 1 cSt
 Viscosité et température :    Viscosité 
   Viscosité 
 Viscosité et pression :
P   Viscosité 
Ex pour 300 bar  + 55 à 60 %

La qualité du lubrifiant peut être altéré et devenir inapte à
accomplir ses fonctions.
Deux facteurs en sont responsables:
• La dégradation
• La contamination
Altération de la qualité d’un lubrifiant

• Dégradation : oxydation du lubrifiant sous l’effet de
la température et de l’oxygène
• La contamination est produite par les débris d’usure
d’organes de la machine ou par un autre fluide (eau
de refroidissement, carburant…)
17

18
TYPE DES PRINCIPAUX CONTAMINANTS
Solides
Particules de construction ou poussière
ingérée
Liquides
Eau libre et eau dissoute
Gaz
Air libre et air dissout
La contamination et ses effets

19
SOURCES DE POLLUTION
 Génération
Usure des composants
 Ingestion
Introduction de « Pollution atmosphérique » due à :
- Respiration du réservoir
- Fonctionnement des vérins
 Construction
- Usinage, soudage, montage des tuyauteries
- Particules résultant de la fabrication des vérins, pompes,
moteurs, réservoirs, distributeurs …
- Traces de solvants de nettoyage
 Maintenance
- Montage / démontage des composants
- Pleins et appoints de fluide
- Stockage du fût

20
EFFETS DES POLLUTIONS
Etude réalisée par le Dr RABINOWICZ
Massachusetts Institute of Technology
Viellissement
(15 %)
Accidents
(15 %)
Dégradation des
états de surface
(70%)
Causes de
mise au rebut
Corrosion
(20 %)
Erosion Adhérence Abrasion Fatigue
Usure mécanique
(50 %)

21
USURE ET POLLUTION
PARTICULAIRE

22
TAILLE DES PARTICULES
L’acuité visuelle de l’être humain est d’environ 40 µm
Les filtres utilisés dans nos applications sont
conçus pour retenir des particules microscopiques
jusque 1 µm voire moins.
L’unité de longueur est le MICROMETRE (µm)
1 µm = 10-6 m = 10-3 mm
Pour l’observation visuelle et le comptage optique,
une particule est définie par sa plus grande
dimension (X)
x
x
Usure et pollution particulaire

23
MESURE DES POLLUTIONS
Echelle : 14 µm/division Grossissement : X100
Cheveu humain : 70 µm
Particules : ici : - 10 µm
Usure et pollution particulaire

24
Vidéos contamination solide

ORIGINES DE LA
CONTAMINATION SOLIDE

IMPURTEES CONTENUES DANS
LE RESERVOIR

IMPURETES EN PROVENANCE
D’UN FUT D’HUILE

CONTAMINATION LORS D’UN
CHANGEMENT DE COMPOSANT

CONTAMINATION LORS D’UNE
INSPECTION DU RESERVOIR

CONTAMINATION RELATIVE A LA
DEGRADATION DU VERIN

DEGRADATION DE LA POMPE
SUITE A UNE POLLUTION TROP
IMPORTANTE

33
Dégradation du rotor d’une
pompe à palette

34
USURE PAR ABRASION
Usure provoquée par une surface en “usinant” une autre ou
par des particules coincées dans les jeux et se bloquant sur
les surfaces
Charge
Jeu
dynamique
Incrustation
Particule de dimension voisine
des jeux dynamiques
Particule trop grosse
pour “pénétrer” les
jeux
Particules trop petites
pour provoquer des
dégradations de surface
Mécanismes d’usure

35
USURE PAR ADHERENCE
Charge
Surfaces en Contact
Rupture de film d’huile provoquant des microsoudures
pouvant engendrer des arrachements de particule.
Particule
d’usure

36
USURE PAR EROSION
Tiroir de valve
L’usure par érosion est provoquée par les particules qui,
entraînées à grande vitesse, viennent frapper les surfaces.
Particule d’usure
Arête subissant l’érosion

37
USURE PAR FATIGUE
Les particules, qui continuellement sont en contact
avec les surfaces, engendrent des fissures qui se
propagent jusque la panne.
Charge Charge
Craquelures de la surface Eclat Particule générée

38
MAÎTRISE DE LA POLLUTION
PARTICULAIRE
Un filtre doit être capable de retenir les
particules à la même vitesse qu’elles
s’accroissent (génération, ingestion) dans un
système au risque de ne plus contrôler la
réaction en chaîne.

39
RÉACTION EN CHAÎNE DES
DÉGRADATIONS

40
RÉACTION EN CHAÎNE DES
DÉGRADATIONS
• Les phénomènes de dégradation génèrent des
particules qui, elles-mêmes, engendrent des
dégradations.
• Si la pollution particulaire n’est pas maîtrisée, le
mécanisme de la réaction ou chaîne s’enclenche.
Réaction en Chaîne

42
EQUILIBRE HYDROSTATIQUE
 L’épaisseur du film d’huile doit être suffisamment résistante pour
équilibrer la charge, sinon il y aura contact des surfaces.
 Un accroisement de la charge ou une diminution de la viscosité
réduisent le jeu, les particules pouvant alors provoquer la rupture
du film.
Charge
Jeu dynamique
Charge majorée
Jeu
dynamique
réduit
Jeux dynamiques critiques

43
Dent / Palier : 0.5 à 5 µm
Dent / Corps : 0.5 à 5 µm
JEUX DYNAMIQUES CRITIQUES DANS LES
POMPES A ENGRENAGES

44
Jeu axial : 5 à 13 µm
Jeu radial : 0.5 à 1 µm
POMPES A PALETTES

45
Glace distribution / barillet 0.5 à 5 µm
Piston dans les alésages 5 à 40 µm
Patin / Plateau 1 à 10 µm
POMPES A PISTONS

46
JEUX DYNAMIQUES CRITIQUES
PALIER
Palier lisse :
0.5 à 25 µm
Roulement à billes :
0.1 à 1 µm

47
JEUX DYNAMIQUES CRITIQUES POUR
LES TIROIRS DE DISTRIBUTION
Servo Valve : 1 à 4 µm
Proportionnelle : 2 à 6 µm
Distributeur : 3 à 10 µm

48
RÉSUMÉ DE LA MAÎTRISE DES
POLLUTIONS SOLIDES

49
RESUMÉ DE L’USURE DUE AUX
PARTICULES SOLIDES
 Les causes principales de l’usure sont l’abrasion,
l’adhérence et la fatigue.
 Les particules critiques, particules de dimension voisine
des jeux dynamiques en sont la cause principale.
 Les dégradations s’accroissent tant avec la dureté qu’avec
la quantité de particules.
 Plus ces particules sont petites, plus il y en a.
(99 % des polluants sont compris entre 2 et 25 µm)
Maîtrise des pollutions solides

50
BÉNÉFICES LIÉS À LA MAÎTRISE DES
POLLUTIONS SOLIDES
 Durée de vie des pompes, moteurs, réducteurs et
transmissions X 4 à 10 FOIS
 Durée de vie des valves X 5 à 100 FOIS
 Elimination des mouvements saccadés
 Allongement de la durée de vie du fluide (oxydation réduite)
 Durée de vie des paliers X 10 FOIS
 Durée de vie des roulements X 20 FOIS

51
BÉNÉFICES DE LA FILTRATION DES
PARTICULES CRITIQUES (< 5 µm)
 Première mise en route accélérée
 Meilleure disponibilité et productivité du système
 Réduction des coûts de remplacement des composants
 Réduction des coûts de main d’œuvre et d’entretien
 Réduction du stock de composants
 Réduction des coûts énergétiques
 Sécurité accrue
 Faciliter la maintenance préventive

52
 Solution curative :
Groupe de dépollution particulaire
 Solution préventive :
Analyse régulière de l’huile via un laboratoire
Audit de la filtration installée
Système de surveillance de l’outil via PC
Contrat de maintenance proactive
Solutions

53
POLLUTIONS LIQUIDES ET
GAZEUSES

54
Les pollutions liquides et gazeuses
(eau et air par exemple) provoquent :
 Dégradation du fluide
 Accélération de l’usure
Pollutions liquides et gazeuses

55
OXYDATION
 Température
 Pression
 Turbulence (émulsion air, huile)
 Ingestion d’eau
 Ingestion d’air
 Teneur en particules solides
L’oxydation du fluide est accéléré dès
l’augmentation de :
Pollutions liquides et gazeuses

57
POLLUTION LIQUIDE (EAU)
 Stockage des fûts à l’extérieur
 Introduction via les évents, traversée cloison, etc…
 Introduction via les échangeurs thermiques
 Appoints, compléments de niveau
 Réservoirs ouverts
Causes de présence d ’eau :
Pollution aqueuse

58
PROBLEMES LIES A LA PRESENCE D’EAU
 Corrosion
 Détérioration du fluide (oxydation, précipitation de certains
additifs, augmentation de l’acidité, variation de la viscosité)
 Diminution de l’épaisseur du film lubrifiant
 Accélération de la fatigue des surfaces métalliques
 Blocage des composants dû à la formation de gel à basse
température
 Perte de caractéristiques diéléctriques des fluides isolants
Pollution aqueuse

59
CONCENTRATION EAU / HUILE
(LE PPM)
10 000 PPM = 1 %
1 000 PPM = 0.1 %
100 PPM = 0.01 %
(PPM = PARTIE PAR MILLION)
Un verre d ’eau (0.20 l) dans un fut d ’huile neuve
provoque une pollution à 0.20 = 1 000 PPM ce qui
est très élevé. 200
Mesure de la Pollution aqueuse

60
SENSIBILITÉ D’UNE POMPE À
L’INGESTION D’EAU
Référence : Fluid Power Research Centre, Oklahoma State University
Pompe à Engrenage avec Eau et Solides
(Diminution du Rendement Volumétrique au bout de 30 min)
Fluide « sec » mais pollué 8 %
Fluide avec 1 % d’eau (10 000 PPM) 33 %
Pompe à Palettes avec Eau et Solides
(Usure du composant = perte de poids en mg)
Essai Huile X Huile Y
Fluide « sec » 60 40
Fluide avec 500 PPM d’eau 130 2.500
Pollution aqueuse

61
EFFET DE L’EAU SUR LA DURÉE DE VIE DES
ROULEMENTS
Water
Concentration
Bearing
Life Ratio
Lubricant : SAE 20
25 ppm
100 ppm
400 ppm
2.59
1.00
0.52
Référence : Timken Company
HUILE :
Concentration
en eau
Facteur de
durée de vie
Pollution aqueuse

62
Seuils de Saturation
Pour réduire les effets corrosifs de l’eau libre, la
concentration d’eau dans l’huile doit rester
INFERIEURE - et de loin - aux seuils de saturation.
Recommandations:
 Huile hydraulique : 200-400 ppm
 Huile de lubrification : 50-750 ppm
 Huile diéléctrique : 30-50 ppm

63
Solutions
 Solutation curative :
Groupe de dépollution aqueuse
 Solution préventive :
Contrôle périodique ou fixe de la teneure en eau ( ppm )
Installation de système de dépollution aqueuse fixe
Système de surveillance de l’outil via PC
Contrat de maintenance proactive

64
M
M
ASPIRATION
FLUIDE
POLLUE
REFOULEMENT
FLUIDE
PURIFIE
REFOULEMENT
AIR
ASPIRATION
AIR
0
-0.5
-0.9

66
SOURCES D’INGESTION D’AIR
 “Respiration” du réservoir
 Ingestion via les joints des composants (vérins)
 Fuite d’air : Huile dans les accumulateurs par exemple
Pollution gazeuse

67
EFFETS DE L’INGESTION D’AIR
 Cavitation des pompes
 Moussage
 Oxydation
 Compressibilité de l’huile
 Temps de réponse et de mouvement “mou”
 Accroissement de la viscosité
 Accroissement de la densité
 Formation de boue et de moisissure bactérienne
Pollution gazeuse

68
USURE PAR CAVITATION DES POMPES
Basse pression Haute pression
Une dépression excessive en aspiration provoque la
formation de “bulles de gaz” qui, ingérées par la
pompe, engendrent usure, vibration et bruit.
Pompe
Fluide Vaporisé Particule d’usure
Pollution gazeuse

69
USURE PAR CAVITATION DES POMPES
Basse
Pression
Haute
Pression
Onde de pression Explosion de la bulle
de gaz qui provoque un
arrachement de métal (cavité)
Surface interne de la pompe
L’onde de pression qui frappe les surfaces des pièces
de la pompe provoque érosion et fatigue
Particule générée
Huile
Pollution gazeuse

70
 Fuite sur les échangeurs thermiques
 Incompatibilité entre fluide : toutes les huiles ne sont pas
miscibles et certains fluides synthétiques sont
incompatibles avec les huiles minérales
 Résidus des produits de nettoyage (solvants chlorés par
exemple)
 Résidus des fluides de rinçage
AUTRES POLLUTIONS POSSIBLES
Pollution gazeuse

72
RECOMMANDATIONS IMPORTANTES
 Dans la mesure du possible, procéder en environnement
propre
 Boucher tuyauteries et orifices
 Pré-nettoyer les tuyauteries et composants avant le
montage
 Nettoyer entièrement et sécher les brides / orifices de
remplissage et monter un filtre Pall sur le groupe de
remplissage
Procédures de maintenance

73
 Vérifier que tous les filtres à air et que les dispositifs de
remplissage sont correctement montés sur des réservoirs
“étanches”
 Respecter les instructions de service des filtres
 Stocker l’huile de façon convenable dans un local sec
 Ouvrir régulièrement les robinets de drainage
RECOMMANDATIONS IMPORTANTES

74
SUIVI EN SERVICE DES HUILES HYDRAULIQUES
Outre l’analyse qualitative (Spectro ou IR) qui est du ressort
du « fabricant » du fluide, le suivi d’huile en service comporte :
. Examen visuel et olfactif
. Viscosité
. Indice d’acide
. Teneur en eau
. Filtrabilité
. Ultra centrifugation (Mobil)
… et bien évidemment niveau de pollution particulaire selon
ISO 4406 (ou autres).
! Pour mémoire, conditions de prélèvement

75
SUIVI EN SERVICE DES HUILES HYDRAULIQUES
Prévention ou curatif ?
Bien maîtrisée, une huile peut atteindre plus de
25 000 heures en service.
Mal maîtrisée, moins de 100 heures
(cf. essais « Turbine »).

76
PALL
File Ref: Principles of Filtration
20.03.98
Principes de la filtration

77
LA FONCTION D’UN FILTRE
La fonction d’un filtre de dépollution est d’obtenir
et de maintenir le niveau de propreté du fluide
d’un circuit, afin d’empêcher la réaction en chaîne
des dégradations du système.
Principes de Filtration

79
Diamètre de la plus grande particule solide
indéformable passant au travers du filtre
dans des conditions données d’essai.
EFFICACITÉ ABSOLUE
(ISO 7744/CETOP RP100)
Efficacité des filtres

80
EFFICACITÉ ABSOLUE
 Le polluant d’essai N’EST PAS REPRESENTATIF de la
réalité (sphérique !)
 L’essai n’est pas réalisé jusque la perte de charge finale
(1 seul passage)
 L’efficacité n’est donnée que pour 1 seule dimension
Rarement utilisée en hydraulique car non
représentative parce que :
ISO 7744
Recommandation : Le degré de filtration doit être
défini lors du test ISO Multipass en rapport Bêta

81
EFFICACITÉ DE FILTRATION
RAPPORT BÊTA
 5 (c) =
1,000,000
1,000
= 1000
1,000,000
particules
> 5 µm (c)
particules
> 5 µm (c)
1,000
X (c) =
Nombre de particules > Xµm (c) en AMONT
Nombre de particules > Xµm (c) en AVAL

83
 Filtre de faible efficacité
Rapport Beta petit
 Filtre de haute efficacité
Rapport Beta élevé

84
LES 3 TYPES DE FILTRES
 Filtre de dépollution
 Filtre de sécurité
 Filtre à air
Types de Filtres

85
FILTRE DE DÉPOLLUTION
Objectif :
Obtenir et maintenir le niveau de propreté requis.
Montage :
Peut-être situé en pression, retour ou dérivation.
Remarque :
Fréquemment pourvu d ’un by pass.
Types de Filtres

86
FILTRE DE SÉCURITÉ
Objectif :
Protéger une partie de circuit voire un composant
sensible.
Montage :
Toujours et impérativement en amont le plus près
possible du composant à protéger (donc sur ligne
pression)
Remarque :
JAMAIS (impérativement) de by pass donc utilisation
d ’un élément filtrant résistant à une haute pression
différentielle
Types de Filtres

87
FILTRE À AIR
Objectif :
Maîtriser la pollution d ’ingestion
(respiration du réservoir)
Montage :
Monté sur le réservoir
Remarque :
Pas de by pass
Types de Filtres

88
Ligne pressionLigne retour
Positions possibles pour les filtres
Dans cette
vue
les filtres de
sécurité ne
sont pas
représentés
Circuit
dérivation
Filtres
à air
Groupe
de
remplissage
Positions des Filtres

89
NE PRENEZ PAS LE
RISQUE DE FAIRE
CAVITER LA POMPE
EN MONTANT UN FILTRE
ASPIRATION
LES FILTRES ASPIRATION
SONT DECONSEILLES
(sauf cas très particuliers)
FILTRE ASPIRATION
Filtre
sur
Aspiration
de pompe

90
FILTRE PRESSION
 AVANTAGES :
 Protéger le circuit contre toute dégradation de la
pompe
 Protéger les composants sensibles à la pollution

91
FILTRE DE RETOUR
 AVANTAGES :
 Empêche la pollution ingérée (vérins) et générée
(composants) de retourner au réservoir
 Montage possible sur sommet de réservoir
 INCONVÉNIENTS :
 Dimensionnement parfois difficile
(accumulateur) et toujours plus volumineux que
le filtre pression (Q P)
 La maintenance du filtre ne peut se faire que
machine à l ’arrêt

92
VÉRIN DOUBLE EFFET
Exemple / Section Fond du vérin (A) :
2 X section annulaire
100 L/min 50 L/min
Pour un débit constant de pompe de 50 L/mn, le débit
dans la ligne retour varie CONSIDERABLEMENT
selon que le vérin est en rentrée ou en sortie.
50 L/min 25 L/min
A
A/2
Sortie de tige Rentrée de tige

93
FILTRE EN DÉRIVATION
(généralement recommandé dès que
les volumes  600 à 700 litres)
 AVANTAGES :
 Filtration possible 24h/24 car circuit indépendant de
celui de la machine
 La maintenance est donc possible (pour la même
raison que ci-dessus) SANS ARRÊTER la production
 Les filtres sont généralement aisément accessibles
 Ce même filtre peut servir lors des pleins et
appoints

94
FILTRE EN DÉRIVATION
 INCONVENIENTS :
ATTENTION
 La dépollution par un filtre en dérivation doit
OBLIGATOIREMENT être complétée par le montage de
filtre de SECURITE en aval de chaque pompe du
circuit.
 Nécessite de la place et un coût pour le montage bien
que, fréquemment, ce filtre se monte sur le circuit de
refroidissement.

95
FILTRE DE SÉCURITÉ
(Rappel)
 Filtre monté soit :
- Directement en AVAL de pompe pour protection
complémentaire (cf dépollution avec filtre dérivation)
- Directement en AMONT du composant à protéger
 Ce filtre est donc TOUJOURS sur une ligne pression
 Ce filtre n ’est JAMAIS équipé de by pass
 Ce filtre est TOUJOURS pourvu d ’un indicateur de
colmatage le plus souvent électrique
 Ce filtre emploie NECESSAIREMENT un élément filtrant
résistant à 210 bars de pression différentielle.

FILTRE HYDRAULIQUE
Elément
filtrant
Particules

FILTRE HYDRAULIQUE
Saturation des
capacités du filtre

OUVERTURE DU CLAPET BY-PASS :
PLUS DE FILTRATION

3 bars
INDICATEUR DE COLMATAGE VISUEL
Détection du colmatage si la
pression est > à 3 bars

INDICATEUR DE COLMATAGE ELECTRIQUE

INDICATEUR DE COLMATAGE
ELECTRIQUE ET VISUEL

CIRCULATION de l’air ambiant vers le reservoir
Elément
filtrant

CIRCULATION de l’air contenu dans le reservoir vers l’exterieur

Elément filtrant colmaté
Indicateur de
colmatage

FILTRATION sur la CONDUITE D’ASPIRATION
Avantages : tout le circuit est protégé,
pompe comprise.
Inconvénients : la perte de charge
provoquée par le filtre devant être
faible (pour éviter une cavitation de la
pompe), la maille de celui-ci ne peut
être que grossière.

FILTRATION sur la CONDUITE D’ASPIRATION
Ces filtres, appelés aussi
crépines, sont presque toujours
présents dans les bâches,
mais ils ne suffisent
généralement pas à la
protection du circuit.

FILTRATION sur la CONDUITE DE REFOULEMENT
Avantages : la perte de charge étant
indifférente, la maille du filtre peut
être très fine. Tout le circuit est
protégé.
Inconvénients : la pompe n'est pas
protégée, ce qui impose une bâche
confinée (c'est le cas généralement).
Les parois des filtres
doivent supporter la
pression du circuit, ce
qui donne des filtres
volumineux, lourds et
chers. Ils doivent être
protégés contre le
colmatage.
On évite cette solution
lorsque c'est possible,
bien que cela soit la
filtration la plus efficace
pour le circuit.

FILTRATION sur la CONDUITE DE RETOUR
Avantages : la perte de charge
étant indifférente, la maille du
filtre peut être très fine. La
pression étant faible, les filtres
sont plus légers et moins chers.
Les particules étant collectées
et/ou produites dans le circuit,
elles sont arrêtées avant de
polluer la bâche.
Inconvénients : la bâche
doit être confinée. Ils
doivent être protégés
contre le colmatage.
Cette solution efficace et
économique est très
souvent employée. A
noter qu'il peut être
intéressant de filtrer les
retours de drains, car
c'est aux passages de
tiges ou d'arbres que la
pollution extérieure
s'introduit.

117
INDICATEURS DE COLMATAGE
À PRESSION DIFFÉRENTIELLE

118
TYPES D ’INDICATEURS DE
COLMATAGE ET ACCESSOIRES
 Indicateurs visuels
 Indicateurs électriques
 Accessoires
Indicateurs de Colmatage

119
INDICATEUR VISUEL (version “P”)
Option
verrouillage
thermique
Ressort
de l’index
Pression
AMONT
Couvercle
anti poussière
Aimant “D”
Pression
AVAL
Piston
magnétique “A”
Ressort de
tarage “B”
Index

121
LE BI-PASSE
Le clapet by pass protège certes l’élément contre toute surcharge
MAIS dès qu’il s’ouvre LE CIRCUIT N’EST PLUS PROTEGE.
SYSTEME
Clapet by pass
Elément
filtrant
“standard”
Le by pass

122
PALL
File Ref: Sampling Techniques
03.13.98
Techniques de Prélèvements
d’Echantillons

123
POURQUOI PRÉLÉVER UN
ÉCHANTILLON ?
 Pour déterminer le niveau de propreté du système
 Pour vérifier l ’état de service du filtre
 Pour surveiller le système afin de modifier les
fréquences de pannes des composants
Prélèvement d’échantillon

124
CONDITIONS DU PRÉLÈVEMENT
 Le prélèvement DOIT être REPRÉSENTATIF
 La procédure ne DOIT PAS être polluante
 Les dispositifs de prélèvement ne doivent ni générer
ni retenir de polluants
 Les flacons de prélèvements doivent être appropriés

125
DISPOSITIF DE PRÉLÈVEMENT
Utiliser seulement l ’une des 3 possibilités suivantes:
 PRISE DE PRÉLÈVEMENT (rinçage = 0.5 litre)
ou à défaut
 PRISE DE PRESSION (rinçage 5 litres)
ou à défaut
 POMPE A VIDE (à partir du réservoir)

126
MÉTHODES DE PRÉLÈVEMENT DES
ÉCHANTILLONS
NORMES NF E 48 - 650 DE ISO 4021
Distance nettement
supérieure à la hauteur
de la couche limite
Sens de
l ’écoulement
Dispositif de prélèvement
d
Longueur droite  5 d Longueur droite  2 d
PRÉLÈVEMENT DYNAMIQUE EN LIGNE

127
MÉTHODES DE PRÉLÈVEMENT DES
ÉCHANTILLONS
PRÉLÈVEMENT STATIQUE DANS LE RESERVOIR
(Méthode non préférée)
H
H
2
Bouchon
spécial
Vers le
générateur
de vide

128
EN RÉSUMÉ
 Utiliser un dispositif approprié
 Machine en service depuis …. un certain temps
(température de service atteinte)
 Utiliser des flacons conformes aux normes
 Rincer le dispositif puis …. ne plus y toucher !
 Remplir le flacon à 75 % de son volume
 Compléter l ’étiquette d ’identification

129
OÙ PRÉLEVER ?
 En AMONT du filtre de dépollution du système
N. B. : Vérifier qu ’il y a suffisamment de
pression à l ’endroit du prélèvement afin
d ’obtenir un écoulement régulier
 A la rigueur, dans le résevoir, à mi-niveau (technique
de la pompe à vide )
 JAMAIS à partir de drainage ou d ’orifice de vidange !

130
ÉXPÉDITION DES
ÉCHANTILLONS
 Identifier CLAIREMENT tous les échantillons
 RESPECTER LES CONSIGNES / REGLEMENTS
d’expédition / colisage
 JOINDRE la Fiche de Sécurité (voir exemple en
Annexe)


131
FLACONS DE PRÉLÈVEMENT DES
ECHANTILLONS
Les flacons de prélèvements
sont conditionnés suivant les
normes :
NF E 48 654
NF E 48 653 ET ISO 3722
La propreté des flacons conditionnés pour réaliser des
prélèvements de fluide est déterminante pour la validité
des mesures qui seront effectuées ultérieurement.

132
PALL
File Ref: Sampling Techniques
03.13.98
ANALYSES SUR LES HUILES

ANALYSES DES HUILES
Objectifs de l’analyse et du suivi des huiles
• Établir les périodicités optimales pour effectuer des vidanges
rationnelles basées sur la qualité de l’huile :
– les fréquences préconisés par le constructeur peuvent être
non disponibles (compteur défaillant)
– l’état du matériel et les conditions de fonctionnement
changent avec le temps et ces fréquences ne sont plus
fiables
– les additifs de l’huile peuvent ne plus être en quantité
suffisante pour accomplir leurs rôles
• S’apercevoir de l’usure de l’équipement à son début et évaluer
sa gravité
• Remonter aux organes mis en cause et y remédier : outil de
diagnostic

ANALYSES PHYSICO CHIMIQUES
Elles consistent à effectuer un suivi dans le temps des
grandeurs physico chimiques de l’huile selon des
méthodes normalisées.
• Viscosité
• TAN (indice d’acide)
• Teneur en eau
• Pouvoir détergeant
• Taux de matières charbonneuses

EXEMPLE : VISCOSIMETRE A BILLES
Viscosité

Elle renseigne sur l'état de l'huile. C'est une détermination importante dans
l'analyse du fluide.
Les additifs, en vieillissant, voient leur acidité spécifique (naturelle) diminuer.
Parallèlement , l'huile, en s'oxydant, fait évoluer le TAN jusqu'à un certain
point où sa dégradation s'accélère très rapidement et provoque une
augmentation importante de l'indice d'acide.
Il en résulte une courbe de l'évolution du TAN en fonction du temps
d'utilisation
Mesure du TAN

• Méthode par centrifugation (NF M 07020)
• Méthode de Dean & Stark (NF T 60-113)
• Méthode de Karl Fisher (NF T 60-150)
• Méthode ELF
 METHODES DE LABORATOIRE
• Mesure automatique
Teneur en eau

POUVOIR DETERGENT (ESSAI A LA TACHE)
C’est le pouvoir dispersant de l’huile. Il consiste à
évaluer qualitativement la capacité de l’huile à
entraîner les matières charbonneuses et résidus
(éviter le colmatage) qu’elle contient vers la
périphérie lors de son écoulement

TAUX DE MATIERES CHARBONNEUSES
Il mesure les impuretés dues à la dégradation de l’huile
(suies, carbone…) suivant la norme NF T 60-157

MESURE DE LA POLLUTION
PARTICULAIRE PAR GRAVIMETRIE
Réalisée sur une membrane de microfiltration de taille
variant de 0,8μ à 12μ ,elle permet d’évaluer la
quantité totale de particules qu'elles soient
métalliques générées par l'usure des pièces en
mouvement, par l'usinage de pièces sur machines-
outils, ou provenant de pollution tels rouille
peinture, poussières, joints.
Une pesée de la membrane permet d'obtenir la
quantité de particules en poids par rapport au
volume d'huile traitée

SM IFFP/PPT/Basique Hydraulique DISTRIBUTEURS/REV.Fev 2005
 Copyright Pall Corporation 2005
DIFFERENCE DE POIDS DE LA MEMBRANE AVANT
ET APRES FILTRATION
Vers la pompe à vide
Membrane
Echantillon
AVANT APRES

142
METHODES DE MESURE
ANALYSE GRAVIMETRIQUE :
Méthode de laboratoire (balance de précision, étuve …)
fondée sur la différence de poids d ’une membrane =
Poids de la membrane après filtration
Poids de la membrane avant filtration
Poids des polluants retenus par la membrane
NB : Cette méthode requiert savoir-faire et
équipements.
Durée totale de la mesure : 1 heure environ.
-
Rappel : ordre de grandeur de la mesure : 1 à 10 mg.
 Inadapté pour les bains lessiviels, huiles de coupe …

143
POLLUTION PARTICULAIRE = COMPTAGE OPTIQUE
NORMES NF E 48-651 ET ISO 4407 / ISO 4408
MEMBRANE
FILTRANTE
Comptage optique des polluants
présents sur une membrane après
filtration
Renseignements : TAILLE
NOMBRE
FORME
NATURE
LE COMPTAGE AU MICROSCOPE DONNE DES RESULTATS PRECIS
MAIS IL EST LONG ET FASTIDIEUX
Il est réservé aux fluides que l'on ne peut pas compter avec
un compteur automatique
Comptage optique

144
Compteur
automatique à
faisceau laser
Extinction de
faisceau laser
Gamme
granulométrique
7 canaux :
> 4, 6, 10, 14,
22, 38, 70 µm (c)
Comptage optique

146
Expression de la pollution solide
Code ISO 4406 VERSION 1994
NAS 1638

FORTE
POLLUTION
NIVEAU
REQUIS
NIVEAU
ACTUEL
FAIBLE
POLLUTION
PARTICULAIRE

PRELEVEMENT D’UN ECHANTILLON D’HUILE

1 micron (m) =
0.000001 mètre =
0.001 millimètre
MESURE DE LA CONTAMINATION


10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

POLLEN
microns
.
NIVEAU DE CONTAMINATION
CHEVEU
GRAIN
DE SEL

ANALYSES DES PARTICULES
100 ml

> 2  m > 5  m > 15  m
CLASSIFICATION

Target Pro
The sample cylinder
contains some fluid.
Press FLUSH to drain
CO2
COMPTEUR DE PARTICULES

Target Pro
The sample cylinder
contains some fluid.
Press FLUSH to drain
CO2
sfjdslj;djgdjg
0ad[g[jgi]0dig
]0d9ig0d0g
00dg099d=09
]090ae900gi0
]0d9]09]ierwEPO
]D0009099
EUGE00E9JKO
00909iiidsjr
COMPTEUR DE PARTICULES

> 2  m > 5  m > 15  m
Exemple: 3250 860 122
par ml VICKERS TARGET-PRO
Sample: MACHINE 1
Date: 8.1.99
Sample Vol: 30ml
Flow rate: 50 - 25 ml/min
Reported values: COUNTS / ml
ISO: 22/17/13
NAS: 8
MIN MAX AVG
2m 3214 3285 3250
5 m 832 887 860
15 m 119 124 122
25 m 7 12 9
50 m 0 1 0
100 m 0 0 0
RAPPORT

Particules / 1 ml
0.02
0.04
0.08
0.16
0.32
0.64
1.3
2.5
5
10
20
40
80
160
320
640
1300
2500
5000
10000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
0.01
3250
122
860
ISO 4406
Code
19 / 17 / 14
CLASSE ISO
Code ISO

COMPOSANTS et CLASSE de POLLUTION
CLASSE ISO de FILTRATION RECOMMANDE

158
Analyses de Fluides
Mesure de la Pollution
Niveau de Propreté
du Fluide
ISO 4406
CLASSIFICATION
13/10
Code relatif au
Nombre de
Particules > 5 µm
Code relatif au
Nombre de
Particules > 15 µm
13 10
VOIR TABLEAU ISO
Expression de la pollution
mesurée par observation optique directe uniquement

159
Taille des
particules
Nb/ml Code
2 µm 430.00 16
5 µm 90.00 14
10 µm 44.00
15 µm 21.00 12
25 µm 3.00
50 µm 0.50
Nombredeparticules/mlplusgrandesquelatailleindiquée
Dimension des particules en µm
Il comporte 30 niveaux de
référence.
La pollution est repérée par les
comptages cumulés des
particules > 5 et > 15 microns.
NORME ADAPTEE A L ’USAGE
INDUSTRIEL
Taille des
particules
Nb/ml Code
2 µm 430.00 16
5 µm 90.00 14
10 µm 44.00
15 µm 21.00 12
25 µm 3.00
50 µm 0.50
CODE ISO 4406
14 / 12
Le Code ISO 4406
14 / 12

160
Analyses de Fluides
ISO 4406
Nbre particules
Pour 100 ml
Nbre particules
Pour 100 ml
Nbre particules
Pour 100 ml
NIVEAU
DE A
NIVEAU
DE A
NIVEAU
DE A
24 8 X 106 16 X 106 16 32 X 103 64 X 103 8 130 250
23 4 X 106 8 X 106 15 16 X 103 32 X 103 7 64 130
22 2 X 106 4 X 106 14 8 X 103 16 X 103 6 32 64
21 1 X 106 2 X 106 13 4 X 103 8 X 103 5 16 32
20 500 X 103 1 X 106 12 2 X 103 4 X 103 4 8 16
19 250 X 103 500 X 103 11 1 X 103 2 X 103 3 4 8
18 130 X 103 250 X 103 10 500 1 X 103 2 2 4
17 64 X 103 130 X 103 9 250 500 1 1 2

162
NAS 1638
TAILLE DES PARTICULES (µm)CLASSE DE
POLLUTION 5-15 15-25 25-50 50-100 100 +
00
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
125
250
500
1 000
2 000
4 000
8 000
16 000
32 000
64 000
128 000
256 000
512 000
1 024 000
22
44
89
178
356
712
1 425
2 850
5 700
11 400
22 800
45 600
91 200
182 400
4
8
16
32
63
126
253
506
1 012
2 025
4 050
8 100
16 200
32 400
1
2
3
6
11
22
45
90
180
360
720
1 440
2 280
5 760
0
0
1
1
2
4
8
16
32
64
128
256
512
1 024
Nombre maximum de particules d ’une taille définie contenu dans 100 ml de fluide.
Analyses de Fluides
Expression de la pollution mesurée par observation optique directe uniquement

METHODES SPECTROMETRIQUES
Le but de ces analyses consiste à avoir :
– une analyse fine
– une détermination précise du degré de dégradation ou
de la contamination
– l’origine de la contamination (organes défectueux)
• Méthodes utilisées
– Spectrographie infrarouge
– Spectrométrie d’émission
– Ferrographie

METHODOLOGIE D’ANALYSE DES HUILES
Analyse globale physicochimique :
grandeurs pertinentes qui feront l’objet du suivi selon l’utilisation
En cas de contamination
importante et pour les
machines critiques
Analyse spectrométrique
appropriée
EXEMPLE DE RAPPORT

171
Panne Catastrophique
et Rinçage
PALL

172
PANNE CATASTROPHIQUE
 La construction d’un système, tout comme une lourde
opération de maintenance, sont à l’origine d’une
pollution importante risquant de provoquer une panne
soudaine et irréversible dès la mise en service de
l’installation.
 Le rinçage, dont l’objectif est l’obtention du niveau de
pollution requis, est le remède à ce problème. Le rinçage
va réduire CONSIDERABLEMENT, voire éliminer, les
risques de pannes catastrophiques au démarrage.

173
PANNE CATASTROPHIQUE
Démarrage Fiabilité
normale
Vieillissement
ou accumulation
d’usuresProbabilité
de panne
Temps

175
BÉNÉFICES DU RINÇAGE
Réduction du risque
de panne
Allongement de
la durée de vie
Démarrage
Fiabilité
normale
Vieillissement
ou accumulation
d’usures
Probabilité
de panne
Rinçage / Dépollution

176
RINÇAGE / DÉPOLLUTION
Rincer / dépolluer un circuit consiste à faire 3 actions :
 Décrocher les particules
+
 Entraîner les particules
+
 Evacuer les particules  Efficacité de filtration
Conditions
d ’écoulement

177
RINÇAGE / DEPOLLUTION
Un filtre de dépollution d ’efficacité 3 (c)  1 000
permettra l ’obtention du niveau de propreté requis
dans un temps minimum.

178
RECOMMANDATIONS PRATIQUES
 Utiliser de préférence une huile de faible viscosité (32 cSt)
additivée d ’inhibiteur de corrosion.
 Travailler en régime turbulent (Re > 4 000)
 Travailler à la température de service du système
 Pour autant que faire se peut, rincer simultanément un
maximum de « branches » du circuit.
 Prévoir environ 10 fois le recyclage de l ’huile au travers du
filtre de dépollution.
 Shunter les composants sensibles (plaques de rinçage pour
les servo valves par exemple) et ceux équipés d ’orifices
calibrés (régulateurs).
 Après leur remontage, une fois le niveau de propreté atteint,
rincer ces composants.

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