déc '14/jan '15

Suivre son temps

À mesure que des projets sont mis en chantier dans le nord du Canada, les fabricants de lubrifiants doivent revoir leurs produits afin de les adapter aux conditions arctiques en mettant au point des additifs et des produits synthétiques.

Par Eavan Moore

L’huile pour moteurs et les lubrifiants pour engrenages nus offrent un excellent rendement dans les climats tempérés. Cependant, vu l’augmentation du nombre de projets mis en chantier dans le nord du Canada, les fabricants de lubrifiants ont dû réévaluer leurs produits afin de les adapter aux températures inférieures au point de congélation en développant des additifs et des produits synthétiques.

Les huiles minérales, sous-produits du raffinage du pétrole brut, dominent le marché des lubrifiants depuis le XIXe siècle. Ces huiles fonctionnent bien dans des températures plus chaudes. Toutefois, elles contiennent souvent des molécules de cire qui se cristallisent lorsque le mercure chute, épaississent l’huile et nuisent à sa circulation.

Le lubrifiant doit circuler rapidement dans le moteur lorsqu’il démarre. « Il y a de l’huile dans le puisard du moteur, et vous devez vous assurer que cette huile circule afin de lubrifier tous les composants du moteur le plus rapidement possible », a affirmé David Dingle, directeur des ventes de Ross Agri, distributeur de la Compagnie Pétrolière Impériale.

Le moteur subit déjà certaines contraintes en raison du temps froid : il faut davantage de puissance pour démarrer le moteur, et le rendement de la batterie diminue à mesure que la température baisse. M. Dingle a expliqué que pour toutes ces raisons, 80 % de l’usure du moteur est attribuable au démarrage d’équipements utilisés dans des régions froides. Bien que ce ne soit pas tous les équipements qui doivent être démarrés par temps froid – par exemple, s’ils fonctionnent tous les jours, 24 heures sur 24, ou si on peut maintenir le moteur au chaud – la quantité de moteurs fonctionnant uniquement pour les maintenir au chaud a diminué, vu l’augmentation du nombre de mines ayant mis en application une politique interdisant de laisser tourner le moteur au ralenti, afin de réduire les coûts et les émissions de carburant.

Par contre, les lubrifiants pour engrenages nus comportent leur lot de problèmes. Ces lubrifiants sont généralement des fluides ou des graisses à haute viscosité et collants. Ils doivent être pompés dans l’équipement pour lubrifier les engrenages nus, les paliers lisses, les surfaces de glissement ainsi que les paliers à rouleaux et rails intérieurs. Certaines de ces installations et le système de distribution sont directement exposés à des températures inférieures à -40 degrés Celsius. Les pannes du système de pompage entraînent un manque de lubrifiant et une panne des composants.

Le premier élément à évaluer concernant le lubrifiant pour engrenages nus est le suivant : peut-il être pompé dans les lignes de distribution jusqu’aux points d’application à la température la plus faible prévue? Le second élément porte sur l’évacuation de la pression résiduelle dans le système de distribution. Bret Jenkins, directeur de la division de l’exploitation minière chez Bel-Ray, a indiqué que les conduites et les injecteurs de lubrifiant (appareil de mesure du lubrifiant) situés sur une pelle automotrice à benne traînante munie d’un bras de 300 pieds pompent une pression pouvant atteindre 10 000 livres par pouce carré (lb/po2) afin de diriger le lubrifiant vers le point d’application. Lorsque le lubrifiant mesuré est appliqué, il faut évacuer la pression restante jusqu’à 600 lb/po2 afin de réinitialiser les injecteurs pour la prochaine application de lubrifiant. « Si votre lubrifiant est trop épais, il ne s’évacuera pas », a-t-il expliqué. « La pression demeurera, car vous l’aurez pompée. »

Certains utilisateurs règlent le problème simplement en utilisant une huile moins visqueuse par temps froid. Dean Hammes, directeur régional des ventes de l’Ouest chez Lubrication Engineers, Inc., aux États-Unis, a affirmé que plusieurs de ses clients utilisent une graisse pour engrenages beaucoup plus liquide en hiver afin que le lubrifiant puisse circuler dans la pompe de lubrification. Cette graisse demeure moins longtemps sur les paliers qu’une graisse plus épaisse lorsque cette première se réchauffe, mais pour certains clients, cette solution de rechange est acceptable.

M. Jenkins a cependant fait remarquer que les lubrifiants utilisés dans des conditions météorologiques très extrêmes doivent offrir une meilleure endurance. « Qu’il s’agisse du temps froid au Canada ou du climat au Mexique ou en Amérique du Sud, vous devez faire face aux mêmes conditions extrêmes vu que vous utilisez le même type d’équipement », a-t-il déclaré. « Votre lubrifiant pour engrenages nus doit être suffisamment visqueux pour protéger les composants de la machine, mais doit également atteindre tous les points d’application et assurer le bon fonctionnement du système de pompage, peu importe la faible température ambiante. »

Huile minérale

Les compagnies employant de l’huile minérale dans leur équipement peuvent régler le problème d’épaississement à l’aide d’un mélange d’additifs. Il existe entre autres des additifs qui maintiennent les cristaux de cire en dissolution, abaissant ainsi la température à laquelle le lubrifiant demeure liquide. Il s’agit d’améliorants de point d’écoulement. De plus, certains polymères se contractent au froid, sans incidence sur la viscosité d’un fluide, et se dilatent au chaud pour augmenter la viscosité du fluide. Ensemble, ces types de polymères constituent les modificateurs de viscosité ou les améliorants d’indice de viscosité.

Les modificateurs de viscosité existent depuis fort longtemps. Toutefois, leur stabilité au cisaillement s’améliore continuellement, selon M. Dingle. « Ces modificateurs de viscosité sont en fait des molécules de caoutchouc, et lorsque vous les mettez sous pression ou les cisaillez, elles se décomposent », a-t-il expliqué. « Au cours de la première utilisation, la viscosité diminue à mesure que ces modificateurs se cisaillent ou se décomposent, puis l’huile commence à épaissir à mesure qu’elle s’oxyde et qu’elle est contaminée par la suie découlant du processus de combustion. » M. Dingle a révélé que la clé consiste à s’assurer que l’huile conserve le poids ou le type approprié pendant l’utilisation, ce que les fabricants sont parvenus à contrôler au fil du temps.

Produits synthétiques

Pour les équipements exposés aux conditions météorologiques extrêmes, les lubrifiants synthétiques offrent une solution de rechange de plus en plus populaire.

Les fluides de base synthétiques sont des molécules créées sur mesure. Leur composition est plus uniforme et leur comportement est plus facile à prévoir que ceux des huiles minérales. Les fluides synthétiques demeurent surtout plus faciles à pomper et plus mobiles que les huiles minérales comparables à mesure que la température ambiante chute. Il en est ainsi pour la plupart des types de lubrifiants synthétiques, notamment les huiles pour moteurs et engrenages, les huiles hydrauliques, les lubrifiants pour engrenages nus et les graisses.

Les produits synthétiques sont donc plus flexibles. Par le passé, les exploitants utilisant de l’huile minérale changeaient de type d’huile selon la saison; M. Dingle a indiqué qu’une mine pouvait utiliser de l’huile 15W-40 en été et de l’huile 10W-30 en hiver. Toutefois, les coûts liés au changement du type d’huile s’accumulent. Le produit synthétique approprié peut être utilisé pendant toute l’année.

La poly(alpha-oléfine) (PAO) peut servir de fluide de base pour un lubrifiant synthétique. Un fabricant de lubrifiants peut également utiliser d’autres additifs. Par exemple, les huiles Mobil 5W-40 et 0W-40 sont d’abord composées d’une huile de viscosité plus faible, à laquelle on ajoute des modificateurs de viscosité. « L’huile Mobil Delvac 1 ESP 0W-40 ou Mobil Delvac 1 ESP 5W-40 est une huile plus légère, mais elle agit comme une huile de poids 40 aux températures de fonctionnement », affirme M. Dingle.

Le mélange idéal

Un lubrifiant entièrement synthétique est beaucoup plus cher qu’un lubrifiant à base d’huile minérale. Il existe aussi des lubrifiants semi-synthétiques, qui sont à mi-chemin pour ce qui est du prix et du rendement.

À quel moment une mine investirait-elle dans un lubrifiant synthétique? Elle doit tenir compte de nombreux facteurs, notamment l’installation. Carlos Nazario, directeur principal des produits chez Bel-Ray, recommande une huile pour engrenages entièrement synthétique si l’installation nécessite un lubrifiant offrant une bonne fluidité à une température inférieure à -25 degrés Celsius. Un carter d’engrenages fermés constitue un bon exemple de cette installation. Toutefois, s’il s’agit d’un train d’engrenages nus, il recommande un lubrifiant semi-synthétique pour engrenages.

Le risque que comporte l’essai d’un lubrifiant synthétique a diminué au fil des ans. « Avant que les PAO n’occupent le premier rang, les lubrifiants à base de diester et d’autres produits synthétiques entraînaient des problèmes avec le matériel d’étanchéité et les réservoirs peints », a confié Terry Thomas, conseiller en services techniques chez le distributeur Star West Petroleum. Il a ajouté que ces lubrifiants et produits n’offraient pas non plus de rétrocompatibilité.

Un fluide en toutes saisons

Parallèlement, les exploitants miniers veulent simplifier l’achat et l’utilisation de lubrifiants. M. Jenkins a indiqué que si autrefois, les équipementiers formulaient des recommandations ou inscrivaient certains produits sur leur liste de produits approuvés, la nouvelle tendance veut qu’un équipementier fournisse des spécifications et laisse aux mines le soin de trouver des solutions.

« Il s’agit en fait de trouver un lubrifiant qui conviendra tant en été qu’en hiver, et l’équipementier importe peu, car le lubrifiant correspondra à ses spécifications », a expliqué M. Jenkins. Il ne s’agit pas d’une mince tâche. Par exemple, un des additifs utiles est le disulfure de molybdène (Moly), un composé métallique qui crée une couche protectrice sur la surface du composant. Dans certains cas, la concentration de Moly de la graisse pour engrenages de certains équipements d’exploitation minière d’un chantier donné ne doit pas dépasser 3 %, tandis que la concentration de la graisse utilisée sur d’autres équipements du même chantier doit être de 5 %. Il est parfois impossible de faire autrement, mais M. Jenkins a affirmé que Bel-Ray avait réussi à faire tester et approuver sa graisse à 3 % de Moly par les équipementiers pour d’autres utilisations. « Elle surclasse bon nombre des graisses à 5 % de Moly approuvées », a-t-il expliqué.

M. Hammes a affirmé que la compagnie Caterpillar fixe les normes de l’industrie. Comme Caterpillar exige maintenant un produit à 5 % de Moly, Lubrication Engineers a récemment mis au point un nouveau produit offrant cette concentration pour les axes et douilles utilisés dans l’industrie minière. « Caterpillar a été la première compagnie à spécifier les produits qu’il faut utiliser par temps froid pour son équipement non routier », a convenu M. Thomas. Il a mentionné que la compagnie Phillips 66 a récemment présenté un lubrifiant 0W-20 pour les transmissions et les groupes motopropulseurs, le fluide PowerDrive Synthetic Arctic TO-4, un produit à base de PAO qui s’utilise à des températures pouvant atteindre -40 degrés Celsius.

Il peut cependant être difficile de négocier les normes d’un fabricant à l’autre. Un équipementier peut exiger une viscosité minimale, tandis qu’un autre peut exiger que le lubrifiant fasse l’objet d’un test anti-usure. « Le produit A peut ne répondre qu’à l’une de ces exigences, tandis que le produit B répond aux deux », a mentionné M. Jenkins.

En ce qui concerne le lubrifiant pour engrenages nus, Bel-Ray travaille sur son produit vedette, le lubrifiant semi-synthétique pour engrenages nus Molylube SF 100, afin de produire des formules pouvant être utilisées le plus largement possible. « Nous pouvons utiliser le lubrifiant SF 100 dans les mines de l’Alberta et de la Saskatchewan pendant toute l’année », a affirmé M. Jenkins. C’est un lubrifiant semi-synthétique composé en partie de PAO et d’huile minérale ainsi que d’un complexe d’aluminium comme épaississant, créant ainsi « une sorte d’éponge qui conserve toutes les huiles de base et les additifs dans un état semi-solide », a-t-il précisé. La nouvelle formule de Bel-Ray, le lubrifiant pour engrenages nus Molylube Ultra, peut servir de lubrifiant de couche de fond, de lubrifiant de rodage et de lubrifiant d’entretien et est conçue pour des températures variant de -40 à 50 degrés Celsius.

Les principales sociétés d’exploitation pétrolière, comme Shell, Petro-Canada, la Compagnie Pétrolière Impériale (ExxonMobil) et ConocoPhilips fournissent la majeure partie des lubrifiants vendus par les fabricants et utilisés dans les chantiers, et continuent également d’améliorer leurs produits. La Compagnie Pétrolière Impériale s’emploie à reformuler son huile synthétique pour moteurs afin d’en améliorer le filtrage, selon M. Dingle. Même l’huile synthétique épaissit par temps froid, ce qui peut nuire à son filtrage. Bien que certains moteurs possèdent un filtre muni d’un dispositif de dérivation de l’huile usagée vers le moteur au besoin, l’idéal serait de disposer d’un lubrifiant qui se filtre plus facilement. Le lubrifiant Mobil Delvac 1 ESP 0W-40 a été reformulé pour être pompé et circuler facilement dans des filtres à de basses températures.

Traduit par CNW


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