Bases du liquide de refroidissement du moteur.

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Le liquide de refroidissement (ou antigel) protège votre moteur du gel tout en protégeant les composants contre la corrosion. Il joue un rôle essentiel dans le maintien de l’équilibre thermique du moteur en éliminant la chaleur.

Dans un moteur diesel lourd, seulement un tiers de l’énergie totale produite sert à propulser le véhicule vers l’avant. Un tiers supplémentaire est retiré sous forme d’énergie thermique par le système d’échappement. Le tiers restant de l’énergie thermique produite est emporté par le liquide de refroidissement du moteur.

Cette chaleur évacuée par le liquide de refroidissement fournit un équilibre dans l’évacuation de la chaleur du moteur qui est essentiel pour garantir le bon fonctionnement du moteur. Une surchauffe pourrait entraîner une détérioration accélérée de l’huile et du moteur lui-même.

Alors que l’eau fournit le meilleur transfert de chaleur, le glycol est également utilisé dans les liquides de refroidissement du moteur pour fournir une protection contre le gel. L’ajout de glycol réduit légèrement le transfert de chaleur de l’eau, mais dans la plupart des climats et des applications, la protection contre le gel est essentielle.

Presque tous les moteurs utilisent des liquides de refroidissement avec des fluides de base similaires : un mélange 50/50 d’éthylène glycol et d’eau. Dans certaines circonstances, les moteurs industriels peuvent utiliser d’autres fluides de base, tels que de l’eau additionnée ou un mélange de propylène glycol et d’eau.

En plus du fluide de base, il existe une petite quantité d’autres ingrédients, notamment des inhibiteurs de corrosion, des antimousse, des colorants et d’autres additifs. Bien que ces autres ingrédients ne constituent qu’une petite fraction du liquide de refroidissement, ce sont eux qui différencient un liquide de refroidissement d’un autre.

Historiquement, en Amérique du Nord, les liquides de refroidissement pour moteurs conventionnels étaient de couleur verte. Actuellement, ces liquides de refroidissement verts utilisent généralement un mélange phosphate/silicate comme principaux composants de leur système inhibiteur. Les inhibiteurs conventionnels comme les silicates et les phosphates agissent en formant une couverture protectrice qui isole réellement les métaux du liquide de refroidissement.

Ces inhibiteurs peuvent être caractérisés chimiquement comme des oxydes inorganiques (silicates, phosphates, borates, etc.). Étant donné que ces systèmes inhibiteurs s’épuisent en formant une couche protectrice, les liquides de refroidissement verts conventionnels doivent être changés à intervalles biennaux réguliers, généralement tous les deux ans.

Diverses technologies ont été développées pour protéger les moteurs de la corrosion. En Europe, les problèmes avec les minéraux de l’eau dure ont forcé les technologies de refroidissement à être sans phosphate. Le calcium et le magnésium, minéraux présents dans l’eau dure, réagissent avec les inhibiteurs de phosphate pour former du phosphate de calcium ou de magnésium, ce qui entraîne généralement la formation de tartre sur les surfaces chaudes du moteur. Cela pourrait entraîner une perte de transfert de chaleur ou de la corrosion sous la balance.

Pour remplacer les phosphates, les liquides de refroidissement européens conventionnels contiennent un mélange d’oxydes inorganiques comme des silicates et des inhibiteurs appelés carboxylates. Les carboxylates offrent une protection contre la corrosion en interagissant chimiquement sur les sites de corrosion métalliques, plutôt qu’en formant une couche d’inhibiteurs qui recouvre la surface totale.

Le mélange de carboxylates et de silicates est également appelé technologie hybride car il s’agit d’un mélange de technologie inorganique conventionnelle et de technologie entièrement carboxylate ou organique. Les liquides de refroidissement pour moteurs européens existent en différentes couleurs ; généralement, chaque fabricant exige une couleur différente.

Liquide de refroidissement à durée de vie prolongée
Figure 1. Pompe à eau d’origine du
moteur Caterpillar avec plus de 750 000
milles utilisant un liquide de refroidissement à durée de vie prolongée (ELC).

En Asie, des problèmes de joints de pompes à eau et un mauvais transfert de chaleur ont conduit à l’interdiction des liquides de refroidissement contenant du silicate. Pour assurer une protection, la plupart des liquides de refroidissement contiennent un mélange de carboxylates et d’inhibiteurs inorganiques comme les phosphates.

Ces liquides de refroidissement sont des hybrides. Ils se distinguent des hybrides européens par le manque de silicates. Les liquides de refroidissement des équipementiers asiatiques peuvent être de différentes couleurs, notamment le rouge, l’orange et le vert.

Les liquides de refroidissement à base de carboxylate à durée de vie prolongée ont été développés pour être globalement acceptables et offrir des performances supérieures par rapport aux technologies existantes. Cette technologie est également connue sous le nom de technologie des additifs organiques (OAT). Étant donné que les liquides de refroidissement entièrement carboxylés ne contiennent pas de silicates, ils répondent aux exigences strictes des spécifications asiatiques.

Ils répondent également aux exigences européennes en matière d’antigel car ils ne contiennent pas de phosphates. Ces liquides de refroidissement pour moteur ont acquis une popularité internationale en raison d’une protection anticorrosion inégalée pour des intervalles de temps prolongés.

Il convient de noter que certaines personnes les appellent « technologie des additifs organiques » (OAT) car les inhibiteurs qui assurent la protection contre la corrosion sont dérivés d’acides carboxyliques. En réalité, la protection est assurée par des acides carboxyliques neutralisés appelés carboxylates.

Cette distinction est importante car tous les liquides de refroidissement fonctionnent dans la plage de pH neutre ou basique (pH égal ou supérieur à 7). En fait, la plupart des liquides de refroidissement sont fabriqués à partir d’un précurseur acide, par exemple, les liquides de refroidissement conventionnels à base de phosphate commencent leur vie sous forme d’acide phosphorique.

Les inhibiteurs de carboxylate offrent une protection contre la corrosion en interagissant chimiquement avec les surfaces métalliques là où cela est nécessaire, et non en déposant des couches de manière universelle, ce qui est le cas avec les liquides de refroidissement conventionnels et hybrides.

Les implications de cette différence fonctionnelle sont énormes : des cycles de vie prolongés, une protection inégalée de l’aluminium à haute température, ainsi que des avantages de transfert de chaleur sur les surfaces chaudes du moteur et les tubes de radiateur rejetant la chaleur où le transfert de chaleur est essentiel pour des performances optimales. Les liquides de refroidissement à base de carboxylate de haute qualité ont démontré des performances de plus de 32 000 heures dans des applications de moteur stationnaire sans être modifiés.

Une mesure de la véritable durée de vie prolongée est qu’à la fin d’un test de flotte, le liquide de refroidissement usagé peut être retiré du moteur tout en réussissant les tests conçus pour les liquides de refroidissement frais !

Entretien du liquide de refroidissement du moteur

Le marché secondaire est rempli de liquides de refroidissement de haute et de basse qualité de toutes les couleurs ; par conséquent, la couleur n’est pas un bon indicateur du type de liquide de refroidissement. La meilleure pratique d’entretien consiste à connaître le liquide de refroidissement exact requis et placé dans un moteur, et à contrôler tout liquide utilisé pour compléter l’équipement.

Bien que de nombreuses techniques soient disponibles, un réfractomètre doit être utilisé pour mesurer le rapport eau glycolée car il offre la méthode la plus fiable pour identifier la teneur précise en glycol du liquide de refroidissement. Cela détermine le niveau de protection contre le gel et garantit les concentrations appropriées d’inhibiteurs de corrosion.

Une autre mesure de maintenance préventive consiste à vérifier le système de refroidissement lui-même pour confirmer qu’il est plein et qu’il fonctionne correctement. Le fonctionnement avec un faible niveau de liquide de refroidissement peut entraîner de nombreux problèmes car un liquide de refroidissement ne peut pas protéger les surfaces avec lesquelles il n’entre pas en contact et les vapeurs d’eau glycolée peuvent être corrosives. Le simple fait de vérifier un réservoir de trop-plein qui ne fait pas partie du système d’écoulement peut être trompeur si le système ne fonctionne pas correctement. De plus, le bouchon du radiateur lui-même peut faire partie intégrante du système s’il est conçu pour maintenir une pression spécifique. Ces bouchons peuvent être testés pour déterminer s’ils maintiennent la pression appropriée, ce qui est essentiel au bon fonctionnement du système. Si la pression du système fonctionne plus bas que prévu, le liquide de refroidissement bouillira à une température plus basse.

De nombreuses informations erronées sur la compatibilité des différents types de technologies de refroidissement existent dans la littérature et sur le marché. Bien que ce ne soit pas une bonne pratique de maintenance de mélanger deux liquides de refroidissement différents, cela n’entraînera pas de problèmes de compatibilité tant que des liquides de refroidissement provenant de fournisseurs réputés de haute qualité sont utilisés.

Les liquides de refroidissement sont généralement considérés comme compatibles, cependant, le mélange de liquides de refroidissement de deux qualités différentes donne un mélange de qualité intermédiaire. Bien que ce ne soit pas un désastre, le mélange d’un bon liquide de refroidissement avec un liquide de refroidissement médiocre donnera un liquide de refroidissement avec quelque chose de moins qu’excellent.

Une dilution excessive avec de l’eau aurait un effet négatif, car les inhibiteurs de corrosion seraient présents dans le moteur en quantités inférieures à celles initialement conçues. Les liquides de refroidissement fonctionnent sur une gamme de dilutions.

L’optimum pour la plupart des systèmes de refroidissement est de 50 pour cent de liquide de refroidissement et 50 pour cent d’eau de bonne qualité, et en général les liquides de refroidissement tolèrent une dilution jusqu’à environ 40 pour cent de concentré et 60 pour cent d’eau.

Généralement, la dégradation du liquide de refroidissement est prise en compte dans les intervalles d’« utilisation recommandée » des fabricants. Les liquides de refroidissement conventionnels contenant des silicates se dégradent principalement en raison de l’épuisement rapide des inhibiteurs. En effet, les silicates déposent des couches protectrices sur les composants du système dans le cadre de leur mécanisme de protection.

Par conséquent, les inhibiteurs de liquide de refroidissement doivent être renouvelés ou changés régulièrement pour garantir que les surfaces resteront protégées si la couche de silicate est perturbée.

En général, les liquides de refroidissement se dégradent avec le temps à mesure que l’éthylène glycol se décompose principalement en acides glycolique et formique. La dégradation se produit plus rapidement dans les moteurs fonctionnant à des températures plus élevées ou dans ceux qui laissent entrer plus d’air dans les systèmes de refroidissement.

Le liquide de refroidissement doit être testé sur une base annuelle s’il est prévu de faire fonctionner le système pendant plusieurs années entre les changements de liquide de refroidissement, et en particulier lorsque le liquide de refroidissement est utilisé dans des applications sévères. Un test garantit que le pH est toujours supérieur à 7,0. Certaines technologies de liquide de refroidissement peuvent protéger jusqu’à un pH de 6,5, cependant, il n’est généralement pas recommandé de laisser un liquide de refroidissement fonctionner en dessous d’un pH de 7,0.

Les produits de dégradation du glycol sont acides et contribuent à une baisse du pH. Une fois qu’un liquide de refroidissement s’est dégradé, en raison de la dégradation du glycol et de la baisse du pH, les métaux du moteur risquent de se corroder. La dégradation du liquide de refroidissement peut être ralentie en utilisant des liquides de refroidissement avec des inhibiteurs à durée de vie prolongée et en s’assurant que l’équipement fonctionne correctement et dans les limites de conception désignées.

Le test des inhibiteurs de corrosion est une autre méthode de vérification de l’état du liquide de refroidissement. Alors que les inhibiteurs à durée de vie prolongée n’ont généralement pas besoin d’être testés tant que des recommandations d’utilisation appropriées et des fluides appropriés sont utilisés pour le remplissage, les inhibiteurs conventionnels s’épuisent et doivent être testés.

Outre les tests pour le nitre et le molybdate, la plupart des liquides de refroidissement conventionnels nécessitent soit des ajouts de liquide de refroidissement supplémentaires (SCA) continus, soit une analyse en laboratoire pour garantir des performances appropriées.

Divers inhibiteurs, tels que les nitrites et les molybdates, sont facilement contrôlés à l’aide de bandelettes réactives. Parce que les nitrites s’épuisent rapidement par rapport à d’autres inhibiteurs, les tests de nitrite permettent d’apprendre le niveau de nitrite du liquide de refroidissement, mais rien d’autre.

Certains moteurs ont besoin d’inhibiteurs tels que les nitrites pour être maintenus à certains niveaux pour offrir une protection contre la corrosion par cavitation , qui peut se produire dans les moteurs à chemises de cylindre amovibles. Les nitrites ont tendance à s’épuiser rapidement dans les liquides de refroidissement conventionnels et doivent être renouvelés à intervalles réguliers.

Les liquides de refroidissement ELC à base de carboxylate ont généralement des niveaux d’appauvrissement en nitrite inférieurs car les carboxylates offrent la protection contre la cavitation requise et donc des intervalles de maintenance préventive beaucoup plus longs.

Les fabricants d’équipement d’origine automobile (OEM) recommandent désormais l’utilisation d’un liquide de refroidissement hybride ou d’un ELC entièrement carboxylé. Les liquides de refroidissement verts conventionnels sont absents de cette image. Les recommandations OEM pour moteurs diesel lourds offrent un large éventail de possibilités.

Dans le secteur industriel, certains équipementiers exigent l’utilisation de liquide de refroidissement au silicate, tandis que d’autres exigent l’absence de silicate pour des problèmes de transfert de chaleur. De même, certains nécessitent l’absence de phosphate pour éviter les dépôts de calcaire dans l’eau dure. Ce tartre a tendance à former des dépôts sur la partie la plus chaude du moteur, ce qui réduit le transfert de chaleur et peut induire de la corrosion.

Enfin, certains OEM exigent l’utilisation de nitrites pour se protéger contre la cavitation, tandis que d’autres n’ont pas une telle exigence. Le phénomène de cavitation des chemises de cylindre étant spécifique à la conception, tous les moteurs ne sont pas affectés de la même manière. Il est important de comprendre les besoins des équipements spécifiques.

Les liquides de refroidissement jouent un rôle essentiel dans la préservation de l’équilibre thermique du moteur et la protection des composants du moteur contre la corrosion. On estime que 60 pour cent des temps d’arrêt des moteurs dans le secteur du camionnage commercial sont liés au liquide de refroidissement.

Quel que soit le marché sur lequel le liquide de refroidissement est utilisé, on peut supposer sans risque que la formation sur le liquide de refroidissement concernant la chimie du produit, son utilisation et sa maintenance continue joue un rôle essentiel dans la création d’un environnement productif et rentable.

L’utilisation d’un liquide de refroidissement moteur de haute qualité provenant d’un fournisseur réputé et le respect de pratiques d’entretien préventif minutieuses aideront à assurer la protection adéquate d’un moteur. ( Paul Fritz , Chevron via machinerylubrication )

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