Faut-il vraiment changer l’huile après une réduction de 50% du TBN lors du fonctionnement du moteur ?

Dans l’industrie des moteurs à gaz stationnaires, il existe de nombreuses « légendes » et « règles empiriques » sur les lubrifiants . Souvent, ces « règles » sont très importantes parce qu’elles orientent le développement des huiles pour moteurs à gaz, mais elles contribuent aussi à une mauvaise interprétation des performances des huiles pour moteurs à gaz stationnaires. Quelques exemples de ces légendes,  « l’huile doit être vidangée suite à une baisse de 50% du TBN  », « Les huiles issues du groupe II sont meilleures que celles du groupe I » et « plus de cendres  = plus de dépôts », etc. Il est très important de remettre en question ces règles acceptées pour faire le prochain pas vers des huiles pour moteurs à gaz plus efficientes et  innovantes. J’ai rédigé une série d’articles au sujet de ces légendes et je les publierai sur LinkedIn dans les prochaines semaines. Le premier article traite de la règle du taux de 50% du TBN comparé à la valeur de l’huile neuve. N’hésitez pas à partager, à commenter ou à me contacter.

Joris Van der List – Technology Manager

Remise en question des légendes concernant les huiles pour moteurs à gaz stationnaires : (Article 1 sur 3) Faut-il vraiment changer l’huile avec une réduction de 50% du TBN ?

La règle de l’indice de basicité (TBN) de 50% est probablement la règle empirique la plus incontestée de l’industrie. Pour être pragmatique, elle fonctionne assez bien pour la plupart des huiles pour moteurs à gaz stationnaires traditionnels (SGEO). Mais, une meilleure compréhension de la règle est nécessaire pour faire le prochain pas vers des huiles plus performantes.

Qu’est-ce que le TBN et comment est-il utilisé ?

Le TBN est une mesure de la concentration alcaline dans un lubrifiant. Cette valeur est utilisée pour décrire la capacité détergente (réserve de base) de l’huile ; en d’autres termes, plus le TBN est élevé, plus la capacité de neutralisation de l’acide est grande.

L’essai le plus courant dans l’industrie est la méthode d’essai ASTM D2896. Elle fournit un indicateur précis du TBN et les résultats peuvent être comparés au TBN des huiles neuves. La limite du TBN de 50% signifie que l’huile des moteurs à gaz stationnaires doit être vidangée lorsque l’huile en service atteint une valeur de TBN correspondant à 50% de la valeur de l’huile neuve. Par exemple, lorsque de TBN de l’huile neuve est de 6 mg KOH/g, l’huile usagée doit être renouvelée lorsque la valeur de son TBN atteint 3 mg KOH/g. En dessous de 50%, la réserve de neutralisation d’acide de l’huile est insuffisante, ce qui entraîne un épaississement de l’huile, une oxydation accrue et une dégradation rapide du lubrifiant.

De nombreux fabricants de moteurs à gaz  (OEM) appliquent la règle du TBN de 50%. Ces limites d’huile utilisées par les OEM sont très importantes dans le segment des moteurs à gaz stationnaires, car elles sont associées à des garanties moteurs et des contrats de service. Par conséquent, elles déterminent l’intervalle de vidange des huiles, et donc la perception de la qualité.

Pourquoi devrions-nous repenser la règle ?

Pour comprendre pourquoi les industriels de ce secteur doivent repenser la règle du TBN de 50%, il est important de comprendre d’abord la méthode d’essai ASTM D2896. Il s’agit d’un essai de titrage dans lequel vous neutralisez l’huile avec un acide fort, en utilisant de l’acide perchlorique puissant dans le processus de titrage. La quantité d’acide nécessaire dans l’essai détermine la valeur du TBN. L’acide perchlorique est si puissant que l’essai mesure tous les éléments de base, les bases faibles et fortes.

Dans le cas des huiles pour moteurs à gaz stationnaires classiques, cela fonctionne bien, car l’indice de base est égal à la quantité de détergents surbasiques, ce qui est un bon indicateur de la réserve de neutralisation de l’acide.

Les huiles pour moteurs à gaz (SGEO) dernières génération  à « technologie propre » sont basées sur une chimie d’additifs plus complexe que celle lubrifiants traditionnels. En dehors de la seule matière de base solide, comme les détergents surbasiques, ces produits contiennent une diversité de matières de base faibles. Certains types d’antioxydants et de désactivateurs de métaux sont des exemples de composants de base faibles. Voir le tableau ci-dessous :

 

Composants CENDRES

(Oui/Non)

TBN

(Oui/Non)

Détergent surbasique (neutraliser les acides) O O
Dispersant (dissoudre la suie) O/N O
Détergent neutre (garder la surface propre) O O
Anti-oxydant N O/N
Désactivateur de métaux (désactiver le catalyseur) N O

 

Cela signifie que dans les SGEO récentes de technologie propre, la valeur TBN n’est plus seulement une mesure de la capacité de neutralisation de l’acide ; c’est une combinaison de tous les additifs qui contribuent à l’indice TBN.

Mais qu’en est-il de l’impact à long terme ?

Le problème est que ces autres composants de base faibles peuvent être utilisés dans la pratique. Par exemple, les antioxydants réagissent avec l’oxygène et sont consommés ; par conséquent, le TBN diminue. Pour éviter cette baisse de TBN, certaines fabricants d’huiles SGEO retirent ces composants de la formulation du lubrifiant. La perception est celle d’une performance de vidange prolongée, ce qui est confirmé par les analyses de routine en laboratoire, mais l’effet à long terme est un moteur sale, contenant plus de dépôts d’huile, des temps d’arrêt accrus et des coûts de maintenance plus élevés.

Le graphique ci-dessous clarifie cette question :

50% TBN

La ligne pointillée noire représente la SGEO traditionnel ; la ligne continue noire représente la SGEO de technologie propre haute performance ; la zone grise est la diminution des composants de base faibles, tels que les antioxydants, qui ne contribuent pas à la capacité de neutralisation de l’acide. Le retrait des autres composants importants améliore la rétention du TBN, mais a des effets secondaires négatifs.

Réfléchissez à nouveau à la façon dont la qualité de l’huile est déterminée

La limite du TBN de 50% et la perception selon laquelle la qualité des SGEO est principalement déterminée par les rapports d’analyse de routine, et non par des effets à long terme comme des moteurs plus propres, définissent les conditions du développement des huiles de lubrification. C’est une conséquence de la manière dont les valeurs limites sont fixées et dont la qualité de l’huile est déterminée. Les huiles pour moteurs à gaz modernes à technologie propre sont souvent changées trop tôt. Cette perception erronée de la mauvaise qualité empêche leur croissance sur le marché et les utilisateurs ne bénéficient pas de la performance des de la technologie propre.

Adieu à la légende

Il est temps de dire adieu à la légende du TBN de 50%. La performance de l’huile moteur à gaz devrait être la considération primordiale et l’huile en service  devrait être réaditivée à la bonne valeur limite ; cela signifiera probablement des limites spécifiques pour certaines huiles au lieu de limites génériques pour toutes les huiles.

N’hésitez pas à partager, à commenter ou à me contacter pour en discuter plus en détail.

Joris van der List

De notre expert Joris van der List

Aprés 8 ans de service à notre institut de recherche Q8, Joris van der List a rejoint la division lubrifiants (Q8Oils) en 2011 pour devenir notre expert technique dans le marché de l'Energie (avec un cursus d'ingénieur mécanique).

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