L’eau est l’ennemie des moteurs diesel│Moteur et véhicule

Le diesel contiendra toujours un certain pourcentage d’eau. L’objectif est de maintenir les niveaux d’eau dans des limites acceptables, bien en dessous du point de saturation. L’élimination d’une quantité excessive d’eau dans le carburant peut représenter un défi ; par conséquent, l’approche la plus efficace consiste à prendre toutes les mesures raisonnables pour empêcher l’eau de pénétrer dans votre réservoir et à la contrôler régulièrement. De cette façon, la nécessité d’extraire de l’eau peut être réduite au minimum. Afin de développer une bonne stratégie de gestion de l’eau, il est important de comprendre comment mesurer la teneur en eau et évaluer les résultats.

Le problème

L’eau a toujours provoqué la rouille et la corrosion des composants et des infrastructures des systèmes de carburant. Les systèmes de carburant modernes sont beaucoup moins tolérants que les systèmes à basse pression, c’est pourquoi les fabricants précisent désormais qu’aucune eau libre ne doit atteindre le moteur.

Dommages directs causés par l’eau

L’eau endommage à la fois les réservoirs de carburant et les pièces du moteur. La rouille et la corrosion dans le réservoir créent des particules dures qui se propagent dans le carburant, provoquant l’usure du moteur. La durée de vie des composants est également réduite par l’attaque de l’eau, l’érosion, la cavitation et l’écaillage, par exemple :

Rouille : En contact avec les surfaces de fer et d’acier, l’eau produit de l’oxyde de fer (rouille). Les particules de rouille qui pénètrent dans le carburant, comme d’autres particules dures, provoquent une usure abrasive des pièces. Une usure prématurée peut entraîner des défaillances des pièces.

Corrosion : La corrosion est l’une des causes les plus fréquentes des problèmes d’injecteurs. L’eau se combine avec les acides du carburant pour corroder les métaux ferreux et non ferreux. La situation est encore pire lorsque l’abrasion expose des surfaces métalliques fraîches qui se corrodent facilement. L’injecteur illustré à droite a été installé à l’état neuf, mais il est tombé en panne en moins de 300 heures en raison d’une corrosion rapide.

Abrasion : L’eau a une viscosité plus faible que le diesel, ce qui réduit le « coussin » lubrifiant entre les surfaces opposées des pièces mobiles. Cela entraîne une usure abrasive accrue.

Attaque : L’attaque est provoquée par la dégradation du carburant induite par l’eau, qui produit du sulfure d’hydrogène et de l’acide sulfurique qui « rognent » les surfaces métalliques.

Piqûration et cavitation : La piqûration est provoquée par l’eau libre qui frotte les surfaces métalliques chaudes. La cavitation est causée par des bulles de vapeur qui se contractent rapidement (implosion) lorsqu’elles sont exposées à une forte pression soudaine, ce qui provoque à nouveau leur condensation en liquide. Ces gouttelettes d’eau frappent une petite zone avec une grande force, provoquant une fatigue et une érosion de la surface.

Écaillage : Se produit en raison de la fragilisation due à l’hydrogène et de la pression exercée par ce dernier. L’eau est forcée dans des fissures microscopiques des surfaces métalliques. Puis, sous une pression extrême, elles se décomposent et libèrent de l’hydrogène dans une « mini-explosion » qui agrandit les fissures et crée des particules d’usure.

Glace : L’eau libre contenue dans le carburant peut geler, créant des cristaux de glace qui se comportent comme n’importe quelle autre particule dure. Ils peuvent créer de l’usure dans les systèmes de carburant et (en grande quantité) boucher les filtres à carburant. Le rôle d’un filtre à carburant est de protéger le moteur en barrant le passage des particules dures. Les moteurs et les filtres ne font pas la différence entre les impuretés et la glace. Les dommages causés par la glace peuvent être difficiles à diagnostiquer correctement, car la glace fond et disparaît bien avant qu’un examen de laboratoire puisse avoir lieu.

Dommages indirects causés par l’eau

L’eau contribue également à un certain nombre de problèmes supplémentaires ou les aggrave, par exemple :

Solides mous : L’eau est polaire. Certains produits chimiques contenus dans les additifs sont polaires. Les hydrocarbures sont non polaires. Cela signifie que l’eau et les produits chimiques polaires sont attirés l’un vers l’autre. En présence d’eau libre, les molécules chimiques vont parfois se dissocier de la chaîne d’hydrocarbures de l’additif et se combiner avec les molécules d’eau pour former une nouvelle substance. Le nouveau matériau est un solide mou qui se précipite hors du carburant et peut rapidement obstruer les filtres ou créer des dépôts dans le moteur. Consulter la section Stabilité des additifs pour en savoir plus.

Croissance microbienne : Comme la plupart des organismes vivants, les bactéries et les champignons (moisissures) ont besoin à la fois de nourriture et d’eau pour survivre. Si de l’eau libre est présente, la croissance microbienne peut proliférer, créant des boues qui encrassent votre carburant et des acides qui corrodent votre réservoir et votre système de carburant.

Oxydation du carburant : L’eau libre accélère le processus d’oxydation et favorise la formation d’acides, de gommes et de sédiments généralement connus sous le nom de produits de dégradation des carburants.

Formes d’eau dans le diesel

Tous les diesels contiennent un certain pourcentage d’eau dissoute. Les molécules d’eau forment partie du carburant jusqu’à ce qu’elles soient trop nombreuses. Le point auquel le carburant ne peut plus contenir d’eau est appelé le point de saturation. La quantité d’eau dans le carburant est mesurée en ppm (parties par million). Tant que l’eau reste en dessous du point de saturation en tant qu’eau dissoute, elle n’est généralement pas un problème trop important. Les problèmes importants commencent lorsque l’eau se sépare du diesel et devient de l’eau libre ou émulsifiée. L’eau émulsifiée est une autre forme d’eau libre ; les gouttelettes sont simplement si petites et si bien mélangées au carburant qu’elles restent en suspension plutôt que de tomber au fond. Il n’y a pas de « gouttelettes » lorsque l’eau est entièrement dissoute dans le carburant.

Comment l’eau atteint-elle le carburant ?

L’eau peut provenir d’une grande variété de sources, dont certaines peuvent être extrêmement difficiles à contrôler.

Lors de la livraison par le fournisseur
Retombées d’eau libre (au-delà du point de saturation)
Condensation dans le réservoir
Fuite dans le réservoir (pluie, lavage sous pression, eau souterraine, etc.)
Entrée provenant de l’atmosphère (humidité)
Erreur humaine (ventilation non protégée, orifices de remplissage, joints, etc.)

La solution

Mesure de la teneur en eau

Il existe plusieurs méthodes pour mesurer la teneur en eau d’un carburant. Certaines sont effectuées en laboratoire, d’autres peuvent être effectuées sur place. Il est important de comprendre le type d’informations que ces différents tests peuvent fournir. La méthode la plus courante pour tester la présence d’eau dans les réservoirs de carburant consiste à « plonger » dans le réservoir une pâte indicatrice spéciale sur une longue tige d’immersion. Cette méthode est rapide, facile et peut être effectuée sur place, elle vous indiquera si le fond du réservoir contient de l’eau libre.

Des détecteurs d’eau (capteurs) peuvent être installés sur les lignes et fournissent des résultats fiables en temps réel. Ils mesurent la teneur en eau dissoute dans le carburant et renvoient l’humidité relative du diesel en pourcentage. Le résultat maximal est de 100 %, ce qui signifie que le carburant a atteint son point de saturation et ne peut plus contenir d’eau dans la solution. Cette méthode de test ne vous dira pas quelle quantité d’eau libre se trouve dans le réservoir.

La méthode par titrage de Karl Fischer est un test de laboratoire utilisé depuis 1935 pour déterminer la teneur en eau d’un échantillon de fluide. Le test est très précis et ne nécessite qu’un échantillon de petite taille. Il détecte même de petites quantités d’eau dissoute, jusqu’à environ 50 ppm dans le diesel. Il peut mesurer la teneur en eau en dessous et au-dessus du niveau de saturation (eau dissoute et eau libre). En pratique, il peut être utilisé en laboratoire pour déterminer le niveau de saturation en eau du carburant dans différentes conditions. Si les tests en laboratoire sont généralement plus précis que les tests sur le terrain, ils peuvent être beaucoup moins fiables. Ce fait peut être déroutant. La raison pour laquelle le test en laboratoire peut être moins fiable est que l’échantillon lui-même peut avoir changé entre le moment où il a été prélevé du réservoir et celui où il est testé en laboratoire.

L’une des caractéristiques du diesel est qu’il retient plus d’eau à saturation lorsqu’il est chaud que lorsqu’il est froid. Si le diesel de votre réservoir est froid, il est peut-être au-dessus du point de saturation. Dans ce cas, de l’eau libre pénètre dans votre équipement, ce qui peut causer d’énormes problèmes. Si vous envoyez ce même échantillon à un laboratoire, il fera probablement plus chaud dans le laboratoire que dans votre réservoir. Le carburant se réchauffera, l’eau retournera dans la solution, et il se peut que vous ayez l’impression de ne pas avoir de problème du tout. Le même genre de difficultés de diagnostic peut se produire avec les problèmes de cristaux de glace. Les « preuves » disparaissent à température ambiante.

Quelle quantité d’eau est acceptable ?

La réponse la plus simple serait « aucune ». Mais ce n’est ni pratique ni réaliste. Tous les diesels contiennent un certain pourcentage d’eau. Le plus important est de maintenir l’eau en dessous de son point de saturation afin qu’elle reste dissoute, au lieu que l’eau entre dans votre équipement sous forme d’eau libre. Les fabricants d’équipements précisent que l’eau libre ne doit pas atteindre le moteur. Les points de saturation varient d’environ 50 ppm à 1 800 ppm en fonction de la température et du rapport essence-diesel-biodiesel. Comme vous pouvez le voir sur le tableau, le biodiesel peut contenir beaucoup plus d’eau à saturation que son équivalent, le pétrodiesel. Le mélange de biodiesel et de pétrodiesel ne donne cependant pas une teneur en eau mathématiquement proportionnelle. Le mélange contiendra une solution moindre que la somme des deux carburants, ce qui signifie que des précipitations d’eau libre peuvent se produire lorsque les deux carburants sont mélangés.

Comment éviter la présence d’eau libre dans le carburant

Pour comprendre comment maintenir l’eau loin du carburant, il faut d’abord comprendre comment elle y pénètre. L’eau peut provenir d’une grande variété de sources, dont certaines peuvent être extrêmement difficiles à contrôler.

Pendant la livraison par le fournisseur : Le diesel est relativement propre et sec lorsqu’il quitte la raffinerie, mais les livraisons de diesel comprennent des quantités variables d’eau. La quantité d’eau que vous recevez de votre fournisseur dépend en grande partie des circonstances et des pratiques de manipulation. Que pouvez-vous contrôler ? Au-delà du changement potentiel de fournisseur ou de la négociation d’un contrat qui fait peser la charge sur le distributeur, vous pouvez tenter les solutions suvantes :

Soyez le premier à être livré ; vous ne voulez pas que l’eau et les contaminants se déposent au fond du réservoir.
Installez un système d’évacuation de l’eau à l’entrée de votre réservoir en vrac.

Entrée provenant de l’atmosphère : Tout comme l’air, le diesel a une humidité relative, et les deux ont tendance à s’équilibrer. Autrement dit, si l’air est plus humide que le carburant, celui-ci absorbera l’humidité de l’air. Si, toutefois, l’air est plus sec que le carburant, l’humidité s’évaporera à nouveau dans l’air jusqu’à ce que l’humidité relative des deux soit égale.

Retombées d’eau libre : Le diesel contient une certaine quantité d’eau dans la solution (c’est-à-dire de l’eau dissoute). Lorsque la teneur en eau dépasse le point de saturation, l’excédent d’eau retombe sous forme d’eau libre. Ce phénomène se produit lorsque la teneur totale en eau augmente ou lorsque le diesel refroidit. Votre diesel peut contenir 90 ppm d’eau dissoute lorsqu’il est chaud, mais seulement 60 ppm lorsqu’il se refroidit en raison du temps plus froid. La différence de 30 ppm retombe sous forme d’eau libre et se dépose au fond du réservoir.

Condensation dans le réservoir : Lorsqu’il fait plus chaud à l’extérieur du réservoir qu’à l’intérieur, de la condensation se forme et cette « sueur » pénètre dans le carburant. Ce phénomène peut se produire à plusieurs reprises, créant à chaque fois plus d’eau libre.

Fuite dans le réservoir : La pluie, le lavage sous pression ou les eaux souterraines peuvent tous être des sources d’eau qui se déversent dans un réservoir endommagé ou mal scellé. Les réservoirs souterrains (dans les stations-service, par exemple) peuvent parfois avoir des entrées en dessous du niveau du sol. La zone autour du capuchon d’ouverture peut facilement se remplir d’eau de pluie. Si le niveau de l’eau est supérieur à celui du capuchon d’ouverture lorsqu’il est retiré, la gravité fera que l’eau s’écoulera directement dans le réservoir.

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Extraire l’eau du carburant

L’élimination de l’eau est plus facile dans les régions où le diesel contient plus de 500 ppm de soufre que dans les régions où le diesel comporte une très faible teneur en soufre (DTFTS), soit moins de 15 ppm. Le filtre situé à gauche, par exemple, a été conçu pour être utilisé en Afrique du Sud, où elle est très efficace. Les filtres coalescents et les séparateurs d’eau fonctionnent beaucoup plus efficacement avec les carburants à haute teneur en soufre. En effet, le diesel à haute teneur en soufre nécessite beaucoup moins d’additifs et contient donc beaucoup moins d’agents de surface.

Les agents de surface sont une substance savonneuse qui recouvre les milieux coalescents et de séparation de l’eau, compromettant gravement les performances.

La quantité accrue d’agents de surface dans le DTFTS désactive les milieux coalescents, ce qui rend son efficacité au mieux discutable.

Les fabricants publient l’efficacité des filtres en se basant sur les normes de test en vigueur de l’industrie. Les normes actuelles ont été élaborées il y a plusieurs années et sont conçues pour des tests comparatifs en laboratoire en utilisant un carburant traité de manière uniforme. Cette approche fonctionne bien pour les tests comparatifs, mais ne reflète pas nécessairement l’efficacité du filtre dans des conditions réelles. Pour traiter le DTFTS en vue de tests en laboratoire, les normes exigent le retrait de tous les agents de surface. Dans le monde réel, les DTFTS sans agents de surface (aussi appelés additifs) détruiraient les moteurs. Tous les DTFTS utilisables dans les équipements contiennent des additifs et des agents de surface, de sorte que le carburant lui-même désactive efficacement les filtres coalescents.

Ainsi, même si vous ne verrez probablement pas de diminution des niveaux d’efficacité publiés des filtres coalescents, ce que vous remarquerez dans la littérature est une mention accrue des absorbeurs d’eau. Les entreprises qui commercialisent encore des filtres coalescents dans les zones à DTFTS mentionnent désormais très fréquemment la nécessité d’ajouter des absorbeurs d’eau après le filtre coalescent. Il n’y a pas d’autre moyen de s’assurer que l’eau libre a été retirée.

Malheureusement, la meilleure façon d’éliminer de grands volumes d’eau décantée est de vider le réservoir. Une méthode très simple, mais coûteuse et peu pratique. Vous pouvez empêcher l’humidité ambiante et la condensation de pénétrer dans le diesel grâce à l’utilisation de bons reniflards déshydratants combinés à une couverture d’air sec (ou d’azote) introduite dans l’espace libre du réservoir et évacuée par le reniflard. Comme expliqué précédemment, l’humidité relative du diesel s’alignera avec l’humidité relative (ou « sécheresse ») de l’air. L’humidité contenue dans le diesel sera, avec le temps, à nouveau libérée dans l’air sec jusqu’à ce que le diesel soit aussi sec que l’air.

La clé d’une bonne gestion de l’eau de carburant est de minimiser la teneur en eau dissoute et d’éliminer toute l’eau libre.