L’explication de l’écoulement

Liquide ou gel ?

Définissons d’abord les termes que nous allons employer. Qu’est-ce qu’un liquide ? Dans le domaine spécialisé de la lubrification pour le tirage de câble, Polywater a adopté une définition simple pour répondre à cette question scientifique complexe par ailleurs : Un lubrifiant liquide est un lubrifiant qui va s’écouler par un bec verseur de 2,5 cm. S’il est trop épais pour s’écouler, il ne s’agit pas d’un liquide mais plutôt d’un gel.

La viscosité correspond à la définition scientifique du caractère « épais » d’un liquide. Elle s’inscrit dans le domaine scientifique plus vaste de la rhéologie, c’est-à-dire l’étude de l’écoulement des matériaux. La viscosité peut se mesurer en centipoises (cP) à l’aide d’un viscosimètre rotatif qui mesure la contrainte de cisaillement par rapport aux taux de cisaillement. Les liquides tels que les peintures deviennent moins épais sous l’effet du cisaillement lorsque l’on enduit la surface d’un mur, mais ils ont une viscosité plus élevée lorsque le cisaillement est supprimé. Cette caractéristique empêche la peinture de couler le long du mur.

Nous définissons les lubrifiants de tirage liquides comme les lubrifiants dont la viscosité varie de 1 à 20 000 cP lorsqu’elle est mesurée à 10 tr/min (rotations par minute) à l’aide d’un viscosimètre rotatif. À titre de référence, l’eau a une viscosité de 1 cP, alors que le miel a une viscosité de 50 000 cP. La plupart des lubrifiants de tirage liquides disponibles dans le commerce sont des liquides relativement épais dont la viscosité varie entre 1 000 et 15 000 cP.

Pourquoi la rhéologie est-elle importante ?

La réponse se trouve dans l’application. Dans la lubrification dans le cadre du tirage de câble, elle est aussi importante que le coefficient de friction (CDF). Pourquoi ? Une application réussie influe directement sur la qualité du revêtement du lubrifiant. Celui-ci doit être facile à appliquer et s’étaler spontanément entre la surface du câble et celle du conduit. Un lubrifiant qui recouvre le câble et le conduit et reste sur ces surfaces tout au long du tirage est beaucoup plus efficace pour réduire la friction.

Le tirage de câble présente un défi bien spécifique : réussir à étaler le lubrifiant sur le câble et dans tout le conduit, en particulier dans les coudes, et l’y maintenir pendant toute la durée du tirage. C’est la raison pour laquelle il existe des lubrifiants spécialisés pour le tirage de câble. Ils permettent non seulement de réduire la friction, mais influent également sur toutes les autres caractéristiques critiques : la compatibilité, la toxicité, l’écologie, l’économie, la combustibilité des résidus, et surtout le facteur décisif majeur de l’application.

La viscosité tend à dicter la façon dont le lubrifiant va être appliqué. Selon le contexte de l’installation des câbles, différentes formes vont être plus ou moins faciles à utiliser. Une application facile se traduit par une application plus réussie.

Quels sont les points à prendre en compte ?

De nombreux lubrifiants en gel ou en pâte dont la viscosité est supérieure à 20 000 cP peuvent s’écouler dans la théorie, mais pas dans la pratique. Ils s’écoulent trop lentement pour pouvoir être introduits efficacement. Ces lubrifiants sont généralement prélevés d’un seau et appliqués à la main ou pompés à l’aide de pompes spécialement conçues pour les fluides à haute viscosité. Les gels lubrifiants adhèrent bien aux surfaces verticales, même sous forme de film épais, tandis que les liquides s’écoulent facilement par gravité et sont davantage adaptés aux installations horizontales. Il faut donc considérer les avantages de chaque type :

Lubrifiants liquides :

• • Populaire pour les chantiers souterrains où le lubrifiant peut être introduit dans un conduit flexible vertical, une montée de conduit ou un tube d’alimentation.
  • Les lubrifiants avec un aspect filandreux peuvent s’étirer pour passer les coudes et atteindre toutes les parties du conduit.
  • Davantage adaptés aux longs tirages avec un câble en fibre légère.
  • Parfaits pour la lubrification où l’alimentation se fait par gravité et divers dispositifs d’application de lubrifiant.
  • Utilisés dans les lubrifiants exclusifs de Polywater à « technologie de film mince » (Types SPY et FTTx), qui sont appliqués au moyen de flacons de pulvérisation ou de lingettes imbibées.

Gels lubrifiants :

• • Privilégiés dans les applications aériennes pour minimiser l’écoulement.
  • Utilisés dans les applications manuelles où le lubrifiant est prélevé et appliqué manuellement.
  • Utilisés dans les sachets Front End Pack™ exclusifs de Polywater, qui permettent au gel de suinter lentement lorsqu’on le tire devant le câble.
  • Utilisés dans les sachets Front End Pack™ exclusifs de Polywater, qui permettent au gel de suinter lentement lorsqu’on le tire devant le câble.
  • Permettent d’appliquer de plus grandes quantités sur le câble pour des tirages sur de plus grandes longueurs.
  • Peuvent être pompés à l’aide de pompes conçues à cet effet.

Lequel des deux types glisse le mieux ?

Nos études montrent qu’il y a peu de différence dans les performances de frottement entre les liquides et les gels lorsque l’on compare des lubrifiants de composition chimique semblable. La composition du lubrifiant ainsi que le substrat du câble et du conduit sont les principaux facteurs qui influencent la valeur du CDF. Les valeurs indiquées dans le tableau ci-dessous sont produites à partir de l’essai de la table de friction de Polywater. La méthode de la table de friction est décrite plus en détail dans notre livre blanc. Cet essai est normalement effectué avec une force normale ou latérale de 2,9 kN/m. Cet essai ne mesure pas la facilité d’application ou l’efficacité du revêtement dans le cas de tirages de câbles de grande longueur présentant de multiples coudes. Il représente un bon indicateur de la réduction du CDF.

Ces données montrent que les lubrifiants pour câbles sont efficaces pour réduire le CDF. Les résultats représentés graphiquement ci-dessous montrent également que la viscosité est un facteur indépendant et qu’elle n’affecte pas directement le CDF.

Graphique 1 : Essai de la table de friction

Dans le second graphique, une autre combinaison de gaine de câble et de conduit est représentée, avec une autre sélection de lubrifiants pour câbles.

Graphique 2 : Essai de friction avec plusieurs coudes

Ne jamais dire jamais

Gardez à l’esprit qu’il n’existe pas de règle absolue en matière d’application de lubrifiants. Les avantages indiqués ici ne sont que des lignes directrices. Dans la pratique, les lubrifiants liquides sont souvent appliqués à la main. Les ouvriers qualifiés apprennent à enrouler les liquides filandreux comme le Polywater PJ autour de leurs mains, comme on le ferait avec des spaghettis sur une fourchette. Cette astuce leur permet de tenir et d’appliquer de plus grandes quantités plus proprement. Ce n’est pas impossible, mais il est tout de même difficile de réaliser l’application proprement et sans la moindre perte, en particulier lorsque les lubrifiants sont très fluides et non filandreux. À l’inverse, il est possible de « verser » certains gels, bien qu’on puisse dire que les « laisser tomber » correspond un peu mieux à la réalité. Là encore, la propreté de l’application, la minimisation du gaspillage et la distribution adéquate du lubrifiant posent des défis potentiels.

En résumé

Le choix entre un lubrifiant liquide et un lubrifiant en gel pour le tirage de câble relève donc principalement de l’application et du caractère plus ou moins pratique. Tenez compte des particularités de l’installation considérée. Est-elle verticale ou horizontale ? Est-elle longue ou courte ? S’agit-il d’un câble électrique lourd ou d’une fibre légère ? Comment le lubrifiant sera-t-il appliqué : à la main, à l’aide d’une pompe, en le versant, en le pulvérisant, en l’étalant avec une lingette ou encore à l’aide d’un dispositif d’application ? Tous ces critères vont permettre de faire le meilleur choix. Les liquides sont plus faciles à verser, vaporiser ou étaler avec une lingette. Les gels sont plus faciles à prélever à la main. Les deux types de lubrifiants peuvent être pompés, mais les liquides qui s’écoulent librement demandent moins d’effort de pompage. Par conséquent, toutes les pompes ne sont pas capables de pomper les gels épais.

Après la décision de base entre la forme liquide et le gel, l’étape suivante consiste à choisir la composition chimique, qui va influer sur la réduction de la friction, la compatibilité, d’autres facteurs rhéologiques (revêtement du câble et propriétés de mouillage), la combustibilité des résidus, la résistance au cisaillement, les tests, les homologations, et bien d’autres choses encore, qui feront tous l’objet de futurs articles sur nos études.