Votre rapport d'analyse d'huile vient d'être reçu : l'indice de basicité totale (TBN) est de 4.2 mg KOH/g. Il y a seulement 300 heures, il était de 9.5 mg KOH/g. Quelque chose consomme la réserve alcaline de votre huile plus rapidement que prévu, et il est impératif d'en déterminer la cause avant que ce taux n'atteigne zéro.
L'indice TBN (Total Base Number) mesure la capacité de votre huile à neutraliser les acides formés lors de la combustion et du fonctionnement du moteur. Lorsque le TBN est trop faible, les acides attaquent les paliers, les parois des cylindres et d'autres surfaces critiques du moteur. Il en résulte une usure corrosive dont les réparations peuvent coûter très cher.
Neutralisation de l'acide issu de la combustion
Votre moteur produit de l'acide à chaque combustion de carburant. C'est la principale raison de la baisse de l'indice TBN.
Le gazole contient du soufre, parfois en grande quantité. Lorsque la température de combustion atteint 1 000 °C ou plus, ce soufre se transforme en dioxyde de soufre, qui se combine ensuite à l’humidité pour former de l’acide sulfurique.
À des températures de combustion supérieures à 1 200 °C, l’azote et l’oxygène de l’air se combinent pour former des oxydes d’azote (NOx). Ces composés réagissent avec la vapeur d’eau présente dans le carter pour produire de l’acide nitrique. Les systèmes EGR (recirculation des gaz d’échappement) réinjectent ces gaz dans l’admission, ce qui augmente l’exposition aux NOx et accélère la consommation d’indice de basicité totale (TBN).
Oxydation de l'huile et dégradation thermique
L'oxydation de l'huile crée des composés acides qui attaquent vos réserves alcalines différemment des acides de combustion. Lorsque les molécules d'huile réagissent avec l'oxygène à haute température, elles forment des acides organiques, des boues et du vernis. Vos additifs TBN doivent également neutraliser ces acides.
L'oxydation est exponentielle avec la température, et non linéaire. Des tests industriels à 150 °C montrent que la diminution de l'indice de basicité totale (TBN) s'accélère considérablement par rapport à un fonctionnement à 100 °C. Pour chaque augmentation de 10 °C de la température de fonctionnement au-delà de 100 °C, le taux d'oxydation de votre huile double approximativement.
Contamination de l'eau
L'eau pénètre dans votre système de lubrification par condensation, fuites de liquide de refroidissement ou en milieu humide. Une fois à l'intérieur, elle réagit avec les composés soufrés et azotés, accélérant ainsi la formation d'acide. Plus le contact de l'eau avec l'huile est long, plus elle diminue l'indice de basicité totale (TBN).
Dilution du carburant dans le carter
Le carburant pénètre dans le carter à cause de segments de piston usés, de joints d'injecteurs défectueux ou d'une combustion incomplète lors des démarrages à froid. Une dilution du gazole supérieure à 2-3 % engendre de multiples problèmes, dont la diminution de l'indice de basicité totale (TBN), un phénomène qu'il ne faut pas négliger.
La dilution accélère la formation d'acide. Le carburant contient du soufre et d'autres composés qui s'oxydent dans le carter, créant ainsi des acides supplémentaires qui consomment les réserves alcalines. Plus la quantité de carburant dans l'huile est importante, plus la production d'acides est élevée.
Contamination par fuites de gaz et par les gaz de combustion
Les gaz de combustion qui s'échappent au niveau des segments de piston créent une cascade de problèmes qui font chuter votre TBN.
Le phénomène de blow-by force les gaz de combustion chauds à pénétrer dans le carter. Ces gaz contiennent du dioxyde de soufre, des oxydes d'azote, du carburant partiellement brûlé et de la vapeur d'eau. Tous ces composés réagissent avec l'huile pour former des acides.
Épuisement des additifs sous fortes charges moteur
Un fonctionnement continu à charge élevée augmente les températures de combustion, ce qui accroît la formation d'acide. Lorsque votre équipement fonctionne à 80-100 % de sa capacité nominale pendant des périodes prolongées, il génère davantage de sous-produits de combustion par heure qu'un équipement fonctionnant par cycles de charges faibles à modérées.
Quelles sont les conditions de fonctionnement qui accélèrent la diminution de l'indice de basicité totale (TBN) ?
Certaines conditions d'exploitation créent des conditions idéales pour l'épuisement du TBN. Voici ce qui accélère le processus :
1. Utilisation de carburants à haute teneur en soufre
Les carburants dont la teneur en soufre dépasse 15 ppm produisent beaucoup plus d'acide sulfurique lors de la combustion. Certains carburants industriels et marins contiennent entre 500 et 2 700 ppm de soufre. Ces carburants peuvent épuiser l'indice de basicité totale (TBN) 5 à 10 fois plus rapidement que le gazole à très faible teneur en soufre (ULSD), qui en contient moins de 15 ppm.
2. Températures de fonctionnement élevées
Les températures d'huile supérieures à 100 °C accélèrent l'oxydation de façon exponentielle. Un équipement fonctionnant en permanence à une température d'huile de 120 à 140 °C verra son indice de basicité totale (TBN) diminuer environ deux fois plus vite qu'un équipement identique fonctionnant à 90-100 °C. Des températures supérieures à 150 °C peuvent provoquer un effondrement catastrophique du TBN en quelques heures.
3. Mauvais état du moteur ou de l'équipement
Des segments de piston usés augmentent les fuites de compression de 50 à 300 %. Des joints de culasse défectueux contaminent le liquide de refroidissement. Des joints d'injecteurs défectueux entraînent une dilution du carburant. Chaque problème mécanique contribue à une dégradation plus rapide de l'indice de basicité totale (TBN). Un équipement en mauvais état peut consommer du TBN 2 à 4 fois plus vite qu'un équipement bien entretenu.
4. Intervalles de vidange d'huile prolongés
Utiliser une huile moteur au-delà de sa durée de vie prévue favorise l'oxydation, la contamination et la formation d'acides. La diminution de l'indice de basicité totale (TBN) est non linéaire : elle s'accélère avec le vieillissement de l'huile. Passer d'un intervalle de vidange de 500 heures à 750 heures n'augmente pas la durée de vie de l'huile de 50 %. On ne gagne que 20 à 30 % de temps supplémentaire avant que le TBN n'atteigne des niveaux critiques.
5. Cycles de service sévères et charges lourdes
Un fonctionnement intermittent avec de fréquents démarrages à froid génère davantage de condensation et une combustion incomplète. Un fonctionnement continu à charge élevée produit plus d'acides de combustion et des températures plus élevées. Ces deux extrêmes épuisent l'indice de basicité totale (TBN) plus rapidement qu'un fonctionnement stable à charge modérée. Les équipements soumis à des conditions extrêmes nécessitent généralement une huile dont l'indice de basicité totale initial est supérieur de 20 à 30 % pour atteindre les mêmes intervalles de vidange que les équipements soumis à des conditions normales.
6. Environnements d'exploitation contaminés
Les conditions poussiéreuses ou humides accélèrent la diminution de l'indice de basicité totale (TBN) par de multiples mécanismes. La poussière provoque une usure abrasive qui accroît les fuites de gaz. L'humidité favorise la formation d'acide. Les environnements miniers, de construction et marins côtiers peuvent augmenter les taux de diminution du TBN de 50 à 100 % par rapport aux installations industrielles propres et climatisées.
