Un fluide caloporteur transporte l’énergie thermique d’une source de chaleur vers un autre emplacement. Dans la plupart des procédés, la source de chaleur est soit une chaudière fonctionnant au carburant liquide, au gaz naturel ou aux produits du bois, soit des éléments électriques immergés chauffant le fluide de circulation.

Toutes les utilisations ne sont cependant pas aussi traditionnelles. Par exemple, dans les centrales solaires, le fluide est chauffé par la lumière du soleil et transporte la chaleur pour faire bouillir l’eau, qui à son tour alimente les turbines à vapeur. Dans les applications de récupération de chaleur, le fluide est chauffé par des tubes chauds dans lesquels circulent les gaz d’échappement chauds récupérés.

Il existe également des cas où la réaction chimique ou la pièce fabriquée elle-même est la source de chaleur, tandis que la circulation du fluide évacue la chaleur pour refroidir ou maintenir la température de réaction.

Afin de garantir que tout système de transfert de chaleur fonctionne de la manière la plus efficace, les composants, les tailles des conduites, la capacité de la pompe et les calculs d’échange thermique sont tous basés sur les propriétés du fluide neuf.

Mais à mesure que le fluide se dégrade, sa viscosité peut augmenter ou même diminuer sous l’effet d’un craquage thermique sévère et il peut commencer à transporter des solides ou des gaz issus de la dégradation ou de la contamination. Il est important que les opérateurs d’équipement soient conscients des trois modes de dégradation :

• Contamination – soit externe, comme des gouttes de pluie ou de la poussière pénétrant dans le système lorsqu’il manque un couvercle boulonné; soit interne, comme une piqûre de rouille permettant à la matière à traiter de pénétrer dans le flux d’huile chaude, ou l’usure des pièces.
• Oxydation – il s’agit de la réaction du fluide chaud avec l’oxygène contenu dans l’air. Cela commence par un noircissement et un épaississement du fluide qui, si laissé sans surveillance, entraînera la formation de boues et l’accumulation de résidus acides dans les zones de faible circulation et de faible perturbation, telles que le fond des réservoirs ou des vases d’expansion.
• Craquage thermique – se produit habituellement lorsque les molécules du fluide reçoivent plus d’énergie thermique qu’elles ne peuvent en absorber et transporter. Le craquage thermique peut entraîner une diminution du point d’éclair (et du point d’ébullition) du fluide et un encrassement des surfaces de réception de chaleur. Le dépôt de la couche de carbone agit comme un isolant, poussant les opérateurs à augmenter le flux thermique pour conserver la même température de service.

Une fois que la dégradation se produit, les calculs originaux d’échange thermique deviennent moins précis et le système devra être utilisé de manière plus rigoureuse pour compenser et produire des résultats similaires. Cette situation aura une incidence directe sur les finances de l’entreprise étant donné que la nécessité d’augmenter la température en raison des fluides oxydés nuit aux coûts de carburant et d’électricité, tandis que les matériaux insolubles s’accumulant dans les zones de faible perturbation augmentent la nécessité d’un entretien coûteux.

Il faut tenir compte de deux éléments clés pour déterminer à quelle fréquence un fluide caloporteur doit être remplacé. Le premier est le type d’application. Par exemple, dans le cas de l’extrusion de plastiques, les ingénieurs peuvent s’attendre à utiliser l’huile sur une durée de 4 000 à 6 000 heures, tandis que dans le cas de l’entreposage d’asphalte, les opérateurs peuvent parfois ne pas vidanger l’huile pendant 25 ans, si le matériel est correctement entretenu.

Deuxièmement, le soin apporté à l’entretien et aux essais joue inévitablement un rôle dans la longévité d’un fluide caloporteur. Les entreprises qui effectuent régulièrement des analyses de fluides et tirent parti de l’expertise de leur fournisseur de fluide sont conscientes de la vitesse de dégradation et peuvent agir en conséquence pour réduire ou éliminer la nécessité d’un arrêt complet du système simplement pour remplacer les fluides. Par exemple, le remplacement d’à peine 10 % du fluide sur une base régulière peut prolonger la durée de vie du fluide du système sans nécessiter le remplacement complet du fluide.

D’un autre côté, les entreprises qui renoncent aux essais réguliers agissent généralement de manière réactive lorsque la production est compromise, auquel cas l’entretien devient beaucoup plus long et coûteux. Par exemple, si un système fonctionne traditionnellement à 288 °C (550 °F), les opérateurs peuvent voir leur thermostat grimper jusqu’à 304 °C (580 °F) au fil des ans, car le système est obligé de travailler plus fort en raison de l’encrassement des surfaces d’échange thermique ou de l’augmentation de la viscosité du fluide.

Dans les pires scénarios de dégradation, le fluide ne circulera pas assez bien pour maintenir la production ou le craquage entraînera une chute dangereuse du point d’ébullition du fluide proche de la limite de la plage de températures de service, provoquant une cavitation des pompes et un problème de sécurité important. Une fois le point de non-retour atteint, un arrêt total imprévu est nécessaire pour vidanger, nettoyer, rincer et recharger le système d’huile neuve. Une telle situation a un impact négatif direct sur la rentabilité de l’entreprise et peut entraîner jusqu’à quatre jours de perte de production ajoutés à des coûts de réparation élevés.

Les programmes d’analyse d’huile usagée sont essentiels au maintien de l’efficience et de l’efficacité des fluides caloporteurs. Pour les opérateurs qui envisagent l’intégration de l’analyse de fluide caloporteur usagé dans leur programme d’entretien, ou l’élargissement de leur programme standard d’analyse de l’huile des actifs industriels au fluide caloporteur, il est important d’étudier les essais proposés, car, malheureusement, certains essais effectués sur les lubrifiants industriels traditionnels ne sont pas pertinents ou sont manquants en ce qui concerne les fluides caloporteurs.

Par exemple, le comptage des particules ISO est utile pour les huiles pour engrenages et hydrauliques, mais est totalement inutile pour les fluides caloporteurs en raison du noircissement qui se produit généralement pendant l’utilisation. D’autre part, la chromatographie en phase gazeuse, le test du point d’éclair et la mesure de la teneur en solides ne font normalement pas partie du régime d’essais habituels, mais fournissent un aperçu utile de l’état du fluide.

Il est également important de noter que les résultats des méthodes d’essai courantes peuvent changer selon le mode de dégradation des fluides. Par exemple, l’oxydation épaissit l’huile tandis que le craquage thermique la fluidifie; il est donc plausible que la viscosité de l’huile semble normale alors que le système subit les deux problèmes simultanément. Pour éviter la négligence de ces problèmes, une analyse par chromatographie en phase gazeuse peut fournir une image claire et précise du fluide caloporteur.

Lors de la sélection d’un fluide caloporteur, l’une des idées fausses répandues est que plus celui-ci est cher, meilleure est sa qualité. Bien que ce raisonnement soit vrai dans une certaine mesure, il ne dit pas tout. Certains fluides caloporteurs sont coûteux de par leur conception, mais s’oxydent rapidement en raison du manque de protection antioxydante. Les fiches techniques peuvent s’avérer utiles et fournir des informations sur les propriétés du fluide neuf; cependant, elles offrent peu d’informations sur sa résistance à la dégradation, dont dépend la durée de service.

Pour éviter toute confusion ou la sélection éventuelle d’un fluide non indiqué, les opérateurs doivent s’associer à un expert en matière de lubrifiants possédant un aperçu unique de la formulation du fluide et apportant son soutien technique.

Au-delà de cela, il est important de rechercher des témoignages de clients offrant un aperçu honnête d’expériences d’utilisation de fluides. Les services de l’exploitation, de l’entretien et de la sécurité doivent également être impliqués dans les discussions parallèlement à l’approvisionnement afin de trouver un fournisseur désireux d’offrir un produit répondant aux besoins spécifiques de l’entreprise avec des répercussions minimales sur l’environnement et la santé des travailleurs. Les meilleures pratiques de l’industrie indiquent qu’il est également souhaitable d’inclure un programme d’analyse des thermofluides spécialisé, ainsi qu’un soutien technique local et immédiatement accessible, afin de contribuer à l’augmentation ou au maintien de la productivité, et ainsi de réduire la probabilité d’arrêts coûteux et de temps d’arrêt imprévus.