I.1.2. Indice de viscosité [4]
L'importance de la variation de viscosité avec la
température est exprimée par un nombre conventionnel, obtenu
empiriquement à partir des mesures de viscosité à 100 et
210 °F, appelé indice de viscosité. Plus l'indice de
viscosité est élevé, moins la viscosité varie en
fonction de la température.
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Pour définir la viscosité d'une huile, il est
évidemment nécessaire de choisir des températures de
référence. Une norme internationale ISO recommande d'utiliser les
températures de 40°C et 100 °C.
y' Si l'huile est trop visqueuse, l'écoulement se fait
mal, il y a risque de cavitation, de vibrations et chute de rendement ;
y' Si l'huile est trop fluide, les fuites internes augmentent,
les conditions de lubrification hydrodynamique sont défavorables, il y a
chute de rendement et risque d'incident
Les viscosités idéales dans les conditions de
fonctionnement se situent dans la plage 15 à 100cSt. La limite
inférieure de viscosité assurant une lubrification convenable est
de 10cSt; la limite supérieure de viscosité pour les
démarrages à froid, assurant la non cavitation est comprise entre
500 et 1000cSt.
Le tableau A.1.2 donne la classification des huiles
industrielles et leurs limites minimales et maximales de viscosité.
I.1.3. Influence de la température et de la pression
sur la viscosité [2]
La température et la pression sont les
paramètres les plus influents sur la viscosité d'un fluide. De ce
fait, la viscosité des huiles minérales croit avec la pression de
façon quasi exponentielle. Une viscosité d'huile peut atteindre
le double de sa valeur pour une pression croissant de 0 à 300 MPA. Il en
est de même pour les pompes à haute pression. Cependant, elle
décroît de façon quasi exponentielle avec la
température (figure. I.2).
Figure I.2. Variation de la viscosité avec la
température pour une huile minérale
La viscosité est une grandeur dépendante de la
température ainsi que de l'agitation. Lorsque la température est
faible et que l'huile est donc froide, le frottement intérieur est
important et la viscosité élevée. Plus l'huile est chaude,
plus le frottement interne est réduit et la viscosité faible.
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Pour une huile lubrifiante, on peut poser :
a(E c†
u ~ u0e(I. 3)
Avec : E = a1 + a2T + a3T#177;2
Où /20 est la viscosité dynamique à une
température donnée, T la température absolue et où
a1 , a2, a3 sont à déterminer pour chaque lubrifiant.
La relation de Mac Coull et Walther nous permet
d'écrire:
Log10Log10(í + a) = -mLog10T + n (I.4)
a, m et n des constantes qui dépendent du lubrifiant,
et T la température absolue. La valeur de a dépend de
l'unité de viscosité ; si y est en centistokes a est compris
entre 0,6 et 0,75.
Cette représentation (Mac Coull et Walther) est
très pratique à exploiter ; en effet, il suffit de
connaître deux viscosités à deux températures
différentes (par exemple à 40 et à 100 °C,
généralement données dans les fiches techniques), de
tracer la droite ASTM pour déterminer les viscosités de l'huile
à d'autres températures par interpolation ou par extrapolation
(figure I.3).
Figure I.3. Variation viscosité-température
sur abaque ASTM
D'autre part, la perte de charge subie par un fluide dans une
tuyauterie étant une fonction croissante de la viscosité, il
importe de limiter celle-ci afin d'éviter d'une part que la
dépression à l'entrée des pompes ne devienne trop grande,
conduisant ainsi à la cavitation et à la libération de
l'air en solution dans l'huile, et d'autre part que les pertes d'énergie
dans les
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conduites de puissance ne deviennent trop grandes, ce qui
diminuerait fortement le rendement global de l'installation.
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