COURS 84 / La viscosité de l’huile
La viscosité est la caractéristique d’un fluide qui définit sa résistance à l’écoulement.
Plusieurs grandeurs physiques la déterminent , parmi lesquelles la viscosité dynamique et la cinématique.
1- La viscosité dynamique de l’huile
La viscosité est la propriété d’un fluide à résister à sa déformation. Tous les fluides sont visqueux et on définit la viscosité dynamique par la résistance au cisaillement d’un film d’huile (figure ci-contre).
μ (mu) est la viscosité dynamique du fluide intercalé entre les deux plaques mobiles l’une par rapport à l’autre.
F en Newton est la force nécessaire pour déplacer la plaque supérieure.
v (m/s) est la vitesse de déplacement de cette plaque.
S (m2) est la surface de la plaque.
e (m) est l’écart entre les deux plaques mobiles.
μ s’exprime en Poiseuille.
2- La viscosité cinématique de l’huile
Pour la plupart des huiles industrielles, on utilise une autre définition de la viscosité : la cinématique.
Celle-ci est égale à la viscosité dynamique divisée par la masse volumique du fluide et désignée par la lettre Ʋ (nu).
Unités
μ en Poiseuille | ρ en kg/m3 | Ʋ en mm2/s.
Cependant l’unité normalisée pour exprimer la viscosité cinématique est le mm2/s, également exprimée en centi-Stokes (cSt).
3- Paramètres physiques influant sur la viscosité de l’huile
– La température
L’augmentation de la température d’une huile a pour effet de diminuer sa viscosité (et inversement). La valeur de cette variation peut être donnée par des abaques (exemple ci-dessous) ou par l’indice de viscosité.
– La pression
l’augmentation de la pression d’un volume d’une huile a pour effet d’augmenter sa viscosité.
– Les agents extérieurs
comme les pollutions, font faire varier la viscosité d’une huile (eau, solvant…).
4- Classification iso
Applicables aux huiles industrielles, elle classe les huiles à partir de leur viscosité.
Désignation : lettres ISO VG suivi du nombre précisant la viscosité cinématique à 40°C en centiStoke.
Exemple : une huile ISO-VG 22 a pour limites de viscosité 19,8 et 24,2 cSt, 22 représentants la viscosité moyenne.
Ci-contre un tableau de classification ISO.
5- Indice de viscosité (IV)
L’indice de viscosité d’une huile caractérise sa qualité à avoir une viscosité plus ou moins stable en fonction de la température. Plus l’indice de viscosité est élevé et moins la viscosité de l’huile varie quand la température varie.
Pour les huiles industrielles, fonctionnant souvent dans une faible plage de température, l’utilisation d’une huile monograde à IV ≈100 est courante.
Par contre, pour un moteur thermique subissant des écarts de température dépassant 100°C, une huile multigrade à haut IV (> 140) est recherchée.
6- Contrôle de viscosité (IV)
Une modification de la viscosité au cours du temps pourra signifier une dégradation de l’huile, en indiquant parfois la cause probable.
Le contrôle de cette viscosité peut se faire à l’aide de plusieurs moyens, tels que le viscosimètre à billes, le viscosimètre à coupe.
Il n’y a pas de périodicité définie de contrôle de la viscosité de l’huile. La viscosité peut se demander lors de vos contrôles d’analyse d’huile. Généralement il est mentionné la viscosité de l’huile à 2 températures distinctes : 40°C et 100°C.
7- Choix du grade de la viscosité
Le choix du grade de viscosité doit se faire en fonction de la température normale de service.
Il faut choisir le grade de manière à avoir :
– une viscosité à la température de service de 10 à 15 mm2/s minimum
– une maximum pour les démarrages à froid (généralement proche de 600mm²/s).
Il est nécessaire de se référer aux préconisations des constructeurs de composant.
Il est important d’avoir un fluide de viscosité adaptée, ni trop haute, ni trop basse.
Pour une viscosité maximale le fluide n’arrive plus à alimenter la pompe conduisant à un risque de cavitation et des lenteurs au niveau des mouvements. Un fluide de viscosité élevée circule plus difficilement dans un circuit et génère des pertes de charge.
Un fluide de viscosité faible conduit à une augmentation des fuites internes, on parle d’une dégradation du rendement volumétrique et parfois une rupture du film lubrificateur.
Conclusion
Il est nécessaire d’avoir une viscosité adaptée pour une bonne transmission de puissance.
