Dégradation oxydative (la plus courante)

La définition scientifique de la dégradation oxydative est la réaction de l’oxygène (dans l’air) avec le fluide par un mécanisme de radicaux libres pour former des molécules plus grosses qui finissent par devenir des polymères ou des solides. Ceux-ci épaississent le fluide, augmentant ainsi sa viscosité. Un fluide plus visqueux sera plus difficile à pomper, aura de moins bonnes caractéristiques de transfert thermique et présentera un risque accru de formation de coke dans le système. L’oxydation s’accompagne également d’une augmentation de l’acidité (TAN) du fluide. Comme pour la plupart des réactions chimiques, l’oxydation se produit plus rapidement lorsque la température augmente. À température ambiante, la vitesse de réaction est à peine mesurable. Cependant, à des températures élevées, l’effet est exponentiel et peut avoir un impact sur la durée de vie du fluide dans les systèmes qui n’utilisent pas de mesures de réduction de l’oxydation, telles que l’inertage à l’azote du vase d’expansion.

En termes simples, l’oxydation se produit lorsque un fluide chaud est exposé à l’air. Les signes d’oxydation du fluide deviennent évidents avec la formation de boues dans le système, notamment dans les zones à faible débit telles que les réservoirs ou les vases d’expansion. L’indice d’acidité totale (n/t-H) ou TAN est la mesure courante de la dégradation oxydative. Le TAN augmente à mesure que les fluides subissent une dégradation oxydative et favorise la formation de boues et de résine dans le système. Les valeurs TAN supérieures à la plage de 1,0 à 1,2 mg KOH/g sont généralement préoccupantes. Il est important de noter qu’avec des systèmes de drainage plus petits et moins efficaces, ces acides peuvent rester dans le système et contaminer tout nouveau fluide ajouté. Il est extrêmement important, en particulier si le nombre TAN est supérieur à 1,0, de veiller à évacuer au maximum le fluide usagé avant de procéder au remplissage.

Dégradation thermique

La dégradation thermique ou craquage thermique est la rupture des liaisons carbone-carbone dans les molécules du fluide sous l’effet d’une chaleur supérieure à la température maximale recommandée pour le fluide ou à la température du film. La réaction peut soit s’arrêter à ce stade, auquel cas des molécules plus petites que celles qui existaient auparavant se forment, soit les fragments peuvent réagir entre eux pour former des molécules polymères plus grandes que celles qui existaient auparavant dans le fluide. Dans la terminologie du transfert de chaleur, ces deux types de produits de dégradation sont appelés « à faible point d’ébullition » et « à haut point d’ébullition ».

Chaudières à basse température

La présence de chaudières à basse température est évidente, comme en témoignent la diminution mesurée du point d’éclair et de la viscosité du fluide thermique, ainsi que l’augmentation de la pression de vapeur. L’augmentation de la pression de vapeur peut affecter l’efficacité globale du système et provoquer une cavitation de la pompe, entraînant une défaillance prématurée. La réduction du point d’éclair peut également être à l’origine de graves problèmes de sécurité et de fonctionnement.

Chaudières à haute pression

Si une dégradation thermique se produit à des températures extrêmes, généralement supérieures à 400 °C (752 °F), cela entraîne non seulement la rupture des liaisons carbone-carbone, mais aussi la séparation des atomes d’hydrogène de leurs atomes de carbone, ce qui conduit à la formation de coke. Les composés à haut point d’ébullition entraînent une augmentation de la viscosité du fluide tant qu’ils restent en solution. Cependant, une fois leur limite de solubilité dépassée, ils commencent à former des solides qui peuvent encrasser les surfaces de transfert de chaleur. Dans ce cas, l’encrassement des surfaces de transfert de chaleur est très rapide et le système cesse rapidement de fonctionner.

En termes simples, la dégradation thermique résulte d’une surchauffe de l’huile au-delà de son point d’ébullition. Lorsque le fluide bout, tout comme l’eau, il produit un composant plus léger sous forme de vapeurs. Une surchauffe ou une fissuration excessive peut entraîner une réduction de la viscosité et poser des problèmes de sécurité. Outre la création de ces composants plus légers, le point d’éclair, le point d’inflammation et les températures d’auto-inflammation globaux du fluide seront réduits à des niveaux potentiellement dangereux.

Point d’éclair

Le point d’éclair est important du point de vue de la sécurité ; toutefois, il ne constitue pas un problème à moins qu’il ne soit nettement inférieur aux nouvelles spécifications. Il est assez courant que les systèmes de transfert de chaleur fonctionnent à des températures supérieures au point d’éclair du fluide.