Huiles Manuel Formation

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Introduction

Les fiouls et les huiles lubrifiantes constituent un actif et uncentre de coûts indéniable dans l'exploitation des navires dehaute mer ou des centrales terrestres. Aussi, est-il évidentqu’en apportant un grand soin à la sélection, l'achat etl'utilisation de ces produits, les entreprises constaterontimmédiatement une réduction de leurs coûts d'exploitation etd'entretien.

Il est essentiel que le personnel d'exploitation comprenne etapprécie les caractéristiques physiques des fiouls et des huileslubrifiantes. Il doit également avoir une connaissance solidedes mécanismes et systèmes d'échantillonnage et d'analyse àsa disposition, tout en sachant interpréter les résultats destests.

En général, les conseils pratiques sont le fruit de nombreusesannées d'expérience, qu’il est difficile d’exprimer sous formeécrite. Le but que se propose donc ce manuel est d’aiderl'exploitant de machines à mettre en place une politique fiableen matière de gestion interne, en offrant des informationsclaires et pratiques sur l'achat, l'échantillonnage, l'analyse sursite et l'interprétation des résultats d'analyse des fiouls et deshuiles lubrifiantes. Chaque rubrique est traitée dans deschapitres séparés qui, ensemble, forment ce manuel deréférence unique en son genre, rempli de conseils pratiques etaccessibles à tous.Vos commentaires seront les bienvenus.Veuillez nous contacter à l'adresse suivante :

SARL WATER KITS SUPPLYZT PYRENE AERO POLETELEPORT 365290 JUILAN - FRANCE

Tél: +33 (0) 562951794Fax: +33 (0) 562953427Email: [email protected]

Remerciements :Wartsila NSD Corporation, Mobil Oil Corporation, JohnWhitaker (Tankers), Institute of Marine Engineers, ISO, ASTM,CIMAC, CEC.

Fiouls et lubrifiants -Formation

1. Les composantes de base1.1 Huiles de base1.2 Les huiles synthétiques1.3 Fioul résiduel (HFO)1.4 Récapitulatif

2. Fioul - Caractéristiques2.1 Terminologie2.2 Densité2.3 Viscosité2.4 Point d'éclair2.5 Point d'écoulement2.6 Carbone résiduel2.7 Cendres2.8 Eau2.9 Soufre2.10 Vanadium et sodium2.11 Aluminium et silicium2.12 Sédiments et compatibilité2.13 Energie spécifique2.14 Aptitude à l'inflammation2.15 Récapitulatif

3. Fioul - Livraison et prélèvement d'échantillons

3.1 Spécifications3.2 Livraison3.3 Prélèvement d'échantillons

4. Fioul - Résultats des tests4.1 Comparaison des résultats des tests

avec les valeurs limites4.2 Le système de traitement du fioul4.3 Paramètres de test individuels4.4 Récapitulatif

5. Huiles lubrifiantes -Caractéristiques

5.1 Tribologie5.2 Additifs

6. Huiles lubrifiantes -Prélèvement d'échantillons6.1 Le point et la méthode de prélèvement6.2 L'intervalle d'échantillonnage6.3 Informations de base pour l'analyse des

huiles

7. Lubrifiants - Résultats des tests7.1 Indicateurs de condition clés pour les

huiles lubrifiantes7.2 Huiles des moteurs diesel7.3 Moteurs à gaz7.4 Boîtes de vitesses encapsulées7.5 Huile pour compresseur7.6 Huiles hydrauliques7.7 Huiles pour turbine7.8 Analyse spectrochimique de l'huile7.9 Répertoire des défauts et pannes de

paliers

Combustibles et lubrificants manuel de formation

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1. Les composantes de base

Une raffinerie est en fait une usine de transformation depétrole brut en divers produits finis utilisables. Sa vocation estde produire des substances qui alimentent les marchés de lafaçon la plus économique et la plus rentable possible. Lapremière étape de la fabrication des produits pétroliersconsiste à séparer le pétrole brut en fractions principales pardistillation atmosphérique. Lorsque le pétrole brut est chauffé,les hydrocarbures les plus légers et les plus volatilss'échappent en premier, suivis de matières de plus en pluslourdes et de moins en moins volatiles. Par la suite, lesvapeurs formées sont refroidies jusqu’à ce qu’elles soientcondensées en liquides.Ce procédé de distillation a lieu dansune colonne de fractionnement, divisée en chambres par desplateaux perforés, qui condensent les vapeurs à chaque étapeet permettent aux liquides de s'écouler dans des réservoirs destockage. Le seuil de préchauffage du pétrole brut est limité à350°C pour éviter tout éventuel craquage thermique dupétrole.

On utilise parfois le terme de "résidus longs" pour désigner lesrésidus de la distillation atmosphérique. Pour obtenirdavantage de distillats, le pétrole brut est soumis à unenouvelle distillation sous pression réduite et à hautetempérature. Ce procédé de distillation sous vide estimportant pour maximiser l’ennoblissement du pétrole brut.Les résidus de la distillation sous vide, que l'on appelle parfois"résidus courts", servent de charge d'alimentation pourd'autres ennoblissements ou encore d'éléments de fioul. Al'inverse des plateaux de la colonne de fractionnement pour ladistillation atmosphérique, on utilise un système de lits tasséspour condenser les vapeurs à faible pression.

On dit des raffineries qui ne pratiquent que la distillationatmosphérique et la distillation sous vide qu'elles effectuent unraffinage de "distillation directe". Dans ce cas, les fioulsproduits ne sont en fait que des résidus longs ou courts. Lepourcentage de résidus varie en fonction du pétrole bruttraité. Dans le cas d’un pétrole brut nord-africain "léger", lesrésidus représentent 28 %, alors que dans celui d’un pétrolevénézuélien "lourd", ils sont de l'ordre de 85 %. La proportiondes substances produites ne satisfait pas toujours à lademande et est principalement tributaire du pétrole brut.

C'est pour répondre à la demande des marchés que denouveaux procédés de raffinage ont été introduits.Aujourd'hui, en plus des distillations atmosphérique et sousvide, les raffineries modernes réalisent aussi parfois desraffinages secondaires tels que le craquage thermique ou lecraquage par catalyseur. Vous trouverez en page suivante unereprésentation schématisée d'une raffinerie moderne type.

Schéma simplifié illustrant le procédé deraffinage de distillation directe

Les raffineries extraient des produits à valeurélevée à partir du pétrole brut.

Commentaires

Distillation atmosphérique

Distillation sous vide

Craquage thermique/catalytique


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Le craquage thermique - théoriquement le procédé deconversion de raffinerie le plus ancien et le plus simple qui soit- est réalisé dans une large gamme de températures de 450°Cà 750°C, sous des pressions allant de la pressionatmosphérique à 70 bars. La température et la pressionutilisées dépendent du type de charge d'alimentation et desproduits exigés. En effet, à ces températures élevées, lesgrosses molécules d'hydrocarbure deviennent instables et sefragmentent spontanément en molécules plus petites. Le tempsde séjour est un autre facteur important, dont il faut donc tenircompte, dans ce procédé.

La charge d'alimentation peut être composée de résidusprovenant de la distillation atmosphérique, de résidusprovenant de la distillation sous vide, ou d'un mélange desdeux. Dans les raffineries actuelles, on compte trois (3)grandes applications du craquage thermique, à savoir : laviscoréduction, l’unité de gasoil thermique et la cokéfaction. Laviscoréduction est le traitement le plus important en ce quiconcerne la fabrication de fiouls résiduels. On a souventrecours à cette méthode douce de craquage thermique pourréduire la viscosité des fiouls résiduels provenant de ladistillation directe. Normalement - s'ils doivent être vendus entant que fiouls lourds - il est nécessaire de mélanger ces fioulsparticulièrement visqueux à un distillat à valeur relativementélevée pour obtenir la spécification requise du produit fini. Laviscoréduction réduit la quantité de distillat requise en diluantou "fluxan" - une matière ensuite utilisée dans une activité ougroupe de produits plus rentable.

Lunité de gasoil thermique a pour objectif principal de produireet de recouvrer une quantité maximale de gasoil. Dans des casextrêmes, il se peut que la viscosité du résidu soit plus élevéeque celle de la charge d'alimentation. Quant à la cokéfaction, ils'agit d'une méthode de craquage thermique relativementpoussée, qui transforme les résidus de la distillation directe enproduits de plus grande valeur, tels que le naphta et l'huilediesel. Ce procédé produit également du gaz et du coke etn’est donc pas employé dans la fabrication des fiouls résiduels.

Le craquage catalytique est devenu le procédé le plus utilisédans l'industrie de raffinage du pétrole pour transformer lesfractions d'hydrocarbures lourdes principalement en essence eten éléments de fioul de haute qualité. Ces produits sont pluslégers, moins visqueux et de plus grande valeur que lesproduits composant la charge d'alimentation. Notons qu'ilexiste plusieurs types de craqueurs catalytiques mais que,dans tous les cas, les produits extraits sont finalement séparésen gas, en éléments de mélange pour essance, en huiles derecyclage craquées par catalyse, et en suspensions épaissesd'huiles de recyclage. Les huiles de recyclage - utilisées en tantque fluxans pour réduire la viscosité des résidus - sont d’unetrès grande importance en ce qui concerne les fiouls résiduels.Quant aux suspensions épaisses d'huiles de recyclage, ellesdoivent être traitées pour en extraire toutes les particules decatalyse avant de servir de fluxan.

Raffinerie de pétrole moderne type

Raffinerie de pétrole moderne

Commentaire

Lorsque utilisée en tant que fluxan, lessuspensions épaisses d'huiles de recyclageconstituent également une source potentiellede fins de catalyseur dans les fiouls résiduels.


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Une raffinerie moderne produit un vaste éventail de résidus etde diluants destinés à la production de fioul. En général, lefioul se compose de résidus viscoréduits dilués dans deshuiles de recyclage et des quantités plus faibles d'autresdistillats. L’organigramme ci-contre présente les principalesactivités (ou groupes de produits) d’une raffinerie moderne :charge d'alimentation, diluants de fioul et résidus de fioul. Ilest évident que si la raffinerie ne dispose pas d'installations decraquage thermique (qu'il s'agisse d'un viscoréducteur oud'une unité de gasoil thermique), le fioul obtenu ne provientque de résidus longs ou courts. En plus des principaux fioulsrésiduels produits dans une raffinerie moderne, il convient denoter que la mise en place d'autres techniques a permisd'optimiser davantage la production d'essence, de kérosèneet de diesel à partir d'un baril de pétrole. L'une d'entre ellesest l'hydroconversion des résidus, qui permet de convertir lesfractions résiduelles en charge d'alimentation qui, à leur tour,peuvent être transformées en craqueurs conventionnelspermettant d'obtenir des produits plus légers. Plus uneraffinerie transforme des produits plus légers, moins elleproduit de fiouls résiduels.

1.1 Huiles de baseOn désigne les composantes de base des lubrifiants sous leterme "d'huiles de base". En général, les huiles de base sontun mélange de diverses fractions du procédé de raffinage dupétrole brut. On y ajoute ensuite des additifs pour leurtransmettre des propriétés souhaitables supplémentaires, enplus de celles qu’elles possèdent déjà. Les huiles de basesont raffinées en employant des techniques d’extraction pardissolvants (on utilise en général du propane à une pressionsuffisamment élevée pour en conserver la forme liquide) etd’hydrotraitement (réaction à l'hydrogène). Ces procédéséliminent les hydrocarbures lourds et les aromatiquesindésirables (produits chimiques à base de benzène) deshuiles pour les rendres propres à l'utilisation en tant qu'huilesde base. Elles sont ensuite mélangées dans des proportionsdosées à un ensemble d'additifs, jusqu’à obtention du degréde viscosité requis pour les machines qu'elles lubrifieront.Pour les huiles de moteur et certaines huiles pour engrenage,ce degré de viscosité est coté d'un numéro de la SAE, alorsque la viscosité des huiles hydrauliques, des huiles de turbineet d'autres huiles pour engrenage s’exprime en degrés deviscosité ISO.

1.2 Huiles synthétiquesLes lubrifiants synthétiques sont fabriqués ou synthétisés enfaisant réagir des composants sélectionnés dans desconditions hautement contrôlées pour produire le composérequis. Cette technique de fabrication s'oppose totalement àcelle de la production des huiles de base à partir de pétrolebrut, constituées d'une gamme - bien que très réduite - decomposés hydrocarbures.

Les principales activités d'uneraffinerie de fiouls résiduels.

Huiles de base : les composantes des lubrifiants àbase d'huiles minérales.

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Les fluides à base synthétique sont des composés trèsspécifiques qui ne sont pas des dérivés du pétrole brut.Chaque composé possède certaines caractéristiquesphysiques et chimiques qui le rendent apte à être utilisé entant que lubrifiant pour une application donnée. Les attributsd'un composé spécifique peuvent être sa fluidité, sa volatilité,son comportement température-viscosité (caractéristique VI),sa stabilité hydrolytique, sa compatibilité avec d'autresmatériaux et son aptitude à dissoudre les additifs chimiques.

1.3 Fioul résiduel (HFO)Le fioul utilisé par la marine marchande du monde entier esten majeure partie du fioul résiduel. Il en va de même pour lavaste majorité des gros moteurs diesel équipant des enginsterrestres. Par définition, les fiouls résiduels sont les produitsrésiduaires des procédés de raffinage, après extraction detous les distillats et de toutes les fractions plus légères. Cesrésidus sont des mélanges complexes dont la compositiondépend de la provenance du pétrole brut et des techniquesde raffinage employées.

Tout au début du raffinage, le fioul provenait des résidus duprocédé de distillation atmosphérique ou de distillation sousvide. En général, les produits commercialisés étaient dequalité égale et présentaient peu de problèmes. Au fur et àmesure de la hausse de la demande en produits distillés, lesraffineurs ont introduit des procédés de raffinage secondairesqui ont modifié les caractéristiques du fioul disponibleaujourd'hui sur le marché.

La demande de produits varie considérablement d'un pays àl'autre et il est donc impossible d'y répondre en sélectionnantuniquement le pétrole brut, en raison des énormes quantitéssollicitées. De plus, dans chaque région géographique, onutilise diverses sources de pétrole brut, ainsi que denombreuses structures de procédé de raffinage. Tous cesfacteurs font que, à l’échelon mondial, les propriétés du fiouldestiné aux marchés industriels et maritimes présentent desvariations considérables. Bien que cela ait probablementtoujours été, il est évident que les variations sont aujourd'huiplus prononcées qu'elles ne l'ont été autrefois.

Les procédés de raffinage secondaire ont, entre autres, pourconséquences :

� Une réduction des quantités disponibles de fioulrésiduel

� Une augmentation de la densité� Une augmentation de la valeur en micro-

carbone� Une éventuelle augmentation des problèmes de

compatibilité, de stabilité et/ou de sédiments� Une éventuelle contamination par fins de

catalyseur

Le pétrole brut est raffiné en de nombreux groupesde produits - les substances residuaires constituantle fioul résiduel.

1.4 Récapitulatif� Le raffinage du pétrole brut -

Produit une gamme de produits utilisables allant des gas aux huiles de base, et des distillats aux produits résiduels.

� Le raffinage par distillation directe - Ce type de raffinage, qui n'utilise qu'un seul procédé de distillation, atmosphérique ou sous vide, permet d'obtenir des résidus appelés fiouls de distillation directe.

� Le raffinage secondaire - On a recours à des procédés supplémentaires après la distillation pour accroître le rendement des produits distillés et réduire la quantitéde fioul résiduel.

� Par rapport au fioul de distillation directe, les fiouls de raffinage secondaire :1. augmentent en densité2. augmentent en valeur de micro-

carbone3. risquent de présenter plus de

problèmes de compatibilité et de sédiments

4. risquent d'être contaminés par des fins de catalyseur.

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2. Fioul - Caractéristiques

2.1 TerminologieIl existe plusieurs qualités de fioul qui portent toutes un nomdifférent, selon la terminologie employée par le fournisseur.

On utilise le gasoil ou LFO (fioul léger) pour alimenter certainsmoteurs plus petits ou ceux opérant dans des zonesécologiquement contrôlées. Cette qualité de fioul estcommercialisée sous différents noms, dont gasoil, gasoil poursoute ou gasoil marin. Il s'agit d'un distillat léger d'apparenceclaire et lumineuse. Ce fioul propre ne contient aucun élémentde fioul résiduel. Par contre, le carburant diesel peut contenirune faible quantité de fioul résiduel et se caractérise par sacouleur foncée ou noire. Répondant à plusieurs appellations,on le désigne parfois sous le nom de diesel léger ou dedistillat marin. On appelle fréquemment l'huile dieselmélangée, qui contient certains résidus, huile diesel marine.

On trouve aussi souvent une gamme de fiouls intermédiairesdont la viscosité est plus élevée que celle du fioul distillé lemoins cher. Ces fiouls, fournis à la viscosité indiquée, portentdifférents noms en fonction du fournisseur, dont : fioul marinléger, fiouls intermédiaires, fiouls légers et interfiouls. Laviscosité maximum à 50°C, exprimée en centistokes, estsouvent suffixée à la désignation IF. Ainsi, par exemple, l'IF180 est un interfioul d'une viscosité maximum de 180 cSt à50°C. Le tableau ci-contre donne la liste des noms de fioulsutilisés par certaines des grandes compagnies pétrolières.

Les fiouls résiduels, étant les plus visqueux, sont donc lesmoins chers et les plus communément disponibles pour êtreutilisés dans les gros moteurs diesel. Les fournisseurs defiouls résiduels ou HFO emploient différents noms, dont lestermes fioul C pour soutes, fioul lourd, fioul pour soutes oufioul marin. Le terme HFO identifie également certainsinterfiouls.

2.2 DensitéLa densité est le rapport absolu qui existe entre la masse et levolume à une température donnée. Elle s'exprime en kg/m3(l'unité SI) à une température de référence, de 15°C engénéral.

Il faut connaître la densité pour effectuer les calculs dequantité. Cette valeur est également nécessaire poursélectionner la taille optimale du disque de gravité d'unecentrifugeuse. De plus, la densité permet d'identifier d'autrescaractéristiques d'un fioul, telles que son énergie spécifique etson aptitude à l'inflammation (CCAI).

Noms de fioul actuellement utilisés par certainesgrandes compagnies pétrolières qui, toutes, ont recoursaux équipements de prélèvement d'échantillons deKittiwake.

Mobil Chevron Esso Shell Texaco

Essence Fuel soutes Fioul soutes Fioul Interfioulmoteur intermédiaire intermédiaire marin (IF*)navire (IBF*) (BFO) (MFO*)

Fioul Fioul soutes Fioul Fioul IF*marin intermédiaire intermédiaire marinléger (IBF*) (IF*) (MFO*)

(LMFO)

Huile diesel Huile diesel Huile diesel Huile diesel Huile dieselmarine marine marine marine marine(MDO) (MDO) (MDO) (MDF) (MDO)

Huile Diesel Huile diesel Carb. Distillatdiesel léger légère diesel marinmarine (LDO) marindistillée ou gasoil

(MDF/GO)

Gasoil Gasoil Gasoil Gasoil Gasoilmarin (GO) marin (MGO) (GO) (GO)(MGO)

Reportez-vous au Chapitre 3, Livraisonet prélèvement d'échantillons, pourmieux comprendre l'importance de ladensité.

Nota : *identifie une qualité spécifique,généralement indiquée par la viscosité de laqualité exprimée en cSt à 50°C

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Le poids volumique d'une substance est le rapport de lamasse d'un certain volume d’un corps à celle du mêmevolume équivalent d'eau à la même température. Etant donnéqu'il s'agit d'un rapport, le poids volumique n'a pas d'unité.

La densité relative (DR) d'une substance, quant à elle, est lerapport de la masse d'un certain volume d’un corps à unetempérature t1 à celle d'un certain volume d'eau pure à unetempérature t2. Tout comme le poids volumique, la DR est unrapport et n'a donc pas d'unité. Prenons, par exemple, une DRà 20/4°C. Sachant que la masse de 1 m3 d'eau pure à 4°C estégale à 1000 kg, la densité d'une substance à t1°C est égale àla DR à t1/4°C.

Aux Etats-Unis et dans certains autres pays, on définit ladensité des produits pétroliers en termes de gravité API. Cetteéchelle arbitraire, adoptée par l'American Petroleum Institute,permet d'exprimer la densité relative des huiles.

On utilise parfois les termes "densité sous vide" et "densité àl'air" sur les bons de livraison d'huiles ou sur les reçus desoute. La densité étant égale au rapport absolu entre lamasse et le volume et non entre son poids et le volume, elleest, par définition, calculée sous vide. Bien que souventutilisé, le terme de "densité à l'air" est incorrect et devraitporter le nom de "facteur poids". En effet, une substancepesée à l'air est soutenue - jusqu’à un certain point - par laforce ascensionnelle qu'exerce l'air sur elle. C'est pourquoi lepoids d'un liquide dans l'air est légèrement inférieur à sonpoids sous vide. Il n'existe pas de relation simple entre ladensité et le "facteur poids" ; toutefois, en ce qui concerne lesfiouls pour soutes, cette différence est de l'ordre de 1,1 kg/m3environ. Pour convertir la densité à 15°C en "facteur poids" àla même température, il faudrait donc déduire 1,1 kg par m3.

Les densités sont mesurées à diverses températures et, engénéral pour des raisons de commodité, à la température destockage du fioul. La valeur est ensuite corrigée dansl'équipement de test ou à l'aide de tables de valeurs standardsà la température de référence.

2.3 ViscositéLa viscosité dynamique est une propriété de la résistanceinterne qu'exerce un fluide sur le mouvement des couchesadjacentes. L’unité de mesure de cette résistance en unités SIs'exprime en pascals-seconde. On utilise fréquemment l'unitéPoise (Po), 1 Pa/s valant 10 Po. Ajoutons que l'on désigneaussi la viscosité dynamique sous le nom de viscositéabsolue.

En général, la viscosité est exprimée en tant que viscositécinématique, mesurée en stokes. Elle équivaut au quotient dela viscosité dynamique ou absolue par la densité, ces deuxvaleurs étant exprimées à la même température.

La densité doit être calculée sousvide, à une température donnée.

Commentaire

Le test de densité réalisé en laboratoire de centraleindique une densité en kg/m3 mesurée à 15°Csous vide.

Relation de l'API par rapport à ladensité relative :

141.5————————— - 131.5RD at 60/60°F

Le viscomètre utilisé dans le laboratoire de lacentrale indique une viscosité en cSt mesurée à 40,50 et 100°C..

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Nomogramme du rapport viscosité/température

Un stoke étant une unité de valeur élevée, la viscositécinématique est généralement mesurée en centistokes (cSt)(1 cSt = 1 mm²/s). Parfois, la viscosité est exprimée enEngler, en Saybolt ou même en Redwood. Vous trouverez unetable de conversion de ces unités en annexe.

La température de référence utilisée pour les fiouls distillés estde 40°C. Toutefois, on utilise en général une température de50°C pour les fiouls résiduels, bien que la norme la pluscourante (ISO 8217) recommande une température deréférence de 100°C.

Chaque fioul possède son propre rapporttempérature/viscosité, comme illustré ci-dessous pour unehuile type. Les fournisseurs de pétrole publient desnomogrammes du rapport température/viscosité, mais il fauttoutefois noter que ces derniers s’appuient sur des donnéesmoyennes établies sur un grand nombre de fioulsreprésentatifs. Etant donné que ce rapport est fonction de laprovenance du pétrole brut et des procédés de raffinageemployés, il est impossible de se baser sur les estimations deces monogrammes, forcément imprécis. En général, ladifférence est faible pour les fiouls peu visqueux, mais elles’accentue au fur et à mesure que la viscosité du fioulaugmente.

La viscosité détermine la température de stockage et demanipulation si le point d'écoulement du fioul est bas.Normalement, pour son transfert, un fioul a une viscositémaximum de 800 à 1000 cSt. A noter que la température depulvérisation du fioul dépend également de sa viscosité.

Température et viscosité

Effet typique de latempérature sur viscosité

Une faible variation detempérature produira une

grande variation deviscosité surtout a des

température inférieure a100 deg C

Solidification en dessousdu pont d’ écoulement

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2.4 Point d'éclairLe point d'éclair d'un fioul est la température à laquelle lesvapeurs qu'il dégage s'enflamment à l'approche d'une flammeexterne dans des conditions normalisées. On définit un pointd'éclair pour minimiser les risques d'incendie au coursd’opérations de stockage et de manipulation habituelles. Lepoint d'éclair minimum d'un fioul dans la salle des machinesd'un navire marchand est de 60°C selon la législationinternationale. Pour les fiouls utilisés en cas d'urgence, endehors de la salle des machines, le point d'éclair doit êtresupérieur à 43°C. La température de stockage maximalenormale d'un fioul est de 10°C en dessous du point d'éclair, saufsi d’autres dispositions ont été prises.

2.5 Point d'écoulementLe point d'écoulement correspond à la plus basse températureà laquelle il est possible de manipuler un fioul sans qu'il y aitformation, dans la solution, d'une quantité excessive de cristauxde paraffine. Quand la température d'un fioul se situe endessous de son point d'écoulement, la paraffine commence àse séparer et bloque les filtres. Elle s'accumule aussi au fonddes réservoirs et sur les serpentins de chauffage. Or, en raisondes propriétés isolantes de la paraffine, il peut être difficile,lorsqu'on réchauffe le fioul, de la dissoudre à nouveau. Dansdes cas extrêmes, il est parfois nécessaire de procéder à unnettoyage manuel des réservoirs.

Bien que certaines huiles diesel soient parfois livrées sousforme de produit propre, elles sont dites "noires" pour indiquerqu'elles contiennent de la paraffine. Elles risquent en effet d'êtreécoulées à travers les mêmes conduites de transfert que lesfiouls résiduels et donc d'être mélangées à des quantitésconsidérables de fiouls résiduels contenant de la paraffine.

2.6 Carbone résiduelPar carbone résiduel d'un fioul, il faut entendre la tendance à laformation de dépôts de carbone lorsque le fioul est soumis àune température élevée dans une atmosphère inerte. Lecarbone résiduel peut être exprimé en tant que résidu decarbone Ramsbottom (RCR), résidu de carbone Conradson(CCR), ou encore résidu de microcarbone (MCR).Numériquement, la valeur CCR équivaut à la valeur MCR.Certains estiment que la valeur de carbone résiduel donne uneindication approximative de la combustibilité d'un fioul et de sestendances à la formation de dépôts.

La valeur du carbone résiduel d'un fioul dépend du procédé deraffinage employé lors de sa transformation. Les fiouls dedistillation directe présentent une valeur type de 10 à 12 %m/m, alors que pour les fiouls provenant d'un traitement deraffinage secondaire, cette valeur dépend de la sévérité duprocédé appliqué. A l'échelon global, cette valeur se situenormalement entre 15 et 16 %, bien que dans certains cas, ellepuisse atteindre jusqu'à 20 % m/m.

Même lorsque les fiouls résiduels sontmaintenus à une température inférieure àleur point d'éclair mesuré, ils sont capablesde produire des hydrocarbures légers.

Laboratoire de centrale : il est possible d'obtenirune bonne indication du point d'écoulement sansavoir recours à des équipements coûteux.

10 - 12% Fiouls de distillation directe

15 - 16% Moyenne

> 20% Problématique

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2.7 CendresLa valeur des cendres est associée à la matière minéralecontenue dans le fioul. La valeur réelle dépend des trois (3)facteurs suivants : de la matière minérale naturellementprésente dans le pétrole brut, du procédé de raffinageemployé, et enfin de l’éventuelle contamination ultérieure dueà la présence de sable, de poussières et d'écailles de rouille.

La teneur en cendres des fiouls distillés est négligeable.Quant aux fiouls résiduels, ils contiennent plus de constituantssusceptibles de former des cendres, ces derniers étantconcentrés dans les résidus provenant des procédés deraffinage du pétrole brut. Le vanadium, ainsi que d'autresmatériaux tels que le silicium, l'aluminium, le nickel, le sodiumet le fer en sont les principaux contribuants.

En général, la valeur des cendres se situe dans une échellede 0,03 % à 0,07 % m/m. Reportez-vous à la figure ci-contrequi représente un histogramme des pourcentages de cendresdes fiouls résiduels à l'échelon mondial.

2.8 EauEn général, le pourcentage d'eau contenu dans le fioul esttrès faible, de l'ordre de 0,1 à 0,2 % par volume. La présenced'eau peut provenir de plusieurs sources, au nombredesquelles la condensation ou une fuite dans un réservoir, ouencore une falsification délibérée. Dans les réservoirs chauffésà la vapeur, la fuite d'un serpentin de chauffage peut aussiexpliquer la présence éventuelle d'eau. De même, l'eau peutprovenir de l'épurateur lui-même si le disque de gravité necorrespond pas à la densité du fioul traité.

Les marges bénéficiaires des livraisons de fioul sont souventtrès faibles, et il est tentant de les améliorer en ajoutant del'eau, difficile à détecter par simple examen du produit à l'œilnu. Les fournisseurs de bonne réputation fournissent du fiouldont la teneur en eau se situe largement en dessous desvaleurs limites (seuils) maximum stipulées dans la norme ISO8217.

En pratique, l'eau actuellement présente peut être douce,saumâtre ou salée en fonction du niveau de sodium détectélors de l'analyse élémentaire. La teneur en sel des eaux demer varie d’un pays et d'une région à l'autre mais, en général,on associe la valeur de 100 mg/kg de sodium à 1 % d'eau demer. La majeure partie de l’eau de contamination est éliminéedans les bacs de décantation, les eaux restantes étantrejetées lors du passage en centrifugeuse. La figure ci-contrereprésente un histogramme de la teneur en eau des fioulsrésiduels fournis sur le marché maritime mondial.

Reportez-vous également auparagraphe 2.10, intitulé Vanadium etsodium

Commentaire

Distribution de l'eau dans le fioul résiduel

Le test permettant de détecter la présence d'eau esttrès simple. Test de teneur en eau en laboratoire decentrale.

Distribution des cendres dans le fioul résiduel

Distribution des cendres

Distribution des l’eau


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2.9 SoufreLe soufre - un élément naturellement présent dans le pétrolebrut - est concentré dans le composant résiduel du procédéde distillation du pétrole. C'est pourquoi la quantité de soufreprésente dans le fioul dépend principalement de laprovenance du pétrole brut et, dans une plus faible mesure,du procédé de raffinage. En général, la valeur du soufre d'unfioul résiduel à l'échelon mondial est de l'ordre de 2 à 4 %m/m.

La figure ci-contre représente un histogramme de la teneur ensoufre dans les fiouls résiduels à l'échelon mondial. Cettevaleur n'a qu'une influence marginale sur l'énergie spécifique.Dans le processus de combustion d'un moteur diesel, laprésence de soufre dans le fioul risque éventuellement deprovoquer une usure corrosive, qui peut toutefois êtreminimisée en observant des conditions d'exploitationadéquates et en lubrifiant la chemise de cylindre avec unlubrifiant alcalin.

2.10 Vanadium et sodiumLe vanadium est un métal présent dans tous les pétroles brutssous forme oléosoluble. La concentration détectée dans lesfiouls résiduels dépend principalement de la provenance dupétrole brut, les pétroles vénézuéliens et mexicains présentantles teneurs les plus élevées. La teneur réelle est égalementassociée à l'effet de concentration des procédés de raffinageemployés dans la production du fioul résiduel. La majorité desfiouls résiduels ont une teneur en vanadium inférieure à 150mg/kg. Toutefois, certains fiouls contiennent plus de 400 mgde vanadium par kg. Il n'existe aucun procédé économiquepermettant d'éliminer le vanadium du pétrole brut ou desrésidus pétroliers.

En général, le fioul livré contient une faible quantité desodium, normalement inférieure à 50 mg/kg. La présenced'eau de mer augmente cette valeur d'environ 100 mg/kg pourchaque pour cent d'eau de mer. Si le sodium n'est pas éliminéau cours du procédé de traitement du fioul, une teneur ensodium élevée entraînera la formation de dépôts depostcombustion dans le turbocompresseur, qu'un nettoyage àl'eau devrait permettre d'évacuer.

Associées, des teneurs élevées en vanadium et en sodiumrisquent, à haute température, de corroder les éléments desoupape et de turbocompresseur. reportez-vous au Chapitre 4où sont expliqués de façon plus détaillée les effets de lacontamination au vanadium et au sodium.

Distribution du soufre dans le fioul résiduel

Test de teneur en sel en laboratoire de centrale.

Distribution du vanadium dans le fioul résiduel

Distribution du soufre dans lesfournitures de fioul

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Distribution du vanadium

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2.11 Aluminium et siliciumDans l'ensemble, on estime que la détection d'aluminiumsignale la présence éventuelle de fins de catalyseur. Ces finssont des particules de catalyseur utilisé lors du procédé decraquage catalytique dans la raffinerie. Ces fins prennent laforme de silicates alumineux complexes, et varient en taille eten dureté en fonction du catalyseur utilisé. Si la teneur enfins n'est par réduite par un traitement adéquat du fioul, leurnature abrasive endommage les moteurs, et plusparticulièrement les pompes à carburant, les injecteurs, lesanneaux de piston et les chemises.

A l'origine, le paramètre utilisé pour limiter la quantité de finsde catalyseur consistait à coter un seuil de 30 mg/kgd'aluminium. Toutefois, la méthode généralement acceptéepour limiter la quantité des fins de catalyseur consiste àrestreindre l’association d'aluminium et de silicium sous leurforme élémentaire à 80 mg/kg, - un changement qui sembleplus réaliste pour limiter la présence des fins de catalyseurqui, à l'échelon mondial, sont de composition variable. Lepourcentage éliminé par le traitement des fiouls dépend dela taille et de la densité de la substance traitée.

L'expérience pratique a démontré que si le fioul contient plusde 80 mg/kg d'aluminium et de silicium avant d'être traité, ilest probable que l'unité de traitement du fioul sera incapabled'en réduire suffisamment la teneur, entraînant desproblèmes d'usure par abrasion.

2.12 Sédiments etcompatibilité

Sédiments

Les sédiments par extraction sont les résidus insolublesprésents suite à une extraction au toluène. Ces résidusinsolubles sont en fait des impuretés, telles que du sable, dela poussière et des écailles de rouille qui ne proviennent pasdu fioul. Cette définition et cette méthode de testconviennent aux fiouls distillés clairs, mais elles nes'appliquent pas aux fiouls résiduels. En fait, c’est la teneurtotale en sédiments d'un fioul (y compris les hydrocarburescorrélés à la stabilité) qui est bien plus importante.

Distribution de l'aluminium et du silicium dans lefioul résiduel

Test de stabilité/de compatibilité en laboratoire decentrale

Certains tests permettent de détecter laprésence de fins de catalyseur sur place.Une teneur de 80 ppm est très faible etl'efficacité de ces tests est doncdiscutable.

Commentaire

Distribution de l’ aluminium et dusilicium


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StabilitéLa stabilité d'un fioul résiduel est sa capacité à demeurerinchangé quelles que soient les circonstances susceptiblesd'en transformer la consistance ; ou plus simplement sarésistance à la décomposition. Inversement, on peut définirl'instabilité d'un fioul résiduel par sa tendance à produire undépôt de boue asphaltique en un temps et/ou à unetempérature donné(s).

Au cours des années 1980, on a mis au point trois (3)méthodes de test pour contrôler la teneur en sédiments,chaque test étant assimilé à divers aspects du sédiment. Cestests portent le nom de Total Sediment Existent (sédimentstotaux existants - TSE), Total Sediment Accelerated(sédiments totaux accélérés - TSA) et Total Sediment Potential(Sédiments totaux potentiels - TSP). Ces trois méthodess’appuient toutes sur un filtrage du fioul à travers un filtre depapier double, mais le traitement du fioul avant filtrage diffèred'une méthode à l'autre. Le test TSE, où l'échantillon ne faitl'objet d'aucune préparation, permet de détecter la poussièrecontenue dans le fioul testé. Pour le test TSA, l'échantillon estmélangé à du cétane à 10 % et chauffé pendant une heure à100°C avant d'être filtré. Dans le cas du test TSP, l'échantillonest chauffé pendant 24 heures à 100°C pour simuler levieillissement thermique du fioul.

Un fioul manquant de stabilité risque de causer desproblèmes de blocage de filtres et de combustion. Dans lecas où il serait difficile d'identifier la nature du matériaudéposé, nous vous recommandons d'en placer une faibleportion dans un conteneur ouvert et de la laisser flotter dansun récipient contenant de l'eau à une température de 60 à70°C. Un matériau paraffineux fondra, mais pas une boueasphaltique.

CompatibilitéMême si tous les fiouls sont fabriqués pour être stables - àsavoir qu'ils n'ont pas tendance à produire de boueasphaltique - deux fiouls stables ne seront pasnécessairement compatibles après avoir été mélangés oumalaxés. L'incompatibilité se définit par la tendance d'un fioulrésiduel à produire un dépôt lorsqu'il est dilué ou mélangé àd'autres fiouls.

Les problèmes d'incompatibilité entre fiouls sont rares mais,quand ils se présentent, les conséquences peuvent être trèsgraves. Il en résulte des problèmes types tels que la formationde boues épaisses et le blocage des soutes et desréservoirs/cuves de service, des canalisations, des filtres etdes cuvettes de centrifugeuse. Dans des cas extrêmes,l'unique solution consiste à éliminer manuellementl'accumulation de boue. Bien qu'il soit impossible de donnerdes conseils précis sur la probabilité des problèmes decompatibilité entre deux fiouls, on peut toutefois en graduerles risques.

Ecran desédiments

Ecran destabilité

TSE

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Satisfaisant - OK 4

Echantillon de fioul

Satisfaisant

Satisfaisant

EchecRejeté

EchecRejeté

EchecRejeté

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Risque moyen Forte densité Densité élevée

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Un mélange est dit stable s'il est homogène immédiatementaprès sa préparation, s'il le reste dans des conditions destockage normales, et s'il ne produit jamais ou n’a pastendance à produire de boue à une échelle importante. Si telest le cas, on considère que les fiouls formant le mélangesont compatibles. Par définition, les fiouls résiduels sont lesproduits restants du pétrole brut, une fois que les composantsde plus grande valeur ont été extraits pour la fabrication deproduits pétroliers. La composition chimique des fioulsrésiduels est difficile à définir, du fait qu'elle dépend de laprovenance du pétrole brut et des procédés de fabricationutilisés pour l'extraction des produits pétroliers. Toutefois, sil'on tient compte des constituants principaux des fioulsrésiduels, il est possible de se faire une idée du mécanismede formation de boue. Un fioul résiduel se compose, entreautres, d'asphaltènes, de résines et d'hydrocarbures liquides.Le terme générique "asphaltènes" couvre un vaste éventail destructures d’hydrocarbures lourdes. Ces structures, qui secaractérisent non seulement par un poids moléculaire et unrapport carbone/hydrogène élevés, contiennent aussi defaibles quantités d'autres éléments, en fonction de laprovenance du pétrole brut.

Il semble que les asphaltènes résident dans le fioul résiduelsous forme de "micelles". On peut dire que les résines sontdes asphaltènes de poids moléculaire faible, qui produisentdes solutions vraies (à savoir des dispersions moléculaires).On appelle "malthènes" les molécules de résine présentesdans le milieu huileux d'un fioul résiduel. Quant auxhydrocarbures liquides, ils forment un milieu huileux aurapport carbone/hydrogène et au poids moléculaire encoreplus faibles que ceux des résines, agissant en tant quesolvant pour les autres constituants. Par conséquent, onconsidère en général qu'un fioul résiduel contient - sous formede micelles - une phase dispersée d'asphaltènes additionnésde composants de malthènes (résines) de poids moléculaireélevé et d'hydrocarbures liquides. La phase continue ouintermicellaire se compose de constituants de malthènes depoids moléculaire faible. Ainsi, est-il possible de visualiser laréduction générale du rapport carbone/hydrogène et du poidsmoléculaire entre le centre de la micelle jusqu'à la phasecontinue. La figure ci-contre est une représentation graphiquede ce phénomène. Bien que les zones hypothétiques soientillustrées séparément, elles fusionnent en fait entre elles, desorte qu'il n'existe pas de lien distinct entre la micelle et lesphases intermicellaires.

Dans les conditions décrites ici, il existe un état d'équilibre etl'on peut dire que les "micelles" sont "peptisées" (à savoircolloïdalement dispersées). Si, toutefois, le rapportcarbone/hydrogène des malthènes est réduit par, disons,l'introduction d'un diluant paraffinique, les résines absorbéesdans les asphaltènes sont - à un certain point - désorbées.Les particules d'asphaltène n'étant, de ce fait, plusentièrement entourées de résines, elles s'attirentmutuellement. La précipitation qui s’ensuit prend la formed'une boue.


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2.13 Energie spécifiqueL'énergie spécifique d'un fioul, exprimée en MJ/kg, estfonction de sa composition. Les principaux constituants d'unfioul résiduel sont le carbone et l'hydrogène, qui tous deuxdégagent de l'énergie à la combustion. Le soufre dégageaussi de l'énergie à la combustion, mais dans desproportions moindres que le carbone et l'hydrogène. En fait,la densité d'un fioul est avant tout proportionnelle au rapportde ses atomes de carbone et d'hydrogène dans le fioul.

La figure ci-contre illustre la relation de l'énergie spécifiquenette d'un fioul, compte tenu de sa densité et de sa teneur ensoufre. Sachant que, à l'échelon mondial, la densité d'un fioulrésiduel se situe en général entre 975 et 990 kg/m3 et sateneur en soufre entre 2 et 4 % m/m, la figure fait apparaîtrela variation de l'énergie spécifique. Pour plus de commodité,il est possible de calculer l'énergie spécifique à partir de deuxéquations empiriques : l'une pour calculer l'énergie spécifiquenette (QN) applicable aux moteurs diesel, et l'autre l'énergiespécifique brute (QB) pour les chaudières, une fois toute lavapeur d'eau condensée.

La figure met en évidence l'énergie spécifique nette calculéeen tenant compte des variations de densité et de teneur ensoufre. Les cendres, qui exercent une légère influence,pourront entrer dans l’équation en soustrayant 0,02 MJ/kgpour chaque 0,05 % m/m de cendres. En général, la valeurdes cendres se situe entre 0,03 et 0,07 % m/m.

2.14 Aptitude à l'inflammationL'aptitude à l'inflammation d'un fioul est la facilité relative àlaquelle il s'enflamme. Pour les fiouls distillés, on quantifiecette valeur par l'indice de cétane, cet indice étant coté enréalisant des essais sur un moteur spécial à taux decompression variable. Plus l'indice est élevé, plus le fiouls'enflammera facilement dans le moteur.

Pour ce qui est des fiouls résiduels, l'aptitude à l'inflammationse calcule à partir de deux équations empiriques acceptées,toutes deux basées sur la densité et la viscosité du fioul. Ils'agit du CCAI (Calculated Carbon Aromaticity Index) et duCII (Calculated Ignition Index). Le CCAI donne des chiffresallant de 800 à 870, et le CII des valeurs du même ordre quel'indice de cétane des fiouls distillés. De ces deux équations,les valeurs CCAI sont les plus souvent usitées.

CCAI = d - 81- 141 log log (VK + 0.85) d = densité exprimée en kg/m3 à 15°CVK = VK = viscosité exprimée en mm2/s à 50°C

(QN) = (46,704 - 8,802ρ2 10-6 + 3,167ρ10-3)[1 - 0,01 (x + y + s)] + 0,01(9,420s-2,449x)

(QG) = (52,190 - 8,802ρ2 10-6)[1 - 0,01(x + y + s)] + 9,420(0,01s)

Où

ρ représente la densité à 15°C,exprimée en kg/m3

x représente la teneur en eau,exprimée en % m/m

y représente la teneur en cendres,exprimée en % m/m

s représente la teneur en soufre,exprimée en % m/m

Variation d’ énergie avec le souffre

Variation CCAI de viscosité contre densité

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Cette figure est un nomogramme qui incorpore le CII et le CCAI.Lorsque la viscosité reste fixe et que la densité augmente, la valeurCII baisse et la valeur CCAI augmente. De même, lorsque ladensité reste fixe et que la viscosité diminue, la valeur CII baisse etla valeur CCAI augmente. En général, on considère qu'un fioulrésiduel dont le CII est inférieur à 30 et le CCAI supérieur 870risque de poser des problèmes. Au besoin, vous pourrez obtenirdavantage d’informations sur les valeurs acceptables de l'aptitudeà l'inflammation auprès des fabricants de moteurs.

2.15 Récapitulatif

� Densité - Valeur essentielle pour les calculs de quantité et le réglage des épurateurs, elle permet d'évaluer l'énergie spécifique et l'aptitude à l'inflammation.

� Viscosité - Détermine l'injection et la température de transfert

� Point d'éclair - Conforme à la législation

� Point d'écoulement - Le fioul doit être maintenu àune température supérieure à la température du point d'écoulement.

� Carbone résiduel - Une teneur trop élevée en carbone résiduel risque de causer des problèmes de dépôts.

� Cendres - Trop de cendres peuvent laisser des dépôts encrassants.

� Eau - Risque d'entraîner la formation de boue et de causer des problèmes de combustion.

� Vanadium et sodium - Un contrôle régulé de la température et une sélection de matériaux adéquats permettent de réduire au minimum le danger de corrosion à hautes températures.

� Aluminium et silicium - Présents en général sous forme de fins de catalyseur abrasifs, un passage en centrifugeuse permet normalement d’en réduire la teneur à un niveau acceptable

� Sédiments et stabilité - Un fioul est stable s'il ne se décompose pas pour donner des sédiments lourds.

� Compatibilité - L'aptitude, pour deux fiouls, à rester stables lorsque mélangés.

� Energie spécifique - Valeur nette pour les moteurs diesel et valeur brute pour les chaudières, calculées en général à partir d'équations empiriques.

� Aptitude à l'inflammation - Concerne une partie du processus de combustion. Pour les fiouls résiduels, on a recours aux équations empiriques pour calculer CCAI et le CII.


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Commentaire

Les CCAI et CII permettent de prédire laperformance d'un fioul en conditions depleine charge. Toutefois, des dommagespeuvent survenir à charge réduite ou surdes moteurs à vitesse accélérée.ATTENTION !

Fioul résiduel : ce qu'il reste une fois tous lesproduits pétroliers de valeur extraits.


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Nomogramme permettant de trouver le CCAI et le CII


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Laboratoire de centrale - Les résultats des testsdoivent être comparés aux valeurs seuils cotées dansles spécifications des fiouls.

3. Fioul - Livraison et prélèvement d'échantillons

Le fioul - et plus particulièrement les qualités de fioulsrésiduels - a toujours été commandé en fonction de saviscosité, bien que l’on s’appuie souvent sur d'autres critèrespour commander les fiouls distillés. Même si la viscosité estune caractéristique importante, elle ne donne aucuneindication sur les autres caractéristiques d'un fioul. Si l’on nese base que sur le critère de viscosité d'un fioul pour passerune commande, les exploitants d'un moteur restent dansl'ignorance de ses autres caractéristiques. De même, lesconcepteurs de machines et de dispositifs d'alimentation nesont pas toujours informés des caractéristiques du fioul quidevraient pourtant entrer en ligne de compte dans laconception. Il est donc nécessaire de définir la qualité du fioulen fonction d’une gamme exhaustive de paramètresrépondant aux besoins d’un groupe motopropulseur. Il existedes spécifications qui facilient cette procédure.

3.1 SpécificationsEn 1982, le groupe de travail responsable du développementdes normes internationales a publié un avant-projet de ce quiest devenu la norme ISO 8217, intitulé "Produits pétroliers -Fiouls (Classe F) - Spécifications des fiouls marins". L’avant-projet devenu la norme ISO 8216, "Produits pétroliers - Fiouls(Classe F) - Classification Partie 1 - Fiouls marins" a été publiéau même moment. La première édition des normesinternationales a été publiée en 1987. En 1989, la norme BSMA 100 - identique à la norme internationale - a été publiéeune deuxième fois. Enfin, la deuxième édition de la norme ISO8217 a été publiée en 1996, sous le nom de norme ISO 8217 :1996 (E).

Il convient de noter que, dans certains pays, le gasoil et leshuiles diesel sont produits pour des marchés locaux terrestresselon une spécification nationale, qui comprend en général unpoint d'éclair minimum dont la valeur se situe parfois endessous de celle stipulée par la législation internationale pourl'usage marin normal.

3.1.1 Récapitulatif des spécifications

� Spécification internationale ISO 8217 pour le fioul

� La norme ISO 8217 définit quatre (4) qualités de fiouls distillés

� La norme ISO 8217 définit quinze (15) qualités de fiouls résiduels

� Les qualités les plus communément employées sont le RME 25, le RMF 25, le RMG 35 et le RMH 35, qui correspondent aux IF 180 et IF 380.

� La dernière spécification ISO (1996)* tient compte des recommandations du CIMAC

1

* On note une légère différence entre laspécification ISO et les recommandationsdu CIMAC, qui comprennent en plus uneclause sur la viscosité minimum pour leRMA 10 et le RMA 25, prévue pour réduireles problèmes de lubricité rencontrés surles pompes à carburant et les injecteurs.Les fiouls à très faible teneur en soufreprésentent également parfois desproblèmes de lubricité.

Commentaire

Du moteur le plus petit au plus grand, le fioulreprésente l'une des principales dépensesd'exploitation.d’une installation de moteur.


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NORME INTERNATIONALE ISO 8217:1996 (E)Produits pétroliers - Fiouls (classe F) - Spécifications pour les fiouls marinsBesoins en fiouls distillés marins

Caractéristiques Méthode de test Limite DMX DMA DMB DMC

Apparence Visuelle Visuelle - -Densité à 15°C, kg/m3 (1) ISO 3675 or min. 1 890 900 920

ISO 12185Viscosité à 40°C, mm2/s (2) ISO 3104 min. 1,40 1,50 - -

max. 5,50 6,00 11,0 14,0Point d’éclair, °C ISO 2719 min. 43 60 60 60Point d’écoulement (supérieur), °C (3) ISO 3016

Qualité Hiver max. - -6 0 0Qualité Eté max. - 0 6 6

Point de trouble, °C ISO 3015 max. -16 (4) - - -Souffre, % (m/m) ISO 8754 max. 1 1,5 2 2Indice de cétane ISO 5165 min. 45 40 35 -Carbone résiduel (micro), (10%b), % (m/m) ISO 10370 max. 0,30 0,30 - -Carbone, résidus (micro), % (m/m) ISO 10370 max. - - 0,30 2,50Cendres, % (m/m) ISO 6245 max. 0,01 0,01 0,01 0,05Sédiments, % (m/m) ISO 3735 max. - - 0,07 -Total de sédiments existants, % (m/m) ISO 10307-1 max. - - - 0,1Eau, % (V/V) ISO 3733 max. - - 0,3 0.3Vanadium, mg/kg ISO 14597 max. - - - 100Aluminium plus silicone, mg/kg ISO 10478 max. - - - 25

(1) Certaines applications peuvent imposer une limite maximum. (2) 1 mm2/s = 1 cSt.(3) Les acheteurs doivent s’assurer que ce point d’écoulement convient à l’équipement à bord, surtout si le vaisseau

navigue dans les hémisphyres sud et nord. (4) Ce fioul peut être utilisé à des températures ambiantes allant jusqu’à -15°C sans avoir à être réchauffé.

Exigences du CIMAC (1990) pour les fiouls lourds des moteurs diesel (au soutage)

Désignation(3) - CIMAC - Caractéristiques Méth. test Limite A10 B10 C10 D15 E25 F25 G35 H35 K35 H45 K45 H55 K55

Densité à 15°C, kg/m3 ISO 3675 or max. 950 975 975 980 991 991 991 991 1010 991 1010 991 1010 Viscosité cinématique ISO 3104 max. 10 10 10 15 25 25 35 35 35 45 45 55 55

à 100°C, mm2/s max. 10 10 10 15 25 25 35 35 35 45 45 55 55à 50°C, cSt min.(1) 50 50 50 100 225 225 390 390 390 585 585 810 810

Point d’éclair, °C ISO 2719 min. 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60Point d’écoulement (supérieur) °C

Qualité Hiver ISO 3016 max. 0 0 24 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30Qualité Eté max. 6 6 24 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30

Résidus de carbone, ASTM max. 12 12 14 14 15 20 18 22 22 22 22 22 22% (m/m) D4530 (2)

Cendres, % (m/m) ISO 6245 max. 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15Total des sédiments (3) max. 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1des fiouls vieillis, % (m/m)Eau, %(V/V) ISO 3733 max. 0,5 0,5 0,5 0,8 1 1 1 1 1 1 1 1 1Soufre, % (m/m) ISO 8754 max. 3,5 3,5 3,5 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5Vanadium, mg/kg DIN 51790 max. 150 150 300 350 200 500 300 600 600 600 600 600 600

part 2Aluminium et IP 377/88 max. 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80silicone, mg/kg

(1) Recommendation uniquement. Peut être plus faible si la densité est elle aussi plus faible. Reportez-vous au document du CIMAC intitulé “Recommendations concernant les besoins des moteurs diesel”.

(2) ISO 10370 - Détermination des résidus de carbone.(3) Déterminée par les procédures IP 375 (Total des sédiments dans les fiouls résiduels) et IP 390.


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3.2 LivraisonNous aborderons, dans cette section, la livraison de grandsvolumes de fioul. Bien qu'axées plus particulièrement sur lespratiques marines, les méthodes utilisées et les leçons à entirer se rapportent aussi aux applications terrestres où lesprocédures actuelles sont souvent moins strictes, audétriment des acheteurs de fioul. Nous nous pencheronségalement sur les documents qui accompagnent la livraisonphysique dans les soutes, qu'il convient de diviser en deuxparties, à savoir :

� La documentation pré-livraison� Le bordereau de livraison de soutage (BDR)

3.2.1 Documentation pré-livraison

Le document de pré-livraison a pour objet de consignerl'accord sur les détails opérationnels du transfert et d'assurerle transfert en toute sécurité du produit. Ce document, émispar le représentant du vendeur, stipule la ou les qualité(s)demandée(s) et les quantités commandées. Idéalement, lesqualités seront exprimées conformément à la norme ISO8217, qui définit la viscosité des qualités de fiouls résiduels à100°C. En réalité, une qualité de fioul résiduel peut êtreexprimée par sa viscosité maximale à 50°C. Quant auxqualités des fiouls distillés, plutôt que de les référencer en tantque DMA, DMB et DMC, on les désigne parfois sous le nomde gasoil marin, diesel marin ou mélange de diesel marin.

Ayant défini le produit à transférer, il faut convenir du taux depompage acceptable par le navire récepteur pour assurer untransfert sûr. Par la suite, il faudra s'entendre sur une dated'inspection des réservoirs par sondage ou mesure par lecreux, comme indiqué de façon détaillée plus avant dans cechapitre. Il faudra également convenir d'une date pour leprélèvement d'un échantillon représentatif, comme détailléplus avant. Autre aspect à discuter et sur lequel trouver unaccord : convenir d'une procédure de transfert évitant toutefuite éventuelle. Une livraison réussie repose avant tout surl'établissement d’une bonne communication entre lefournisseur et l'acheteur ; mais nous vous recommandonsaussi d'utiliser une liste de contrôle pour éviter d'omettre unpoint donné.

Soutage - Liste de contrôleLe soutage a souvent lieu lorsque lepersonnel technique manque et detemps et de main-d'œuvre, au risqued'omettre des points clés dont ons’apercevra trop tard. Nous détaillons ci-dessous certains des enjeux importants :

1. L'acheteur doit obtenir du fournisseur une acceptation de la spécification.

2. Les acheteurs de fioul doivent préciser au personnel du navire la qualité de fioul qui sera livrée et le

mode de transfert utilisé.3. Dans la mesure du possible, il est

souhaitable de séparer les fiouls provenant de différentes livraisons.

4. Tous les réservoirs de recette doivent être calibrés avant une livraison de fioul.

5. Ne signez jamais de document concernant une opération quelconque à laquelle vous n'avez pas assisté.

6. Acceptez toujours les propositions de lapart de votre fournisseur d'assister à diverses opérations.

7. Si vous ne connaissez pas la méthode de prélèvement d'échantillons du fournisseur, ajoutez la mention "pour réception uniquement - source inconnue" après votre signature.

8. Prélevez toujours un échantillon en utilisant la méthode du goutte-à-goutte en continu.

9. Prélevez un échantillon par barge et par livraison.

10. Ne signez le bordereau de livraison desoutage que pour le volume en

ajoutant, au besoin, la mention "pour réception uniquement - poids à déterminer une fois les tests de densité réalisés".

11. Conservez la documentation relative aux marchandises tout au long des opérations de soutage.

12. Tenez un journal des machines précis en cas de problème ultérieur.

13. Conservez les échantillons de fioul pendant 12 mois au moins.

14. Réalisez des tests de viscosité, de densité, de teneur en eau, de stabilité, de point d'écoulement et de teneur en sel (en cas de présence d'eau) sur tous les fiouls

reçus.15. Faites vérifier les résultats par un

laboratoire dans le cas où l'équipement de test sur site ferait apparaître des écarts.

N’oubliez pas que que la grande majoritédes fournisseurs de fioul sont despersonnes décentes et honnêtes. Cesont les exceptions qui posent desproblèmes.

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3.2.2 Bordereau de livraison desoutage

Le bordereau de livraison de soutage (ou BDR) permet deconsigner diverses données ayant trait au transfert, aunombre desquelles :

� L'endroit et l'heure du transfert

� Les détails concernant le produit livré

� La température du produit livré

� La densité du produit à la température de référence normalisée

� Le numéro de sceau des échantillons

Faites attention avant de signer le BDR. Ne signez, parexemple, que pour confirmer le volume du soutageréceptionné à la température prélevée et non pas son poids.Ce n'est qu'après avoir testé la densité d'un échantillonreprésentatif du fioul livré qu'il est possible d'en calculer lepoids.

3.2.3 Lettre de protestation

En cas de litige concernant la quantité de soutage livrée,l'acheteur ou son représentant devra émettre une lettre deprotestation, dûment signée et visée du tampon des deuxparties concernées. Vous trouverez ci-contre un exemple dece type de lettre.

Le système de lettre de protestation peut tout aussi bien êtreutilisé par la barge ou le fournisseur que par le propriétaire dunavire ou l'exploitant du moteur.

3.2.4 Détermination de la quantité

Quelle que soit la méthode de livraison utilisée, il est possiblede déterminer le volume reçu sur un navire par sondage oumesure par le creux des réservoirs de recette. On peut eneffet calculer les volumes en tenant compte de l'assiette et/oudu gîte des navires. Au premier abord, il semblerait que cetteméthode permette de déterminer avec exactitude le volumereçu, mais ce n'est souvent pas le cas dans la réalité, en

Bordereau de livraison de soutage type (fourni àMobil par Kittiwake).

Lettre de protestation

La livraison de soutage peut provenir :� d'un réservoir de stockage

côtier� d'un camion ou d'un wagon-

citerne� d'une barge

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raison de la taille des réservoirs, des éventuelles inexactitudesdes tables d'étalonnage et de la difficulté à corriger avecprécision l'assiette ou le gîte.

Pour les livraisons provenant de réservoirs de stockagecôtiers, la méthode mentionnée ci-dessus est parfois la seulequi permette d'estimer le volume reçu. Le sondage ou lamesure du creux d'un réservoir en présence des partiesconcernées, au début et à la fin de la livraison, donnetoutefois des résultats plus précis. En toute probabilité, il estimpossible pour l'ingénieur en chef ou un membre del'équipage du navire de calibrer les réservoirs côtiers et desavoir si les pipelines étaient vides ou pleins avant et après lesoutage. Le seul moyen pratique de le savoir consiste à avoirrecours aux services d'un expert qui aura accès au réservoiret sera à même d'effectuer les calculs de pipelines. Desvolumètres sont parfois disponibles, mais il est impossibled'en vérifier l'exactitude.

Les livraisons sont quelquefois effectuées par camion ouwagon-citerne. Il s'agit en général de livraison de distillats, lefioul étant alors mesuré à l'aide d'un volumètre.

Pour déterminer une quantité avec exactitude, il faut préleverla température des soutages, au début et à la fin de lalivraison, afin de pouvoir corriger le calcul des volumes à unetempérature normalisée de 15°C, - et ce qu'il s'agisse d'unelivraison par réservoir côtier, par camion ou wagon-citerne, ouencore par barge.

L'exemple suivant à trait à une livraison par barge, mais ceprincipe s'applique tout aussi bien aux autres formes delivraison.

� On enregistre le volume de chaque réservoir par sondage ou mesure par le creux, ainsi que sa température.

� Il est possible de déterminer le volume observé à partir des tables d'étalonnage de la barge.

� On détermine alors le volume à 15°C en appliquant le facteur de correction volumétrique (VCF) coté dans le Tableau 54 de la norme ISO 91-1. Le Tableau A, ci-contre, est un extrait du Tableau 54B de la norme sus-citée.

� Il faut connaître la densité du produit livré pour pouvoir en déterminer le VCF.

� A ce stade, l'unique valeur disponible est celle mentionnée sur le bordereau de livraison de soutage du fournisseur.

Le Tableau B donne les mesures de départ, avant décharge,de la barge. La densité indiquée de produit étant de 990kg/m3, ce tableau permet d'établir que le volume total observéest de 1236,758 m3, soit un volume normalisé à 15°C de1208,682 m3. On utilise le VCF du Tableau 54B (ci-dessus)correspondant à la température prélevée.

Densité à 15°C kg/m3

Temp >982 >984 >986 >988 >990°C

40 0,9827 0,9827 0,9828 0,9828 0,9829

41 0,9820 0,9820 0,9821 0,9821 0,9822

42 0,9813 0,9813 0,9814 0,9814 0,9815

43 0,9806 0,9807 0,9807 0,9808 0,9808

44 0,9799 0,9800 0,9800 0,9801 0,9801

45 0,9792 0,9793 0,9793 0,9794 0,9794

46 0,9785 0,9786 0,9786 0,9787 0,9787

47 0,9778 0,9779 0,9779 0,9780 0,9780

48 0,9771 0,9772 0,9772 0,9773 0,9774

49 0,9764 0,9765 0,9765 0,9766 0,9767

50 0,9757 0,9758 0,9758 0,9759 0,9760

Rés. Sondage Temp Volume VCF Vol àm °C observé m3 15°C m3

1P 3,01 48 106,135 0,9773 103,725

1S 2,99 48 105,529 0,9773 103,133

2P 3,39 48 171,026 0,9773 167,144

2S 3,39 48 170,958 0,9773 167,077

3P 3,37 48 172,048 0,9773 168,143

3S 3,38 48 172,357 0,9773 168,444

4P 3,20 48 168,812 0,9773 164,980

4S 3,23 48 169,893 0,9773 166,036

1236,758 1208,682

B) Mesures de départ de la barge

A) Extrait du Tableau 54B de la normeISO 91-1 Facteurs de correction du volume à

15°C pour les produits généralisés

Stockage du fioul dans une raffinerie


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Une fois le soutage terminé, on procède au sondage ou à lamesure final(e) du creux des réservoirs ainsi qu'auprélèvement de la température de tout réservoir partiellementrempli. On applique ensuite le VCF du Tableau A, commeindiqué précédemment, au Tableau C.

Pour obtenir les volumes totaux livrés par la barge, il suffitalors de soustraire les volumes finals des volumes de départ,aux températures prélevées et à la température de référence(normalisée).

Volume du transfert à la température prélevée = 1236.758 - 144.949 = 1091.809 m3.

Volume du transfert à la température de référence =1208.682 - 141.861 = 1066.821 m3.

Comme défini précédemment, la densité d'une substance estle rapport absolu de sa masse par son volume, et non pas lerapport de son poids par son volume. Il s'agit donc, pardéfinition, de la densité sous vide. Pour convertir le poidssous vide en poids à l'air libre, reportez-vous au Tableau 56 dela norme ISO 91-1, dont un extrait est présenté dans leTableau D.

Poids théorique transféré à l'air libre :

= Densité (kg/m3) x Volume normalisé à 15°C(m3) kg

x Facteur = kg ——— = (MT)1000

= 990.0 x 1066.821 x 0.99895 = 1055043.7 kg = 1055.044 MT

La valeur de 1055,044 MT représente le poids de fioultransféré à l'air libre, calculé en fonction de la densité stipuléesur le bordereau de livraison de soutage. Pour déterminer lepoids réel transféré, il faut tout d'abord déterminer la densitéréelle du fluide livré, ce calcul pouvant être effectué enréalisant des tests à bord ou à l’issue d’analyses enlaboratoire.

Supposons que la densité déterminée à partir d'unéchantillon représentatif du soutage soit égale à 985,1kg/m3, le poids réel transféré à l'air libre est de :

1066.821= 98.51 x ———— x 0.99895 = 1049.82 MT1000

Si la densité n'a pas été déterminée à partir d'un échantillonreprésentatif, ne signez le bordereau de livraison de soutageque pour le volume livré. Si le fournisseur réclame unesignature pour le poids, ajoutez la mention "pour volumeuniquement - poids à déterminer une fois les tests de densitésréalisés sur un échantillon représentatif".

Rés. Sondage Temp Observé VCF Vol àm °C Vol. m3 15°C m3

1P MT

1S MT

2P MT

2S MT

3P 1,41 46 71,964 0,9787 70,431

3S 1,43 46 72,985 0,9787 71,,430

4P MT

4S MT

144,949 141,861

Densité à 15°C Facteur deKg/m3 conversion du poids

sous vide en poids à l’air

841,2 to 903,4 0,99875

903,5 to 975,6 0,99885

975,7 to 1060,4 0,99895

Le calcul donné en exemple pour unelivraison de fioul modifie le volume réel dela livraison de :Mesure de Mesuredépart finale

1224,39 - 144,949 = 1079,44soit 1049,82 MT, qui représente uneéconomie de 29,62 MT, ou encore de2962 $ pour un fioul de 100 $/MT.

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C) Mesures finales de la barge

D) Extrait du Tableau 56 de la norme ISO 91-1

Livraison à partir d'une jetée de ravitaillement enfioul.


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Coupe transversale hypothétique d'un soutage de barge

3.2.5 Pratiques douteuses

La grande majorité des compagnies, associées à la fourniturede fioul et à l'industrie du soutage, gèrent leurs activitéshonnêtement et professionnellement. Le comportement decertains individus peut jeter une ombre sur l'industrie dansson ensemble, bien que des erreurs non intentionnelles soienttoujours possibles. Il est bon, toutefois, d'être au courant decertaines des fraudes dont on connaît aujourd'hui la pratique.La figure ci-dessous illustre la coupe transversalehypothétique d'une barge de soutage.

Quantité de la livraison

On peut, pour ajuster la quantité livrée, mesurer à deuxreprises le même fioul. Pour ce faire, faites passer le fioul d'unréservoir à l'autre par gravité tout en prenant des mesures dedépart. Laissez ensuite s'écouler - toujours par gravité - le fioulde l'un des premiers réservoirs mesurés dans un réservoir deréserve à mesurer en dernier. On procède, en général, entransférant le fioul d'un réservoir AR à un réservoir de réserveAV, en commençant des mesures dans les réservoirs AR.

Contre-mesures : Revérifiez lesmesures des premiers réservoirsavant de commencer la livraison.

Ne signez que pour ce que vous avezréellement reçu. Assurez-vous que lesinformations du bon de soutage sontbien exactes. Ne signez rien sansl'avoir tout d'abord vérifié. Préleveztoujours un échantillon représentatif..

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Creux du réservoir Le personnel de la barge de livraison soutient qu'il estimpossible de rompre les garnitures des tuyaux de sondage. Iljustifie souvent ce type de déclaration avec des excuses dugenre : ces garnitures sont des joints d’étanchéitépersonnalisés et les robinets de sondage ont été bloqués pargrippage. Lorsqu’on ne peut pas calibrer les réservoirs, onmesure le volume du fioul livré à l’aide d’un volumètre danslequel de l'air est pompé pour augmenter l'affichage de laquantité livrée.

Mesures par volumètreSi le volume du fioul livré est mesuré à l'aide d'un volumètre, ilest possible d'y pomper de l'air pour réduire la quantitéréellement livrée. Les mesures par volumètres enregistrent unvolume qu'il faudra convertir en poids après avoir déterminé ladensité du fioul livré.

Gîte et assietteUne barge peut parfois présenter un gîte ou une assiette pourlesquels aucune table de corrections n'est disponible. Il sepeut, dans ce cas, que le gîte ou l'assiette soient à l'avantagedu fournisseur et que le volume de fioul mesuré à bord soit enfait supérieur au volume réel. Plus la surface des réservoirsest grande, plus l'écart entre le volume de fioul mesuréapparent et le volume réel risque d'être considérable.

TempératureLa température du fioul est importante car elle influe sur levolume livré. Si la température déclarée est inférieure à latempérature réelle, cela veut dire que moins de fioul estréellement livré. Le fournisseur, en baissant la température dequelques degrés, gagne quelques tonnes.

Tables d'étalonnage

On sait que certaines barges utilisent des tables d'étalonnagede remplacement. Ces tables qui, au premier abord, semblentcorrectes, ont en fait été modifiées à l'avantage du fournisseur.Des pages insérées, des photocopies, des corrections,différents types d'impression ou de papier sont autantd'indices qui pourraient vous amener à soupçonnerd’éventuelles altérations.

EauCertains fournisseurs ajoutent de l'eau au fioul avant decommencer les opérations de soutage. Ils utilisent alors deséchantillons "scellés", prélevés de la barge avant l'adjonctiond'eau, en tant qu'échantillons "officiels".

Contre-mesures : N'acceptez pas delivraisons mesurées uniquement parvolumètre. En présence de garniturespersonnalisées, envoyez une lettrede protestation.

Contre-mesures : Insistez pour que labarge ait une bonne assiette avant derecevoir la livraison ou de avant mesurerles réservoirs. Si cela "est impossible",envoyez une lettre de protestation.

Contre-mesures : Utilisez undensimètre Kittiwake pour vérifier ladensité.

Contre-mesures : Vérifiez latempérature et enregistrez-la aucours de la mesure initiale du creux.

Vérifiez s'il s'agit d'un original oud'une copie. Dans le doute, envoyezune lettre de protestation.

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Contre-mesures : Vérifiez en utilisantle le test de contrôle de teneur en eaudu fioul de Kittiwake.

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Une autre astuce consiste à ne pas utiliser de pâte détectriced'eau sur le mètre de sondage (cette pâte détectrice d'eau,que l'on peut utiliser pour les livraisons de fiouls distillés, estinutile avec les fiouls résiduels noirs). On utilise plutôt unepâte de remplacement, telle qu'un produit de nettoyage deschromes, à l'apparence et à l'odeur semblables, mais dont lacouleur ne change pas au contact de l'eau.

AutresIl existe d'autres méthodes moins sophistiquées de réduire laquantité réelle de fioul livrée. Nous citerons, entre autres, lestuyauteries "officieuses" entre les réservoirs de stockage etd'autres réservoirs non désignés, tels que des cofferdams oudes espaces vides.

3.2.6 Récapitulatif

� L'acheteur doit obtenir du fournisseur de fioul une acceptation de la spécification.

� Les acheteurs de fioul doivent préciser au personnel du navire la qualité de fioul qui sera livrée et son mode de transfert.

� Dans la mesure du possible, il est souhaitable de séparer les fiouls provenant de différentes livraisons.

� Tous les réservoirs de recette doivent être calibrés et les résultats notés avant une livraison de fioul.

� Ne signez jamais de document concernant une opération quelconque à laquelle vous n'avez pas assisté.

� Acceptez toujours lorsque les représentantsde votre fournisseur vous proposent d'assister à diverses opérations.

� Si vous ne connaissez ni l'origine des échantillons, ni la méthode de prélèvement d’échantillons du fournisseur, ajoutez la mention "pour réception uniquement - source inconnue" après votre signature.

� Prélevez un échantillon en utilisant la méthode par goutte-à-goutte en continu.

� Si le fioul livré provient de plusieurs barges, prélevez un échantillon de chaque fioul des barges de livraison.

� Ne signez le bordereau de livraison de soutage que pour le volume livré. Si le fournisseur vous demande de confirmer le poids reçu, ajoutez la mention "pour réception uniquement - poids à déterminer une fois les tests de densité réalisés".

Contre-mesures : Nous recommandonsau personnel responsable des livraisonsde faire preuve d'attention et dediligence et d'être au fait des éventuelsprocédés malhonnêtes.

Barge moderne de livraison de fioul (WhitakerTankers Ltd).

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3.3 Prélèvement d'échantillonsIl ne fait aucun doute que le prélèvement d'échantillons estl'un des aspects les plus importants du soutage. Noustraiterons, dans cette section, de la méthode, del'emplacement et de la surveillance des prélèvementsd'échantillons. On ne peut trop insister sur l'importance d'unéchantillon représentatif prélevé correctement et en présencedes parties concernées. L'échantillon constitue en effet labase de toute discussion, débat ou résolution d'un éventuellitige qui émanerait du soutage.

La méthode la plus répandue et la plus économique pourobtenir un échantillon représentatif consiste à utiliser unéchantillonneur de type goutte-à-goutte.

Des tests d'opposition réalisés par un grand laboratoired'analyse de fioul sur une période prolongée ont permis dedémontrer que les échantillons prélevés à l'aided'échantillonneurs de type goutte-à-goutte étaient identiques àceux obtenus en employant des échantillonneurs de fioulautomatiques bien plus onéreux. Il semble donc que rien nejustifie les dépenses considérables que représente l'achat dece type d'appareil, en dépit des déclarations des fabricants.

Le tableau ci-contre - extrait d'un article du Lloyd's Registrar ofShipping - compare les échantillons de fioul prélevésmanuellement à l'aide d'échantilleurs de type goutte-à-goutteen continu avec ceux prélevés par des échantillonneursautomatiques.

3.3.1 Position de l'échantillonIl n'y a pas un seul emplacement idéal où collecter unéchantillon représentatif, mais il est préférable d'effectuer unprélèvement à l'une ou l'autre des extrémités du tuyau dedistribution de la soute. Notons que la spécification ISO dufioul se réfère aux "propriétés requises des fiouls au momentet à l'emplacement du transfert en dépôt". Ce point detransfert en dépôt se situe normalement à hauteur ducollecteur du navire. Il faut cependant tenir compte égalementdes points suivants :

� Dans la plupart des pays, les autorités douanières imposent des charges sur le produit mélangé sur lacôte, alors que le fioul de soute n'est pas taxé s'il est mélangé sur le navire.

� Le maintien de la qualité du fioul dans le système de distribution n'est pas totalement prévisible, en raison non seulement des fraudes délibérées occasionnelles, mais aussi - et surtout - de l'éventualité d’accidents non intentionnels.

Paramètre Echantillonneur Echantillonneur goutte-à-goutte automatique

Viscosité C. à 100°C 23,07 24,32 24,42 24,42

Densité mg/kg à 15°C 953,7 953,6 953,6 953,7

Eau % V/V 1,8 1,7 1,8 1,8

Cendres % m/m 0,1 0,1 0,098 0,11

MCR % m/m 9,54 9,60 9,73 9,56

Soufre % m/m 2,65 2,63 2,59 2,61

Point d'écoulement °C +24 +24 +27 +27

Aluminium mg/kg 4 5 3 5

Silicium mg/kg 9 9 9 9

Echantillonneur detype goutte-à-gouttede Kittiwake

Comparaison entre les échantillonneurs manuels etautomatiques. Source : 14e conférence du soutaged'Oslo - "L'échantillon de soute - Les preuves"


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� Sachant que bien souvent les soutes sont mélangées juste avant la livraison, l'emplacement en dépôt est le dernier point de vérification de la qualité réelle du produit livré.

� De nombreux fournisseurs de fioul stipulent dans leurs termes et conditions que "la livraison sera considérée comme ayant été réalisée lorsque le fioul aura dépassé la bride reliant les installations de recette de l'acheteur, à quel point le vendeur sera dégagé de toute responsabilité et l'acheteur assumera tous les risques".

La figure ci-contre illustre la position de l'échantillonneur ainsique l’espace de travail minimum requis. Il faut noter quel'échantillon est collecté dans un conteneur cubique(“cubitainer”). Cet article consommable de 5 litres en général,est connecté au robinet-aiguille.

3.3.2 Un échantillon représentatif

Nettoyez toujours le tube et la valve de l'échantillonneur avantde les utiliser. Pour ce faire, enlevez le tube et rincez-le avecun fioul distillé propre. Laissez-le bien s'égoutter avant del'installer. Nous vous déconseillons d'utiliser des solvants àfaible point d'éclair pour nettoyer l'échantillonneur. Installeztoujours le tube en plaçant les perforations dans le sensindiqué.

Lorsque le soutage débute, placez un conteneur sousl'échantillonneur, ouvrez la valve de l'échantillonneur etaspergez l'échantillonneur de fioul. Fermez la valve etconnectez-la à un conteneur cubique, comme indiqué. Sivous ne prélevez des échantillons que pour des tests sur site,vous pourrez, au besoin, substituer le conteneur cubique parune bouteille d'échantillonnage.

Ajustez le robinet-aiguille pour obtenir un goutte-à-goutte lentet régulier. Minutez le taux de remplissage pour vérifier que lapériode de soutage suffira à prélever une quantitéd'échantillon suffisante. Si le conteneur cubique se remplitpendant la période de soutage, retirez-le et bouchez-le avecune capsule intraficable numérotée. Placez un conteneurcubique vide sur l'échantillonneur et continuez à préleverl'échantillon. Le soutage terminé, retirez le conteneur cubiqueet bouchez-le, ouvrez la valve de l'échantillonneur à fond etlaissez-le s'égoutter.

Conteneur cubique fixé àl'échantillonneur

Echantillonneur installé sur un pipeline. Dirigezles perforations dans le sens du flux.

Tube et valve del'échantillonneur

Entre le collecteur et le tuyau de distribution


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� Fermez toujours la valve de l'échantillonneur avant de souffler dans les canalisations de fioul une fois le soutage terminé.

� Fermez la valve de l'échantillonneur en cas d'interruption du pompage, pour éviter que l'échantillon ne soit aspiré, sous l'effet du vide ainsi créé, dans la canalisation de fioul.

� Demandez toujours à l'exploitant de la barge d'assister à l'enlèvement et au bouchage du conteneur cubique. S'il refuse, ou s'il ne peut y assister, mentionnez-le dans le journal de livraison.

3.3.3 Stockage des échantillonsLes méthodes utilisées par les exploitations marines etterrestres diffèrent parfois. Nous nous intéressons ici auxpratiques marines. Si l'échantillon ne doit servir qu'aux testssur site, il suffira peut-être de ne prélever qu'un seuléchantillon directement dans la bouteille d'échantillonnageplutôt que dans le conteneur cubique.

Sélectionnez trois ou quatre bouteilles d'échantillonnagepropres. Le nombre exact dépend de la destination finale desdivers échantillons. Pour parer à toutes les éventualités, nousvous recommandons de prélever quatre échantillonsreprésentatifs de la livraison, qui seront distribuées commesuit :

l Echantillon du fournisseur

l Echantillon du navire à conserver à bord

l Echantillon pour l'analyse à bord

l Echantillon pour analyse indépendante

Placez le conteneur cubique plein dans la boîte verseuse.Agitez vigoureusement la boîte pour bien en mélanger lecontenu. Rattachez le bec verseur et transférez graduellementle contenu dans les bouteilles d'échantillonnage, en lesremplissant chacune petit à petit. Si vous avez utilisé plusieursconteneurs cubiques pendant le soutage, transférez uneportion de chacun d'entre eux dans les bouteilles. Remplissezles étiquettes du document et collez-en une sur chaquebouteille d'échantillonnage.

Des cartons d'expédition pliables ont été prévus pour le transiten toute sécurité des échantillons de fioul. Les étapes clés del'emballage des échantillons sont décrites dans les figures ci-après. Utilisez toujours des cartons approuvés par l'AITI afind'éviter tout délai ou dommage pendant le transit.

Transférez l'échantillon dans la bouteilled'échantillonnage. S'il faut plusieurs bouteilles,versez l'échantillon petit à petit dans chaquebouteille jusqu'à ce qu'elles soient remplies.

Cartons d'expédition, bouteilles et systèmesd'étiquetage approuvés par l'AITI, fournis parKittiwake.

L'échantillon constitue votre seule preuve. Prenez-en bien soin.


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3.3.4 Récapitulatif

� Il est essentiel de prélever un échantillon représentatif pour les tests ultérieurs.

� Il est prouvé qu'un échantillonneur de type goutte-à-goutte manuel en continu permet de collecter efficacement des échantillons.

� Toutes les parties concernées - à savoir le représentant du fournisseur et celui du navire récepteur - doivent assister à la prise d'échantillon.

� Le point de transfert en dépôt est en général le collecteur de l'usine ou du navire.

� Une prise de mesures précises au cours de la livraison vous permettra de réaliser des économies.

� Manipulez et stockez les échantillons avec soin. Il se pourrait qu'ils constituent votre unique preuve.

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Pliez le carton d'expédition.

Insérez la bouteille bouchée et étiquetée.

Fermez le carton et scellez-le pour garantir uneexpédition sûre.


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4. Fioul - Résultats des tests

Nous aborderons, dans ce chapitre, les questions relatives àl'interprétation des résultats des tests. Nous verrons, dans unpremier temps, comment comparer les données provenantdes équipements sur site ou des analyses en laboratoireselon des valeurs limites (seuils) imposées par les normes dequalité type d'un fioul. Puis nous nous pencherons sur lesimplications des variations de qualité d'un fioul dans l'unité detraitement et dans le moteur lui-même. Voici quelques uns destests réalisés au cours de la livraison dans une centrale :

� Densité� Teneur en eau� Point d'éclair (non fourni dans un laboratoire de

centrale)� Teneur en sel� Viscosité� Point d'écoulement� Stabilité/compatibilité

4.1 Comparaison des résultats des tests avec les valeurs limitesLe fioul doit être commandé et livré conformément à uncertain nombre de spécifications de qualité du produit. Lanorme ISO 8217 en constitue un exemple type. On utilisesouvent à tort les spécifications SE et on applique les valeurslimites (seuils) de façon arbitraire, - autant de pratiquesauxquelles est possible de remédier en utilisant de bons outilsd'interprétation.

Les analyses décrites ici concernent la spécification et lesrègles d'interprétation de la norme ISO 8217:1996. Lorsqueles résultats des tests dépassent les seuils de la spécification,on en déduit fréquemment que le fioul est hors norme, sansbien comprendre les limitations des tests. Or, bien souvent,une telle affirmation est injustifiée, le fioul se situant dans lesnormes de la spécification en dépit des résultats élevés destests.

Il existe au moins deux grandes limitations aux tests pratiquéssur les fiouls résiduels : la méthode de test utilisée etl'équipement/le laboratoire en tant que tel. Comme pour toutemesure, les tests sont soumis à des facteurs de tolérance. Onappelle la tolérance admissible d'un test ou d'une technique la"caractéristique de précision", et il faut savoir que certainstests sont bien moins précis que d'autres. C'est en tenantcompte de ces imprécisions que la norme ISO 8217:1996stipule ce qui suit :

"Les méthodes de test spécifiées dans la Clause 6comprennent toutes une caractéristique de précision(répétabilité et reproductibilité). Nous attirons votre attentionsur les Clauses 9 et 10 de la norme ISO 4259:1992, qui portentsur l'utilisation de données de précision dans l'interprétationdes résultats de tests, - une méthode qui sera utilisée en casde litige."

Centrale de Batam

Moteurs Wartsila à Batam.Bien des choses dépendent de l'analyse d'unéchantillon de fioul.

Le processus.

Valeur précisée - lors de la commande

Valeur testée - à la livraison

Données de précision - application desrésultats des tests

Peut-on utiliser le fioul ?

Désouter en dernier recours.

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4.1.1 Lignes directrices régissantl'acceptation ou le refus d'unelivraison de fioulLa norme ISO 4259:1992 prévoit une évaluation systématiquede la validité d'un résultat donné et présume que l'échantillonanalysé est un échantillon "représentatif" du produit livré/reçu.La Clause 9 de la norme ISO 4259:1992 établit de plus uneméthode d'interprétation technique et statistique des résultatsdes tests ISO.

Commençons par définir quelques termes employés dans lanorme ISO 4259. Les Tableaux 1 et 2 de la norme ISO8217:1996 spécifient les seuils minimum et maximum de lavaleur vraie d'une propriété donnée.

Valeur vraieComme défini par la norme ISO 4259:1992, la valeur vraie estégale à la moyenne d'un nombre infini de résultats individuelsobtenus dans un nombre infini de laboratoires. Parconséquent, cette valeur vraie ne peut jamais être établie avecprécision.

Reproductibilité RLa reproductibilité est le rapport de convergence entre desrésultats (de test) individuels obtenus en utilisant une mêmeméthode (de test) normalisée et correcte sur une substanceanalysée identique, mais dans des conditions de testdifférentes. Il s'agit de la valeur cotée avec 95 % de certitudepar tout bon laboratoire pour un échantillon donné.

Pour appliquer une norme ISO, il faut connaître lacaractéristique de précision de la méthode de test utiliséepour analyser un paramètre donné. Si le résultat du testdépasse celui du seuil de la spécification plus 0,59 fois lareproductibilité, il est certain à 95 % que le fioul analysé esthors norme. En termes algébriques, le fioul se situe endehors de la spécification (est hors norme) quand :

Le résultat du test dépasse le seuil maximum de laspécification plus

(0,59 x la reproductibilité)

Si la valeur analysée est un seuil minimum de la spécification,telle que le point d'éclair, remplacez le signe plus par unsigne moins.

Les tables suivantes, basées sur les calculs ci-dessus,contiennent tous les paramètres de qualité des catégories defioul de la norme ISO 8217:1996, ainsi que les valeursd'interprétation de la norme ISO 4259:1992 à un niveau decertitude de 95 %.


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ISO 4259:92 - Assurance à 95% que le produit n’est pas conforme à la spécification

DMA DMB DMC

Tests Non conforme aux spéc. Non conforme aux spéc. Non conforme aux spéc.

Apparence Visuelle n/a n/aDensité 0,891 0,890 0,901 0,900 0,921 0,920Viscosité min 1,43 1,50 n/a n/a

max 6,26 6,00 11,5 11,0 14,6 14,0Eclair 58 60 58 60 58 60Ecoulement Hiver -2 -6 4 0 4 0

Eté 4 0 10 6 10 6Trouble n/a n/a n/aSoufre 1,6 1,5 2,1 2,0 2,1 2,0Cétane No, 38 40 34 35 n/aMCR 10% Btm 0,36 0,30 n/a n/aMCR n/a 0,36 0,30 2,77 2,50Cendres 0,02 0,01 0,02 0,01 0,06 0,05Sédiments n/a 0,10 0,07 n/aTES n/a n/a 0,16 0,10Eau n/a 0,4 0,3 0,4 0,3Vanadium n/a n/a 106 100Al + Si n/a n/a 30 25

Qualité DMX supprimée par soucis de clarté, celle-ci ne concernant que les moteurs diesel pour véhicules d’urgence.

ISO 4259:92 - Assurance à 95% que le produit n’est pas conforme à la spécification

RMA 10 RMB 10 RMC 10 RMD 15 RME 25 RMF 25 RMG 35

Tests Non conf. spéc. Non conf. spéc. Non conf. spéc. Non conf. spéc. Non conf. spéc. Non conf. spéc. Non conf. spéc.

Densité 0,9759 0,975 0,9819 0,981 0,9819 0,981 0,9919 0,991 0,9919 0,991 0,9919 0,991 0,9919 0,991 Viscosité 41,8 40,0 41,8 40,0 41,8 40,0 83,5 80,0 187,9 180,0 187,9 180,0 396,6 380,0 Eclair 58 60 As for RMA 10Ecoulement 4 0 28 24 28 24 34 30 34 30 34 30 34 30 MCR 11 10 11 10 15 14 15 14 16 15 16 20 19 18 Cendres 0,11 0,10 0,11 0,10 0,11 0,10 0,11 0,10 0,11 0,10 0,11 0,15 0,16 0,15 Eau 0,6 0,5 0,6 0,5 0,6 0,5 0,9 0,8 1,1 1,0 1,1 1,0 1,1 1,0 Soufre 3,6 3,5 3,6 3,5 3,6 3,5 4,2 4,0 5,2 5,0 5,2 5,0 5,2 5,0 Vanadium 150 159 150 318 300 371 350 212 200 530 500 318 300 Al + Si 96 80 Identiques au RMA 10TSP 0,16 0,10 Identiques au RMA 10

RMH 35 RMK 35 RMH 45 RMK 45 RMH 55 RMK 55

Tests Non conf. spéc. Non conf. spéc. Non conf. spéc. Non conf. spéc. Non conf. spéc. Non conf. spéc.

Densité 0,9919 0,991 1,0109 1,010 0,9919 0,991 1,0109 1,010 0,9919 0,991 1,0109 1,010 Viscosité 396,6 380,0 396,6 380,0 521,9 500,0 521,9 500,0 730,6 700,0 730,6 700,0 Eclair As for RMA 10 58 60Ecoulement 34 30 34 30 MCR 23 22 23 22 Cendres 0,21 0,20 0,21 0,20 Identiques au RMK 35Eau 1,1 1,0 1,1 1,0 Soufre 5,2 5,0 5,2 5,0Vanadium 635 600 635 600 Al + Si As for RMA 10 96 80 TSP As for RMA 10 0,16 0,10

Qualités RML 45 & 55 supprimées par soucis de clarté, celles-ci n’étant pas utilisées dans les moteurs diesel.


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4.2 Le système de traitementdu fioulEn général, une unité de traitement du fioul possède un bacde décantation, des centrifugeuses et des filtres. Certainessont également équipées d'un homogénéisateur, quoiqu'ils'agisse là plutôt d'une exception qui confirme la règle.

Les bacs de décantationL'efficacité d'un bac de décantation dépend de plusieursfacteurs. Au stade de la conception, le nombre de bacs, leurtaille et leur poids influeront sur leur efficacité à séparer l'eauou les solides. De nombreuses installations ne possèdentqu'un seul bac de décantation, - un facteur qui réduit le tempsde séjour du fioul dans le bac. Dans une certaine mesure, ilest possible d'accroître le temps de séjour en augmentant lataille du bac.

Au niveau opérationnel, on détermine l'efficacité par laviscosité du fioul souté et par la température à laquelle le bacest maintenu. La Loi de Stokes permet de démontrer que plusla viscosité d'un fioul est élevée, plus le taux de décantationde l'eau ou des poussières qu'il contient sera lente. Enréchauffant le bac, on réduit la viscosité, et il est donc habituelde maintenir les bacs de décantation à une température de50°C ou à 10°C en dessous du point d'éclair du fioul.

Le traitemnet du fioul réduit la maintenance


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Les centrifugeusesLe calibrage correct des centrifugeuses de fioul dépend de laconsommation journalière de fioul et de la viscosité nominaledu système. Par prudence, on construit de nombreusescentrifugeuses pour un fioul de 700 cSt à 50°C. Il s'agit en effetde la spécification maximale approuvée par les normesrelatives au fioul, telles que l'ISO 8217. Dans la pratique, onutilise plutôt du fioul IF 180 ou IF 380. En fait, dans cesconditions, la centrifugeuse est surdimensionnée et fonctionnethéoriquement plus efficacement.

Normalement, un groupe motopropulseur est équipé de deuxtypes de centrifugeuses. Celles que l'on peut décrire commeétant de conception classique ("traditionnelle") ont un seuil dedensité de 991 kg/m3 (0,991 kg/m3) à 15°C. Dans ce cas, oninstalle en général trois (3) machines, dont deux en service, latroisième servant de centrifugeuse de secours. Au cours desannées, la recommandation d'usage a été de faire fonctionner -dans des circonstances normales - deux machines en série, lapremière servant d'épurateur, et la deuxième de clarificateur.L'épurateur, qui permet d'éliminer l'eau et les solides, est placéen amont du clarificateur, qui sert principalement à évacuer lessolides.

Les fiouls à forte densité spécifique et les fiouls contenant desfins catalytiques doivent faire l'objet d'une séparation à unetempérature plus élevée, de 98°C, pour diminuer le pluspossible leur viscosité ; ainsi que d’une réduction du débit pourgarantir un meilleur rendement.

L'exploitation en parallèle du séparateur principal et duséparateur de secours, qui donne un prétraitement des fioulssatisfaisant, s'est révélée toutefois légèrement moins efficaceque l'exploitation en série dans le traitement des fioulsmodernes. En fait, c'est la méthode d'exploitation en parallèleen mode de clarificateur avec le débit le plus faible possible quisemble être la plus efficace pour traiter les fiouls contaminéspar des fins catalytiques dont la teneur en eau est négligeable.

L'autre type de machine peut fonctionner efficacement avecdes fiouls d'une densité de jusqu'à 1010 kg/m3 à 15°C. Dans cecas, on n'installe normalement que deux centrifugeuses, lapremière en service, et la deuxième de secours.

Les filtresTous les dispositifs d'alimentation de fiouls résiduels sontéquipés de filtres, allant des simples crépines d'aspirationinstallées sur le système d'aspiration de la pompe de transfert àdivers mécanismes de filtres de fioul chaud et froid. Lepersonnel d'entretien ne peut les entretenir et les nettoyer queconformément aux recommandations des fabricants.

On a récemment observé un problème de contamination aupolypropylène dans les livraisons de fioul marin, face auquelles filtres de fioul chaud (> 120°C) constituent un point faible.Des granulés de polypropylène partiellement fondus ont eneffet tendance à les recouvrir (et à les bloquer). Le nettoyagemanuel du filtre permet souvent de remédier au problème.

Exploitation en série avec un épurateur suivi d'unclarificateur.

Les fiouls incompatibles ouinstables peuvent causer degraves problèmes de blocage defiltres. Il en est de même dupolypropylène, mais aucunedifficulté associée à la combustionn'a été signalée.

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Le système de traitement du fioul

Il est vivement conseillé de bien informer le personneld'entretien des paramètres d’étude et des recommandations dufabricant pour exploiter les divers éléments du système detraitement. Ce n'est que dans ces conditions qu'il est possibled'évaluer les implications pratiques des résultats d'analyse, etce surtout lorsque les résultats se rapprochent des limitesstipulées dans la spécification d’achat ou a fortiori lesdépassent. Nous aborderons, dans un chapitre séparé, lesdiverses caractéristiques du fioul testées habituellement paranalyse routinière en laboratoire.

4.3 Paramètres de test individuels4.3.1 Densité

D'un point de vue commercial, la densité est un paramètreessentiel, le fioul résiduel étant commandé par poids maisfourni par volume. Une valeur réelle inférieure à celle stipuléeimplique forcément un déficit proportionnel au niveau de laquantité de produit livrée.

Du point de vue technique, on risque de choisir le disque degravité incorrect lors du paramétrage de l'épurateur traditionnel.

Quelque 40 % des fiouls livrés présentent une densité del'ordre de 985 à 991 kg/m3 à 15°C, quelque 2 % seulementayant une densité supérieure à 991 kg/m3. Penchons-nous toutd'abord sur l'importante proportion de fiouls proches du seuilde densité, qui permettent de mieux apprécier l'importanced'exploiter deux centrifugeuses traditionnelles en série.Précisons qu'elles doivent fonctionner dans des conditionsstables pour maintenir l'interface dans la bonne position dansle bloc à disques. Dans le cas où la densité d'un fioul seraitlégèrement supérieure au seuil de 991 kg/m3, il est possible defaire fonctionner les deux centrifugeuses en tant queclarificateurs, tant que la teneur en eau du fioul est faible.Ajoutons que l'efficacité d'un épurateur équipé d'un disque degravité pour une densité supérieure à la valeur réelle est réduiteparce que l'interface se déplace vers le centre.

Il est souvent possible de traiter les fiouls à forte densité(< 0,966) dans une centrifugeuse standard fonctionnant en tantque clarificateur à fréquente purge sous pression. Le fioulsouté doit alors avoir une faible teneur en eau (< 0,5 %), pourque la cuvette de la centrifugeuse ne se remplisse pas d'eauentre deux cycles de purge sous pression.

Nous ne pouvons que trop insistersur le fait que les résultats sontinsignifiants s'ils ne proviennent pasd'un échantillon représentatif.

Masse = PuissanceLa densité est un paramètre essentiel.Par exemple :

l Coût par tonne : 100 $l Livraison moyenne : 800 tonnes,

12 fois par anl Densité stipulée à 15°C : 0,991l Densité réelle à 15°C : 0,986l Exagération de la densité : 0,005

kg par litrel Coût annuel en énergie

perdue = 4800 $ !

Commentaire

Wartsila 64 : Le fioul est livré par volume, mais leprix et l'énergie sont calculés en fonction de lamasse.

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Distribution de l'eau dans un fioul résiduel

4.3.2 EauLa grande majorité des fiouls contiennent moins de 0,2 % d'eau.En fait, plus de 90 % contiennent moins de 0,5 % d'eau, et 1 %d'entre eux environ présentent une teneur en eau supérieure de1 % à celle spécifiée dans la norme ISO 8217 actuelle. Onprévoit que la prochaine révision de la norme ISO 8217 stipuleraun seuil de teneur en eau de 0,5 %.

Ne payez pas l'eau contenue dans le fioul si ce taux estsupérieur au seuil stipulé dans la norme correspondante. Laprésence d'eau peut provenir de plusieurs sources, au nombredesquelles la condensation ou une fuite dans un réservoir, ouencore une falsification délibérée. En pratique, l'eau présentepeut être douce, saumâtre ou salée. La teneur en sel des eauxde mer varie d'une région à l'autre mais en général, on associela valeur de 100 mg/kg (PPM) de sodium à 1 % decontamination par l'eau de mer dans le fioul.

Une teneur excessive en eau entraîne une triple perte.Premièrement, il y a la perte d'énergie spécifique du fioul quiinfluera sur sa consommation. Deuxièmement, vient le coût del'élimination de l'eau par le système de traitement. Cette eau nepouvant probablement pas passer à travers un séparateur d'eauhuileuse de 15 mg/kg (PPM), elle devra être conservée pour êtreévacuée à une date ultérieure, aux frais de l'exploitant du navire.Troisièmement, l'eau endommage l'équipement d'injection dufioul, corrode et entraîne un dysfonctionnement des soupapesd'échappement et des turbocompresseurs.

Le bac de décantation élimine la majeure partie de l'eau tantqu'elle n'est pas émulsifiée. Le fioul tiède évacue l'eau plus viteque le fioul froid dans les bacs de décantation. Nous vousrecommandons de vérifier les canalisations d'écoulementrégulièrement, surtout lors de la première utilisation de lalivraison d'un nouveau fioul.

Une centrifugeuse bien exploitée devrait pouvoir éliminer plus de90 % de l'eau. Toutefois, elle perd de son efficacité avec lesfiouls très visqueux.

L'exploitation en série d'un épurateur et d'un clarificateur assureune élimination maximale de l'eau. Les températuresd'exploitation dans la centrifugeuse devraient être maintenues àun niveau le plus élevé possible, entre 95 et 98°C en général. Unsystème de traitement de fioul efficace devrait permettred'évacuer jusqu'à 5 % d'eau douce ou 3 % d'eau salée, àcondition toutefois que l'eau ne soit pas émulsifiée.

4.3.3 Soufre

Normalement, le fioul contient 2 à 4 % de soufre. Précisons quela présence de soufre n'a qu'un effet marginal sur l'énergiespécifique du fioul, comme expliqué plus avant dans ceparagraphe.

Eau de mer - un contaminant (impureté) souventprésent dans les fiouls marins.

Il faut noter qu'une centrifugeuse estincapable d'éliminer l'eau lorsqu'elleest émulsifiée. Reportez-vouségalement au paragraphe 4.2.

Commentaire

Injecteur de fioul endommagé par son exploitation avecun fioul à très faible teneur en soufre (< 0,05 %).

Distribution d’eau


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Au cours du processus de combustion d'un moteur diesel, laprésence de soufre dans le fioul risque de provoquer une usurepar corrosion, qui peut toutefois être minimisée en observantdes conditions d'exploitation adéquates et en lubrifiant lachemise de cylindre avec un lubrifiant alcalin.

Les différents fabricants de moteurs ont réalisé des travauxconsidérables pour empêcher les surfaces de la chemise descylindres d'atteindre le point de rosée, - à savoir la température àlaquelle les gaz acides provenant de la combustion secondensent en liquide. Dans un moteur diesel, le soufre contenudans le fioul se transforme tout d'abord en SO2 à la combustion,puis il se combine à l'excès d'oxygène pour former du SO3. Enprésence de vapeur d'eau, le SO3 se transforme en acidesulfurique qui se dépose sur les parois du cylindre quand latempérature est inférieure au point de rosée de condensation del'acide à la pression dominante. Ce point de rosée dépend de lateneur en soufre du fioul et de la pression dans le cylindre.Normalement, seule une proportion relativement faible de soufreest ainsi convertie, les oxydes de soufre restants étant évacuésdu cylindre avec les gaz d'échappement.

Dans un moteur à crosse, on utilise un lubrifiant de formulationadaptée pour lubrifier les cylindres. L'indice d'alcalinitégénéralement accepté pour les moteurs à crossecommercialisés dans le monde entier est de 70 mg KOH/g.Ajoutons qu'en plus de l'indice d'alcalinité, la vitesse deneutralisation et la vitesse d'alimentation sont deux autresfacteurs importants. La variation de la teneur en soufre - qui estnormalement acceptée - influe sur le taux d'usure par corrosion.Le nombre de livraisons de fioul dont la teneur en soufre estsupérieure à 4 % est très faible, voire négligeable. Si le navire oule groupe motopropulseur s'alimentent continuellement en fioul àfaible teneur en soufre (de 1,5 % par exemple), il pourrait êtreavantageux pour eux d'utiliser un lubrifiant de cylindre moinsalcalin. A l'inverse, s'ils utilisent un fioul à forte teneur en soufre(de plus de 4 % par exemple), il est possible d'en réduire l'effetd'usure par corrosion en augmentant la vitesse d'alimentation ducylindre.

Pour un moteur à piston fourreau, dans lequel on utilise unmême lubrifiant dans tout le moteur, rien ne permet,techniquement, de réduire les différents niveaux d'usure parcorrosion engendrée par une teneur en soufre variable. De fortesteneurs en soufre augmenteront le taux d'épuisement de l'indicede base totale (TBN), et ce surtout dans le cas de moteursconçus pour consommer de faibles quantités d'huile. Si lemoteur est en général alimenté avec un fioul à faible teneur ensoufre, il pourrait être avantageux d'utiliser un lubrifiant dontl'indice d'alcalinité est plus faible, bien que les bénéficeséconomiques éventuels d'une telle décision devront être évaluésà chaque livraison.

Le soufre contenu dans le fioul a un effet bénéfique sur laprévention du grippage des éléments d'injection du fioul. Onutilise en général des fiouls distillés à très faible teneur en soufredans les régions écologiquement contrôlées. Il faut, dans ce cas,incorporer un additif d'onctuosité pour éviter l'endommagementdes éléments d'injection du fioul.

Au moyen terme, qu'il s'agisse d'un moteur àcrosse ou d'un moteur à piston fourreau, uneincompatibilité de lubrifiant/de lubrification parrapport à la teneur en soufre risque d'entraîner desfrais d'entretien élevés.

De nos jours, les teneurs en soufre des fiouls sontcontrôlées dans les régions écologiquement contrôlées.

Distribution du soufre dans le fioul résiduel

Distribution du soufre dansles fournitures de fioul

Distribution du soufre


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4.3.4 Fins de catalyseur

Les fins sont des particules de catalyseur d'aluminium ou desilicium découlant du procédé de craquage catalytique dansla raffinerie. Ces fins prennent la forme d'aluminio-silicatescomplexes, et varient en taille et en dureté en fonction ducatalyseur utilisé. Si la teneur en fins n'est par réduite par untraitement adéquat du fioul, leur nature abrasive endommageles moteurs, et plus particulièrement les pompes à carburant,les injecteurs, les segments de piston et les chemises.

La figure ci-contre illustre la distribution combinée d'aluminiumet de silicium dans les fiouls résiduels à l'échelon mondial. Onpourra constater que plus de 90 % des échantillonsprésentent une teneur combinée en aluminium inférieure à 40mg/kg. Ajoutons que la fréquence des fiouls dont la teneur enaluminium dépasse 80 mg/kg est inférieure à 0,5 %. Les fioulscontenant un niveau de fin bien supérieur à 80 mg/kg doiventêtre rejetés.

La teneur en fins de catalyseur est réduite à un niveauacceptable d'admission dans le moteur dans les bacs dedécantation et dans les centrifugeuses. Le degré de réductiondépend de la teneur en eau du fioul, les fins de catalyseurétant "hydrophiles", à savoir qu'ils attirent l'eau ets'enveloppent d'une capsule d'eau. L'incorporation dans lefioul d'importants volumes d'huiles lubrifiantes usées risqueaussi de limiter l'efficacité de l'extraction des fins.

La Loi de Stokes - qui tient compte de la taille des particules,de la différence de densité des fins de catalyseur et du fioul etde la viscosité du fioul - permet de définir la vitesse dedécantation. On attribue plusieurs valeurs de densité aux finsde catalyseur qui, en réalité, présentent une structure alvéoléequi retarde la vitesse de séparation. Cette séparation estfreinée davantage par la capsule d'eau externe, la densité del'eau se rapprochant beaucoup de celle du fioul.

Le degré d'extraction dépend aussi de la hauteur du bac (fixe)et de la taille des particules (variable). En ce qui concerne lacentrifugeuse, le facteur essentiel est la relation entre laviscosité réelle du fioul et celle pour laquelle la centrifugeusea été dimensionnée. En cas d'écart de viscosité, le fioul devraséjourner plus longtemps dans la centrifugeuse qui, parconséquent, devrait permettre d'extraire des fins plus petits.Bien que cette hypothèse soit théoriquement correcte, lerésultat opérationnel dépend entièrement de la distribution dela taille des fins. Si l'on sait qu'un fioul présente une forteteneur en fins mais une teneur en eau négligeable, on pourrautiliser deux centrifugeuses en parallèle, qui fonctionnerontchacune à débit réduit de sorte que le débit combiné traitésoit égal au pourcentage d’huile consommée.

Distribution de l'aluminium et du silicium dans lefioul résiduel.

L'équipement d'injection du fioul sera endommagépar les fins de catalyseur.

Commentaire

Si le fioul est stocké sur de longuespériodes, les fins risquent de se décanteret de former une couche de sédimentsdans les réservoirs de stockage. Si lesréservoirs ne sont pas purgésrégulièrement, cette boue peut être agitéepar gros temps et pénétrer dans ledispositif d'alimentation.

Distribution de l’ aluminium etdu silicon


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4.3.5 CendresPlus que tout autre, les fiouls résiduels contiennent desconstituants susceptibles de former des cendres, ces derniersétant concentrés dans les résidus provenant des procédés deraffinage du pétrole brut. Les principaux composantscontributeurs sont le vanadium, ainsi que d'autres matériaux telsque le silicium, l'aluminium, le nickel, le sodium et le fer. Lateneur en cendres type se situe dans une échelle de 0,03 % à0,07 % m/m, comme illustré dans la figure ci-contre.

Le traitement du fioul à bord - bac de décantation etcentrifugeuse - peut permettre de réduire la teneur en cendres,et ce en raison de l'extraction partielle des fins de catalyseur(aluminium et silicium), du sodium s'il se présente sous formed'eau salée, et du fer s'il se présente sous forme de débris.

Moins de 1 % des fiouls résiduels ont une teneur en cendressupérieure à 0,1 %. Invariablement, une teneur en cendres tropélevée révèle l'incorporation dans le fioul de certains déchetsqui augmenteront la tendance du moteur à s'encrasser. Nousvous recommandons de bien nettoyer à l'eau les éléments d'unmoteur alimenté avec un fioul à forte teneur en cendres. Onpourra aussi ajouter au fioul des additifs modifiant les cendrespour améliorer l'état de propreté du système d'échappement.

Certains associent les fortes teneurs en cendres à la quantitéd'huile lubrifiante usée contenue dans le fioul. Cette théorie estcontroversée et rien, à ce jour, ne permet de démontrer qu'elleest ou non acceptable. Dans le doute, et si d'autres paramètressont également élevés (tels que la teneur en eau) ou si la teneurestimée en huile lubrifiante est supérieure à 5 %, nous vousconseillons de rejeter les fiouls contenant des huiles usées.

4.3.6 Carbone résiduel

Par carbone résiduel d'un fioul, il faut entendre la tendance à laformation de dépôts de carbone lorsque le fioul est soumis àune température élevée dans une atmosphère inerte. Il estprouvé que plus la présence de carbone résiduel est élevéedans un fioul, plus la performance du moteur diesel qu'ilalimente est pauvre. Toutefois, en l'absence de tout autreparamètre, cette propriété est incluse dans les spécifications dufioul, et l'on estime en général qu'elle donne une indicationapproximative des tendances de formation de dépôtscarbonacés du fioul. De nombreux facteurs peuvent affecter leprocessus de combustion dans les moteurs diesel, au nombredesquels la charge du moteur, son ajustage et l'aptitude àl'inflammation du fioul, - autant de facteurs qui influent aussi surles tendances d'un fioul donné à former des dépôts.

Distribution des cendres dans le fioul résiduel

Les moteurs modernes tolèrent un large éventail devalves MCR.

Commentaire

Dans l'ensemble, on accepte de traiterles fiouls dont la teneur en cendres est25 % supérieure au seuil. V, Zn + Mgsont en général solubles dans l'huile etne peuvent être réduits. Attention si lerapport NA:V est de 1:3.

Distribution des cendres


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La teneur en carbone résiduel d'un fioul dépend du procédé deraffinage employé lors de sa transformation. Les fiouls dedistillation directe présentent une valeur type de 10 à 12 %m/m, alors que pour les fiouls provenant d'un traitement deraffinage secondaire, cette valeur dépend de la sévérité duprocédé appliqué. A l'échelon global, cette valeur se situenormalement entre 15 et 16 %, bien que dans certainesapplications, elle puisse atteindre 20 % m/m.

Certains moteurs plus anciens, construits en général dans lesannées 1970, ont été conçus de telle sorte que la combustionde fiouls au MCR supérieur à 12 % m/m peut poser desproblèmes, surtout à faible charge. Au-delà de ce taux, lesdépôts carbonacés risquent d'augmenter et d'influer sur laperformance du moteur. L'expérience pratique a montré que lagénération actuelle des moteurs à vitesse rapide, moyenne etlente, conçus pour les fiouls résiduels, peuvent tolérer un vasteéventail de valeurs MCR sans effets contraires.

4.3.7 Point d'éclairLe point d'éclair d'un fioul est l'unique paramètre régi par unelégislation internationale consacrée par l'usage. Les utilisateursmarins devront se reporter à l'amendement 1, chapitre 11-2,régulation 15, SOLAS 1974 pour toute question concernant leslivraisons de fioul à faible point d'éclair.

Le point d'éclair d'un fioul est la température à laquelle lesvapeurs qu'il dégage s'enflamment à l'approche d'une flammeexterne dans des conditions normalisées. On définit un pointd'éclair pour minimiser les risques d'incendie au cours dustockage et des opérations de manipulation habituels. Le pointd'éclair minimum d'un fioul dans la salle des machines d'unnavire marchand et dans de nombreuses installations terrestresest de 60°C. Même lorsque les fiouls résiduels sont maintenusà une température inférieure à leur point d'éclair mesuré, ilssont capables de produire des hydrocarbures légers dansl'espace libre du réservoir. La composition des vapeurs serapproche alors de la gamme inflammable, et risque même del'atteindre.

Les organismes de contrôle attribuent souvent à un échantillonde fioul un point d'éclair supérieur à 70°C, ne stipulant la valeurréelle que lorsque le point d'éclair se situe en dessous de cettetempérature. Un point d'éclair faible peut révéler que le fioul aété contaminé par un produit plus volatil. Bien qu'il soitextrêmement rare que le point d'éclair d'un fioul enfreigne lesexigences légales, il faut toutefois savoir que cela arrive detemps à autre.

Le point d'éclair d'un échantillon de fioul varie avec le temps.Nous vous recommandons d'isoler les fiouls à faible pointd'éclair et de les manipuler avec précaution. Consultezimmédiatement le fournisseur du fioul et la compagnied'assurance (Société de classification, Club P&I etc…). Dans laplupart des cas, votre seule option est de désouter unelivraison de fioul à faible point d'éclair.

La dilution du fioul a une grande influence sur lepoint d'éclair d'une huile lubrifiante

Commentaire

Faites très attention aux fiouls à faiblepoint d'éclair. � N'utilisez jamais de pétrole brut

dans un moteur ou dans un système de stockage de fioul

� N'utilisez pas de températures de chauffage excessives

� Vérifiez l'état des pare-flammedes évents

� En ventilant les espaces vides des réservoirs par vidange d'air à basse pression, vous réduirez l'accumulation des mélanges explosifs.

� Mettez les mètres de sondage métalliques à la terre pour éviter toute éventuelle décharge d'électricité statique.

Commentaire

Un fioul à forte teneur en MCR risqued'encrasser les nez d'injecteur. On peuttoutefois minimiser cette tendance parun contrôle minutieux de la températurede refroidissement des nez.

10 - 12% Fiouls de distillation directe

15 - 16% Valeur moyenne, acceptablepour les moteurs modernes

> 20% Valeur élevée, risquant de poser des problèmes et d'accroître l'encrassement du moteur.

L’ effet sur le point d’ eclair de lubrifiantssuite à la dilution par le fioul

Point d’ éclair acceptable

Fioul à faible point d’éclair haut

Fioul à faible point d’éclair


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4.3.8 Vanadium et sodiumIl n'existe aucun procédé économique permettant d'éliminer levanadium du pétrole brut ou des résidus pétroliers. Levanadium est un métal présent dans tous les pétroles brutssous forme oléosoluble.

La concentration détectée dans les fiouls résiduels dépendprincipalement de la provenance du pétrole brut, les pétrolesvénézuéliens et mexicains présentant les teneurs les plusélevées. La teneur réelle est également associée à l'effet deconcentration des procédés de raffinage employés dans laproduction du fioul résiduel. La majorité des fiouls résiduelsont une teneur en vanadium inférieure à 150 mg/kg. Toutefois,certains fiouls contiennent plus de 400 mg de vanadium parkg.

En général, le fioul livré contient une faible quantité desodium, normalement inférieure à 50 mg/kg. La présenced'eau de mer augmente cette valeur d'environ 100 mg/kg pourchaque pour cent d'eau de mer. Si le sodium n'est pas éliminéau cours du procédé de traitement du fioul, une teneur ensodium élevée entraînera la formation de dépôts depostcombustion dans le turbocompresseur, qu'un nettoyage àl'eau devrait permettre d'évacuer.

Distribution du vanadium dans le fioul résiduel

Commentaire

N'utilisez pas de fioul à forte teneur envanadium sur de longues périodes.Faites attention au rapport Na:V de 1:3.

Distribution du vanadium

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Associés, le vanadium et le sodium présents dans le fioulrisquent, à haute température, de corroder et d'encrasser lesmoteurs. Au cours de la combustion, ces éléments s'oxydentet forment des sels semi-liquides à bas point de fusion quiadhèrent aux soupapes d'échappement et auxturbocompresseurs. Dans la pratique, le choix du moteurdiesel et sa bonne exploitation permettent de maintenir à unniveau acceptable la corrosion à chaud et l'encrassement. Lecontrôle de la température et la sélection du matérielconstituent les deux meilleurs moyens de minimiser lacorrosion à chaud. Il est primordial de s'assurer que latempérature des soupapes d'échappement est maintenue endessous des températures auxquelles se forment lescomplexes de sodium et de vanadium liquides, et c'est pourcette raison qu'en général, on limite à moins de 450°C lestempératures de la surface de contact et du siège dessoupapes.

Lorsque le fioul souté présente une teneur en vanadiumsupérieure à celle recommandée par le concepteur du moteur,il y a risque de corrosion à chaud et d'encrassage. L'une dessolutions pour y remédier consiste à ajouter au fioul un additif,et il existe de nombreux composés permettant de modifier lescendres. Faites toutefois attention en les utilisant, car danscertains cas les effets d'un modificateur de cendres mal utilisépeut entraîner d'autres problèmes dans la phase depostcombustion en aval.

4.3.9 ViscositéEn général, la viscosité stipulée pour un fioul résiduel est laviscosité cinématique exprimée en centiStokes (cSt) à unetempérature de référence donnée. Bien que la température deréférence de la norme ISO 8217 soit de 100°C, on prévoit quecette dernière sera modifiée à 50°C lors de la prochainerévision. Il s'agit en effet de la valeur la plus utilisée dansl'industrie.

Il est important de connaître la viscosité d'un fioul pourplusieurs raisons. Elle détermine en effet la température demanipulation, la taille des centrifugeuses et la température àlaquelle le fioul est injecté dans le moteur. On sait que quandla température du fioul augmente, sa viscosité diminue.Certains fournisseurs de pétrole publient des tables detempérature/viscosité basées sur les données moyennes d'ungrand nombre d'échantillons. Il faut toutefois savoir que cestables manquent forcément de précision, la relationtempérature/viscosité exacte dépendant de la provenance etde la composition du fioul.

Bien que le fioul ait pu être commandé dans l'une des qualitésde la norme ISO 8217, bien souvent, lors de la livraison, seulle degré de viscosité est stipulé. Tel est le cas, par exempled'un fioul IF 180, d'une viscosité de 180 cSt maximum à 50°C.

Quelques degrés supplémentaires de préchauffagesuffisent souvent à rendre un fioul utilisable parl'équipement d'injection.

Effet de la corrosion à chaud sur les soupapesd'échappement.

Le vanadium, le sodium et les cendres encrassent leturbocompresseur.

Commentaire

Si un fioul contient beaucoup d'eau, ilest difficile d'en déterminer la viscositéà 100°C.


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Graphique de la relation viscosité/température des fiouls types.

Nous aborderons, dans le paragrapheconsacré à l'aptitude à l'inflammation,l'effet opérationnel d'une viscositéinférieure à celle commandée.

Températures d'injection pourdifférentes viscosités

Viscosité Viscosité d'injection d'injection

Fioul 13 cSt 17 cSt

IF 180 119°C 109°CIF 200 121°C 111°CIF 220 123°C 113°CIF 240 125°C 115°C IF 380 134°C 124°CIF 400 135°C 125°CIF 420 136°C 126°CIF 460 138°C 127°C

En raison de la relation viscosité/température, quelques degrésd'écart peuvent entraîner une grande différence dans laviscosité d'injection. En termes pratiques, cela revient à direque si la viscosité réelle d'un fioul est supérieure à cellecommandée, il est probable que le réchauffeur du fioulpermette de l'adapter. Le tableau ci-contre donne la liste destempératures requises pour une gamme de viscosités, pourl'injection à 13 cSt et à 17 cSt dans les moteurs diesel, et à 15ou 65 cSt dans les chaudières. Ce tableau, qui représente unetable type de la relation température/viscosité d'un fioulrésiduel, démontre que si la viscosité d'un fioul livré estlégèrement supérieure à IF 180, l'effet pratique sur latempérature d'injection n'est que de quelques degrés.

La plupart des installations à moteur sont équipées decontrôleurs de viscosité du fioul et il n'est donc pas nécessaire,normalement, d'estimer la température d'injection. Si ce n'estpas le cas, vous pouvez utiliser la table ci-contre. Bien qu'il soitpossible d'atteindre une température d'injection satisfaisante, ilfaut toutefois savoir que la centrifugeuse risque de donner desperformances inférieures à celles obtenues dans les conditionsnominales d’études. En général, on peut utiliser sans problèmeun fioul d'une viscosité de 15 à 20 % supérieure à cellecommandée dans les unités de traitement de fioul et dans lesmoteurs. Si la centrifugeuse n'est que marginalementdimensionnée, une légère hausse de la viscosité en diminuerales performances. On peut toutefois remédier à ce problème, sila configuration de la tuyauterie le permet, en exploitant deuxépurateurs en parallèle et un clarificateur en série.

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Plusieurs méthodes permettent d'obtenir cette faibleaugmentation de la température. L’une consiste à augmenterla température du réchauffeur de fioul, les températures desurface des éléments chauffants ne devant toutefois pasdépasser 180°C, ce qui risque d'être impossible, surtout si leréchauffeur est encrassé. L’autre à augmenter la températuredes réservoirs de service des fiouls lourds.

4.3.10 Point d'écoulementLe point d'écoulement correspond à la plus basse températureà laquelle il est possible de manipuler un fioul sans qu'il y aitformation, dans la solution, d'une quantité excessive decristaux de paraffine. Quand la température d'un fioul se situeen dessous de son point d'écoulement, la paraffine commenceà se séparer et bloque les filtres. Elle s'accumule aussi au fonddes réservoirs et sur les serpentins de chauffage. Or, en raisondes propriétés isolantes de la paraffine, il peut être difficile,lorsqu'on réchauffe le fioul, de la dissoudre à nouveau. Dansdes cas extrêmes, il est parfois nécessaire de procéder à unnettoyage manuel des réservoirs.

Pour éviter les difficultés d'exploitation que nous venons dedécrire, il est nécessaire de stocker le fioul à 10°C au moinsau-dessus du point d'écoulement. Les pompes de transfert dudispositif d'alimentation sont généralement conçues pourfonctionner à une viscosité maximum de 800 à 1000 cSt. Pourun transfert efficace, il faudra donc réchauffer le fioul jusqu'àobtention de la viscosité voulue. Pour les fiouls moinsvisqueux, à savoir en dessous de IF 100, le point d'écoulementconstitue le paramètre de viscosité principal.

Pour les fiouls résiduels, le point d'écoulement type estinférieur à 10°C, quoique dans certains cas, il puisse se situerentre 35 et 40°C. Le point d'écoulement est une caractéristiquedu pétrole brut raffiné, mais il peut aussi être affecté par lamanière dont le fioul est fabriqué. Il est facile d'en déterminerla température et, bien que cette valeur ne puisse êtreconsidérée comme absolue, elle permet toutefois d'établir si lefioul possède un point d'écoulement élevé.

4.3.11 Stabilité et compatibilitéLa stabilité d'un fioul résiduel est sa capacité à demeurerinchangé quelles que soient les circonstances susceptiblesd'en transformer la consistance ; ou plus simplement sarésistance à la décomposition. La compatibilité est similaire ence sens qu'il s'agit de la tendance des fiouls à produire desdépôts lorsqu'ils sont déplacés.

Un fioul manquant de stabilité risque de causer des problèmesde blocage de filtres. Dans le cas où il serait difficile d'identifierla nature du matériau déposé, nous vous recommandons d'enplacer une faible portion dans un conteneur ouvert et de lalaisser flotter dans un récipient contenant de l'eau à unetempérature de 60 à 70°C. Un matériau paraffineux fondra,mais pas une boue asphaltique.

Il est possible de déterminer le pointd'écoulement sans avoir recours à deséquipements coûteux. Utilisez unthermomètre, un échantillon de fioul etle réfrigérateur le plus proche ou unepoche de glace.

A faible température, le fioul se solidifie s'il n'estpas chauffé en permanence.

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Les fiouls instables peuvent formerdes boues, bloquer les filtres etsurcharger les pompes de fioul,risquant d'endommager les pistons,les segments et les chemises.

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Evaluez les capacités de chauffagedes réservoirs avant d'accepter unfioul à forte viscosité.

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Combustibles et lubrificants manuel de information

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En ce qui concerne la stabilité, moins de 1 % des fioulsdépassent le seuil de la spécification ISO de 0,10 % m/m. Ilest relativement facile de vérifier les problèmes de stabilité oude compatibilité, et d'être ainsi informé bien à l'avance. Desadditifs disponibles sur le marché permettent parfoisd'améliorer un fioul légèrement instable. Une fois qu'un fiouls'est décomposé chimiquement, rien de permet de renverserce procédé de façon satisfaisante. En cas de grave instabilité,il n'y a pas grand chose à faire pour améliorer la situation.

4.3.12 CombustionLa combustion d'un fioul résiduel est un processus enplusieurs étapes dont l'une est l'aptitude à son inflammation.La méthode la plus usitée pour évaluer ce paramètre consisteà utiliser une équation empirique basée sur la densité et laviscosité, soit le CCAI (Calculated Carbon Aromaticity Index).De ces deux paramètres, la densité a la plus grande influence.La fréquence des fiouls au CCAI supérieur à 870 est de l'ordrede 0,2 %, les fiouls au CCAI de 870 à 860 représentant moinsde 3 % de la totalité.

Le temps qui s'écoule entre le début de l'injection et le débutde la combustion est limité. Au cours de cette période, le fioulest intimement mélangé à l'air chaud compressé dans lecylindre où il commence à se vaporiser. Au bout d'un courtdélai, appelé le délai d'allumage, la chaleur dégagée par lacompression entraîne une inflammation spontanée. Il s'ensuitune combustion incontrôlée rapide pendant laquelle la vapeuraccumulée au cours de la phase d'injection initiale brûleintensément. Plus le délai d'allumage est long, plus la quantitéde fioul injecté et vaporisé pendant la phase de "prémélange"est importante, et plus la combustion initiale est explosive.

La deuxième phase de la combustion, ou phase de"combustion par diffusion", est contrôlée par la rapidité àlaquelle se mélangent l'oxygène et le fioul vaporisé restant,après que l'arrivée initiale d'oxygène à proximité desgoutelettes de fioul a été utilisée pendant la combustionprémélangée.

La combustion prémélangée produit dans le cylindre deshausses de pression à taux très rapides qui peuvent émettredes ondes de choc, rompre les segments de piston etsurchauffer les surfaces métalliques. Le cylindre des grosmoteurs diesel est conçu pour résister à un certain taux dehausse de la pression, bien que le taux recommandé varied'un type de moteur à l'autre.

Le CCAI et le CII sont des indices empiriques qui permettentd'estimer le temps qu'il faudra à un fioul injecté pours'enflammer et, par déduction, l'éventualité des dommagescausés au moteur.

Composants du cylindre vulnérables aux taux dehausse de pression élevés

Couronnes de piston en acier garantissant unefiabilité d'exploitation avec des fiouls résiduels defaible qualité.

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La stabilité et la compatibilité sont deuxparamètres très similaires : manque destabilité = fioul instable à la livraison, etmanque de compatibilité = fioulinstable lorsque mélangé dans lacentrale ou à bord d'un navire.


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Taux de la hausse de pression Commentaires(bar/degré - Réglage par

manivelle)Moins de 10 Pas de problème

10-12 Acceptable

12-16 Peut poser des problèmes

Plus de 16 Risque de causer des dégats

Après avoir calculé le CCAI et le CII d'un fioul, il revient àl'exploitant d'évaluer si ce fioul permettra d'exploiterefficacement le moteur. Les variations de charge de moteur, lavitesse nominale et la conception influent sur l'éventualitéd'une mauvaise combustion, et il est donc impossible dedonner des chiffres précis applicables à tous les moteurs. Lafigure ci-contre donne une estimation corrélée au CCAI pourplusieurs types de moteurs. Ces données ont été établies àpartir des résultats de simulations effectuées sur des moteurset des critères de performance publiés.

On détermine principalement les performances d'allumagedes fiouls résiduels requises pour les gros moteurs diesel enfonction du type de moteur et, plus spécialement, de sesconditions d'exploitation. Les caractéristiques du fioul influentbeaucoup moins sur les caractéristiques d'allumage. C'estpour cette raison qu'il est impossible d'appliquer des limitesgénérales d'aptitude à l'inflammation, étant donné que lavaleur qui pourrait poser des problèmes à un moteur dansdes conditions défavorables donnera des résultatssatisfaisants dans bien d'autres circonstances. Evitez toutefoisd'exploiter un moteur dans des conditions de charge partiellelorsque vous utilisez un fioul à CCAI élevé.

A l'échelon mondial, certains fiouls résiduels présentent descaractéristiques de combustion inhabituelles qui imposent unecharge supplémentaire sur l'interface anneau/chemise. Sanscontrôle efficace, l'utilisation de ces fiouls pourrait générer unentretien excessif.

4.4 Récapitulatif

� Les normes des fiouls donnent des informations sur les seuils admissibles, maisil faut toutefois tenir compte des facteurs derépétibilité et de reproductibilité des résultats de laboratoire.

� Mélangez le moins possible les soutages.

� Refuser une livraison de fioul hors norme peut être parfois une décision coûteuse.

� Une bonne connaissance du groupe motopropulseur et du système de traitementdu fioul permet souvent de traiter un fioul hors norme pour le rendre utilisable dans un moteur.

� Les tests réalisés sur un fioul à bord et en laboratoire sont un facteur clé pour assurer la fiabilité optimale d'un groupe motopropulseur.

Le viscomètre et le densimètrepermettent de calculerautomatiquement le CCAI.

Les moteurs modernes sont capables d'utiliser desfiouls à CCAI élevé - mais faites attention àl'exploitation d’un moteur dans des conditions decharge partielle.

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Combustibles et lubrificants manuel de information

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Estimation du CCAI pour divers types de moteur.


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5. Huiles lubrifiantes -Caractéristiques

5.1 TribologieLa tribologie est la science de la lubrification, les lubrifiantsétant conçus pour remédier au frottement de deux surfacessolides, quelles que soient les circonstances. Compte tenu dela grande variété des situations de frottement - à haute oubasse température et sous diverses pressions, en présenced'eau ou d'acides corrosifs, sous vide ou dans un milieuradioactif - le fabricant d'huiles doit être un expert en matièrede formulation des huiles. Tous les lubrifiants usuels sontfabriqués à partir d'une ou de plusieurs huiles de base -brutes ou synthétiques - et d'un mélange d'additifs (produitschimiques), pour obtenir les qualités spécifiques nécessairesqu’exige l'application en cause.

Pour comprendre comment fonctionnent les huileslubrifiantes, il faut tout d'abord évaluer la nature des deuxsurfaces à lubrifier.

Toute surface usinée présente de minuscules irrégularités. Lanature de ces irrégularités varie en fonction de la techniqued'usinage employée, à savoir laminage, tournage, meulage,fraisage ou pierrage à plateau, mais le résultat final est lemême. Examinée au microscope, la surface est loin d'êtrelisse. Lorsque deux surfaces de ce type doivent glisser l'unesur l'autre, des parties renflées entrent en contact et résistentà toute action de glissement. Le contact modifieinvariablement la surface des pièces appariées en raison de ladistortion, du grippage, du microsoudage et de l'usure qu'ilgénère. Un moteur ou toute autre machine exploité(e) dansces conditions ne résistera pas longtemps.

Lorsqu'un lubrifiant est appliqué en quantité généreuse sur lessurfaces, il remplit les dépressions, formant un film continu. Leglissement devient beaucoup plus facile, le lubrifiant aidantles surfaces à se déplacer l'une sur l'autre. Cette condition,que l'on appelle le graissage limite, est propre au régime delubrifiant existant dans les paliers à mouvement lent ou dansles systèmes à glissière graissés.

Si les surfaces se déplacent relativement rapidement et, unefois de plus, si la quantité d'huile est suffisante, cette dernièreest entraînée entre les surfaces et remplit l'espace qui lessépare. La poussée verticale qu'exerce la pression du filmd'huile force les surfaces à "s'éloigner" l'une de l'autre. Si cettepoussée est adéquate, les surfaces sont suffisammentséparées pour éviter tout contact métallique et - à supposerqu’elle ne s'arrête jamais - le cycle de vie de la machine seraitinfini. Les concepteurs de moteur recherchent à obtenir cetype de lubrification - appelé graissage hydrodynamique - quiréduit l'usure et les pertes par frottement.

Une machine ne peut pas fonctionner sans unebonne lubrification.

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Très grande poussée verticale

Graissage limite

Faible poussée

Grande vitesse

Graissage hydrodynamique

Faible vitesse


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Action Phénates Agit sur ledétergente Sulfoners vernis ou laet nettoyante Naphténates boue pour les

neutraliser et les dissoudre

Si tous les mouvements relatifs cessent entre les deuxsurfaces, l'huile s'exprime lentement d'entre les surfacesjusqu'au rétablissement des régimes de graissage limite. Lesfrottements, tout comme l'usure, augmentent. C'est pour cetteraison que l'usure observée dans les paliers est largementsupérieure au moment du démarrage d'un moteur - quand lesconditions de graissage hydrodynamique ne sont pascorrectement établies - que lorsque le moteur fonctionne auxvitesses nominales et que les pressions d'huile correctes sonten place.

La viscosité d'une huile lubrifiante - qui en mesure l’épaisseurou l’aptitude à s'écouler - est le paramètre le plus important.La viscosité d'un lubrifiant contrôle l'épaisseur du film d'huiledans les conditions de graissage hydrodynamique. Les huiless'affinent lorsqu'elles sont chauffées, et il faut donc toujourscorréler la viscosité à la température. On appelle Indice deviscosité (IV) ce rapport entre la viscosité d'une huile et savariation avec la température. Plus cet indice est élevé, moinsla viscosité change avec la température.L'indice de viscositétype des huiles minérales de distillation directe se situe entre95 et 105. Il est parfois possible de l'améliorer en ajoutant despolymères à l'huile, l'application la plus répandue de cettetechnique étant les huiles multigrades utilisées dans lesmoteurs d'automobiles et les systèmes hydrauliques.

5.2 AdditifsC'est en incorporant plusieurs types d'additifs que l'ontransforme une huile de base en un lubrifiant de qualité. Lesadditifs décrits ci-après sont ceux que l'on trouve le plusfréquemment dans les applications industrielles et marines.Certaines compagnies utilisent des additifs et descomposants différents mais, dans l'ensemble, cette liste estcorrecte.

5.2.1 Détergents Les détergents servent à maintenir les composés neutralisantsd’acides en solution dans l'huile. Alcalins en général, ilsréagissent avec les acides forts (sulfuriques et nitriques) quise forment pendant la combustion du fioul et quicorroderaient les pièces internes des moteurs s'ils n'étaientpas neutralisés. On utilise aussi des détergents neutres pourtransmettre à l'huile des propriétés anticorrosives et anti-usure, ainsi d'ailleurs que des propriétés qui lui permettent derésister aux extrêmes pressions.

Les sels et les métaux terreux alcalins tels que le calcium et lemagnésium sont des détergents qui contiennent des métauxalcalins en quantité supérieure à celle requise pour leurfabrication. Ils présentent, par conséquent, de bonnespropriétés détergentes et font preuve d'une excellentecapacité à neutraliser les acides forts.

Palier lisse au démarrage

Jeu

Lubrifiant

Jeu radial

Contact métallique

Lubrifiant

Poussée

Jeu suffisant

Film d’huilesous

Boîtier

Palier lisse en cours d'exploitation

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Agents antimousse Polymères à base Pas vraiment de silicone nécessaires (à très faible dans les moteursconcentration) diesel des

systèmes bien conçus, mais ils réduisent la production de mousse dans les boîtes de vitesses ainsi que dans les raffineries pendant les opérations de mélange.

Action dispersante PIB Les dispersants, (polyisobutylène) oléosolubles ont Succinimides une extrémité

polaire qui attire les impuretés et les fixe, les empêchant de se déposer sur les surfaces métalliques et d'y adhérer.

5.2.2 DispersantsLes dispersants maintiennent la suie et les produits de lacombustion en suspension dans le corps de la charge d'huile,évitant ainsi leur dépôt sous forme de boue ou de laque.

La quantité de ces dispersants s'amenuisant avec le temps, ilest important de changer l'huile régulièrement dans lessystèmes à forte contamination.

5.2.3 Antioxydants

Les antioxydants retardent ou inhibent les processus dedécomposition survenant naturellement dans les huileslubrifiantes lorsqu'elles "vieillissent" ou qu'elles s'oxydent aucontact de l'air. Ces processus d'oxydation donnent lieu à laformation de gommes, de laques et de boues qui entraînentune hausse de l'acidité et de la viscosité. L'oxydationexcessive est l'une des raisons habituelles qui amènent àrefuser une huile dont l'acidité et la viscosité dépassent leslimites admissibles.

Certains antioxydants fonctionnent aussi à des températuressupérieures à 100°C environ en désactivant les surfacesmétalliques. C'est le cas du ZDTP (reportez-vous auparagraphe 5.2.6).

5.2.4 Additifs antimousseLes additifs antimousse inhibent la formation de mousse. L'airemprisonné dans l'huile lubrifiante peut causer un manqued'huile dû à la présence de bulles d'air sur les surfaces decontact, au risque d'entraîner une détérioration catastrophiquedes composants en mouvement. La présence d'additifsantimousse est particulièrement importante dans les systèmesde boîte de vitesses, soumis à une forte aération lorsqueexploités dans des conditions normalisées.

5.2.5 Additifs abaissant le pointd'écoulement

Les huiles minérales, et en particulier celles plus visqueuseset moins raffinées, contiennent de la paraffine qui se cristalliseà basse température. Ce processus augmente rapidement laviscosité de l'huile et entraîne une cristallisation d'autant plusrapide que la température continue à baisser. Les additifsabaissant le point d'écoulement empêchent cetteaugmentation rapide de la viscosité en agissant,généralement, contre l'agglomération initiale des cristauxparaffineux.

Point Polyméthacrylate Utilisé dans les d'écoulement de méthyle qualités 30 de la

classification SAE pour seconformer aux critères de point d'écoulement.


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Agents ZDTP Ces produits anti-usure (dialkyldithiophosphate de zinc) chimiquescomportant ZDDP réagissent du (diéthyldithiophosphate de zinc) avec les surfaces

pour former des films dont la résistance au cisaillement est plus lente que celle du métal parent.

5.2.6 Additifs anti-usure etextrême-pression

Ces deux types d'additifs agissent sur les surfaces en contactpour en diminuer l'usure. Ce phénomène est attribué auxréactions des surfaces en contact en présence d’additifs. Lesadditifs anti-usure les plus communément utilisés sontfabriqués à base de zinc et de phosphore, mais d'autresproduits chimiques ont également été essayés.

Les additifs extrême-pression (EP), qui agissent de façonsimilaire, sont généralement composés de proportionsvariables de sulfure et de phosphore liés chimiquement. Ils sefixent sur les surfaces métalliques exposées pour former desfilms à faible résistance à la rupture, qui limitent lesdommages causés par le microgrippage en cas de rupture defilm.

Dans le fioul, le sulfure présente des propriétés protectricessimilaires pour les éléments d'injection de fioul.

5.2.7 Epaississeurs polymériquesOn utilise ces additifs pour modifier la viscosité d'une huile àdifférentes températures. Les huiles multigrades contiennenttoutes, à quelques exceptions près, des polymères pourépaissir une huile monograde de qualité inférieure et luidonner ses propriétés multigrades, qui lui permettront demieux fonctionner à des températures bien plus basses touten conservant ses caractéristiques lorsque soumise à destempératures élevées. Certaines autorités insistent sur l'emploid'huiles multigrades dans les équipements de secours enraison de leurs excellentes caractéristiquesviscosité/température. On utilise aussi ce type d'additif danscertaines huiles hydrauliques pour en ajuster lescaractéristiques viscosité/température.

5.2.8 Protection contre la corrosion

On incorpore ces agents pour protéger les surfacesmétalliques vulnérables de la corrosion atmosphérique,surtout lorsque les machines sont au repos ou en cours derévision.

Ces additifs comprennent aussi des matériaux alcalins pourneutraliser les acides forts qui se forment au cours de lacombustion. Enfin, ce groupe de matériaux possède despropriétés détergentes (reportez-vous au paragraphe 5.2.1).

Inhibiteurs Sulfates Absorbésde rouille et Thio-urée chimiquementde corrosion Produits chimiques sur les surfaces

types métalliques nues, ces additifs protègent et neutralisent.

Agents Polymères de : Augmentation de améliorants Méthacrylate la viscosité de l'indice Acrylate relative plus de viscosité Oléfin importante à

Styrène- haute températurebutadiène qu'à basse

température.


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6. Huiles lubrifiantes -Prélèvement d'échantillons

Un programme planifié d'analyse des huiles repose avant toutsur l'obtention d'un échantillon représentatif. En effet, unéchantillon qui ne représente pas la condition réelle dulubrifiant et de ses composants au moment du prélèvementrend les résultats des tests et leur interprétation peu fiables etdonc invalides. Nous vous conseillons de tenir compte despoints développés ci-après pour des programmes d'analysessur site ou en laboratoire.

6.1 Le point et la méthode de prélèvement

Evitez de prélever un échantillon dans des zones oùl'écoulement du lubrifiant est restreint ou dans celles où lescontaminants et les produits d'usure ont tendance à sedéposer ou à se regrouper. Si cela ne présente pas dedanger, prélevez un échantillon quand la machinefonctionne, ou dans les 30 minutes qui suivent sont arrêt.Ainsi, les produits d'usure et les contaminants du lubrifiantseront intimement mélangés au lubrifiant et les particulesd'usure plus lourdes n'auront pas eu le temps de sedéposer.

Une fois que vous avez choisi un emplacement et uneméthode de prélèvement propices au composant, collecteztoujours les échantillons dudit composant au même endroitet en suivant la même méthode. Nous vous recommandonsles points d'échantillonnage suivants :

� Robinet purgeur ou autre valve d'échantillonnage installé(e) en AMONT du filtre à huile.

� Tube de jauge d'huile ou autre orifice d'entretien (utilisez alors une pompe à vide).

� Siphon ou canal d'écoulement du réservoir.

6.2 L'intervalled'échantillonnageLorsqu'on débute un programme routinier d'analyse d'huile, ilest d'usage de prélever des échantillons sur l'ensemble dugroupe d'unités/de composants pour recueillir des données debase initiales et détecter rapidement tout composantprésentant de graves problèmes. Une fois ces prélèvementseffectués, on pourra ensuite définir un intervalle initiald'échantillonnages routiniers, en se basant sur les résultats desprélèvements préliminaires, sur les conseils du fabricant descomposants, sur les procédures d'entretien du client, sur lescalendriers de son personnel, et sur l'expérience acquise surdes composants et des applications similaires. Quand leprogramme aura été entièrement établi, on pourra ajuster cetintervalle d'échantillonnage routinier en conséquence. Une foisdéfinis, respectez le plus possible la régularité de cesintervalles.

En l'absence de robinets d'échantillonnage, utilisezune pompe à vide.

Première étape : le prélèvement d'un échantillonreprésentatif

CECN-13-T-92

Coordonnées d'une analyse d'huile effectuée avec lelaboratoire de centrale.


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6.3 Informations de base pourl'analyse des huiles

Avec un programme d'exploitation et de maintenance chargé,personne ne veut remplir des papiers ou tenir des registressans fin. Mais pour qu'un programme d'analyse des huilesdonne des renseignements plus complets que de simplesdonnées de test, l'utilisateur doit fournir des informations surl'équipement utilisé, ainsi que sur les composants et leslubrifiants en service.

Il est facile de procéder à l'enregistrement initial deséquipements en fournissant au laboratoire une listesynthétisée des installations, ou en remplissant un formulaired'enregistrement individuel pour chaque composantéchantillonné. Les données d'exploitation en cours sontensuite envoyées avec chaque échantillon.

Normalement, il est impossible d'analyser immédiatement unéchantillon s'il n'est pas accompagné du nom du client, del'identification de l'unité et du composant, et de la date deprélèvement de l'échantillon. De même, les analyses pourrontêtre retardées et les résultats incorrectement classés dans lecas où une machine aurait déjà fait l'objet d'un prélèvement,mais où les identifications de l'unité et du composant necorrespondraient pas à celles fournies à l'origine. En plus deces données "obligatoires" pour chaque échantillon, vousdevrez également signaler toute opération d'entretien récente,toute modification de la performance ou toutes conditionsd'exploitation inhabituelles.

Nous vous conseillons de désigner une personne qui seraresponsable à long terme de cette partie du programme. Sicela est impossible, attribuez cette responsabilité à un serviceparticipant au programme. Une fois cette responsabilitéétablie, il faudra mettre en place au plus tôt un systèmed'enregistrement des données et d'identification fiable deséchantillons.

Données d'échantillon à saisir dans le logicield'analyse des huiles de Kittiwake.

Tous les principaux fabricants proposent desservices d'analyse des huiles en laboratoire.

On croit souvent à tort qu'un laboratoired'analyse des huiles peut tirer desconclusions valides basées sur lesrésultats des tests sans disposer, àl’appui, de données complémentaires duclient.

Commentaire

Les définitions ci-dessous vous aideront àremplir les formulaires d'analyse deshuiles et les étiquettes des récipientsd'échantillons.NUMERO D'ID DE L'UNITE - Numéro deréférence unique attribué à l'ensemble de tousles organes fonctionnels. Quelques exemples :numéro d'enregistrement d'un avion, actif desociété ou référence d'inventaire, ou encorenuméro de série d'un véhicule.

COMPOSANT - Le type de système, tel qu'unmoteur ou une boîte de vitesses, d'oùl'échantillon est prélevé. D'autres désignations,telles que "gauche", "numéro 3", "arrière" ou unedescription de l'usage réservé au composant,telle que "entraînement du ventilateur",permettront une meilleure identification. Pourobtenir ces données, consultez le registre demanoeuvre des équipements ou descomposants, ou les documents générauxd'exploitation.

TEMPS ECOULE DEPUIS L'ACHAT OU LADERNIERE REVISION - Heures d'exploitationou kilomètres parcourus depuis la mise enservice du compartiment échantillonné, oudepuis sa dernière révision. Sachant que les tauxd'usure normale évoluent tout au long du cyclede vie d'un composant et que le rodage peutprovoquer l'apparition de caractéristiquessemblables à celles d'une usure anormale, cesinformations sont nécessaires à l'interprétationdes résultats.

TEMPS ECOULE DEPUIS LA DERNIEREVIDANGE D'HUILE - Nombre d'heuresd'utilisation du composant ou de kilomètresparcourus entre la dernière vidange et leprélèvement de l'échantillon.

TYPE D'HUILE - Nom du fabricant, du produitet classification SAE ou ISO de la viscosité del'huile échantillonnée. Il existe souvent plusieursmélanges d'un produit de même viscosité, et lenom est donc très important pour savoir quellesréférences de test utiliser.

CONSOMMATION D'HUILE OU HUILED'APPOINT - Quantité d'huile ajoutée pourconserver un bon niveau de remplissage. Nesignalez pas les vidanges d'huile dans cetterubrique, et ne les identifiez pas en tant que"nouvelle huile".


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7. Lubrifiants - Résultats destests

Séparés par quelque 5 à 10 micromètres de la paroi de lachemise du cylindre, les anneaux de piston d'un moteur typeparcourent 250 000 à 350 000 km par an et ce, la plupart dutemps, sans incident ! C'est dire l'importance que revêt lecontrôle de la qualité de l'huile.

Les résultats obtenus du laboratoire de la centrale donnentdes informations précises sur la qualité de l'huile. Danscertains cas, ils donnent aussi une indication de l'état desmachines. Une baisse rapide de la viscosité détectée, parexemple, dans le lubrifiant du carter d'un moteur suggèrel'existence de problèmes associés à l'équipement d'injectiondu fuel. Les paramètres de qualité clés rassurent donc surplusieurs points, à savoir que vous utilisez une huile bienadaptée, encore capable de remplir ses fonctions. Ils donnentaussi des informations précieuses sur les machines elles-mêmes. Ces paramètres portent en particulier sur :

� La viscosité (utilisée également pour les fiouls)

� La teneur en eau (utilisée également pour lesfiouls)

� La teneur en sel

� La charge d'insolubles

� L'indice de base totale (TBN - moteurs diesel)

� L'indice d'acidité totale (TAN - moteurs à essence et autres systèmes de lubrification).

Les fabricants de machines donnent souvent des conseils surles valeurs seuils applicables aux éléments donnés d'unemachine. Dans ce cas, utilisez les seuils spécifiés plutôt queceux, plus généraux, énoncés ci-après.

Un bon programme de contrôle repose aussi sur l'obtentiond'informations ou de détails fiables sur les tendancesévolutives progressive de l'huile en fonction du temps et desheures d'exploitation. L'observation minutieuse de cestendances peut être très révélatrice. Tout écart important, telque la hausse ou la baisse rapide d'une valeur mesurée,avertit à l'avance d'un problème imminent, et ce bien avantque la valeur seuil ne soit atteinte.

Enfin, n'oublions pas que pour que les résultats d'un testsoient valables, il faut que l'échantillon soit représentatif dufluide en circulation. Une manipulation prudente à ce stadeportera ses fruits plus tard. Reportez-vous au Chapitre 6 pourplus d'informations sur le prélèvement d'échantillons d'huileslubrifiantes.

A l'intérieur de Nejapa.Prendre soin de l'huile lubrifiante rapporte à longterme.

Centrale motorisée de Wartsila -Nejapa

Logiciel d'analyse des huiles,faisant apparaître une tendance dans la viscosité.


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7.1 Indicateurs de conditionclés pour les huiles lubrifiantesL'analyse de la condition d'une huile sur site se limite à unnombre réduit de paramètres, qui peuvent toutefois donnerune idée précise sur son état et sur son aptitude à l'utilisation.Elle donne également certaines informations sur l'état desmachines, toutefois moins élaborées, en général, que cellesrésultant d'une analyse spectrométrique complète effectuéeen laboratoire. Nous examinerons dans les paragraphessuivants les paramètres analysés sur site, à savoir :

� La viscosité � Les charges d’insolubles� La teneur en eau � L'indice de base totale - TBN� La teneur en sel � L'indice d'acidité totale - TAN

7.1.1 Viscosité La viscosité est la propriété la plus importante de l'huile. Unehuile de bonne viscosité forme un film à résistance optimaledans le jeu des paliers, minimisant les pertes par frottement etles fuites.

On mesure le cisaillement des huiles multigrades à faibletempérature, et le numéro SAE identifie une qualité double,comme15W/40 par exemple, où le premier chiffre s'applique àla viscosité exprimée en centiPoises (cP) à une températureréduite. Les huiles se réclamant d'une qualité de viscosité SAEdoivent aussi se conformer à des mesures de cisaillement àtempérature élevée. En général, les huiles hydrauliques, deturbines et de boîtes de vitesses sont conformes auxdésignations de viscosité ISO mentionnées dans le tableau ci-contre.

La viscosité d'une huile à moteur baisse parfois lorsqu'elle estdiluée dans un fioul distillé, lorsque l'huile d'appoint utiliséen'est pas de bonne qualité, ou suite au cisaillement desadditifs polymériques. De même, la viscosité peut augmenterquand la charge de suie (teneur en charges d’insolubles) estexcessive ou quand la centrifugeuse ou les filtres nefonctionnent pas correctement. Le vieillissement parl'oxydation ou dégradation thermique peut provoquer, pourtoutes les huiles, un épaississement et une hausse de laviscosité. La viscosité d'une huile doit toujours être expriméepar rapport à une température normalisée, de 40°C ou 100°Cen général.

Qualité de viscosité Viscosité en cSt à 100°CSAE Min Pompable0W 3.8 -355W 3.8 -3010W 4.1 -2515W 5.6 -2020W 5.6 -1525W 9.3 -1020 5.6 Max <9.330 9.3 Max <12.540 12.5 Max <16.350 16.3 Max <21.9

L'huile lubrifie, nettoie et refroidit.

Qualité Viscosité en cSt à 40°C

ISO Min Max

ISO VG 2 1.98 2.4ISO VG 3 2.88 3.52ISO VG 5 2.14 5.06ISO VG 7 6.12 7.48ISO VG 10 9.00 11.0ISO VG 15 13.5 16.5ISO VG 22 19.8 24.2ISO VG 32 28.8 35.2ISO VG 46 41.4 50.6ISO VG 68 61.2 72.8ISO VG 100 90.0 110ISO VG 150 135 165ISO VG 220 198 242ISO VG 320 288 352ISO VG 460 414 506ISO VG 680 612 748ISO VG 1000 900 1100ISO VG 1500 1350 1650

Le viscomètre Kittiwake permet de déterminerrapidement la viscosité à 40° 50° et 100°C.


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Appareil de contrôle de teneur en eau deKittiwake, rapide et fiable

MV Eletion est équipé de moteurs Wartsila

7.1.2 Teneur en eau La contamination par l'eau peut provoquer divers problèmesselon les types d'huiles lubrifiantes, bien que la corrosion soittoujours directement associée à ce contaminant. Quel quesoit l'équipement, l'eau peut chasser l'huile des surfaces decontact, réduisant la lubrification et faisant réagir les surfacesqui risquent d'agir elles-mêmes en tant que catalyseurs dedégradation de l'huile.

Ce problème affecte surtout les huiles synthétiques à based'esthers (par ex. de nombreuses huiles de turbines) quiréagissent aussi avec toute eau présente (hydrolyse). L'eauémulsifiée peut accroître la viscosité du lubrifiant. On aobservé, de temps à autre, qu'elle provoquait une graveinstabilité de l'huile et un appauvrissement de ses additifs. Lesproblèmes - visibles ou non - surviennent dans n'importe quelsystème où la présence d'eau excède 0,2 % environ (certainssystèmes tolèrent très mal l'absorption d'eau).

L'eau est un contaminant important dans de nombreuxsystèmes de lubrification. En effet, les pannes qu'elle risquede provoquer peuvent résulter de plusieurs mécanismes. Lacontamination par l'eau dans les réservoirs de stockaged'huiles lubrifiantes peut être à l'origine d'une culturemicrobiologique formant de la levure, des moisissures et desbactéries qui bouchent les filtres et corrodent très rapidementles dispositifs d'alimentation de fioul.

Dans le cas de contacts lubrifiés très chargés, surtout quandles films d'huile sont fins (sur les dents d'engrenage parexemple), la contamination par l'eau peut rapidementprovoquer une panne due à la détérioration localisée ougénérale des conditions du film d'huile. La panne pourra êtreplus progressive si elle résulte de la corrosion localisée ougénéralisée des composants du système et/ou d’effetsmodifiant la fonctionnalité de l'huile elle-même.

La contamination par l'eau dans un système peut provenir denombreuses sources, dont :

� La fuite d'un refroidisseur d'huile, d'un refroidisseur à air de charge, ou d'un serpentin de chauffage à vapeur.

� La condensation de l'humidité atmosphérique.� Les gaz de soufflage provenant de la chambre de

combustion ou en aval de segments de pistons de compression des moteurs diesel.

� Les fuites provenant des évents des réservoirs(surtout s'ils sont exposés aux intempéries).

� Les fuites provenant des fissures ou des joints des gaines de réfrigérants.

� La contamination par les huiles d’appoint (surtout dans les systèmes à faible tolérance à l'eau).

L'eau :� Corrode les surfaces métalliques

et attaque les substrats des aliers.

� Déstabilise les additifs chimiques incorporés au lubrifiant.

� Forme des émulsions.

� Modifie la pression de la vapeur de lubrification, encourageant la cavitation.

MV Elation. Les sources de la contamination parl'eau peuvent être infinies.


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7.1.3 Sel La présence de sel révèle une entrée d'eau de mer. Le selrend l'eau bien plus corrosive dans n'importe quel systèmeet reste dans le lubrifiant même quand l'eau a été éliminéesous l'action de la chaleur, ce qui est le cas dans unmoteur. Il cause des dégâts permanents dans le moteur encatalysant la corrosion par l'eau en présence de n'importequel acide fort.

Le sel même peut réagir avec l'étain des matériauxrecouvrant les paliers pour former des écailles d'oxydestannique très dures qui rayent les tourillons et le métaldes paliers. Il peut aussi causer des dégâts considérableslorsque mélangé aux produits de la combustion des fioulslourds, tels que la corrosion à haute température, l'érosionet l’usure du siège des soupapes.

Le seuil maximum admissible de la teneur en sel dansl'huile est généralement inférieur à 50 PPM, mais unevaleur égale à zéro est préférable.

7.1.4 Charges d’insolublesCe test ne concerne vraiment que les huiles pour moteurdiesel, où les niveaux de contamination types dépassentlargement ceux de tout autre système de lubrifiant. Seuleexception, certaines turbines à gaz aéronautiques qui onttendance à développer un problème connu sous le nom"d'huile noire".

La mesure en laboratoire des charges d’insolubles par l'ASTMD893 est la méthode de référence reconnue dans l'industrie.On pourra aussi mesurer le pourcentage total des chargesd’insolubles par IP316 - qui présente une corrélationrelativement bonne avec l'ASTM D893 - en utilisant l'heptaneen tant que solvant. Il existe d'autres tests "maison" (tels quele photomètre IC) qui fournissent principalement uneindication sur la teneur en carbone, en cendres de métauxd'usure et d’éléments combustibles métalliques, et enparticules abrasives aéroportées.

Le pouvoir dispersant et détergent de l'huile lubrifiante estaffecté, ce qui accélère la tendance à l'accumulation dedépôts autour du piston supérieur et des segments de piston.En général, plus un moteur vieillit, plus les niveaux de chargesd'insolubles augmentent avant dans certains cas de retomber,la consommation d'huile devenant le facteur dominant pourun moteur très usé.

Des niveaux élevés de charges d'insolubles provoquent :

� Une hausse de la viscosité de l'huile

� L'usure des paliers et des surfaces de roulement

� Le blocage des conduites et des filtres à huile

� L'encrassage autour des segments de piston et le cordon (cloison) de la tête des pistons.

Les charges d’insolubles des huiles àmoteurs se composent des élémentssuivants :

� Carbone provenant de la combustion incomplète du fioul et, à un moindre degré, des lubrifiants.

� Polymères organiques provenant de l'oxydation du lubrifiant ou des fiouls.

� Sulfates provenant de la combustion du soufre contenu dans le fioul et de la réaction aux additifs TBN (alcalins).

� Asphaltènes (provenant principalement des moteurs alimentésen fiouls résiduels). L'encrassage descarters, qu'on appelle de la "peinture noire", est dû aux asphaltènes contenus dans l'huile.

Tampon depousséeendommagé parl'eau de mer.Le résultatn'est pas beauà voir.

Test Kittiwake pour mesurer la teneur en charged’insolubles dans les huiles à moteurs et les huileslubrifiantes de l’aéronotique.

Test Kittiwakepour détecterla présence desel dans leshuiles et lesfiouls.


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7.1.5 Indice de base totale (TBN)

Ce test, qui s'applique uniquement aux lubrifiants des moteursdiesel, ne concerne ni les huiles pour engrenages, ni leshuiles hydrauliques. Les additifs alcalins permettent deneutraliser les acides provenant de la combustion (acidessulfuriques et nitriques principalement) et les acidesorganiques, plus faibles, provenant de l'oxydation de l'huile aufur et à mesure qu'elle vieillit. Le TBN mesure la capacitéd'une huile à moteurs à neutraliser les acides forts issus de lacombustion du fioul. Il ne mesure pas son alcalinité (plussemblable au pouvoir savonneux qu'aux alcalis forts), maisplutôt la réserve alcaline de l'huile ou son pouvoir deneutralisation des acides.

Parce que l'huile des moteurs diesel à piston fourreau (grandeet moyenne vitesse) est exposée aux produits de lacombustion, son indice de base totale (TBN) baisse, mais sestabilise en général quand la consommation du TBN parneutralisation est compensée par le restockage d'huile neuvede remplacement. L'indice de base totale des huiles desystème des gros moteurs à crosse à deux temps peutaugmenter suite à leur contamination par le drainage de l'huileà cylindre à TBN très élevé, via les presse-étoupes, ou suite àl’appoint avec une huile de qualité incorrecte.

Une baisse de l'ordre de 50 % du TBN dans une huile neuveindique que l'huile est presque parvenue à la fin de sa vieutile. Un TBN minimum égal à sept (7) fois la teneur en soufredu fioul en cours d'utilisation est un autre facteur révélateur.En effet, les fournisseurs d'huiles recommandent en généralde changer totalement ou partiellement une huile présentantun TBN de cet ordre pour optimiser ses propriétésneutralisantes des acides. Cette recommandation se baseprincipalement sur les conseils des fabricants de moteurs.

Pour résumer, le taux de soufre et le volume initial du carterd’huile sont les facteurs décisifs de la vitesse de dégradationdu TBN. Parallèlement, la stabilité finale du TBN dépend de lavitesse de consommation de l'huile et de la teneur en soufredu fioul.

Une baisse rapide du TBN est due à :

� Une faible consommation d'huile

� De faibles volumes du carter d’huile

� Un fioul à forte teneur en soufre

Une huile aux réserves de TBN trop faibles n'a pas un pouvoirde neutralisation suffisant, entraînant la corrosion deséléments du moteur surtout autour des segments de piston,des cordons de tête de piston et du palier supérieur. Ellerisque aussi de provoquer un encrassement accru deséléments internes du moteur et des voies de refroidissementsous les pistons.

Application type du TBN de l'huile

5 Huiles de système, moteurs à crosse à faible vitesse

Moteurs diesel et à gaz grande vitesse fonctionnant au diesel automobile

Fioul à teneur en soufre < 0,2 %

Moteurs diesel automobiles

10 Moteurs diesel grande vitesse, fiouls distillés à teneur en soufre < 0,5 %, gasoil, F76 etc…

15 DBM fioul de moteurs diesel grande et moyenne vitesse (DMC max)

20 Moteurs à piston fourreau à vitesse moyenne

Fioul ul à teneur en soufre < 2 % (DMC max)

Fiouls mélangés dans les moteurs auxiliaires

30 Moteurs à piston fourreau à vitesse moyenne. Tous les fiouls

40 - 55 Moteurs à piston fourreau à vitesse moyenne, surtout ceux dont la capacité du carter d’huile est plus faible ou qui consomment peu d'huile. Tous les fiouls.

>60 - 100 Huiles pour cylindres, moteurs à crosse à faible vitesse.

Test TBN de Kittiwake pour les huiles au TBNde 0 à 55.


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On obtient souvent le TBN requis dans les moteurs à gaz enutilisant un mélange très faible d'additifs à faible teneur decendres. Dans le secteur de l'automobile, on a tendance àpréférer le magnésium aux sels de calcium dans lacomposition des additifs. Ces huiles doivent avoir une faibleteneur en cendres, les cendres chaudes déposées sur leséléments de combustion pouvant provoquer le préallumagedu gaz pendant les temps d’induction ou de compression.Dans ces applications, le TBN baisse parfois très rapidementsous l’effet des températures d'exploitation élevées et - si lemoteur est alimenté en gaz de déchets - à cause desimpuretés contenues dans le fioul lui-même.

7.1.6 Indice d'acidité totale (TAN) etIndice d'acide fort (SAN)

Les huiles réagissent en permanence à l'oxygèneatmosphérique pour produire des produits d'oxydationorganiques, acides par nature. A la température ambiante,cette réaction est très lente et influe peu sur la condition del'huile. Mais aux températures élevées prédominantes au seind'un moteur en exploitation, la vitesse de réaction estlargement supérieure. Ce phénomène est d'autant plusévident en cas de réchauffement localisé des surfaces enfrottement, où les températures peuvent être bien plus élevéesque celles des métaux environnants. Les produits decombustion et d'usure en solution dans l'huile peuventcatalyser davantage la réaction entre l'huile et l'oxygène.

Les produits de cette dégradation sont des acidesorganiques, qui ne réagissent pas facilement aux additifs TBNalcalins, avec lesquels ils ont tendance à coexister. Ilsaccroissent la viscosité de l'huile et peuvent se déposer sousforme de laque sur les surfaces chaudes.

L'indice d'acide fort, ou SAN, mesure la force des acidesprésents dans l'huile. Il indique que les additifs alcalins d'unehuile de moteur diesel ont été épuisés, et qu'il y a un risquede forte corrosion du moteur. Le test qui permet de déterminerle SAN des huiles de moteur est assez simple, mais lesrésultats n'ont pas vraiment un intérêt direct. C'est un peucomme si vous fermiez la porte d'un box une fois que lecheval s'est échappé. Il est préférable de surveiller de près laréduction de l'indice d'acidité totale.

Test Kittiwake du TAN dans les huiles minéraleset synthétiques

Relations entre le volume du carter et laconsommation de lubrifiant avec la valeur BN

L’effet de lubrifiant neuf sur l’équilibre de la valeur BN

Nombres d’heures de fonctionnement Nombres d’heures de fonctionnement

Lubrifiant de 40 BN

Lubrifiant de 30 BN

D’heures de fonctionnement

L’effet de la concentration de soufre sur ladiminution de BN en fonction du nombres

d’heures de fonctionnement

Faible concentration de soufre

Haute concentration de soufre


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L'indice d'acidité totale, ou TAN, mesure la quantité des acidesorganiques faibles et des acides minéraux forts présents dansl'huile. Il s'applique aux boîtes de vitesses, aux moteurs à gaz,aux turbines à gaz et aux lubrifiants hydrauliques.

En général, l'indice d'acidité totale ne concerne pas leslubrifiants des carters de moteurs, à moins qu'ils ne soientfortement contaminés. Les lubrifiants des carters de moteurs àgaz constituent toutefois une exception. Dans ce cas, le TBNpeut diminuer très rapidement et les fortes températuresd'exploitation risquent de générer des taux élevés d'acidesorganiques faibles.

Une hausse du TAN est généralement associée à l'oxydationde l'huile due à son âge et/ou aux températures d'exploitation.Observez les tendances ainsi que les valeurs absolues poursurveiller le TAN.

Un indice d'acidité totale élevé entraîne :

� La formation de gommes et de laques sur les surfaces métalliques

� Des pertes de pompages lorsque associé à une hausse de la viscosité

� Une accélération progressive de la vitesse d'accroissement du TAN

� La corrosion du système, surtout en présence d'eau.

Les hautes températures de combustion dans les moteurs àgaz (surtout ceux qui utilisent un pouvoir comburivore (rapportair/fioul de 1:1)) entraînent une baisse rapide du TBN. Cettetendance est amplifiée par l'emploi de gaz de déchets, enquel cas la vie utile type d'une huile est de moins de 500heures. Dans ces circonstances, un TAN et une viscositéélevés deviennent les paramètres limitatifs de la vie utile del'huile.

Les lubrifiants utilisés dans des applications autres que lesmoteurs sont souvent légèrement acides pour plusieursraisons, dont l'amélioration de leurs propriétés séparatrices del'eau. Certaines huiles possèdent à la base un indice d'aciditétotale "élevé". Ce TAN peut baisser au fur et à mesure del'appauvrissement des additifs à l'usage, puis remonterlentement quand les effets du vieillissement se font ressentir. Ilest donc important de surveiller la tendance du TAN plutôtque de baser uniquement ses conclusions sur les résultatsd'un test.

Moteur à gaz à allumage par étincelle WartsilaW34.

Dans les moteurs à gaz, la combustion génère destempératures très élevées et une oxydation rapide dulubrifiant, à moins que les moteurs ne fonctionnentà bas taux de combustion .

Le TAN doit être contrôlé en fonction des tendanceprogressive plutôt que par échantillion unique

Temps

Lubrifiant 1

Lubrifiant 2

Lubrifiant 3

Limite maximale pour leTAN d’ une huile usagée


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7.2 Huiles des moteurs diesel

Les huiles des moteurs diesel sont complexes à analyser et àinterpréter. Elles doivent traiter un grand nombre decontaminants internes, dont les produits de la combustion etl'eau. Les lubrifiants remplissent des fonctions importantesdans le moteur, à savoir :

� Ils refroidissent le moteur en permanence en circulant dans le système de lubrification.

� Ils permettent d'éviter la surchauffe des surfaces de contact en mouvement en réduisant les frottements.

� Ils dispersent la suie et les autres produits de la combustion du carburant.

� Ils neutralisent les acides de combustion corrosifs.

On attend du lubrifiant qu'il remplisse ces fonctions tout aulong de la vie utile de la charge d'huile. Les moteursmodernes, qui consomment peu d'huile, ont donc besoin delubrifiants aux performances accrues. La consommationd'huile permet au système de recevoir de l'huile neuve deremplacement qui aide à restaurer certaines de ses propriétésde base créant normalement - en plus des effets del'équipement associé de centrifugeage de l'huile - un certainéquilibre au sein du système.

A l'origine, les additifs incorporés dans l'huile offrent uneprotection contre les hautes températures et les atmosphèrescorrosives présentes dans un moteur moderne à combustioninterne. Toutefois, les additifs et l'huile se détériorentprogressivement sous les effets du temps et des agressionscontinues. La suie, les métaux d'usure et la contamination dufuel contribuent tous à la décomposition par oxydation, quidétruit lentement les propriétés lubrifiantes de l'huile demoteur ; les additifs détergents alcalins étant, quant à eux,appauvris suite à la formation d'acides forts provenant de lacombustion du fuel.

Type Fuel Viscosité Insolubles TBN Eau Point d'éclair

Ecart Maximum Changement/Min Maximum Minimum

Automobile Distillé + / - 25% 2% -60% /1 0.5% 180°

Grande vitesse Distillé + / - 20% 2% -50% /2 0.3% 180°

Vitesse moyenne Distillé +20% -10% 2.5% -50% /5 0.2% 180°

Vitesse moyenne Résiduel +20% -10% 2.5% -50% /10 0.2% 180°

Vitesse faible Résiduel +30% -10% 1% +50% /12 max. 0.2% 180°

Moteur diesel à vitesse moyenne Wartsila 46.

Laboratoire de centrale pour les moteurs diesel.


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7.2.1 Huile du carter-moteur

Les huiles du carter-moteur sont continuellement exposéesaux produits de la combustion. Elles doivent être capables deremplir toutes les fonctions - quelles qu’elles soient - delubrification et de refroidissement et de faire face en plus à lacontamination provenant des chambres de combustion. Ceshuiles, qui lubrifient tous les moteurs à piston fourreau, sontsoumises à d'autant plus d'agressions que les volumesnominaux de la charge d'huile sont réduits (carters d’huile depetite taille), tandis que la puissance volumétrique (puissancepar volume cyclique du moteur) augmente et que les niveauxde contamination en contaminants de carbone et de soufredérivées de la combustion montent.

Dans les moteurs plus petits, ces huiles lubrifient aussi lespaliers du turbocompresseur.

Viscosité

Les qualités de viscosité d'huile moteur les plus courantessont les huiles monograde SAE 30 et SAE 40 ou leurséquivalents multigrades (utilisés dans les moteursautomobiles). On pourra utiliser une huile à la viscosité plusfaible - qui permet une vitesse de rotation au démarrage plusélevée pour une puissance de système de démarrage donnée- pour faciliter le démarrage des moteurs dans unenvironnement à faible température ambiante.

Teneur en eau et eau salée/douce

L'eau est un contaminant pernicieux quels que soient lessystèmes de lubrification. En effet, les pannes qu'il risque deprovoquer peuvent résulter de plusieurs mécanismes. L'eau :

� Corrode les surfaces métalliques non protégées

� Attaque les substrats des paliers.

� Déstabilise les additifs chimiques incorporés au lubrifiant.

� Encourage la formation d'émulsions.

� Modifie la pression de la vapeur du lubrifiant.

La contamination par l'eau dans les réservoirs de stockaged'huiles lubrifiantes (surtout dans le cas des huiles de carter-moteur et de systèmes de lubrification) peut être à l'origined'une culture microbiologique formant de la levure, desmoisissures et des bactéries qui bouchent les filtres etcorrodent très rapidement les dispositifs d'alimentation.

Dans le cas de contacts lubrifiés très chargés, surtout quandles films d'huile sont fins (sur les dents d'engrenage par

Moteur diesel à vitesse moyenne Wartsila 38.

La dilution du fuel a réduit l'épaisseur de l'huile,provoquant l'usure du palier et du tourillon.

Paliers détériorés par l'eau faisant apparaître uneérosion par cavitation du matériau de revêtementdu palier.


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exemple), la contamination par l'eau peut rapidementprovoquer une panne due à la détérioration localisée ougénérale de l'état du film d'huile. La panne pourra être plusprogressive si elle résulte de la corrosion localisée ougénéralisée des composants du système et/ou d’effetsmodifiant la fonctionnalité de l'huile elle-même.

La contamination par l'eau dans un système de bord peutprovenir de nombreuses sources, dont :

� La fuite d'un refroidisseur d'huile ou d'un serpentin de chauffage à vapeur.

� La fuite d'un refroidisseur de l'air de suralimentation.

� La condensation de l'humidité atmosphérique.

� Les gaz de soufflage provenant de la chambre de combustion ou en aval des segments de pistons decompression des moteurs diesel.

� Les fuites provenant des évents des réservoirs (surtout s'ils sont exposés aux intempéries).

� Les fuites provenant des fissures ou des joints des gaines de réfrigérants.

Charges d’insolublesLa contamination provient principalement des produits de lacombustion, des cendres du fuel, du carbone et du fuelpartiellement oxydé, ainsi que - dans une proportion plusfaible - des produits de l'oxydation de l'huile et des additifs delubrifiants usés. La suie provenant de la combustion, mesuréedans le test de teneur en charges d’insolubles, constitue leprincipal élément de contamination.

Les charges d’insolubles se composent des éléments suivants :

� Carbone provenant de la combustion incomplète du fioul et, à un moindre degré, des lubrifiants.

� Polymères organiques provenant de l'oxydation du lubrifiant ou des fiouls.

� Sulfates provenant de la combustion du soufre contenu dans le fioul et de la réaction aux additifs TBN (alcalins).

� Métaux d'usure.

� Cendres de fioul métalliques,et les particules abrasives aéroportées.

� Asphaltènes (provenant principalement des moteurs alimentés en fiouls résiduels).

Des niveaux élevés de charges d'insolubles provoquent :

� Une hausse de la viscosité de l'huile

� L'usure des paliers et des surfaces de roulement

� Le blocage des conduites et des filtres à huile

� L'encrassage autour des segments de piston et sur le cordon (cloison) de la tête des pistons.

Dem-coussinet de la tête de bielle. Surface eraflée etrongée par l'incrustation de particules provenantd'une huile contaminée.

Détérioration des paliers provenant de la corrosionpar l'eau au cours du stockage.

Usure par abrasion du revêtement d'un palier,provoquée par une teneur élevée en charged'insolubles.


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Le pouvoir dispersant et détergent de l'huile lubrifiante estaffecté, ce qui accélère la tendance à l'accumulation dedépôts autour du piston supérieur, des segments de piston etsous la couronne de piston.

Le niveau de contaminants provenant de la combustionaugmentant dans le carter en raison du fioul appauvri et desvolumes de carter d’huile plus petits, les gaz et les vapeurs decombustion peuvent se condenser dans les zones moinschaudes où l'écoulement d'huile est plus faible. On pense quecette condensation est à l'origine d'un phénomène que l'onappelle "peinture noire", qui affecte le pouvoir dispersant del'huile et permet aux charges d’insolubles carbonées de sedéposer. On envisage aussi une autre source decontamination, à savoir la précipitation d'asphaltènesprovenant des fuites de fioul qui entrent en contact avec desstocks d'huiles lubrifiantes très paraffineuses.

La combustion des carburants gazeux étant propre, lesniveaux de charge d'insolubles dans le carter d'un moteur àgaz sont en général très faibles.

On appelle parfois "huile noire" les charges d’insolubles desturbines à gaz aéronautiques.

TBN

L'huile est constamment exposée aux produits acides de lacombustion, qui doivent être neutralisés avant de corroder lespièces du moteur. Dans les moteurs alimentés en fioulsdistillés, les taux de soufre sont généralement inférieurs à 1 %et la réserve alcaline de l'huile neuve dépasse rarement 15TBN, se situant le plus souvent entre 8 et 10 TBN. Lesmoteurs alimentés en fiouls résiduels plus lourds sontexposés à un régime de combustion plus corrosif, les taux desoufre types étant de 2 à 4 %.

Dans ce cas, les taux de TBN sont généralement de l'ordre de20 à 40, en fonction du taux de soufre. Dans les moteurs àfaible consommation d'huile, cet indice peut même atteindre50 à 55 pour limiter la vitesse de dégradation du TBN.

Tout comme dans le cas des huiles à cylindre, l’indice de“surbacité”, qui influe sur la réserve alcaline et sur le pouvoirdétergent, est particulièrement important dans les segmentsde piston où le pouvoir détergent nettoie les surfacesmétalliques et empêche la formation de vernis.

La gallerie de refroidissement sous la couronne depiston est vulnérable à l'accumulation de dépôts.

Le filtre élimine les particules agglomérées.

Corrosion du revêtement due à une huilelubrifiante contaminée à TBN probablement trèsfaible.


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7.2.2 Huile de système

On utilise ce type d'huile dans le carter des gros moteurs àcrosse à deux temps, où le lubrifiant n'entre pas en contactavec les gaz de combustion. La tige de piston est contrainte àse déplacer verticalement, la crosse assurant tous lesmouvements angulaires. Il est donc possible d'isoler le carterde tous les produits de la combustion.

A l'origine, les huiles de système étaient des huiles minéralesde distillation directe, dotées d'une certaine protection contrela rouille et l'oxydation. On estimait qu'une faible surbacité, del'ordre de 1,5 TBN, donnait à l'huile une protection contre uneéventuelle pénétration d’une réaction acide forte - découlantd’un drainage d'évacuation - dans le carter par les presse-étoupes de la tige de piston. Normalement, les huiles desystème modernes ont un TBN plus élevé, souvent de l'ordrede 6 à 8 TBN. Lubrifiant non seulement tous les paliers ducarter, mais aussi les engrenages ou les entraînements àchaîne, elles tiennent en plus lieu de vecteurs de transfertthermique pour le refroidissement des pistons.

La fuite des canalisations de vidange de l'huile de cylindrepeut provoquer un accroissement du TBN de l'huile desystème, qui s'accompagne parfois d'une hausse de laviscosité et de la teneur en charge d’insolubles. On peut aussiutiliser les huiles de système pour lubrifier le palier detransmission à tige et d'autres paliers des arbres porte-hélicesdes navires de grande taille. Dans cette application, l'eau estle seul contaminant qui puisse avoir des conséquencessérieuses.

7.2.3 Huile à cylindre On utilise l'huile à cylindre dans les moteurs à crosse à faiblevitesse, où le piston est séparé du carter. On rencontreprincipalement ce type de moteur dans les applicationsmarines où la vitesse très lente du vilebrequin permetl'entraînement direct d'une hélice de grand diamètre.Toutefois, on les trouve dans quelques applications terrestrespour la production d'énergie.

Une huile à cylindre a pour principales fonctions de lubrifierl'interface segment de piston/paroi de la chemise du cylindreet d'assurer une isolation dynamique aux gaz. A proximité ouau PMH (point mort haut), ces propriétés deviennentessentielles et très difficiles à conserver. Les segments depiston passent à un mouvement ascendant et descendantdans des conditions de graissage limites essentiellement,alors que la pression des gaz et la charge exercée sur la facedu segment du piston augmentent rapidement.

Les huiles plus visqueuses proposent une solution en créantdes films suffisamment résistants, dans les conditions limites,pour maintenir l'isolation aux gaz et séparer le segment dupiston de la paroi de la chemise.

Sulzer 5RTA62U : L'huile de système sert àlubrifier le carter des moteurs à crosse.

On utilise aussi parfois les huiles de système pourlubrifier les paliers de transmission à tige.

Sulzer 6RTA48T : On utilise de l'huile àcylindre pour lubrifier le piston, les segments et lachemise des moteurs à crosse.


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L'emploi de qualités plus lourdes de fuels résiduels au taux desoufre plus élevé requiert de l'huile à cylindre un pouvoiraccru de neutralisation des acides. Dans certaines huiles àcylindre, les additifs représentent plus de 30 % du produit. End'autres termes, une large quantité de lubrifiant se composed'additifs et non pas d'huile.

Les moteurs à course très longue et les pressions decombustion plus élevées accroissent les problèmes auxquelssont exposés les lubrifiants à cylindre. Les fabricants demoteurs voudraient que la température de la paroi de lachemise passe d'une moyenne de 160°C à 190°C, pouraugmenter l'efficacité thermique et disposer de marges pluslarges afin d’éviter les température de point de rosée desacides. Pour conserver les conditions du film d'huile à cestempératures de surface linéaire plus élevées, on trouvesouvent aujourd'hui des huiles à cylindre plus lourdes d'uneviscosité de 20 à 24 cSt à 100°C. Ces huiles ont l'inconvénientd'avoir tendance à s'étaler moins facilement sur la surface dela chemise du cylindre. Toutefois, à la température élevée dela chemise du cylindre, la différence de viscosité entre unehuile SAE 50 de qualité supérieure et une huile de qualitéinférieure diminue (2 à 3,5 cSt à 200°C environ), et les effetsd'une plus forte viscosité sont donc minimes.

7.3 Moteurs à gaz

Type Visc. Insol. TBN TAN Eau Point d'éclair

Vitesse moyenneGaz naturel à 100°C +25% 1.0% 2 2.5 0.3% 180°Bas taux de +50% Hausse sur compression à 40°C l'huile neuve

Les moteurs à gaz fonctionnent à plusieurs régimes decombustion.

Combustibles pour moteur diesel : diesel ou gaz, dansn’importe quelle proportion, incorporant en général environ 2% au minimum de carburant diesel pour l'allumage du gaz.Les lubrifiants et les seuils ont tendance à être similaires àceux utilisés dans les moteurs diesel alimentés en distillats,bien qu'on spécifie souvent une huile à faible teneur encendres (TBN) pour une exploitation prolongée au gaz.

La combustion du gaz naturel utilise un pouvoir comburivoreou un rapport air/fioul affaibli. La combustionstoechiométrique impose des charges thermiques trèsélevées au moteur et à l'huile qui entraînent une oxydation etune nitrification par nitrobacters rapides. Il se peut que laviscosité, tout comme le TAN, augmentent rapidement. Cettecombustion est propre et les niveaux de charges d'insolublesrestent relativement faibles. Les moteurs exploités à unrapport air/fioul affaibli fonctionnent à des températures decombustion faibles et la vie utile de l'huile est normalementlongue. Il n'est pas rare qu'elle dure de 5 000 à 10 000 heures.

Sulzer 12RTA84C : Très gros moteur diesel àcrosse de faible vitesse.

Laboratoire de centrale pour les moteurs à gaz.

Centrale de Stövring affinée au gaz naturel.


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Les sources de contamination par l'eau, tout comme lesseuils, sont identiques à ceux des moteurs diesel. Dans cesconditions, une hausse de la viscosité ou du TAN estgénéralement un facteur néfaste.

Les moteurs affinés au gaz de déchet fonctionnent selon desprincipes semblables à ceux des moteurs à gaz naturel, ladifférence clé étant le carburant. Le gaz de déchet contientdes composés très aggressifs tels que, par exemple, leschlorures provenant des réfrigérants et des gaz propulseursd'aérosols.

Ces éléments peuvent provoquer une acidification rapide del'huile. Invariablement, la vie utile de l'huile est abrégée,n'atteignant souvent que de 250 à 500 heures. Dans cesconditions, la baisse du TBN ou l'accroissement du TAN sonten général des facteurs néfastes. Nous vous recommandonsd'effectuer des prélèvements et des analyses d'huile àintervalles réguliers.

7.4 Boîtes de vitessesencapsulées

Les systèmes de boîte de vitesses se composent de paliersen métal blanc antifriction ou à billes, d'engrenages acier suracier ou acier sur bronze aux configurations variées. Lesystème est invariablement installé dans un boîtier qui leprotège de la contamination externe et qui l'alignegéométriquement pour l'engrènement.

Moteur à carburant mixte diesel ou gaz Wartsila 32

Moteur à gaz stationnaire Wartsila 34

Paramètres Condition de Seuil implicite Commentairesde test clés l'huile

Viscosité Satisfaisante < +/- 15% nom On observe plus souvent une hausse qu'une (cSt à 40°C) Limite >15-20% baisse de la viscosité. Prenez-en note et faites

Dépasse le seuil >+/-20% nom des vérifications plus fréquemment. Vérifiez que la qualité de l'huile d’appoint correspond à celle de l'huile d'origine.

Eau (% ) Satisfaisante 0.05% - 0.15% Vérifiez que le seuil supérieur correspond à celuiLimite 0.15% - 0.2% stipulé par le fabricant. Certaines huiles ne Dépasse le seuil > 0.20% tolèrent pas l'eau - FAITES ATTENTION. Les

huiles des boîte de vitesses des turbines àvapeur vapeur sont souvent celles qui tolèrent le mieux

l'eau. A l'inverse, les huiles synthétique sont parfois celles qui la tolèrent le moins.

TAN Satisfaisante Reportez-vous Surveillez toujours la tendance du TAN qui, Limite aux seuils stipulés dans certains cas, peut baisser dans l'huile Dépasse le seuil par le fabricant neuve puis remonter quand l'huile vieillit.


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Les vitesses et les charges varient considérablement enfonction de l'application et de la position de l'engrenage dansla transmission.

Les systèmes de transmission simples, normalement pluspetits, font l'objet d'une lubrification par bain ou par projection.Les systèmes plus grands et plus complexes sont parfoisalimentés en huile pompée et sont dotés de refroidisseursainsi que d'un système de nettoyage de l'huile composé defiltres et de coalesceurs. Les systèmes de traitement centrifugede l'huile spécialisés, bien que recommandés, sont rarementutilisés en raison de leur coût élevé.

On compte plusieurs catégories de systèmes d'huile pourboîte de vitesses auxquels s'appliquent différents types degestion et d'analyse de l'huile, à savoir :

Les systèmes à faible capacité, non critiques, et pour lesquelsil est inutile (d'un point de vue technique ou économique)d'effectuer des tests. La gestion de l'huile consiste en unevidange périodique ou réalisée parallèlement aux autresopérations d'entretien sur l'équipement.

Les systèmes de boîte de vitesses plus importants, etnormalement plus grands, qui peuvent être contaminés pardes sources extérieures (par l'eau des refroidisseurs enparticulier) et où l'huile risque de se détériorer. Ces systèmesont tendance à avoir une capacité d'huile relativementimportante. La gestion de l'huile consiste normalement en desprélèvements et des analyses périodiques des conditions del'huile. Il n'est pas nécessaire de procéder à des vidangesroutinières. Il suffit en effet de changer l'huile lorsqu'il devientnécessaire de remédier à d'éventuels problèmes.

Pour les systèmes qui doivent faire l'objet de prélèvementspériodiques, les analyses ont pour but d'évaluer l'étendued'une éventuelle contamination ainsi que le degré dedétérioration de l'huile. Traitez les lubrifiants des systèmes deboîte de vitesses comme des "éléments d'usure". Unesurveillance et un entretien périodiques garantissent que lamachine continuera à fonctionner comme prévu et minimisentla survenance d'éventuels problèmes.

ViscositéLa plupart des huiles utilisées dans les grandes boîtes devitesse sont des huiles monogrades dont l'indice de viscositéest moyen à élevé (de 95 à 100 ou plus).

On observe en général dans les huiles de boîte de vitessesune tendance à la hausse progressive de la viscosité. Lavariation - à la hausse ou à la baisse - de la viscosité d'unehuile pour engrenage s'explique le plus souvent parl'introduction dans le système d'une huile d’appoint de qualitédifférente. On verra d'après les seuils implicites de viscositérecommandés, stipulés plus avant dans ce chapitre, qu'unehuile pour engrenage peut subir des variations de viscositérelativement importantes avant qu'il ne devienne nécessaire deprendre des mesures rectificatives. En effet, les conditions desfilms d'huile dans les contacts d'engrenage tolèrentrelativement bien les changements de viscosité.

Petite boîte de vitesses marine

Grande boîte de vitesses à grande vitesse

Notez qu'il est toujours préférable d'utilisercomme point de référence la viscositémesurée d'une nouvelle huile, plutôt queles données publiées par le fabricantlorsque vous surveillez l'évolution de laviscosité d'une huile par rapport au temps.

Commentaire


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EauLes deux contaminants les plus inquiétants dans les huilespour engrenages sont l'eau (douce ou salée) et les lubrifiantsde moteur qui risquent de modifier les propriétés dedémulsification de l'huile. La contamination par l'un ou l'autrede ces contaminants peut bien sûr provoquer la formationd'émulsions stables d'huile et d'eau, susceptibles de causerplusieurs types de problèmes, dont les plus graves sont :

� La détérioration des conditions du film d'huile recouvrant les contacts des paliers et des dents d'engrenage

� L'érosion/la corrosion de la surface des engrenages/des paliers

� La détérioration de l'huile par contamination microbiologique.

Dans l'interprétation des données d'analyse concernant lateneur en eau des systèmes d'huile pour engrenages, il ne fautjamais perdre de vue que l'eau aura un effet néfaste sur lesconditions du film d'huile. Ajoutons que plus la charge àhauteur des surfaces de contact de l'engrenage augmente,plus ces effets risquent de prendre de l'importance.

La contamination par l'eau de mer peut créer d'éventuelsproblèmes supplémentaires. En effet, il est fort probable quel'eau de mer soit beaucoup plus agressive que l'eau douce entermes de corrosion de toutes les surfaces de métal brillant(engrenages, paliers). L'activité corrosive associée à lacontamination par l'eau de mer est souvent pénétrante et sepoursuit quand la machine est à l’arrêt. On pourra observerune hausse de la vitesse de corrosion lorsque l'huile fuit dessurfaces métalliques internes nues et exposées.

TANLe vieillissement au fil du temps, dû aux effets de l'oxydation,constitue le mécanisme habituel de dégradation des huilespour engrenages. Cette oxydation est généralement très lentecar, bien que les huiles pour engrenages aient tendance à êtrefortement exposées à l'air, leur température est normalementtrès faible. Les deux facteurs clés révélateurs de l'oxydationsont la hausse de l'acidité et l'accroissement de la viscosité del'huile.

Pour évaluer l'impact de l'oxydation de l'huile sur l'exploitationdes machines, il faut tenir compte avant tout du fait que,parallèlement aux processus de polymérisation - principauxfacteurs de l'accroissement de la viscosité - l'oxydationentraîne la formation de laques et de boue tout en provoquantune hausse de l'acidité. Les laques et les boues finissent parse déposer sur les surfaces. Quant à l'acidité, elle est àl'origine de réactions corrosives, surtout en présence d'eau. Ladégradation de l'huile par oxydation a tendance à évoluerrelativement lentement et n'entraîne pas normalement, àl'origine du moins, de problèmes techniques particuliers.Toutefois, au fil du temps, les effets décrits précédemmentrisquent de devenir apparents : la formation d'un dépôt plusfoncé décolore les surfaces initialement brillantes.

Dégâts causés par l'eau sur le côté d'attaque depoussée d'une boîte de vitesses. La pénétrationd'eau salée est à l'origine de la croûte noire.

En termes pratiques, l'élimination à bordde la contamination par l'eau de merdoit toujours être en tête de liste lors del'établissement des priorités de travail.

Les effets des processus corrosifspeuvent tarder à devenir apparents surles surfaces mais, quand la dégradationdevient visible, il est malheureusementfort probable que les surfaces aient étésérieusement endommagées.

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7.5 Huile pour compresseur

7.5.1 Huiles pour compresseurs d'air

Les compresseurs d'air requièrent en général une huile dequalité ISO VG 68 ou 100. Les huiles pour compresseur onttendance à contenir des antioxydants en quantité plusimportante que toute autre huile. Circulant dans un milieuchaud, enrichi en oxygène à haute pression, elles sont eneffet soumises à de fortes agressions. Dans ces conditions,l'huile a pour fonction de minimiser les frottements, d'éviterl'usure et d'améliorer l’étanchéité des chambres decompression. En contact intime avec l'air à haute pression etsoumise à de fortes températures, elle doit aussi présenterune tendance réduite à former du carbone.

L'accumulation de carbone en provenance du lubrifiant usé ducôté de la décharge d'air de l'équipement provoque des feuxde brouillard d'huile, qui peuvent toutefois être largementévités en utilisant des huiles de qualité supérieure.

Les huiles pour compresseur synthétiques modernes sontfabriquées à partir d'hydrocarbones chimiquement synthétisés(les polyalphaoléfines), de divers types d'esters et parfoisd'huiles minérales fortement traitées. Pour certainesapplications, elles contiennent aussi des polyglycols (desmatériaux semblables à l'antigel).

Paramètres Condition de l'huile Seuils implicites Commentairesde test clés

Viscosité Satisfaisante < +/- 15% nom On observe plus souvent une hausse qu'une (cSt à 40°C) Limite >15-20% baisse de la viscosité. Prenez-en note et faites

Dépasse le seuil >+/-20% nom des vérifications plus fréquemment. Vérifiez que la qualité de l'huile d’appoint correspond à celle de l'huile d'origine.

Eau (% ) Satisfaisante 0.05% - 0.10% L'eau peut pénétrer dans l'huile par lesDépasse le seuil 0.10% cylindres du compresseur. Vérifiez toujours

l'efficacité des canalisations de vidange des refroidisseurs intermédiaires. Les huiles pour machines frigorifiques ne tolèrent absolument pas l'eau.

Insolubles (%) Dépasse le seuil 0.10% Formés par le carbone provenant de l'huile oxydée. Un taux de charge d'insolubles élevé encrassera rapidement les soupapes de refoulement d’air.

TAN (mg.KOH) Dépasse le seuil Modification de Surveillez toujours la tendance du TAN qui, 1.0 TAN dans certains cas, peut baisser dans l'huile

neuve puis remonter quand l'huile vieillit.


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Les fluides polyglycols sont miscibles avec l'eau qui, dans defaibles quantités, et tant qu'elle n'est pas salée, n'affectera pasla bonne marche de l'équipement. Les lubrifiants synthétiques,capables de résister à des températures d'exploitation plusélevées que les huiles minérales normales, ont tendance àrester conformes aux spécifications pendant des périodesbien plus longues. Les recommandations concernant leshuiles synthétiques dépendent largement de la charge quel'équipement utilisé inflige à l'huile. Quant à la qualité de l'huilespécifiée, elle est généralement déterminée par les tolérancesde l'équipement et la vitesse d'exploitation par rapport audébit d'huile.

7.5.2 Huiles pour compresseurs àgaz

Les huiles pour compresseur à gaz ne doivent pas réagir augaz avec lequel elles entrent en contact. S'il s'agit de gazd'hydrocarbures, l'huile ne doit pas trop en absorber pouréviter toute modification de ses propriétés lubrifiantes.Remplissant des fonctions similaires à celles réalisées dansun compresseur d'air, elles sont souvent exposées à un gazplus dangereux et plus agressif. Par contre, les températuresd'exploitation sont généralement bien inférieures à celles descompresseurs d'air.

7.5.3 Huiles pour compresseurs pourmachines frigorifiquesLes huiles pour compresseurs pour machines frigorifiquesdoivent être capables de fonctionner à basses températureset, bien qu'on utilise des huiles minérales à des températuresde réfrigération plus élevées, certains équipements requièrentdes huiles synthétiques, à base, généralement, depolyalpholéfines ou de benzène d'alkyle. En effet, à bassetempérature, les huiles minérales ont tendance à s'épaissir defaçon non linéaire, une baisse de quelques degrés entraînantune hausse importante de leur viscosité. Les huilessynthétiques employées, qui sont des substances pures etnon pas un mélange d'hydrocarbones aux points de fusiondifférents, ne sont pas sensibles à ce phénomène.

7.6 Huiles hydrauliques

Un fluide hydraulique a pour tâche principale de transmettrede l'énergie. Il doit aussi lubrifier les composants internes despompes et des moteurs du système. Dans le cas dessystèmes hydraulique, il faut aussi tenir compte de latempérature ambiante du milieu où ils devront fonctionner etde la longueur et du diamètre des canalisations dans

De nombreux systèmes frigorifiques hauteperformance utilisent des huiles synthétiques.


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lesquelles circulera le fluide hydraulique.

Plusieurs facteurs entrent en ligne de compte dans le choixd'un fluide hydraulique. Pour généraliser, c’est le fluidehydraulique le plus fin qui est le plus efficace, car il minimiseles baisses de pression et permet d'utiliser des canalisationsde taille et de résistante moins grandes. Lorsqu'il fautemployer une huile minérale dans le système hydraulique, ilest nécessaire de tenir compte de l'éventualité d'unchangement de viscosité proportionnel aux variations detempérature (dans des environnement arctiques/tropicaux parexemple).

La viscosité à basse température doit être suffisamment faiblepour permettre au système de démarrer sans créer depressions initiales trop fortes dans le système. A l'autreextrême, la viscosité du fluide hydraulique aux températuresd'exploitation les plus élevées doit être suffisante pour garantirune lubrification efficace des pièces critiques en mouvementdes pompes et des moteurs. Les applications commercialesmodernes regroupent un vaste éventail de systèmeshydrauliques dont les besoins en performance du fluidehydraulique et en caractéristiques de viscosité varient.

Les huiles hydrauliques peuvent être des huiles "monogrades"aux propriétés anti-rouille, anti-oxydation et anti-usureaméliorées, ou des huiles "multigrades" qui possèdent en plusun index de viscosité amélioré. Ces fluides hydrauliques sontconformes aux spécifications de l'ISO 6743/4 des fluideshydauliques de Code HM ou HV ou, du moins, s'enrapprochent.

Paramètres Condition de l'huile Seuils implicites Commentairesde test clés

Viscosité Dépasse le seuil < +/- 10% nom On observe plus souvent une hausse(cSt à 40°C) qu'une baisse de la viscosité. Prenez-en note

et faites des vérifications plus fréquemment. Vérifiez que la qualité de l'huile d’appoint correspond à celle de l'huile d'origine.

Eau (% ) Satisfaisante 0.05% - 0.15% Vérifiez que le seuil supérieur correspond Limite 0.15% - 0.2% à celui stipulé par le fabricant. Certaines Dépasse le seuil > 0.20% huiles ne tolèrent pas l'eau - FAITES

ATTENTION. Ces données ne concernent pas les fluides hydrauliques à base d'eau ou d'esters de phosphate§§.

TAN Dépasse le seuil Ecart de +/- 0,6 Surveillez toujours la tendance du TAN par rapport à la qui, dans certains cas, peut baisser dans valeur nominale l'huile neuve puis remonter quand l'huile vieillit.

Particulates Reportez-vous Les systèmes hydrauliques peuvent être aux données extrêmement sensibles à l'usure causée par la du fabricant contamination des matières particulaires.

Prêtez donc un soin particulier à l'entretien des filtres et assurez-vous que la poussière ne puisse pas pénétrer par les évents ou lors du restockage de l'huile.

Système pivotant d'une grande grue hydraulique§§

La "Classification des fluideshydrauliques" de la norme ISO 6743/4identifie pas moins de 15 catégoriesd'huiles hydrauliques, sensées couvrirtous les types possibles de systèmeshydrauliques industriels applicables.

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Les fluides hydrauliques à index de viscosité élevé qui utilisentdes additifs polymères pour l'obtention d’un IV améliorédoivent aussi être stables au cisaillement.

Etablissez un programme structuré de prélèvements etd'analyses à bord pour les éléments critiques de l'équipementhydraulique. Précisons qu'il n'existe pas de règles définiesrégissant la fréquence des tests/analyses.

Bien souvent, vous pouvez obtenir des recommandations etconseils auprès des fournisseurs d'équipements et d'huile. Leséléments de l'équipement qui ont connu des problèmesd'exploitation au préalable devront probablement faire l'objetd'une attention plus particulière, et ce au moins jusqu'à ce quevous soyez certain que les problèmes ont été résolus. Enl'absence de toute autre information sur l'équipement, nousvous recommandons, pour plus de sécurité, de prévoirinitialement des intervalles de contrôle relativement courts afinde tracer un premier profil des tendances dans le système.L'expérience vous permettra par la suite ajuster cet intervalle.Il faut savoir que les problèmes causés par l'introduction d'unehuile inadéquate dans le système et par des fuites d'eauprovenant des refroidisseurs ne sont pas progressifs, et qu'ilsrisquent donc de passer inaperçus si l'intervalle entre deuxcontrôles est trop long.

ViscositéUne hausse ou une baisse soudaine de la viscosité d'un fluidehydraulique survient généralement quand une huile de qualitéincorrecte a été ajoutée au système. Il est parfois nécessaired'intervenir rapidement quand la viscosité du fluide estinférieure ou supérieure aux seuils spécifiés. En effet, leshuiles trop fluides risquent de ne pas assurer une lubrificationefficace, et les huiles trop épaisses de provoquer unepression excessive, surtout au démarrage par temps froid.

Un lent accroissement du TAN et de la viscosité sont engénéral les signes indicateurs de l'installation du processusd'oxydation dans l'huile. La hausse de la viscosité n'esttoutefois un indicateur fiable de cette condition que pour leshuiles monogrades. On obtient normalement l'index deviscosité élevé des huiles multigrades en y incorporant desadditifs polymériques qui, pour la plupart, présentent unecertaine tendance au cisaillement avec le temps. Cettetendance provoque une baisse de la viscosité de l'huile.

Trois facteurs peuvent provoquer un changement de viscositédans un fluide hydraulique, à savoir :

� L'introduction dans le système d'une huile de qualité inadéquate, entraînant une hausse ou une baisse de la viscosité

� L'oxydation de l'huile, entraînant une hausse de la viscosité

� Le cisaillement de l'additif d'indice de viscosité, entraînant une baisse de la viscosité.

Les pompes de cargo constituent une applicationhydraulique critique.


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Eau

Les systèmes hydrauliques tolèrent en général très mal lacontamination par l'eau. Si les tests révèlent ce type decontamination, il faudra prendre des mesures différentes selonque l'eau semble être émulsifiée, qu'elle est douce ou salée,et que le système concerné est doté d'un équipement (uneunité de coalesceur à filtre par exemple) permettant d'extrairel'eau de l'huile en circulation.

En fait, il faudra décider s'il est préférable de changer l'huileou d'essayer de réduire la teneur en eau dans le système.

TAN Sachez que l'indice d'acidité totale d'une huile neuve, toutcomme sa variation (à la hausse ou à la baisse) initiale au furet à mesure que s'installe l'oxydation, peut varier d'unemarque d'huile à l'autre.

Les huiles hydrauliques évoluent dans des systèmes fermésoù l'exposition à l'air et donc à l'oxygène est faible. C'estuniquement à hauteur de la cuve du réservoir du système quela surface de l'huile entre en contact avec l'air. Parconséquent, la dégradation de l'huile par oxydation estgénéralement un problème bien moins répandu dans unsystème d'huile hydraulique que dans des systèmes où l'huileentre plus intimement en contact avec l'air.

Contamination due aux particulesLes applications des systèmes hydrauliques, tout comme leurmode d'exploitation, sont multiples. Certains équipements nefonctionnent que de temps à autre et brièvement, alors qued'autres fonctionnent pendant des périodes prolongéespratiquement en permanence. En plus des grands écarts auniveau du temps d'exploitation, les possibilités d'uneéventuelle contamination et, le cas échéant, la tolérance del'équipement face à cette contamination, sont également trèsvariées. La tolérance à la contamination dépend en grandepartie des pressions d'exploitation et de l'impact qu'elle a surles conditions du film d'huile qui lubrifie les éléments critiquesdes pompes et des moteurs.

La contamination des systèmes hydrauliques due auxparticules peut provenir de sources extérieures telles quel'huile d’appoint ou l'air ambiant. Elles peuvent aussi êtregénérées à l'intérieur des systèmes suite, par exemple, àl'usure, à la formation de rouille et à des matériaux comme lespailles provenant de canalisations et de surfaces soudées.L'exploitation sans problème des systèmes hydrauliquesdépend avant tout du maintien de la propreté qui représenteune fonction d'entretien critique.

Bien évidemment, il faut toujourschercher à savoir par où l'eau a pénétrédans le système pour colmater toutefuite éventuelle.

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Les possibilités d'une éventuellecontamination dépendent avant tout de lafréquence à laquelle l'huile neuve doit êtreintroduite dans le système (à savoir laquantité des fuites) et du degré depénétration de l'eau (facteur de corrosion)dans le système.

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L'huile d’appoint est souvent la source de lacontamination due aux particules. Maintenezles filtres et les évents en bon état etbouchez bien les conteneurs.

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On utilise plusieurs techniques dont le comptage desparticules, le comptage plus le calibrage des particules, et laferrographie, qui permet de déterminer la quantité descontaminants, leur distribution en termes de forme et decouleur ainsi que la source probable de la contamination.

7.7 Huiles pour turbine

7.7.1 Contamination

De nombreuses caractéristiques des huiles pour turbines sontidentiques à celles des huiles hydrauliques qui, par essence,remplissent les mêmes fonctions, bien qu'à des taux decisaillement différents. C'est pourquoi l'interprétation desrésultats d'analyse est similaire. On associe la dégradation deces deux types d'huile à la hausse de l'acidité et de laviscosité. Observez la courbe de tendance du TAN pour savoirsi le lubrifiant est usé, puis vérifiez votre interprétation enmesurant la viscosité de l'huile.

Les silicones, qui exacerbent les problèmes associés audégagement d'air, constituent souvent une forme ignorée decontamination des huiles pour turbine. Une faible quantité desilicones, de 2 ppm, peut considérablement augmenter letemps qu'il faut à l'air emprisonné dans l'huile pours'échapper. Les huiles contiennent parfois des silicones sousforme d'additif antimousse, mais toujours dans des quantitéstrès faibles (< 2 ppm). En quantité plus importante, lessilicones ont un effet inverse.

Paramètres Condition de l'huile Seuils implicites Commentaires

Viscosité Dépasse le seuil < +/- 10% nom On observe plus souvent une hausse qu'une(cSt à 40°C) baisse de la viscosité. Prenez-en note et faites

des vérifications plus fréquemment. Vérifiez que la qualité de l'huile d’appoint correspond à celle de l'huile d'origine.

Eau (% ) Satisfaisante 0.05% - 0.15% Vérifiez que le seuil supérieur correspond à Limite 0.15% - 0.2% celui stipulé par le fabricant. Certaines huiles Dépasse le seuil 0.20% > 0.1% ne tolèrent pas l'eau - FAITES ATTENTION.

La contamination par l'eau peut entraîner. —- Huiles l'hydrolyse des huiles synthétiques et

synthétiques provoquer une hausse rapide du TAN.

TAN Dépasse le seuil Ecart de +/- 0.4 Surveillez toujours la tendance du TANpar rapport à qui, dans certains cas, peut baisser dans

l'huile neuve puis remonter quand l'huile vieillit.

Centrale affinée par turbine à gaz.


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Pour assurer une lubrification efficace, l'huile pour turbine doitse débarrasser de tout air emprisonné le plus rapidementpossible. Ce n'est que lorsqu'elle est dans le réservoir quel'huile entre en contact avec l'air, et son temps de séjour estgénéralement assez court. L'emprisonnement d'air perturbe lemécanisme de lubrification à hauteur des paliers, ce quiprovoque des pannes catastrophiques.

Une panne de turbine à grande vitesse peut être extrêmementdangereuse, et le choix des composants noyés par l'huile -dont les flexibles à haute pression en particulier (qui nedoivent pas être revêtus de silicone) - doit faire l'objet d'ungrand soin.

7.7.2 Huiles pour turbines à vapeurCes lubrifiants ne sont pas exposés à des températures aussiélevées que les huiles pour turbines à gaz. En fait, les huilespour turbines à vapeur ressemblent énormément aux fluideshydrauliques, et il est fréquent que la même qualité deviscosité d'huile pour turbine puisse aussi être utilisée dans unéquipement hydraulique.

On contrôle l'huile pour turbines à vapeur pour s'assurerqu'elle conserve ses fonctions clés et que les systèmes detraitement de l'huile maintiennent les contaminants à desniveaux suffisamment faibles. L'oxydation a tendance à sepropager à un rythme lent et progressif. Dans une turbine àvapeur, les possibilités de fuites d'eau à hauteur desrefroidisseurs ou l’incorporation dans le système d’une huilede qualité incorrecte sont beaucoup moins fréquentes.

Les huiles pour turbines à vapeur se caractérisent par leurrésistance supérieure à l'oxydation, par leur protection contrela rouille et la corrosion et par leurs bonnes propriétés deséparation de l’eau. Du fait qu’elles remplissent normalementleurs fonctions dans un milieu "humide", il est essentiel queles additifs qu'elles contiennent leur apportent une excellentestabilité hydraulique (pour enrayer toute dégradation aucontact de l'eau).

Les turbines à vapeur peuvent tenir lieu de machines depropulsion principales pour la génération d'énergie et lesunités de pompage et, en ce qui concerne le contrôlepériodique de l'huile, ce type d’équipement peut êtreconsidéré comme critique. Lorsqu'une turbine à vapeur jouele rôle de machine de propulsion principale, on vidange degrandes quantités d’huile et on attend de l'huile qu'elle ait unevie utile très longue. Ces systèmes sont généralementéquipés de refroidisseurs, de filtres/de coalesceurs et d'unéquipement centrifuge de nettoyage.

Les turbocompresseurs des moteurs diesel utilisentsouvent leur propre système de lubrifiant.

Turbine à vapeur à haute pression dont le boîtiersupérieur a été enlevé.


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On utilise en général des qualités ISO VG 32 et 46 pour lessystèmes sans engrenage, et la qualité ISO VG 68 pour leséquipements à engrenage ou soumis à des températuresélevées. Quand l'huile pour turbines à vapeur sert aussi delubrifiant d'engrenage dans un système de transmission dentéassocié, il est d'usage d'appliquer une qualité plus lourde (ISOVCT 68 habituellement) ou encore une qualité à viscosité plusfaible (telle que l'ISO VG 46) à protection améliorée contrel'usure. Ces huiles sont généralement identifiées par un suffixeEP.

Les huiles pour turbines à vapeur évoluent dans unenvironnement "humide", où la présence d'eau est inévitable.Dans tout système, la quantité d'eau présente se stabilise etatteint un équilibre quand les débits d’entrée et de sortie del'eau sont identiques. Le débit de sortie de l'eau dépend descaractéristiques de l'huile et des systèmes d'extraction d'eauassociés, des bacs de décantation, des coalesceurs et/ou descentrifugeuses. Quand un système fonctionne normalement etsans apport d'eau supplémentaire dû à d'éventuelles fuites, onpourra attribuer toute hausse progressive manifeste de lateneur en eau à la détérioration des propriétés de séparationde l’eau de l'huile elle-même et/ou à une baisse d'efficacitédu système de traitement associé. Le dépôt de contaminantssur la surface active du coalesceur d'eau risque de diminuerl'efficacité de ses filtres.

Dans un système nouvellement mis en service, il se peut queles revêtements anticorrosion contaminent une huile etdétériore sérieusement ses propriétés de séparation de l’eau.Dans le doute, envoyez un échantillon pour analyses enlaboratoire.

7.7.3 Turbines à gaz

Les turbines à gaz, à l’origine des turbines d'avions, sontsouvent utilisées dans les navires et autres bateaux à grandevitesse (d'où le terme aérodérivé). Les principaux typesd'additifs incorporés dans ces huiles sont des antioxydants,qui empêchent l'huile de vieillir prématurément. Il estnécessaire d'utiliser des huiles de base hautement raffinées,et l'on préfère souvent les huiles synthétiques pour leursqualités de plus faible viscosité. Pour les turbines à gaz, onchoisit normalement des lubrifiants dont la viscosité se situeentre 2,5 et 30 cSt à 40°C.

Dans l'ensemble, les impératifs de lubrification des systèmesde turbines à gaz sont satisfaits par la technologie des huilespour turbines à vapeur. Le choix de la viscosité dépendlargement des engrenages de boîte de vitesses associés, toutcomme pour les turbines à gaz. Le seul facteur qui différencieune huile pour turbines à gaz d'une huile pour turbines àvapeur, est qu’elle évolue dans un environnement "sec", àmoins que des fuites ne laissent l'eau pénétrer dans lesystème.

Turbine à vapeur à basse pression en coursd'inspection.

Centrale équipée de turbines à vapeur.

Grande turbine à gaz industrielle en coursd'inspection.


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L'huile n’est pas à l’abri d’une éventuelle contrainte accrue dueà l'oxydation, en raison des températures cycliques élevées quirègnent au sein d'une turbine à gaz. La température type del'huile à pleine charge est souvent supérieure à 200°C. Uncontrôle de la température de l'huile et de son écoulement auxendroits critiques peut toutefois minimiser ce type decontrainte, identifiable par une hausse de la viscosité et duTAN.

En général, les seuils implicites des huiles pour turbines à gazsont les mêmes que ceux des huiles hydrauliques. Il fauttoutefois noter que certains équipements risquant d'être plussensibles aux variations de viscosité (surtout en cas de baissede la viscosité) et à la contamination par l'eau, il est parfoisnécessaire d'appliquer des seuils implicites plus faibles.Ajoutons que les huiles synthétiques ont tendance à s'acidifierau contact de l'eau.

7.8 Analyse spectrochimique del'huile

Ce type d'analyse, qui exige des équipements disponiblesuniquement dans des laboratoires spécialisés, permetd'analyser les éléments constitutifs des particules d'une taillegénéralement inférieure à 5 micromètres. L'analysespectrochimique permet d'identifier certains élémentsmétalliques présents dans l'huile et de les peser en ppm/poids.Ces éléments sont regroupés en trois grandes catégories, àsavoir les métaux d'usure, les contaminants et les additifs issusde l'huile de base.

Certaines des particules éliminées au cours de l'usure normalesont suffisamment petites pour rester en suspension dansl'huile en circulation. Ces produits d'usure étant composés desmêmes matériaux que les surfaces d'où ils proviennent, laquantité de chaque métal d'usure dans l'huile usée donne uneindication sur la condition d'usure relative des pièces lubrifiées.

Vous trouverez ci-dessous cinq des typesd'usure les plus communément acceptés :

Usure adhésive : se présente quand le film d'huile devientsi mince que les points les plus rugueux des surfaces en vis-à-vis commencent à se toucher. On observe normalement cephénomène lors du rodage quand les pièces s'usentlégèrement pour préserver l'alignement. Une forte adhérencedue à la charge, à la vitesse ou à la température entraîne legrippage et la striation des surfaces. Dans des conditionsd'exploitation normales, on contrôle l'usure adhésive avec desadditifs anti-usure.

Usure par fatigue : se présente lorsque des contraintes decharges cycliques ou répétitives provoquent le criquage,l'effritement et le piquage de la surface des composants. Cetype d'usure est plus communément associé aux paliers àroulements et aux engrenages où les surfaces des piècesroulent les unes sur les autres.

Turbine à gaz et ventilateur aéronautiques.

Débris d'usure par découpage dans un fluidehydraulique.

Grosse particule ferreuse.


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7.8.1 Analyse élémentaire

Les métaux d'usure, les contaminants et les additifs les plus souvent contrôlés par l'analyse spectrochimiquesont les suivants :

Silicone

On associe normalement la silicone à la contamination par les poussières, qui peut résulter de toute conditionlaissant pénétrer la poussière dans le système d'huile d'un composant. La silicone peut également provenirdes joints, des additifs d'huiles et de réfrigérants et des graisses.

Fer et alliagesMoteur à piston àmouvement alternatif : Engrenages et arbres, blocs, chemises de cylindre, commande des soupapes,

tiges de raccordement, segments et pompe à huile, certains paliers, certains pistons, certains systèmes accessoires.

Moteur de turbine : Engrenages et arbres, paliers, pompes, carters.

Transmission : Engrenages et arbres, paliers, freins et disques, pompes et bobines de commande de vitesses, prise de mouvement, carter.

Convertisseur de couple : Arbres, paliers, certains carter.Différentiel : Arbres et engrenages, paliers, carter.Pont arrière à boîte devitesse, embrayage etdifférentiel/Blocd'entraînement d'essieu/Démultiplicateur : Engrenages et arbres, paliers, boîtier.Hydraulique : Rotors, pales, pistons et tiges, carter et alésages, engrenages et arbres,

soupapes.Compresseurs : Engrenages et arbres, boîtier, soupapes, chemises de cylindre, cosses, anneaux

et vis ou turbines, paliers, certaines tubulures de refroidisseur d'huile.

Cuivre et alliagesMoteur à piston à mouvement alternatif : Paliers, axe de piston et bagues de commande des soupapes, autres bagues et

rondelles de butée, tubulures de refroidisseur d'huile. Peuvent aussi être présents sous forme d'additif d'huile ou de contaminants de croisementprovenant d'un joint de transmission fuyant.

Usure corrosive (chimique) : se présente quand lesréactions chimiques corrodent et oxydent la surface despièces et quand le mouvement des pièces ou la pression desfluides déloge les matériaux de cette couche superficielle. Cetype d'usure est associé aux conditions favorisant la formationde rouille, aux contaminants corrosifs et à la présence dequantités trop élevées d'additifs chimiquement actifs.

Usure par cavitation : se présente quand l'impact desbulles de cavitation tombantes déloge le métal des surfaces.La cavitation elle-même est associée aux vides partiels formésdans un liquide par une variation soudaine de la pression. Ellepeut être causée par des vibrations et l'écoulement réduit ouinégal d'un liquide.


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Moteur de turbine : Certaines cages de paliers principales et accessoires, bagues et écrous, certaines soupapes régulatrices de l'huile.

Transmission : Disques, paliers, bagues et rondelles de butée, tubulures de refroidisseur d'huile.

Convertisseur de couple : Cages et séparateurs.

Différentiel : Paliers, bagues, cages et rondelles de butée.

Bloc d'entraînementd'essieu / Démultiplicateur : Paliers, bagues, cages et rondelles de butée, tubulures de refroidisseur d'huile.

Hydraulique : Paliers et bagues, garnitures de plateaux oscillants, soupapes, certains pistons, certains cylindres de pompe, tubulures de refroidisseur d'huile.

Compresseurs : Paliers, bagues, rondelles de butée et cages, tubulures de refroidisseur d'huile.

Aluminium et alliages

Ensemble des composants : Oxydes d'aluminium présents dans l'environnement, normalement associés à la contamination par la silicone (poussières).

Moteur à piston à mouvement alternatif : Pistons, paliers, bagues, blocs, boîtiers et carters principaux et accessoires,

certaines tubulures de refroidisseur d'huile.

Moteur de turbine : Boîtier principal et accessoire, carter, certaines cages, joints, déflecteurs.

Transmission : Certains boîtiers, bagues et cages.

Convertisseur de couple : Rotor.

Différentiel : Bague et rondelles de butée.Bloc d'entraînementd'essieu / Démultiplicateur : Bague et rondelles de butée.

Hydraulique : Certains carters de pompe.

Compresseurs : Boîtier, rotors, certains pistons et cosses, cages.

Alliages et plaquages de chrome

Moteur à piston àmouvement alternatif : Chemises et anneaux, arbres, commande des soupapes. Le chrome peut

également être présent sous forme d'additifs refroidissants chromatés.

Moteur de turbine : Paliers, arbres et engrenages, joints.

Composants dentés(général) : Paliers, arbres, joints.

Hydraulique : Tiges, soupapes.

Compresseurs : Chemises et anneaux, arbres, commande des soupapes

Recouvrement ou éclats de plomb et d'étain

Moteur à piston àmouvement alternatif : Paliers, certains pistons, bague et rondelles de butée.

Bloc d'entraînementd'essieu/Démultiplicateur : Paliers, bagues.

Hydraulique : Plaque de poussée de pompe, bagues.

Compresseurs : Paliers, bagues.

Il se peut que le plomb soit aussi présent dans un additif d'huile extrême-pression (EP), ainsi que dans lesdépôts des moteurs d'avion alimentés en carburants contenant du plomb. L'étain peut aussi être présent entant qu'additif de l'huile, ce qui est généralement le cas des lubrifiants contenant des composés molybdènes.


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Alliage de nickel (contenant du fer), plaquageMoteur à piston à mouvement alternatif : Engrenages et arbres, commande des soupapes, paliers.

Moteur à turbine : Engrenages et arbres, paliers.

Composants dentés(en général) : Engrenages et arbres, paliers.

Hydraulique : Engrenages et arbres, paliers.

Plaquage argent, traceur

En général : Certains paliers et bagues, soudure du refroidisseur d'huile, joints d’étanchéité.

L'argent sert aussi de "traceur" physique pour indiquer que l'usure a progressé à un point donné. Dans cetteapplication, l'argent est soit plaqué directement sur la surface d'une pièce, soit incorporé à une couche sous lasurface. La quantité de traceur déposé dans l'huile permet alors de déterminer la condition d'usure de lapièce.

Alliage molybdène (contenant du fer), plaquage

En général : Boîtiers et carters.

Alliage de magnésium

En général : Boîtiers et carters.

Alliage de titane (contenant du fer)

En général : Certains arbres, paliers et engrenages.

On trouve normalement cet alliage dans certaines applications aérospatiales et dans des applicationscommerciales/industrielles lourdes.

Stibiure (contenant du plomp et/ou de l'étain)

En général : Certains types de recouvrement de paliers lisses.

Alliage de zinc

En général : Garnitures en laiton (contenant du cuivre), surfaces galvanisées.

Autres contaminants

Selon les circonstances, de nombreuses autres substances peuvent être considérées comme descontaminants. La silicone, sous forme de silice (sable), est l'un des contaminants les plus communs contrôlépar analyse spectrochimique. De même, une hausse des taux d'aluminium et barium pourra signaler laprésence de graisse qui risque de contaminer le système d'huile si elle contient des savons métalliques. Bienque l'on associe normalement la contamination aux substances issues d'une source extérieure qui pénètrentdans le système d'huile d'un composant, les métaux d'usure constituent eux-mêmes une forme decontaminant.


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7.9 Répertoire des défauts etpannes de paliersLes illustrations ci-dessous montrent un ensemble de paliersendommagés appartenant à une vaste gamme de machinesrotatives. Bien que la plupart d’entre eux fonctionnentcorrectement et passent donc inaperçus, d’autres tombent enpanne pour des raisons souvent étranges et imprévisibles.La liste ci-dessous vous aidera peut-être à mieux comprendrecertaines des causes probables d'une éventuelle panne, quipeuvent être évitées en procédant à une analyse régulière dulubrifiant à l'aide de l'équipement de test de Kittiwake.

Eau

87 - Vue générale d’endommagement parcorrosion due à la contamination par l'eauau cours du stockage.

70 - Dépôt de croûte noire (oxydestannique) sur la face d'un palier de butée.

72 - Dépôt important de croûte noire sur untampon de poussée, faisant égalementapparaître les effets du grippage résultant.

93 -Palier d'alternateur très endommagé parla cavitation, due à une contaminationchronique par l'eau.


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Insolubles et débris

73 - Rayures et endommagements parimpact dues à l'entraînement de débris degrosse taille dans l'huile. Observez latrajectoire des débris et relevez les endroitsoù le film d'huile est le plus mince. Fermezla machine avant de réaliser un décapagemécanique !

96 - Rayures circulaires causées parquelques grosses particules.

97 - Nombreuses rayures fines créées par lesdébris entraînés (le filtre étant surchargé, leflux d'huile l'a contourné, et l'éliminationdes débris a été minimale).

75 - Usure par abrasion importante.L'ensemble du recouvrement du palier estcomplètement usé.

76 - Fine usure par abrasion, semblable à75 mais moins prononcée.

78b - Corrosion du plomb sur un paliercuivre/plomb. Le plomb est particulièrementsensible à l'attaque des acides, maisheureusement, ce type de défaut de palier estaujourd'hui beaucoup plus rare.

92 - Matériaux de palier attaqués par lesacides. Le matériau du palier, complètementdissout, laisse apparaître le recouvrement, lacouche intermédiaire de nickel, la sous-coucheet le support d'acier… dans le bon ordre !

Attaque acidique


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Surcharge

68 - Surcharge à long terme et détériorationrésultante due à la fatigue axiale d'unepetite bague d'extrémité.

89 - Fatigue du recouvrement du palier. 98 - Fatigue localisée sur un palier malsoutenu (défaut de conception).

95 - Bourrage de l'orifice central causé parl'usure inégale du tourillon de palier. Nesurvient, en général, qu'après l'installationde nouveaux paliers, les anciens palierss'étant usés en même temps que le tourillon.

71 - Facettage thermique d'un patin debutée en métal blanc (causé par l'alternancedu réchauffement et du refroidissement àtempératures extrêmes qui ont provoqué lacroissance des grains).

82 - Détérioration due à la fatigue causéepar l'interférence entre le fût du palier et lecarter. Le palier, maintenu à l'écart ducarter, était mal soutenu et a donc pu jouer.

101 - Tourillon de roulement à billes trèssurchargé présentant une déformationplastique, de la fatigue et des rayures.

102 - Détérioration due à la fatigue sur untourillon de roulement à billes, moinsimportante qu'en 101.


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77 - Détérioration due à la cavitation ausein du film d'huile. Ce type dedétérioration, qui ne résulte pas forcémentd'un véritable désalignement, relève quandmême d'un défaut de géométrie. Reportez-vous également à la section Eau.

94 - Désalignement important de l'arbreaxial surchargeant l'un des rebords dupalier.

80 - Erosion par cavitation du rebord de lagorge de roulement.

Désalignement

90 - Frottement important dans l'alésage duroulement dû à l'interférence entre le carteret le fût. (Reportez-vous aussi à 82.)

91 - Erosion généralisée du recouvrementattribuée à la cavitation à la sortie de lagorge de roulement.


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Erosion

74 - Erosion du rebord d'un coussinet depalier

78a - Erosion statique causée par lesvibrations externes auxquelles sont exposéesles machines.

83 - Erosion du dos d'un coussinet depalier. Cette condition répandue n'estgénéralement pas dangereuse.

Reserrez TOUJOURS correctement les chapeaux de palier, utilisez uneclé dynamométrique/hydraulique bien entretenue et lubrifiez les filetagescomme indiqué dans le manuel d'exploitation.

84 - Erosion encore, mais plus grave parceque placée sur le rebord du joint. Ne lalaissez pas se propager. Il est probable que lecarter du palier ait aussi été endommagé.

86 - Erosion en deux points localisésprovoquant des points chauds sur la facemême du palier. Risquant éventuellement deprovoquer un bourrage localisé, elle devraittoutefois se résorber d'elle-même.


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S Electricité

Viscosité

69 - Détérioration d'un palier d'alternateurdue à une décharge électrique, d'une valeurapproximative de 50 mV.

81 - Rayures et piquages causés par unedécharge électrique sur un alternateurfonctionnant à grande vitesse.

79 - Usure généralisée du palier provoquéepar l'épaisseur insuffisante du film d'huile.Probablement causée par la dilution del'huile avec un fioul distillé.

88 - Bourrage d'un film mince due à lavitesse excessive du moteur.

Huiles Manuel Formation

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