Nouveaux problèmes, nouvelles solutions

Les fluides hydrauliques écologiques d'aujourd'hui peuvent causer de graves problèmes qui ne se produisaient pas avec les fluides des générations précédentes contenant des additifs de métaux lourds. Des décharges électrostatiques et de nombreux autres effets néfastes peuvent survenir avec les fluides actuels, mais des solutions existent pour atténuer ces problèmes.

Les producteurs de fluides hydrauliques introduisent des additifs (généralement plusieurs, sous forme d'ensemble d'additifs) dans les huiles de base pour leur donner les caractéristiques dont elles ont besoin pour les conditions exigeantes des systèmes hydrauliques. Les additifs améliorent la viscosité, réduisent la friction, préviennent l'usure et permettent au fluide de tolérer des températures élevées sans s'oxyder. Les huiles de base du groupe I contiennent des aromatiques (dont la plupart sont toxiques) et du zinc (métal lourd qui favorise la résistance à l'usure). En raison de leur toxicité et de leur menace potentielle pour les systèmes environnementaux, ils ne répondent plus aux normes environnementales internationales en vigueur.

Les huiles hydrauliques et de lubrification des groupes II à IV (non présentées dans le tableau ci-dessous) sont produites avec des ensembles d'additifs appropriés, qui ne contiennent aucune toxine ni cancérigène, sont exemptes de métaux lourds et sont sans cendre (ne produisent aucun résidu suite à la combustion). Cependant, comme ces huiles ne contiennent pas de métal, elles ont une faible conductivité électrique. Lorsque ces huiles traversent les filtres d'un système hydraulique, elles peuvent générer des charges électrostatiques. Des étincelles pourraient en résulter, ce qui pourrait provoquer des explosions dans le réservoir ou endommager les composants hydrauliques, tels que les vannes et les filtres. Les étincelles peuvent également interférer avec ou endommager les composants électroniques et former des dépôts vieillissants.

Lorsque les huiles modernes sans zinc et sans cendre vieillissent, une contamination solide très fine (moins de 1 μm) se forme qui ne se dissout pas dans l’huile et est communément appelée vernis. Ce vernis se dépose sur les surfaces huileuses des composants et nuit à leur fonctionnement. Les conséquences potentielles incluent des tiroirs de vanne grippés, des solénoïdes surchauffés et une durée de vie extrêmement courte des éléments filtrants.

Si deux substances (telles que des médias filtrants et un fluide hydraulique) ayant des fonctions de travail électronique différentes sont réunies, les électrons au point d'interface sont transférés du matériau avec un travail de travail inférieur au matériau avec un travail de travail plus élevé. Un déficit électronique existe à l’interface et une couche de diffusion dans le fluide se forme avec une charge opposée à celle du média filtrant. La charge de cette couche s'affaiblit à mesure que l'on s'éloigne du média filtrant.

Lorsque le fluide s'écoule, la charge est transportée vers l'aval et crée un potentiel de tension. Plus le débit de fluide est rapide, plus le potentiel de tension est élevé. Si la tension dépasse une valeur seuil, une égalisation soudaine de la tension se produit, généralement sous la forme d'étincelles. Cependant, le fluide doit avoir une faible conductivité pour que des étincelles se produisent. Sinon, les charges dans la couche diffuse peuvent refluer et s'égaliser, comme avec les fluides contenant des additifs de métaux lourds.

Conséquences — Les conséquences des décharges électrostatiques peuvent être graves. Par exemple, lorsque la charge est entraînée plus en aval par l'huile, des décharges incontrôlées peuvent se produire dans le réservoir hydraulique. En fonction du mélange huile-air présent dans le réservoir, des explosions peuvent se produire. De plus, des trous peuvent être brûlés dans le média filtrant en raison des étincelles.

La photo ci-dessus montre un trou de plus de 200 μm de diamètre dans un média filtrant de 3 μm. Le trou crée un chemin permettant aux contaminants de passer à travers le filtre, compromettant gravement l'efficacité du filtre. D'autres composants du système, tels que les refroidisseurs et les vannes, peuvent également être endommagés par des décharges incontrôlées.

Les décharges électrostatiques peuvent également provoquer des ondes électromagnétiques qui perturbent et endommagent les capteurs et composants électroniques sensibles. Outre les dommages causés aux composants hydrauliques, les décharges peuvent également affecter l'huile hydraulique. Les étincelles brisent les liaisons au sein du fluide, formant des radicaux libres qui polymérisent en longues chaînes. Ceci, à son tour, conduit à la formation de vernis dû au vieillissement de l’huile.