Les classes de pollution des huiles hydrauliques

1 - Pourquoi dépolluer ?

Le prix des huiles hydrauliques et leurs recyclages représentent un coût important pour le budget de la maintenance.

Une filtration efficace augmente la durée de vie des composants hydrauliques et du fluide. Les vidanges peuvent parfois être espacées. Tout ceci tant à diminuer les coûts de maintenance, les temps d’arrêt machine, les pannes…

2 - Quand dépolluer ?

  • Pendant le transfert d’huile (remplissage ou appoint du réservoir). Il est à noter que les huiles neuves ne sont pas dans des classes de pollution acceptables.
  • Pendant le fonctionnement de la machine. Une filtration efficace présente sur les machines à différents endroits permettent de piéger la pollution dût à l’usure des composants, des tiges de vérin …
  • Après des interventions de maintenance (ouverture du circuit hydraulique, changement flexibles, changement composants…) Une filtration en parallèle à l’aide d’un groupe de filtration permet de doper la filtration mise en place. Le débit traversant le filtre est constant, faible et sans variation de pression ce qui permet d’avoir une capacité de rétention du filtre optimum.

3 - Dans quelle proportion dépolluer ?

Le coût de la filtration est un budget non négligeable pour la maintenance. Une bonne filtration allonge la durée de vie des composants hydrauliques et réduit les pannes, mais il ne faut pas de la sur-qualité.

  1. Dépolluer au-delà de ce qui est nécessaire :
  • C’est utiliser des filtres plus efficaces et plus chers.
  • C’est changer des filtres plus souvent.
  • C’est diminuer le risque de panne.

  1. Dépolluer en dessous de ce qui est nécessaire :

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4- Les principales normes liées à la pollution

ISO 2941

Eléments filtrants : Vérification de la pression d'écrasement / éclatement

ISO 2942

Eléments filtrants : Vérification de la conformité de fabrication et détermination du point de *première bulle

ISO 2943

Eléments filtrants : Vérification de la compatibilité des matériaux avec les fluides

ISO 3724

Eléments filtrants : Vérification des caractéristiques d'un filtre par un essai de fatigue dû au débit

ISO 3968

Eléments filtrants : Evaluation de la perte de charge en fonction du débit

ISO 11170

Eléments filtrants : Ordre des essais pour la vérification des caractéristiques de performance

ISO 16889

Eléments filtrants : Evaluation des performances par la méthode de filtration en circuit fermé

ISO 23181

Eléments filtrants : Détermination de la résistance à la fatigue due au débit en utilisant un fluide à haute viscosité

SAE ARP 4205

Eléments filtrants : Méthode d'évaluation de l'efficacité dynamique avec débit cyclique

ISO 3722

Flacons de prélèvement : Homologation et contrôle des méthodes de nettoyage

ISO 4021

Analyse de la pollution par particule : Prélèvement des échantillons de fluide dans les circuits en fonctionnement

ISO 4405

Pollution des fluides : Détermination de la pollution particulaire par la méthode gravimétrique

ISO 4406

Fluide : Méthode de codification du niveau de pollution particulaire solide

ISO 4407

Pollution des fluides : Détermination de la pollution particulaire par comptage au microscope optique

ISO 10949

Propreté des composants : Lignes directrices pour l'obtention et le maintien de la propreté des composants, de leur fabrication jusqu'à leur installation

ISO 11171

Etalonnage des compteurs automatiques de particules en suspension dans les liquides

ISO 11500

Détermination de la pollution particulaire par comptage automatique à absorption de lumière

ISO 11943

Systèmes de comptage automatique en ligne de particules en suspension dans les liquides : Méthodes d'étalonnage et de validation

ISO 18413

Propreté des composants : Documents d'inspection, de principes d'extraction, d'analyse des contaminants et d'expression des résultats

5 - Quand effectuer un prélèvement d'huile ?

Effectuer un prélèvement d’huile pour l’analyser permet de réaliser un constat de l’état de pollution à un instant précis. Des prélèvements réguliers permettent de comparer les résultats, de définir un diagnostic et des mesures à mettre en place.

Il n’y a pas de règle absolue. Il est conseillé de suivre les recommandations du constructeur. Un prélèvement tous les 6 à 12 mois ou toutes les 1000 heures correspondent à des fréquences couramment rencontrées.

6 - Comment effectuer un prélèvement d'huile ?

 
Flacon stérile + capillaire pour prélèvement d'huile
  • Technique N°1 : Prise d’échantillon sur prise de pression. (Méthode à privilégier)
  1. Faire fonctionner la machine pendant au moins 30 min en effectuant tous les mouvements.
  2. Utiliser un capillaire « propre et bouché », le connecter sur la prise de pression pour le rincer. Laisser couler environ 1 litre d’huile.
  3. Ouvrir le flacon stérile en prenant soin de ne pas le polluer.
  4. Remplir une partie du flacon afin de rincer les parois. Jeter l’huile usagée. Effectuer cette tache 2 fois.
  5. Prélever l’échantillon d’huile. Remplir le flacon au ¾.
  6. Refermer immédiatement le flacon et identifier le prélèvement. (Date, N° machine, compteur horaire, à quel endroit du circuit a été prélevé l’échantillon, type d’huile …)
  • Technique N°2 : Prise d’échantillon sur vanne industrielle. (A utiliser si la technique N°1 est impossible)
  1. Faire fonctionner la machine pendant au moins 30 min en effectuant tous les mouvements.
  2. Ouvrir la vanne pour la rincer abondamment. (3 à 4 litres au minimum). Ne plus fermer la vanne pendant la prise d’échantillon.
  3. Ouvrir le flacon stérile en prenant soin de ne pas le polluer.
  4. Remplir une partie du flacon afin de rincer les parois. Jeter l’huile usagée. Effectuer cette tache 2 fois.
  5. Prélever l’échantillon d’huile. Remplir le flacon au ¾.
  6. Refermer immédiatement le flacon et identifier le prélèvement. (Date, N° machine, compteur horaire, à quel endroit du circuit a été prélevé l’échantillon, type d’huile …)

  • Technique N°3 : Prise d’échantillon dans réservoir par seringue ou pompe de prélèvement. (A utiliser si les techniques N°1 et 2 sont impossibles)
  1. Faire fonctionner la machine pendant au moins 30 min en effectuant tous les mouvements.
  2. Nettoyer soigneusement autour de l’endroit ou l’échantillon doit être pris.
  3. Rincer la seringue /pompe de prélèvement avec du solvant filtré pour décontaminer l’outillage.
  4. Ouvrir le flacon stérile en prenant soin de ne pas le polluer et le raccorder à l’outil de prélèvement.
  5. Plonger le flexible de la seringue / pompe à mis hauteur du réservoir. Remplir une partie du flacon afin de rincer les parois. Jeter l’huile usagée. Effectuer cette tache 2 fois.
  6. Prélever l’échantillon d’huile. Remplir le flacon au ¾.
  7. Refermer immédiatement le flacon et identifier le prélèvement. (Date, N° machine, compteur horaire, à quel endroit du circuit a été prélevé l’échantillon, type d’huile …)
  • Technique N°4 : Prise d’échantillon dans réservoir par immersion d’un flacon. (A utiliser si les techniques N°1,2,3 sont impossibles)
  1. Faire fonctionner la machine pendant au moins 30 min en effectuant tous les mouvements.
  2. Nettoyer soigneusement autour de l’endroit où l’échantillon doit être pris.
  3. Rincer la partie extérieure du flacon stérile avec du solvant filtré pour le décontaminer.
  4. Ouvrir le flacon stérile en prenant soin de ne pas le polluer.
  5. Plonger le flacon dans le réservoir. Remplir une partie du flacon afin de rincer les parois. Jeter l’huile usagée. Effectuer cette tache 2 fois.
  6. Prélever l’échantillon d’huile. Remplir le flacon au ¾.
  7. Refermer immédiatement le flacon et identifier le prélèvement. (Date, N° machine, compteur horaire, à quel endroit du circuit a été prélevé l’échantillon, type d’huile…)

7 - La taille des particules

Taille des particules de pollution des huiles hydrauliques
 

Il existe différentes méthodes et appareils pour mesurer la taille des particules.

Sur la Fig. A, une particule analysée par microscope retiendra une taille de particule de 13 microns alors qu’une particule analysée par comptage automatique retiendra une taille de particule de 10 microns.

 

8 - Les classes de pollution

Après analyse des échantillons d’huile, il ressort des particules de pollution qu’il faut comptabiliser. On retrouve 3 Normes.

  1. La norme NAS 1638

La norme NAS 1638 a été développée en 1964 pour quantifier le nombre de particules. Elle a été abandonnée officiellement en 1993.

Les classes sont échelonnées du code 00 au code 12. Les classes indiquent le nombre maximal de particules contenues dans 100 ml de fluide prélevé. Le mode de comptage est différentiel.

NAS 1638

Nombre maximum de particules pour 100 ml de fluide

Classes

5 - 15 µm

15 -20 µm

25 -50 µm

50 - 100 µm

> 100 µm

00

125

22

4

1

0

0

250

44

8

2

0

1

500

89

16

3

1

2

1000

178

32

6

1

3

2000

356

63

11

2

4

4000

712

126

22

4

5

8000

1425

253

45

8

6

16000

2850

506

90

16

7

32000

5700

1012

180

32

8

64000

11400

2025

360

64

9

128000

22800

4050

720

128

10

256000

45600

8100

1440

256

11

512000

91200

16200

2880

512

12

1024000

182400

32400

5760

1024

Exemple :

5 - 15 µm : 32500 particules

15 -20 µm : 1850 particules

25 -50 µm : 180 particules

50 - 100 µm : 11 particules

> 100 µm : 2 particules

Classes NAS 8

 
  1. La norme SAE AS4059

Elle a été développée pour succéder à la NAS 1638.

Le mode de comptage des particules peut être différentiel ou cumulatif.

SAE AS4059 Comptage différentiel

 

Classes

Nombre maximum de particules pour 100 ml de fluide

 

5 - 15 µm

15 -20 µm

25 -50 µm

50 - 100 µm

> 100 µm

ISO 4402 (1)

6 - 14 µm(C)

14 -21 µm(C)

21 -38 µm(C)

38 - 70 µm(C)

> 70 µm(C)

ISO 11171 (2)

00

125

22

4

1

0

 

0

250

44

8

2

0

 

1

500

89

16

3

1

 

2

1000

178

32

6

1

 

3

2000

356

63

11

2

 

4

4000

712

126

22

4

 

5

8000

1425

253

45

8

 

6

16000

2850

506

90

16

 

7

32000

5700

1012

180

32

 

8

64000

11400

2025

360

64

 

9

128000

22800

4050

720

128

 

10

256000

45600

8100

1440

256

 

11

512000

91200

16200

2880

512

 

12

1024000

182400

32400

5760

1024

 

Exemple :

6 - 14 µm(C) : 32500 particules

14 -21 µm(C) : 1850 particules

21 -38 µm(C) : 180 particules

38 - 70 µm(C) : 11 particules

> 70 µm(C) : 2 particules

SAE AS4059 Classes 8

  1. : Comptage au microscope selon la norme ISO 4402.
  2.  : Comptage par compteur automatique selon la norme ISO 11171.

(C)  : Certifié. Indique que le compteur automatique de particules a été étalonné selon la norme ISO 11171.

 

SAE AS4059 Comptage cumulatif

 

Classes

Nombre maximum de particules pour 100 ml de fluide

 

>1 µm

>5 µm

>15 µm

>25 µm

>50 µm

> 100 µm

ISO 4402 (1)

> 4 µm(C)

> 6 µm(C)

> 14µm(C)

> 21µm(C)

> 38µm(C)

> 70 µm(C)

ISO 11171 (2)

000

195

76

14

3

1

0

 

00

390

152

27

5

1

0

 

0

780

304

54

10

2

0

 

1

1560

609

109

20

4

1

 

2

3120

1217

217

39

7

1

 

3

6250

2432

432

76

13

2

 

4

12500

4864

864

152

26

4

 

5

25000

9731

1731

306

53

8

 

6

50000

19462

3462

612

106

16

 

7

100000

38924

6924

1224

212

32

 

8

200000

77849

13849

2449

424

64

 

9

400000

155698

27698

4898

848

128

 

10

800000

311396

55396

9796

1696

256

 

11

1600000

622792

110792

19592

3392

512

 

12

3200000

1245584

22584

39184

6784

1024

 

 

Exemple :

>4 µm(C) : 120000 particules

>6 µm(C) : 10500 particules

>14 µm(C) : 180 particules

>21 µm(C) : 11 particules

> 38 µm(C) : 2 particules

> 70 µm(C) : 2 particules

SAE AS4059 Classes 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. : Comptage au microscope selon la norme ISO 4402.
  2.  : Comptage par compteur automatique selon la norme ISO 11171.

(C) : Certifié. Indique que le compteur automatique de particules a été étalonné selon la norme ISO 11171.

 
  1. La norme ISO 4406

La norme ISO 4406 est la méthode privilégiée. Elle permet de quantifier la répartition des contaminants solides dans un échantillon de fluide.

Il ressort 3 codes :

  • Code 1 : Le nombre de particules supérieures à 4 µm contenu dans 1 ml de fluide.
  • Code 2 : Le nombre de particules supérieures à 6 µm contenu dans 1 ml de fluide.
  • Code 3 : Le nombre de particules supérieures à 14 µm contenu dans 1 ml de fluide.

ISO 4406

Classes

Nombre de particules supérieures à la taille par ml

Au-delà de

Jusqu'à

28

1300000

2500000

27

640000

1300000

26

320000

640000

25

160000

320000

24

80000

160000

23

40000

80000

22

20000

40000

21

10000

20000

20

5000

10000

19

2500

5000

18

1300

2500

17

640

1300

16

320

640

15

160

320

14

80

160

13

40

80

12

20

40

11

10

20

10

5

10

9

2,5

5

8

1,3

2,5

7

0,64

1,3

6

0,32

0,64

5

0,16

0,32

4

0,08

0,16

3

0,04

0,08

2

0,02

0,04

1

0,01

0,02

0

0

0,01

Exemple :

>4 µm(C) : 430 particules

>6 µm(C) : 90 particules

>14 µm(C) : 22 particules

ISO : 16/14/12

 
Graphique iso 4406
 

9 - Correspondance entre les normes

ISO 4406

NAS / SAE

23/21/18

12

22/20/17

11

21/19/16

10

20/18/15

9

19/17/14

8

18/16/13

7

17/15/12

6

16/14/11

5

15/13/10

4

14/12/9

3

13/11/8

2

12/10/7

1

 

 

Une méthode simple permet de retrouver une classe NAS ou SAE.

Il suffit de prendre le code 2 de la norme ISO et d’additionner les 2 chiffres.

Exemple : 19/17/14 : 17 = 1 + 7 = 8 (Classe 8)

 

10 - Les méthodes de comptage

  1. Comptage optique des particules (Nombre de particules / ml)

Il renseigne sur la distribution granulométrique. Le résultat n’est pas affecté par l'opacité du fluide ou par la présence d'eau et d'air non dissous dans le fluide.

La méthode est très technique, procédurière et consommatrice de temps.

  1. Comptage automatique des particules (Nombre de particules / ml)

C’est un moyen rapide, précis et répétable. Il est sensible aux boues, à l’eau et à l’air.

  1. Membrane d’essai et comparateur de pollution des fluides

L’analyse se fait par comparaison visuelle par rapport à un échantillon. L’analyse est rapide et est adaptée au terrain. Elle permet d’identifier les types de polluants.

La méthode donne une estimation des niveaux de pollution solide.

  1. Ferrographie (Nombre pondéré de grandes / petites particules)

Cette méthode fournit des informations sur les particules ferreuses et magnétiques.

L’analyse ne détecte pas les particules non magnétiques (laiton, silice…)

  1. Spectrométrie (ppm : partie par million)

Cette méthode permet d’identifier et de quantifier les polluants. Elle ne renseigne pas la taille des polluants.

  1. Gravimétrie (mg/L)

Cette méthode indique la masse totale de polluants. Elle ne renseigne pas sur les tailles. Elle ne convient pas au fluide < ISO 18/16/13

11 - Recommandations

Le niveau de propreté acceptable dans les installations hydrauliques dépend :

  • De la sensibilité des composants à la pollution.
  • Des conditions d’utilisation de l’installation (pression, débit, température…)
  • De la fiabilité et de l’espérance de vie attendues.

 

ISO 4406

NAS / SAE

Finesse filtration βx(c)≥1000

Hydraulique standard tout ou rien basse pression. Fonctionnement occasionnel

23/21/18

12

25

Hydraulique standard tout ou rien

20/18/14

9

15

Hydraulique standard tout ou rien haute pression

19/17/14

8

12 à 15

Proportionnel & pompe à cylindrée variable

18/16/13 à 19/17/14

7 à 8

10 à 12

Servo valves

15/13/10 à 17/15/12

4 à 6

3 à 6

 

12 - Description d'une analyse d'huile

  • Viscosité : (cSt)

Il s’agit de la fluidité de l’huile contrôlée à une température de 40°C. La viscosité peut varier en fonction :

  1. De la pollution (augmentation ou diminution)
  2. D’une oxydation (augmentation)
  3. D’un craquage thermique (diminution)

  • Aspect visuel :

L’aspect visuel (transparence, dépôts) ne permet pas d’affirmer que l’huile n’est pas contaminée, mais il peut renseigner sur des pollutions par un autre fluide.

  • Teneur en insolubles : (en % poids)

Cette mesure quantifie les impuretés solides retenues par filtration (filtre millipore de 5 microns).

Ces particules de pollution peuvent venir d’une contamination extérieure ou de métaux d’usure.

Les particules « insolubles » se trouvent en suspension dans l’huile. Cette mesure peut être différente des résultats déterminés par spectrométrie.

  • Teneurs en éléments : (ppm)

La spectrométrie permet de connaitre les teneurs en éléments. Cette méthode dose les éléments chimiques présents sous forme de particules d’une taille inférieure à 5 microns.

Les éléments chimiques peuvent venir des additifs présents dans l’huile, des pollutions d’usure.

  • Teneur en eau : (ppm ou % poids)

0.05 % d’eau dans l’huile est la limite acceptable dans les circuits hydrauliques.

  • Indice d’acide : (mg)

Cette mesure donne le nombre de mg de potasse nécessaire pour neutraliser les composés acides présents dans l’huile.

L’oxydation du fluide augmente l’indice d’acide.

  • Point éclair : (°C)

C’est la température à laquelle il faut porter un échantillon d’huile pour que ses vapeurs s’enflamment au contact d’une source d’inflammation.

Une baisse du point éclair peut être la conséquence d’une pollution par solvant ou une dégradation du fluide par cracking.

  • Comptage particules :

Le comptage peut être fait par différente méthode. Le résultat est exprimé sous forme de classes de pollution selon les normes ISO ou SAE.

  • Rigidité diélectrique :

Propriété que possède une huile isolante à empêcher la formation d’arc sous l’effet d’un champ électrique.

  • Désaération :

C’est l’aptitude à l’huile de libérer l’air préalablement introduit par agitation mécanique. (Formation de mousse)

L’aération d’une huile peut poser les problèmes suivants :

  1. Rompre le film d’huile.
  2. Accélérer l’oxydation de l’huile.
  3. Augmenter la compressibilité de l’huile.
  4. Perturber le fonctionnement des commandes hydrauliques.
  5. Phénomène de cavitation.

Les causes d’une mauvaise désaération :

  1. De la pollution.
  2. Du vieillissement de l’huile.
  3. D’une émulsion (mélange avec une autre huile).
 

Dépollution des circuits hydrauliques Comment effectuer un prélèvement d'huile

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