{"id":159767,"date":"2017-11-27T17:01:47","date_gmt":"2017-11-27T17:01:47","guid":{"rendered":"http:\/\/climalife.com\/lubrification-des-compresseurs-fonctionnant-au-r-744\/"},"modified":"2023-09-27T14:24:19","modified_gmt":"2023-09-27T14:24:19","slug":"lubrification-des-compresseurs-fonctionnant-au-r-744","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/climalife.com\/fr\/lubrification-des-compresseurs-fonctionnant-au-r-744\/","title":{"rendered":"Lubrification des compresseurs fonctionnant au R-744"},"content":{"rendered":"

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Interview de Jean-Yves Clair\u00e9 et Fran\u00e7ois P\u00e9ricat pour ExxonMobil.<\/p>\n

En quoi la lubrification des compresseurs au CO2 diff\u00e8re des autres ? Quels sont les enjeux ?

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JYC \/ FP : Le R-744, qui pr\u00e9sente un ODP* de 0 et un GWP de 1, se caract\u00e9rise par plusieurs atouts et notamment une chaleur de vaporisation \u00e9lev\u00e9e, un faible volume massique, une non toxicit\u00e9 et une ininflammabilit\u00e9. Cependant sa mise en oeuvre requiert un savoir-faire pour r\u00e9soudre de nombreux d\u00e9fis technologiques tels que sa forte solubilit\u00e9 dans les lubrifiants ainsi que l\u2019effet tr\u00e8s solvant du CO2<\/sub> sous forme liquide ou brouillard.

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Quels types de lubrifiants pr\u00e9conisez-vous ? <\/strong>
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JYC \/ FP : La production de froid par compression utilise le principe bien connu de la vaporisation, changement de l\u2019\u00e9tat liquide \u00e0 l\u2019\u00e9tat gazeux du fluide frigorig\u00e8ne, au cours duquel une quantit\u00e9 importante de chaleur est absorb\u00e9e, ce qui entra\u00eene la \u00ab production de froid \u00bb. Tout en conservant ce principe de base, de nombreuses variantes existent dans les installations industrielles fonctionnant au CO2<\/sub>, telles que : les installations en cascade, \u00e9vaporateurs secs ou noy\u00e9s, boosters, r\u00e9gimes sub- et\u00a0 transcritiques du fluide r\u00e9frig\u00e9rant. C\u2019est le type de fluide frigorig\u00e8ne ainsi que la conception de l\u2019installation qui vont d\u00e9terminer la nature du lubrifiant \u00e0 utiliser : pour une installation o\u00f9 il est recherch\u00e9 une parfaite miscibilit\u00e9 entre le CO2<\/sub> et le lubrifiant, on utilisera des huiles de type POE (Polyolesters), pour les syst\u00e8mes o\u00f9 on privil\u00e9giera une \u00ab non miscibilit\u00e9 \u00bb, on utilisera plut\u00f4t un lubrifiant de type PAO (Polyalphaol\u00e9fines) ou de type PAG (Polyalkyl\u00e8neglycols) voir Figure 1. Ces 3 types de lubrifiants POE, PAO, PAG sont ceux utilis\u00e9s avec le R-744. L\u2019huile ayant un r\u00f4le tr\u00e8s important pour le bon fonctionnement de l\u2019installation, il est important de bien comprendre comment est lubrifi\u00e9 chaque type de compresseur.

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Pouvez-vous expliquer succinctement la lubrification pour chaque type de compresseur ? <\/strong>
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JYC \/ FP : On distingue 2 cat\u00e9gories de compresseurs au CO2<\/sub> : \u00e0 pistons ou \u00e0 vis. Les contraintes g\u00e9n\u00e9rales de lubrification des paliers des compresseurs frigorifiques \u00e0 pistons restent comparables \u00e0 celles des autres compresseurs : pour les petites unit\u00e9s,\u00a0 l\u2019huile assure la lubrification des embiellages et cylindres par barbotage, pour les grosses unit\u00e9s, une pompe \u00e0 huile attel\u00e9e assure la lubrification des paliers et embiellages par circulation d\u2019huile. Quel que soit le type d\u2019applications, miscibles ou non-miscibles, il\u00a0 faut bien comprendre que c\u2019est le m\u00e9lange lubrifiant\/CO2<\/sub> qui assure la lubrification des organes des compresseurs. La solubilit\u00e9 du fluide frigorig\u00e8ne dans l\u2019huile est fonction, d\u2019une part, du comportement intrins\u00e8que du couple fluide frigorig\u00e8ne \/ lubrifiant, et d\u2019autre part, de la pression : plus la pression est \u00e9lev\u00e9e, plus la solubilit\u00e9 est grande; plus la solubilit\u00e9 est grande, plus la chute de viscosit\u00e9 est importante. Cette r\u00e8gle s\u2019applique au CO2<\/sub> et aux POE, PAO et PAG.

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Le film d\u2019huile sur les parois des chemises d\u2019un compresseur de r\u00e9frig\u00e9ration \u00e0 pistons est soumis \u00e0 des basses temp\u00e9ratures \u00e0 l\u2019aspiration (par exemple, -42\u00b0C pour une pression d\u2019aspiration de 9,3 bar abs) et \u00e0 des temp\u00e9ratures plus \u00e9lev\u00e9es au niveau des soupapes de d\u00e9charge (entre 50 et 75\u00b0C en fonction des r\u00e9gimes de fonctionnement).

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Comme la viscosit\u00e9 d\u00e9cro\u00eet avec la temp\u00e9ra\u00adture, le lubrifiant verra sa viscosit\u00e9 beaucoup plus \u00e9lev\u00e9e au niveau de l\u2019aspiration qu\u2019au niveau de la d\u00e9charge. Nous sommes donc face \u00e0 deux effets antagonistes : la viscosit\u00e9 de l\u2019huile ne doit pas \u00eatre trop \u00e9lev\u00e9e pour s\u2019\u00e9tendre rapidement en un film fin sur l\u2019en\u00adsemble des surfaces \u00e0 lubrifier, mais doit \u00eatre suffisamment \u00e9lev\u00e9e pour que, malgr\u00e9 la solu\u00adbilit\u00e9 du CO2<\/sub>, le lubrifiant apporte une protec\u00adtion ad\u00e9quate contre l\u2019usure. Il faut \u00e9galement tenir compte de l\u2019entra\u00eenement de l\u2019huile par le fluide frigorig\u00e8ne au-del\u00e0 du compresseur, la notion de miscibilit\u00e9 sera alors tr\u00e8s importante comme expliqu\u00e9e plus loin.

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Nous noterons que dans un compresseur \u00e0 piston fonctionnant au CO2<\/sub>, \u00e0 l\u2019arr\u00eat, l\u2019huile est maintenue en temp\u00e9rature \u00e0 l\u2019aide de r\u00e9sistances plac\u00e9es dans le carter, afin de faciliter le d\u00e9gazage du CO2<\/sub> de l\u2019huile et ainsi d\u2019assurer une plus forte viscosit\u00e9 \u00e0 la remise en service. On \u00e9vite ainsi un ph\u00e9nom\u00e8ne de d\u00e9gazage au red\u00e9marrage du compresseur qui aurait pour cons\u00e9quence de souffler le film d\u2019huile. L\u2019huile dans le carter est soumise \u00e0 la pression d\u2019aspiration (basse pression). Il faut donc tenir compte de la solubilit\u00e9 du CO2<\/sub> \u00e0 la temp\u00e9rature du carter et la pression d\u2019aspi\u00adration pour estimer \u00e0 l\u2019aide des courbes Vis\u00adcosit\u00e9 \u2013 Pression – Temp\u00e9rature, la viscosit\u00e9 r\u00e9siduelle du lubrifiant utilis\u00e9. En effet, la visco\u00adsit\u00e9 minimale pour permettre une lubrification correcte dans un compresseur \u00e0 piston est de : 30 centistokes au niveau du vilebrequin, 7 centistokes pour le contact \u00ab chemises \u00bb \/ \u00ab segments \u00bb de la t\u00eate de piston. On utilisera donc un grade de viscosit\u00e9 entre 46 et 100 centistokes \u00e0 40\u00b0C pour obtenir la viscosit\u00e9 minimale requise afin d\u2019assurer une bonne lubrification des organes du compresseur \u00e0 piston compte tenu de la solubilit\u00e9 du CO2<\/sub>.

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Et pour les compresseurs \u00e0 vis ? <\/strong>
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JYC \/ FP : Des compresseurs \u00e0 vis lubrifi\u00e9es ou \u00e0 vis \u00ab humides \u00bb sont aussi utilis\u00e9s dans les installations au CO2<\/sub>. Dans ces syst\u00e8mes, l\u2019huile lubrifie la surface de contact des vis ainsi que les paliers des vis m\u00e2les et femelles. Le lubrifiant assure l\u2019\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 entre les vis, le refroidissement des gaz comprim\u00e9s, ainsi que la commande hydraulique de r\u00e9gulation. Il est important de noter que dans la lubrification des compresseurs \u00e0 vis lubrifi\u00e9es, l\u2019accrois\u00adsement de pression est continu tout le long du profil de la vis. Cela a pour cons\u00e9quence que la solubilit\u00e9 du CO2 dans le lubrifiant est maximale aux pressions et temp\u00e9ratures de refoulement du compresseur ; il en r\u00e9sulte une chute de viscosit\u00e9 significative. On utilisera pour la lubrification des compresseurs \u00e0 vis, un grade de viscosit\u00e9 plus \u00e9lev\u00e9 que dans le cas des compresseurs \u00e0 pistons : g\u00e9n\u00e9rale\u00adment des grades de viscosit\u00e9 entre 68 et 220 centistokes \u00e0 40\u00b0C pour compenser la chute de viscosit\u00e9.

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Y a-t-il des enjeux de lubrification communs \u00e0 ces 2 types de compresseurs ? <\/strong>
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JYC \/ FP : Oui en effet. La solubilit\u00e9 du CO2<\/sub> est \u00ab maximale \u00bb dans l\u2019huile \u00e0 la sortie du s\u00e9parateur. Il est bon de pr\u00e9voir un syst\u00e8me de r\u00e9chauffage ou de rectification de l\u2019huile en sortie du s\u00e9parateur afin d\u2019\u00e9liminer le maxi\u00admum de CO2<\/sub> gazeux dissous dans l\u2019huile avant de r\u00e9injecter le lubrifiant dans le carter du compresseur soumis \u00e0 la basse pression. En l\u2019absence d\u2019\u00e9limination de ce CO2<\/sub> dissous, il se produira un ph\u00e9nom\u00e8ne de d\u00e9gazage tr\u00e8s important qui provoquera potentiellement des d\u00e9fauts de lubrification par un moussage important de l\u2019huile. Ce ph\u00e9nom\u00e8ne affecte tr\u00e8s n\u00e9gativement le pouvoir lubrifiant de l\u2019huile. De plus, une tr\u00e8s faible variation de pression ou de temp\u00e9rature \u00e0 l\u2019aspiration peut engendrer la formation de brouillard de CO2<\/sub>. La pr\u00e9sence de ces tr\u00e8s fines gouttelettes de CO2<\/sub> liquide engendre potentiellement un d\u00e9lavage du film d\u2019huile qui sera tr\u00e8s n\u00e9faste au niveau du contact segment \/ chemise ou du contact coussinets \/ maneton. La mise en vapeur de ce brouillard peut \u00e9galement \u00ab souf\u00adfler \u00bb le film d\u2019huile. Nous observerons une perte du film d\u2019huile et des contacts m\u00e9tal \/ m\u00e9tal importants entre, par exemple, les segments du piston et la chemise pouvant mener \u00e0 une casse par serrage. Pour \u00e9viter cette condensation du CO2<\/sub>, les concepteurs et installateurs proposent la mise en place d\u2019une surchauffe de 10 \u00e0 15\u00b0 Kelvin du CO2<\/sub> gazeux \u00e0 l\u2019aspiration du compresseur.

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\nAvantages et inconv\u00e9nients des diff\u00e9rents types d\u2019huiles POE \/ PAO \/ PAG <\/strong>
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POE : grande puret\u00e9, stabilit\u00e9 chimique, r\u00e9sistance au stress thermique, capacit\u00e9 \u00e0 sup\u00adporter de tr\u00e8s hautes temp\u00e9ratures (+210\u00b0C), miscibilit\u00e9 avec le CO2<\/sub>, faible volatilit\u00e9. Incon\u00adv\u00e9nient : hygroscopique. Applications typiques CO2<\/sub> : applications miscibles.

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PAO : stabilit\u00e9 \u00e0 l\u2019hydrolyse, grande puret\u00e9, r\u00e9sistance tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9e au stress thermique, plages de temp\u00e9ratures \u00e9tendues de -45\u00b0C \u00e0 +175\u00b0C, tr\u00e8s faible viscosit\u00e9 \u00e0 froid, faible volatilit\u00e9, excellente protection contre l\u2019usure. Applications typiques en CO2<\/sub> : applica\u00adtions non miscibles.

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PAG : grande puret\u00e9, excellent pouvoir lubrifiant, stable \u00e0 la chaleur et au stress ther\u00admique, capacit\u00e9 \u00e0 supporter des temp\u00e9ratures en continu jusqu\u2019\u00e0 210\u00b0C. Inconv\u00e9nient : plus hygroscopiques que les POE, incompatibilit\u00e9 avec certains joints et peintures, les PAG sont g\u00e9n\u00e9ralement incompatibles avec les huiles min\u00e9rales et les PAO car non miscibles avec elles. Applications typiques en CO2<\/sub> : applications non miscibles.

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ExxonMobil et Mobil sont des marques commerciales d\u00e9pos\u00e9es appartenant \u00e0 Exxon Mobil Corporation ou \u00e0 l’une de ses filiales dont Esso S.A.F. qui les commercialise en France. Esso S.A.F. Soci\u00e9t\u00e9 Anonyme au capital de 98.667.521,70 \u20ac RCS Nanterre 542 010 053 5\/6 Place de l’iris 92400 Courbevoie.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

PAO \/ PAG \/ POE : Comment choisir le lubrifiant adapt\u00e9 \u00e0 chaque type de compresseur ?<\/p>\n","protected":false},"author":36,"featured_media":147450,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[13617,9173],"tags":[],"product_cat":[],"class_list":["post-159767","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-huiles-fr-2","category-documents-techniques"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/climalife.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/159767","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/climalife.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/climalife.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/climalife.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/36"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/climalife.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=159767"}],"version-history":[{"count":8,"href":"https:\/\/climalife.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/159767\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":211606,"href":"https:\/\/climalife.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/159767\/revisions\/211606"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/climalife.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/147450"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/climalife.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=159767"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/climalife.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=159767"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/climalife.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=159767"},{"taxonomy":"product_cat","embeddable":true,"href":"https:\/\/climalife.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/product_cat?post=159767"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}