Choisir le bon échangeur de chaleur !

Une chaleur excessive peut affecter un système hydraulique de plusieurs façons. Généralement, une température de l’huile supérieure à 60°C entraîne une dégradation plus rapide de l’huile. En effet, à mesure que la température de l’huile augmente, la viscosité du fluide diminue, ce qui réduit son pouvoir lubrifiant et augmente le taux d’oxydation. L’augmentation de température a d’autres effets, comme une usure accélérée des composants et des dommages aux roulements et aux joints. Enfin, une température trop élevée augmente les fuites et donc diminue le rendement des composants. Par conséquent, le contrôle de la température de l’huile doit être pris en compte et c’est alors le moment de choisir son échangeur de chaleur approprié.

La première précaution est de concevoir le circuit pour limiter la température de l’huile. Le réservoir doit être de dimension suffisante pour dissiper la chaleur, par convection naturelle. Le circuit doit aussi être conçu pour limiter les pertes de charges, les laminages et donc les points d’échauffements. Mais pour des raisons pratiques cela n’est pas toujours réalisable : encombrement, poids, coûts. Alors, chaque fois que la convection naturelle ne fournit pas un refroidissement suffisant, un échangeur de température doit être installé.

Un échangeur de chaleur correctement dimensionné dans un système hydraulique permet d’économiser du temps, de l’argent et de protéger le matériel. Plus important encore, les temps d’arrêt du système seront considérablement réduits.

Pour la détermination, les informations suivantes sont importantes:

• Débit d’huile (en l/mn)
• Puissance à dissiper (kw)
• Température d’huile maximale souhaitée (°C)
• Température maximale de l’air ambiant pendant le fonctionnement du système (°C)
• Contaminants environnementaux pouvant affecter le système (poussière)
• Chute de pression maximale admissible à travers l’échangeur (bar)
• La température et le débit d’eau d’entrée (échangeur refroidi par eau)
• Le mode d’entraînement du ventilateur (tension ou débit)
• Volume du réservoir d’huile existant.

Une fois les paramètres définis, il faut choisir le type d’échangeur de chaleur à utiliser : échangeurs de température refroidis par air (aéroréfrigérants) ou divers types d’échangeurs refroidis par eau.

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L’augmentation du débit d’air à travers l’échangeur contribue à diminuer cette résistance thermique, mais l’air n’est pas un aussi bon conducteur de chaleur que l’eau ou d’autres liquides de refroidissement.

Simple à installer, un ventilateur est présent sur l’échangeur, entrainé avec un moteur électrique (tensions 12Vcc, 24Vcc, monophasé 220Vca, triphasé 230/400Vca) ou un moteur hydraulique.

Échangeurs de chaleur refroidis à l’eau

Ces échangeurs sont généralement plus efficaces, car l’eau est un bien meilleur conducteur de chaleur. De plus, l’eau peut être aussi refroidie pour réduire la résistance thermique, ce qui conduit à une efficacité encore plus grande. Cependant, l’utilisation d’eau pure peut entraîner des dépôts minéraux à l’intérieur des tubes qui inhiberont le transfert de chaleur, cela doit donc être considéré du point de vue de l’entretien. Ces dépôts peuvent être fortement réduits en utilisant une solution de type glycol ou autre. Bien sûr, les deux fluides (huile et eau) ne doivent jamais entrer en contact.

Emplacement dans le circuit

Une fois que la taille et le type d’échangeur ont été déterminés, l’emplacement approprié de l’échangeur doit être choisi. Malheureusement, de nombreux concepteurs considèrent l’échangeur comme un « accessoire ». En conséquence, l’emplacement de l’échangeur est souvent une réflexion à postériori. Cependant, nous avons montré que l’échangeur fait partie intégrante de tout système hydraulique et qu’il convient de tenir compte de son emplacement. Étant donné que les échangeurs sont des appareils à basse pression, ils sont généralement situés dans l’un des trois emplacements suivants :

• Circuit de retour principal du système : dans la majorité des montages, l’échangeur est placé sur la ligne retour du circuit, juste avant le retour de l’huile au réservoir (via un filtre si possible).
  Un clapet anti-retour de dérivation doit être utilisé pour éviter tout dommage au cas où des contaminants colmateraient l’échangeur de chaleur.

• Circuit de refroidissement indépendant : l’échangeur est installé sur son propre circuit via une pompe de circulation auxiliaire, qui peut être aussi utilisé pour la filtration. Ce montage à l’avantage de contrôler le débit, indépendamment des actionneurs. Nous proposons des groupes de refroidissement autonomes silencieux.
  Une soupape de décharge du circuit de refroidissement ou un clapet anti-retour de dérivation doit être utilisé pour éviter tout dommage au cas où des contaminants colmateraient l’échangeur de chaleur.

• Drain du carter: l’échangeur est positionné sur le retour du drain du moteur (circuit de balayage).
  Un clapet anti-retour de dérivation basse pression doit être utilisé pour éviter d’endommager le joint d’arbre du moteur.

Dans le cas d’une unité refroidie par air, elle doit être située dans une zone où la température de l’air ambiant est aussi basse que possible. Cela assurera un transfert de chaleur maximal. La facilité d’entretien futur de tout échangeur doit également être prise en considération.

Options

De nombreuses options sont disponibles pour optimiser le fonctionnement des échangeurs air-huile et eau-huile, parmi lesquelles :

• Clapet de by-pass : ce clapet anti-retour, avec une valeur de tarage de 6 bar ou 8 bar, protège la masse radiante des pics de pression en créant un circuit de dérivation. Nous pouvons raccorder le clapet ou directement intégré au corps de l’échangeur sur le modèle SSPV.
• Valve de régulation thermostatique : elle permet de dériver l’huile de l’échangeur si la température est trop basse et donc la viscosité faible (au démarrage de l’installation par exemple).
• Thermostat, pour commander la mise en marche du ventilateur ou indiquer une valeur de la température.
• Matières spéciales, pour des applications ou des fluides particuliers : série marine, environnements explosifs, circuits fermés.
• Régulation électronique progressive de la vitesse du ventilateur.

La sélection du bon échangeur de température pour l’application, ainsi que l’emplacement et l’entretien, aideront à assurer un fonctionnement pérenne du système hydraulique.

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