Trop souvent négligé, l’évent de cuve peut être la source principale d’entrée d’eau dans les circuits hydrauliques, de lubrification ou transformateurs électriques.

L’eau : un contaminant nuisible !

On assiste donc à différents modes de pollutions aqueuses :

  • Stockage des fûts d’huile et la condensation,
  • Mauvaise étanchéité des circuits traversés de cloison, tiges de vérin avec joints fuyards,
  • Maintenance (ouverture du circuit),
  • Fuite des échangeurs thermiques (à plaques ou tubulaires),
  • Fluides étrangers (appoints, erreurs de manipulation),
  • Introduction d’eau ou d’humidité par l’évent ou le bouchon du réservoir d’huile.

Les problèmes résultants de ces pollutions aqueuses sont nombreux et critiques pour un circuit hydraulique ou de lubrification :

  • Destruction de la chimie de l’huile,
  • Diminution des étanchéités,
  • Eau libre entrainant la corrosion direct des métaux,
  • Baisse de la viscosité et perte de pouvoir de lubrification,
  • Favorise les effets de moussage et de micro-dieseling,
  • Hydrolyse de l’huile entrainant :
    • une oxydation du fluide, précurseur de la formation des vernis,
    • une acidification de l’huile, source de corrosion et d’oxydation.

Concernant les pollutions aqueuses introduites dans le réservoir d’huile, 2 solutions existent pour s’en prémunir :

Le balayage à l’azote du réservoir, plutôt destiné à de grands volumes d’huile.

Balayage à l'Azote

L’évent de cuve permettant d’éviter l’introduction d’humidité dans le réservoir :

  • Évent équipé d’une membrane hydrophobe,
  • Évent avec une charge de gel de silicate.

Filtres à air dessicantFiltre dessicant Hy-Pro

La solution ultime : le gel de silicate

Le gel de silicate (ou gel de silice) est une solution économique et d’une grande efficacité. C’est un hydroxyde de silicium de formule chimique Si (OH)4. Malgré son appellation, il se présente sous forme d’une bille sphérique et dure.

Un petit rappel historique

Il a été découvert dans les années 1640, mais est resté longtemps une simple curiosité. Il a fallut attendre la première guerre mondiale pour qu’il soit utilisé comme matériau complémentaire dans les masques à gaz, puis durant la seconde guerre mondiale, il permettait de conserver la pénicilline.

C’est a partir des années 50 qu’il a été utilisé comme dessicant dans de nombreuses applications industrielles (transport, électronique, hydraulique…).

Comment est utilisé le gel de silicate en industrie ?

Vue de découpe d'un filtre dessicantPour les applications hydrauliques, il est utilisé comme barrière. Ainsi l’eau n’entre pas dans les réservoirs d’huile, il se présente alors sous la forme d’un évent associant une charge de gel de silicate et une filtration particulaire. L’air en passant à travers le gel de silicate s’assèche, puis en passant à travers la membrane de filtration élimine les particules solides. Des systèmes de soupape peuvent être proposés en option pour éviter une consommation du gel de silicate lorsque le système est à l’arrêt.

Pour ces applications de dessiccation, des billes témoins de couleur sont ajoutées. On sait donc à quel moment changer le gel de silicate.

Mais par quel procédé le gel de silicate permet de retirer l’eau ou l’humidité de l’air ?

Du faite de sa structure particulière, le gel de silicate à une polarité très forte, lui permettant d’adsorber des quantités d’eau à sa surface. Malgré une très grande porosité de sa structure (600m²/g), l’eau n’est pas absorbée dans la structure interne. Pour illustrer cette grande porosité, une petite cuillère de gel de silicate aurait la surface d’un terrain de football.

Cette adsorption en surface s’explique par sa structure moléculaire qui diffère :

  • À l’intérieur il s’agit d’une structure SiO2 ou silicate (atomes de silicium reliés entre eux par des atomes d’oxygène) ne permettant pas de liaison avec la molécule H2O
  • À l’extérieur, il s’agit d’un groupe Silanol (Si–OH), l’atome d’oxygène présentant une liaison libre est responsable de la très forte polarité. En présence d’eau (H20), l’atome d’hydrogène de l’eau va se lier avec l’atome d’oxygène présentant une liaison libre.

Adsorption en surface Adsorption en surface hydratée

L’avantage de cette adsorption réside dans le faite qu’il s’agit d’un phénomène physique et non chimique, cela signifie qu’il n’y a pas d’échange d’atome ou de sous-produit de la réaction. D’autre part la structure du gel de silicate ne change pas durant l’adsorption, l’eau reste piégée par cette liaison avec l’atome d’oxygène, et le volume et la densité des billes de silicate n’est pas modifié.

La régénération du gel de silicate est possible, mais elle est réservée a des applications nécessitant une consommation importante de gel de silicate car le processus est assez énergivore.

La capacité d’adsorption du gel de silicate

Le gel de silicate a une grande capacité d’adsorption d’eau. Cette efficacité diffère en fonction de l’humidité relative (RH) de l’air ambiant : plus l’air ambiant est humide (RH élevé) plus l’efficacité du gel de silicate sera élevée. Par rapport à d’autres matériaux, il est efficace même avec des RH faibles.

L’EMC (equilibrium moisture content) est la quantité d’eau dans un matériau par rapport à son poids à sec. Par effet d’équilibre avec l’air ambiant (voir un précédent article sur la loi Le Chatelier), l’EMC d’un matériaux va augmenter au fur et à mesure où la RH (humidité relative de l’eau) augmente. Le maximum étant atteint avec une RH de 100 %.

Courbe Equilibrium Moisture Content (EMC)

Compte tenu des variations de ces paramètres que sont les saisons, les conditions météorologiques et les conditions d’exploitation, le lecteur comprendra aisément qu’il est très difficile de prévoir une durée de vie à l’avance pour une charge de gel de silicate, seul le changement de couleur des billes témoins permet de savoir quand changer l’évent ou la charge de gel de silicate.

Les gels de silicate proposés par ID System Fluid se présentent sous différentes formes permettant de s’adapter à toutes les configurations et applications.

Nos experts filtration vous aideront à sélectionner le matériel le mieux adapté à votre utilisation.

À très vite,

Thierry Vernay (Rédacteur de cet article)

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