Les dommages du diesel par temps froid

Les filtres capturent bien plus que les impuretés 

L’opérabilité par temps froid peut être un énorme problème. L’équipement ne démarre pas le matin ou, s’il démarre, il peut s’arrêter soudainement en plein travail. Ces problèmes sont généralement causés par les éléments solides créés dans le carburant lorsque la température diminue. 

Les moteurs et les filtres ne font pas la différence entre les particules. Durs ou mous, contaminants ou d’hydrocarbures purs, les solides dans le carburant causeront des problèmes. Ces problèmes sont aggravés par les carburants modernes, la sensibilité des moteurs modernes et le rendement élevé exigé par les filtres conçus pour les protéger. 

Glace

Lorsque le temps se refroidit, l’eau libre contenue dans le carburant gèle. Les cristaux de glace se comporteront comme n’importe quelle autre particule dure, en se chargeant dans les filtres ou en provoquant une usure abrasive des systèmes de carburant. En grande quantité, la glace peut bloquer complètement les filtres ou les tuyaux, empêchant ainsi l’écoulement du carburant. Les dégivreurs peuvent vous aider à assurer la continuité de vos opérations dans une situation d’urgence, mais il est généralement déconseillé d’ajouter de l’alcool dans le diesel. La meilleure solution est de loin d’empêcher l’eau de s’infiltrer dans le carburant. Pour en savoir plus, consultez les solutions aux problèmes d’eau. 

Gélification

Comme l’eau, les hydrocarbures deviennent solides lorsqu’ils atteignent leur point de « congélation ». Mais contrairement à l’eau, ils ne se transforment pas en glace. Au lieu de cela, ils se transforment en une substance épaisse et cireuse qui ne peut pas passer à travers les filtres. Ce procédé s’appelle la « gélification ». Il s’agit d’une caractéristique du pétrodiesel et du biodiesel. Le diesel n’est pas une simple « chose ». Il s’agit plutôt d’un mélange compliqué de milliers de composés potentiels, chacun ayant des propriétés chimiques et physiques différentes. La formule particulière est déterminée par la raffinerie au moment de la production. En général, environ 250 produits chimiques différents sont inclus, principalement des hydrocarbures. La température de congélation précise varie considérablement d’un hydrocarbure à l’autre, ce qui est directement lié aux questions d’opérabilité en hiver. Le « diesel d’hiver » contient un mélange d’hydrocarbures dont le point de congélation est généralement plus bas que celui du « diesel d’été ». 

Point de congélation des hydrocarbures représentatifs

Dans certains pays, il existe une classification du carburant appelée « diesel arctique » pour les conditions extrêmement difficiles de -40 °C/-40 °F et inférieures. Une façon simple de penser à la « congélation » du carburant est de comparer la graisse alimentaire végétale à l’huile végétale. Les deux sont essentiellement la même chose, mais la graisse alimentaire végétale est solide à température ambiante alors que l’huile est liquide. Il en va de même pour les hydrocarbures. À une température donnée, certains peuvent être liquides, tandis que d’autres adoptent un état mou et cireux qui correspond à la phase « gelée » ou solide des hydrocarbures. C’est ce que l’on appelle communément la gélification. 

Carburant d’hiver

Lorsque le temps froid menace, les raffineries et les distributeurs peuvent améliorer les propriétés opérationnelles du diesel par temps froid, et le font effectivement, de plusieurs manières différentes. Ils peuvent : 

• Sélectionner des bruts moins cireux en amont de la raffinerie
• Étendre le processus de raffinage pour éliminer les éléments cireux dont la température de fusion est plus élevée (c’est-à-dire qui gèlent à des températures plus basses)
• Diluer le carburant avec du diesel 1-D ou du kérosène, dont la teneur en cire est plus faible
• Traiter le diesel avec des additifs d’exploitabilité à basse température (agents d’amélioration de l’écoulement à froid) 

Les fournisseurs de carburant gèrent les mélanges d’hydrocarbures au moment et à l’endroit de la vente, mais ne peuvent pas contrôler les fluctuations météorologiques inhabituelles ou le carburant qui est stocké ou transporté vers des climats plus froids. N’ajoutez PAS de mazout de chauffage à votre carburant pour tenter d’abaisser le point de trouble. Cette pratique est strictement interdite par la plupart des fabricants de matériel et peut annuler votre garantie. 

Prévision de l’opérabilité par temps froid

Il existe un certain nombre de tests destinés à prédire les performances par temps froid d’un carburant donné. Leurs mérites relatifs font l’objet de débats. Aucune donnée de test indépendant concernant leur utilité n’a été publiée depuis l’avènement des systèmes de carburant HPCR, des filtres à carburant à haute efficacité, des DTFTS et du biodiesel répandu. 

Point de trouble : Lorsque le diesel refroidit, des cristaux de cire commencent à se former et une brume blanche (qui forme un trouble) apparaît. La cire retombe de la solution et commence à se coincer dans les filtres à carburant et les pompes de levage. La température réelle de trouble varie en fonction des caractéristiques du carburant. Certains carburants de faible qualité peuvent avoir un point de trouble atteignant 4 °C/40 °F, mais la plupart des carburants de bonne qualité auront un point de trouble situé autour de 0 °C/32 °F (non traité). En règle générale, les agents d’amélioration de l’écoulement à froid n’abaissent que très peu le point de trouble. Il existe des dépresseurs du point de trouble qui peuvent abaisser considérablement le point de trouble d’un carburant, mais leur utilisation est généralement déconseillée, car ils peuvent en fait agir contre les antigels qui sont destinés à maintenir le carburant en circulation. La meilleure façon d’abaisser le point de trouble est d’ajouter un hydrocarbure à faible teneur en cire, comme le diesel 1-D. 

Température limite de filtrabilité (TLF) : Il s’agit de la température à laquelle les cristaux de cire obstruent rapidement les filtres à carburant, privant le moteur de carburant, l’empêchant de démarrer ou l’arrêtant à froid (généralement au moment le moins opportun). Les agents d’amélioration de l’écoulement à froid peuvent faire baisser la TLF de plusieurs degrés. En fait, ils n’abaissent pas la température de paraffinage, mais travaillent plutôt sur le cristal de cire lui-même. Ils modifient la taille et la forme des cristaux afin que le carburant circule mieux et passe à travers les pores des filtres à des températures plus basses. 

* Attention – remarque : La plupart des agents d’amélioration de l’écoulement à froid ne fonctionnent pas aussi bien avec les DTFTS qu’avec les carburants à haute teneur en soufre. Assurez-vous que les déclarations de performance sont basées sur des résultats de tests utilisant des carburants DTFTS. Sans quoi, elles sont sans importance. La méthode de test courante pour mesurer la TLF est l’ASTM D6371. Elle a été développée en 1965 et utilise des méthodes de refroidissement rapide pour déterminer la température à laquelle 20 cm3 de diesel ne traverseront plus un treillis métallique de 45 microns en 60 secondes ou moins. Une étude du Coordinating Research Council (CRC), réalisée en 1981, a déterminé que la TLF n’est pas un prédicteur précis des performances dans le monde réel. Elle a tendance à surestimer les températures minimales de fonctionnement (c’est-à-dire que les performances par temps froid dans le monde réel ne sont pas aussi bonnes que le test le laisserait croire).

Essai d’écoulement à basse température (EEBT) : Ce test (ASTM D4539) est considéré comme étant un peu plus précis pour prédire les performances des carburants avec additifs. Il est fréquemment recommandé pour les poids lourds nord-américains. Au lieu d’utiliser une méthode de refroidissement rapide irréaliste, cette méthode d’essai permet au diesel de se refroidir lentement (1 °C par heure), ce qui est beaucoup plus représentatif des conditions réelles. Dans cet essai, des échantillons de 200 cm3 sont attirés à travers un tamis à mailles de 17 microns, avec un vide de 20 kPa. Le point d’EEBT est déterminé lorsque 90 % de l’échantillon ne passe plus à travers le tamis en 60 secondes ou moins. Bien que jugé plus précis que le test TLF pour prédire les performances par temps froid en Amérique du Nord, l’EEBT utilise un tamis à mailles de 17 microns pour déterminer le débit acceptable. Ce maillage est plus fin que celui de 45 microns utilisé pour la TLF, mais on peut raisonnablement douter de sa capacité à prédire le débit de carburant à travers les filtres de 2 microns à haute efficacité utilisés pour protéger les moteurs HPCR actuels. 

Point d’écoulement : La température à laquelle le diesel gèle est appelée son point d’écoulement. À cette température, le carburant gèle à l’état solide dans les conduites. Le point d’écoulement n’est pas pertinent en matière de prévision de l’opérabilité par temps froid, car il est inférieur à la température limite de filtrabilité. Si le carburant ne peut pas passer à travers les filtres jusqu’au moteur, le véhicule ne fonctionnera pas. En l’absence d’autres complications, le diesel gélifié ou trouble devrait se dissiper en se réchauffant. Les cristaux de cire se dissolvent à nouveau dans la solution et le carburant redevient parfaitement liquide. Si le carburant ne se dissipe pas lorsqu’il est réchauffé, un autre facteur intervient en plus des températures froides. Il est très probable qu’une chimie supplémentaire soit présente et qu’une réaction ait eu lieu, créant des solides mous qui ne fondent pas aux températures normales de fonctionnement. 

Glycérine

Les solides de carburant gélifié et de glycérine sont souvent confondus. Mais alors que le carburant gélifié est un phénomène naturel causé par le froid uniquement, la glycérine est une chimie entièrement différente qui n’est présente que dans le biodiesel. La glycérine et les autres substances connexes (glycérols) sont des sous-produits de la production de biodiesel et ne sont pas présentes dans le pétrodiesel. La réglementation exige de retirer pratiquement tous ces matériaux, mais même à des niveaux très bas, ils peuvent immobiliser une flotte. Tant que la glycérine reste chaude et liquide, elle ne cause généralement pas de problèmes immédiats. À basse température, cependant, la glycérine adopte un état solide et cireux. Elle retombe au fond des réservoirs, se prend dans les filtres à carburant et forme des dépôts collants et corrosifs sur le moteur. 

Conséquences des solides mous

Les solides cireux mous désactivent rapidement les filtres, quel que soit leur âge. Où ces solides se formeront-ils ? Si le carburant est livré à froid, les solides peuvent être pompés dans votre réservoir par le fournisseur. Si le carburant se refroidit dans le réservoir, les solides peuvent retomber à ce moment. Si votre diesel ne refroidit pas avant d’être dans le réservoir de carburant intégré, il peut se solidifier. Où qu’ils se forment, les solides mous obstrueront rapidement le premier filtre qu’ils rencontrent. 

L’image de droite (ci-dessous) est un cas extrême de filtre obstrué par de la glycérine. Habituellement, la situation ne sera pas aussi dramatique. À la place, votre filtre semblera probablement propre, avec seulement un léger reflet cireux dans le milieu ou une petite quantité de dépôt au fond du filtre. Ici, vous voyez des images de cellulose, un milieu filtrant d’efficacité moyenne sous un microscope électronique à balayage.