Guide technique des tuyaux hydrauliques

Séléction des tuyaux hydrauliques

Avant-propos : Rappel de la structure d'un tuyau
Un tuyau possède 3 éléments constitutifs :
- Le tube intérieur, destiné à l'étanchéité du tuyau, est réalisé dans un polymère homogène présentant une excellente résistance au produit véhiculé.
- Le renforcement confère au tuyau ses propriétés physiques et mécaniques : tenue à la pression. à la dépression, résistance au croquage, à la traction.
Ce renforcement pourra combiner plusieurs solutions techniques pour s'adapter aux conditions d'utilisation : tresses ou nappes textiles ou métalliques, spirale en acier ou en matière plastique, nappes de câbles, conducteur électrique. De plus, il garantit le maintien dimensionnel du tube interne et contribue donc à l'étanchéité du tuyau.
- Le revêtement est constitué d'un polymère homogène et destiné à isoler l'armature de son environnement d'utilisation.

Critères généraux :

Pour son choix l'utilisateur ou le prescripteur sera amené à prendre en compte un certain nombre de données :

Environnement :

- Sécurité des opérateurs
- Protection de l'environnement
- Température ambiante
- Conditions atmosphériques
- Possibilité d'impact ou d'abrasion
- Présence de produits corrosifs

État de la matière transportée :

Liquide, gazeux, solide ou une combinaison de ces états
Méthode de fonctionnement :
Par aspiration, par pression ou assistée

Conditions de fonctionnement :

Pression et température du fluide, à-coups de pression, pointes de pression, fréquence d'utilisation.
Caractéristiques de l'installation :
- Rayon de courbure imposé
- Vibrations du système
- Traction appliquée
- Flexions
- Raccordements acceptables.
La suite du guide technique s'intéresse plus particulièrement aux tuyaux hydrauliques allant jusqu’au diamètre intérieur 2 " (50,8mm) destinés à la transmission de puissance par huile hydraulique ainsi qu'au transport de fluides gazeux sous forte pression.

Diamètre intérieur d'un tuyau :

Exprimé en mm et en fractions de pouces ainsi qu'au moyen des modules.
Ceux-ci sont égaux à 1/16. de pouce pour tous nos tuyaux à l'exception des tuyaux suivants norme SAE 100 R5 (nos tuyaux réf T510 et T511).
Le diamètre de passage d'un tuyau est sans conteste le premier critère de choix.
Choisir un diamètre insuffisant provoquerait :
- un échauffement de I'installation par effet joule en raison d'une vitesse d'écoulement trop rapide du fluide hydraulique.
- d'importantes pertes de charge.
- une diminution de rendement et une usure prématurée des pompes hydrauliques (d'aspiration).
Choisir un tuyau de diamètre de passage trop important entraînerait une inutile augmentation de poids, d'encombrement et de coût de l'installation.
Le choix du diamètre approprié est donc primordial.
Le tableau est destiné à vous permettre d'y parvenir aisément. II vous indique Ies pertes de charge pour une huile standard.

Le nomogramme ci-dessous relie le débit (en litre par minute), le diamètre intérieur (en millimètres) et la vitesse en mètres par seconde) d’un fluide à l’intérieur d’un tuyau.
Il suffit de tracer une droite joignant deux valeurs connues pour obtenir la troisième.
Dans notre exemple en pointillé, pour un débit Q de 6 l/m, si nous voulons une vitesse V de 1m/s nous obtenons un diamètre D d’environ 12mm.

Une partie de l'énergie nécessaire au transfert du fluide dans le tuyau se dissipe par frottement : II s'agit de la perte de charge.
Celle-ci est proportionnelle à la vitesse pour des faibles vitesses du fluide.
A des vitesses supérieures elle devient proportionnelle au carré de la vitesse et donc excessive. L
a limite entre ces deux possibilités est identifiable par le nombre de Reynolds qui doit être inférieur à 2300 pour que l'écoulement soit satisfaisant.
Nombre de Reynolds = Re = v.D/nu < 2300
v = vitesse du fluide en mm / s.
D = diamètre du tuyau en mm.
nu = viscosité cinématique en centistocke.
Lorsque le nombre de Reynolds est inférieur à 2300 I'écoulement est dit laminaire, lorsqu'il est compris entre 2300 et 3000 le régime est dit transitoire et pour des valeurs supérieures il est dit turbulent

Pression de service :

Exprime en bar avec les abréviations PS (pression de service), PMS (pression maximale de service), PMU (pression maximale d'utilisation), PMA (pression maximale admissible), WP (Working Pressure).
Les tuyaux TECALEMIT FLEXIBLES® sont conçus et fabriqués pour un fonctionnement en continu à la pression de service indiquée dans chaque fiche commerciale et reprise dans le tableau récapitulatif par diamètre et référence.
A titre indicatif, nous considérons qu'une utilisation du tuyau à une pression de service de 20 % supérieure à la pression recommandée réduira de moitié la durée de vie du tuyau.
Les tableaux ci-dessous vous orienteront sur le choix du tuyau en fonction de la pression de service exercée à l'intérieur de ce dernier.

Tableau récapitulatif des tuyaux FLEXIBLES TECALEMIT® :

Graphique des pressions de service suivant les références de tuyaux :

Pression d'épreuve :

Exprime en bar avec les abréviations PE (pression d’épreuve) ou TP (Test pressure).
La pression d'épreuve est généralement égale à 2 fois la pression de service, elle doit être maintenue pendant une durée supérieure à 30 secondes sans dépasser 15 minutes.

Surpressions, coups de bélier :

Les circuits hydrauliques présentent en général des à-coups de pression et/ou des surpressions passagères dont les valeurs dépassent les pressions nominales admissibles de la plupart des composants du circuit.
Dans ce cas, il convient d'augmenter le coefficient de sécurité qui est de 4 habituellement entre la pression de service et la pression d'éclatement théorique.
Ce coefficient pourra être réduit à 3.15 lorsque ces à-coups sont inexistants.

Pression d'éclatement :

Exprimée en bar avec les abréviations PLNE : Pression Limite de Non Eclatement / B.P : Burst Pressure
Les valeurs indiquées sur les fiches commerciales TECALEMIT FLEXIBLES® sont celles de la pression limite de non éclatement.
Nous les garantissons pour les tuyauteries n'ayant jamais servi et ayant été équipées d'embouts dans le mois précédent.

Températures de fonctionnement :

Les températures spécifiées dans les fiches commerciales TECALEMIT FLEXIBLES® sont les températures maximales admissibles par le tuyau pour de l'huile hydraulique standard.
On peut considérer qu'une utilisation supérieure de 10°C réduit de moitié la durée de vie du tuyau.
Pour des fluides différents, il est nécessaire de consulter le service technique, la température maximale admissible pourra être supérieure ou inférieure à celle indiquée.
II est fortement déconseillé d'utiliser les tuyauteries à la fois aux pressions et températures maximales.
Les tuyauteries peuvent être utilisées dans des températures ambiantes différentes après avoir été préalablement protégées par une gaine anti-chaleur adéquate, sinon le revêtement subira un vieillissement rapide, durcissant et deviendra cassant.

Rayon de courbure :

Exprimé en mm, les rayons de courbure minimum sont indiqués pour une mesure à l'axe du tuyau, à la pression maximale de service et sans flexion du tuyau.
Lorsqu'il y a flexion du tuyau, il convient d'augmenter le rayon de courbure minimal par le multiplicateur N du tableau ci-dessous.
Un rayon de courbure inférieur peut-être acceptable si l'on diminue la pression de service.

Résistance à la traction :

Les tractions sur les tuyauteries doivent être impérativement exercées dans l'axe des raccordements.
Seuls les tuyaux à renfort métallique supportent convenablement les tractions désaxées par rapport aux raccordements.
Les tractions sont à proscrire pour les tuyaux d'aspiration munis d'une spirale métallique ainsi que sur les flexibles destinés à la transmission de puissance par huile hydraulique.
Elles ont pour effet de diminuer la pression de service admissible ainsi que la section interne du tuyau.

Résistance au vide :

Tous nos tuyaux d'aspiration ont une tenue maximale au vide.
Par ailleurs, nous indiquons, dans les fiches commerciales, les dépressions maximales admissibles des tuyaux haute pression à renforcement métallique, ainsi que pour le tuyau suivant SAE 100 R3 qui possède un renforcement textile.
Un pliage ou un écrasement accidentel sont particulièrement néfastes à la tenue des tuyaux à la dépression.

Vibrations :

Les tuyauteries TECALEMIT FLEXIBLES® sont conçues pour résister aux vibrations.
Afin d'optimiser leur longévité il conviendra cependant de les éviter dans la mesure du possible car les vibrations (ainsi que les flexions) constituent des sources de fatigue et d'échauffement, en particulier au niveau des raccordements.

Torsions :

Les torsions doivent impérativement être évitées. Elles aboutissent à une détérioration rapide des tuyauteries.

Résistance chimique :

II convient de vérifier que le fluide véhiculé est compatible avec le type de matière constituant le tube interne.
De la même manière, le revêtement du tuyau et son environnement sont à considérer.
Se reporter au tableau de résistance chimique que vous trouverez en annexe dans notre catalogue ou contacter notre service technique en cas de doute.

Fluides gazeux :

Une adaptation des tuyaux est indispensable lorsqu'ils sont destinés au transport de fluides gazeux.
II est nécessaire de réaliser un piquetage de la robe extérieure, afin d'éliminer toute accumulation de gaz au niveau de l'armature du flexible.
D'autres précautions sont à prendre lors de la réalisation de la tuyauterie et de son installation.
Celles-ci sont détaillées dans le manuel technique.
Les tuyaux nappés de fils métalliques n'acceptent pas les fluides gazeux (pas de piquetage possible).

Conductibilité électrique :

D'une manière générale, les tuyaux à renforcement textile peuvent être considérés comme isolants et les tuyaux à renforcement métallique comme conducteurs.
Les résistances au mètre du tube intérieur et du revêtement sont à considérer, ainsi que celle entre le tube et le revêtement.
Pour des applications spécifiques, consulter le service technique.

Stabilité dimensionnelle :

Les tuyaux haute pression TECALEMIT FLEXIBLES® sont produits avec un angle de tressage qui annule géométriquement les modifications dimensionnelles dûes à la pression, c'est à dire : allongement avec diminution du diamètre ou, à l'inverse, raccourcissement accompagné d'une augmentation du diamètre.
Cependant, pour les besoins spécifiques, il est indispensable d'effectuer les mesures dimensionnelles lors des essais en pression.

Maintenance des tuyaux hydrauliques

Lors de son utilisation, un tuyau flexible peut subir de nombreuses sollicitations pour lesquelles il n'a pas été prévu.
Bien entendu, nous recommandons une utilisation en conformité avec notre documentation en ce qui concerne les pressions de service, les températures, les rayons de courbure appliqués.
En cas de doute sur la combinaison de différents facteurs, nous consulter.

Protection pendant l'utilisation :

Nous présentons dans notre catalogue quelques accessoires destinés à la protection des tuyaux pendant leur utilisation.
La gaine GA réalisée à partir d'un tressage en fibre de verre avec une induction silicone qui existe en diverses épaisseurs et une large plage de diamètres destinée à la protection thermique du tuyau.
La gaine GC en SBR/EPDM réalisée sur un support textile est destinée à la protection mécanique ainsi qu' aux ultra-violets.

Manipulation :

II convient de manipuler les tuyaux et flexibles avec précaution, de ne pas les traîner sur des surfaces tranchantes ou abrasives, d'éviter de les nouer, de les piétiner, et de les aplatir par le passage de véhicules.

Produits véhiculés :

II est préférable de nous consulter pour l'utilisation de nos tuyaux pour un produit différent de celui pour lequel il a été conçu.
Cependant vous trouverez dans notre catalogue une tableau de résistance chimique, suivant les types de tubes intérieurs de notre gamme.

Contraintes de torsions :

Si le mouvement relatif des extrémités du flexible aboutit à une torsion de celui-ci, il est alors indispensable de modifier l'implantation des raccordements afin que le mouvement aboutisse à la flexion du tuyau plutôt qu'à sa torsion.

Résistance à la traction :

II est nécessaire de nous consulter afin de nous présenter les contraintes de traction qui pourraient être appliquées à nos tuyaux ou tuyauteries.

Protection des opérateurs :

Les tuyauteries haute pression, utilisées en présence d'opérateurs, seront avantageusement protégées par notre gaine brevetée Protecalan qui dispose à la fois de cables anti-fouet et d'un tissage circulaire brise-jet.
La combinaison de ces deux actions assure une protection complète au personnel situé à proximité en conformité avec la norme NF EN ISO 4413 qui fournit les règles générales relatives aux installations hydrauliques.

Une fois par an, il est de règle que les tuyaux fassent l'objet d'une inspection visuelle après nettoyage.
Les anomalies suivantes doivent amener le rebut du flexible hydraulique :
- Trace de fuite
- Arrachement ou déchirure du revêtement extérieur
- Glissement d'un raccord
- Abrasion ou entaille laissant apparaître la structure.

Conditions de stockage

Sur de longues périodes, et particulièrement lorsqu'ils sont exposés à certains facteurs que nous allons décrire plus loin, les propriétés physiques des tuyaux se modifient de telle sorte qu'ils ne possèdent plus leurs caractéristiques initiales.De bonnes conditions de stockage permettent cependant d'offrir une protection maximale et de réduire la détérioration des élastomères.

Durée de stockage :

Tuyaux en stock :

Les recommandations de durée que nous allons indiquer sont valables lorsque les conditions de stockage énumérées dans les paragraphes suivants sont respectées.

Concernant les tuyaux élastomères :

- jusqu'à 3 ans : utiliser sans restriction.
- de 3 à 6 ans : effectuer une inspection visuelle. Prélever des échantillons et effectuer une épreuve hydrostatique à 2 fois la pression de service.
- de 6 à 8 ans : inspection visuelle complète. Prélever des échantillons et effectuer des épreuves destructives et des épreuves d'impulsion.
- au delà de 8 ans : ne plus utiliser.

Concernant les tuyaux thermoplastiques :

- pour les tuyaux à revêtement polyuréthanes (SAE 100R7 et R8, et les tuyaux TECALEMIT TTAF et TTKF) utiliser les recommandations pour les tuyaux elastomères ci-dessus.
- pour les tuyaux técalémit TTA et TTK, la durée de vie est deux fois plus importante dans une utilisation normale. elle peut être encore supérieure dans certains cas : se renseigner auprès de nos services techniques (NFT 47212 EN ISO 8331 du 01/01/2011).

Tuyaux installés sur les équipements :

En ce qui concerne les tuyauteries installées sur des équipements entreposés qui contiennent le liquide habituel, ne plus utiliser après 5 ans et si possible effectuer des épreuves à 2 fois la pression de service après 3 ans.
Dans tous les cas, effectuer une inspection visuelle soignée, en particulier dans les endroits cintrés, et à la jonction du revêtement extérieur avec la jupe à sertir.
Tous les tuyaux TECALEMIT FLEXIBLES® possèdent un numéro permettant de connaître la date de fabrication ainsi que la date de mise en stock.

Température :

La température idéale de stockage est de 15°C et la plage acceptable se situe entre O°C et 35° C.
II faut donc éloigner les tuyaux des sources de chaleur. Dans tous les cas, il faut éviter que les tuyaux stockés soient soumis à des températures supérieures à 50°C et inférieure à - 30°C.
D'autre part, les fluctuations importantes de température durant le stockage aboutissent à un vieillissement prématuré des stocks.
Les craquelures provoquées sur le revêtement par l'ozone sont augmentées par la température.

Humidité :

II est recommandé d'éviter une humidité relative supérieure à 65%.

Ultraviolets :

La lumière directe constitue une source importante de vieillissement.
Dans tous les cas, il est indispensable d'écarter les articles du rayonnement solaire ou d'une violente lumière artificielle.
Si la zone de stockage possède des surfaces vitrées, il est nécessaire de les recouvrir avec un revêtement rouge, orange, ou blanc, ou alors d'utiliser un emballage opaque sur les articles.

Ozone :

L'ozone est un facteur de vieillissement qu'il est indispensable de prendre en compte.
II est donc nécessaire que les zones de stockage ne contiennent pas d'équipements générateurs d'ozone tels que les lampes à vapeur de mercure ou les équipements électriques créant des étincelles tels que les moteurs électriques fonctionnant sous courant alternatif.
Par ailleurs, il faut limiter la circulation d'air autour et à l'intérieur des tuyaux par exemple en laissant l'emballage d'origine et en maintenant les extrémités munies de bouchons.

Environnement :

II y a lieu d'éloigner les tuyaux en stock des zones d'atelier par exemple, pouvant les exposer à des projections d'huile, de solvants, de détergents ...

Rayon de courbure de stockage :

L'ozone est un facteur majeur de vieillissement qui, en particulier, provoque à son contact des craquelures dans le caoutchouc.
Lorsque le tuyau est cintré, la tension exercée sur le revêtement à tendance à agrandir celles-ci.
En conséquence plus le rayon de courbure est petit, plus le risque d'apparition de craquelures est grand.

Méthode de stockage :

Le principe à suivre est de stocker les tuyaux et flexibles en longueurs droites, posés à plat sur un support, munis d'un bouchon à chaque extrémité.
Dans le cas où les tuyaux doivent être stockés enroulés, il est préférable que ceux-ci ne soient pas empilés, et en aucun cas l'empilage ne doit aboutir à une déformation permanente du tuyau.
II est conseillé de ne pas suspendre les couronnes à des crochets, et d'une manière générale de ne pas soumettre les tuyaux à des contraintes de flexion ou de traction.