Etanchéité des circuits : un défi pour les joints et la connectique

Joints, raccords, flexibles… Les composants concourant à la fonction Etanchéité dans un circuit ne sont pas forcément ceux que l’on remarque le plus et pourtant, leur rôle revêt incontestablement une importance considérable dans le bon fonctionnement de ces derniers. Diminution des fuites, résistance aux fluides et aux agressions extérieures, montages faciles, moindres frottements, sécurité renforcée, maintenance aisée, consommation énergétique optimisée… les besoins vont croissant. D’où l’importance de « considérer l’étanchéité comme le morceau d’un puzzle et non comme une pièce rapportée », pour reprendre les termes employés par Nathalie Priol, chez Latty International SA. Et donc de prendre les projets en amont dans le cadre de partenariats entre fournisseurs et clients incluant essais, tests et prescriptions de solutions appropriées dans le respect des homologations liées aux différents secteurs. C’est ainsi que « plus de cinquante vannes clients ont été homologuées à ce jour par Latty avec intégration de nos produits pour répondre à certaines homologations concernant les émissions fugitives », cite-t-elle en exemple.

Conseils et préconisations
Ces interventions en amont passent par la fourniture de conseils et la préconisation de produits adaptés aux contraintes des clients. « Les études préalables à toute préconisation se doivent d’être de plus en plus poussées », constate Alain Miller, responsable de CEJN France. De la bonne compréhension du problème découle la solution adéquate, celle qui se traduira par des bénéfices sur les plans techniques comme économiques. Joël Benoist, consultant en économie d’énergie chez Brammer, cite ainsi l’exemple de joints magnétiques Magtecta d’AES Seal préconisés à un fabricant d’ardoises en fibro-ciment qui se heurtait à d’importants problèmes de pollution dus à une ambiance de travail particulièrement poussiéreuse. « Suite à cette préconisation, notre client a réussi à économiser plus de 12.000 euros sur chacune de ses machines, se réjouit Joël Benoist. Le joint est un produit de faible prix par rapport au coût global de la machine, mais les clients sont sensibles à notre message à partir du moment où l’on quantifie les économies potentielles engendrées par une étanchéité appropriée ! »

L’intérêt d’intégrer le processus de détermination de l’étanchéité très en amont est également pointé du doigt par la société Repack-S. « Nous avons mis en place des outils d’analyse qui permettent de définir les critères clés régissant le bon fonctionnement d’un système », explique Christophe Rodriguez. Cela passe par une revue complète des conditions mécaniques, du détail des usinages, des revêtements de surface et du design des joints. Les matériaux sont alors redéfinis, souvent dans leur version faible frottement afin de diminuer l’usure et d’engendrer des économies d’énergie. « Ce travail permet, dans de nombreux cas, de diviser le nombre de maintenance par deux ou trois », conclut le PDG de Repack-S. Les spécialistes en flexibles insistent également sur l’importance du conseil et de la préconisation.

« Trop d’utilisateurs ignorent encore que les terminaisons ont une pression maximale de service recommandée, constate Jean-François Segura, ingénieur support technique et formations chez Gates à Meyzieu. En outre, les recommandations de la directive européenne 2006/42 tendent à favoriser les terminaisons munies de joints toriques. La prise en compte de ces deux éléments améliorerait grandement la situation ». Afin d’aider les utilisateurs en manque de repères, les fournisseurs s’attachent donc à développer cette activité de conseils. Dans le cadre d’une fiche pratique intitulée « Les secrets d’un bon tuyau », Heinz Birmele, Senior Engineer chez Angst + Pfister, fait ressortir les critères de choix en la matière. Respect des normes, choix des raccords, paramètres propres à l’application, résistance à la pression, rayon de courbure, résistance chimique, dimensions… autant de paramètres qui expliquent que le savoir-faire des spécialistes représente « le gage d’une solution parfaitement adaptée à une application spécifique », conclut-il.

Montages facilités
Une fois la bonne solution définie, encore faut-il qu’elle soit d’une mise en œuvre aisée. « Les clients attendent des joints qu’ils permettent de relier des éléments en assurant un montage simple, rapide, sûr et économique, tout en remplissant leur fonction d’étanchéité », remarque Sylvain Loizeau, Sales Director OEM France chez Freudenberg Sealing Technologies.

Composée de deux bagues métalliques pouvant être formées à volonté, enrobées d’élastomère et reliées l’une à l’autre par un compensateur en élastomère, la connexion emboîtable Offset Seal développée par cette entreprise répond à ces préoccupations en permettant une conception individuelle des aspects positionnement et étanchéité dans l’alésage, compensation des écarts axiaux et radiaux et positionnement et étanchéité de la pièce emboîtée. Les Offset Seals sont donc de véritables joints multifonctions : une seule pièce peut jouer les rôles de connexion, étanchéité, amortissement, positionnement et compensation. Avec des économies appréciables à la clé ! Chez Latty, le nouveau presse-étoupe Pecody se monte en cartouche de façon personnalisée sur les machines avec un accès facilité au montage/démontage et à la maintenance. Il fonctionne selon le principe de la compression dynamique, c'est-à-dire avec un calibrage de l’effort de serrage. L’absence d’influence du facteur humain dans le montage garantit un juste serrage et une étanchéité optimale.

La facilité de montage dans des lieux difficilement accessibles comme les éoliennes, par exemple, a également été prise en compte par SKF dont le joint radial HSS est basé sur une conception bi-dureté utilisant le même matériau de base (type HNBR), assurant tant la souplesse de la lèvre au contact de l’arbre pour une bonne étanchéité, que la rigidité de la partie externe afin de faciliter le montage du joint dans son logement. Résultat : un remplacement aisé et une plus longue durée de vie.

De fait, « si les bonnes règles de montage ne sont pas respectées, les matériels risquent de présenter des faiblesses au niveau de leur fiabilité et de leur étanchéité », renchérit Christophe Sanquer, responsable des spécialistes produits du Groupe Connecteurs de Parker Hannifin France. C’est pour pallier ce type de problèmes que Parker, impliqué de longue date dans la « Dry Technology », vient de lancer le raccord hydraulique EO3 doté d’un indicateur visuel indiquant au monteur que le raccord est bien serti et donc, apte à assurer étanchéité et tenue à la pression. « Les principaux problèmes rencontrés par nos clients surviennent lorsqu’ils confectionnent leurs flexibles hydrauliques, et plus particulièrement pour les flexibles nappés, lorsque des dénudages externes et internes sont nécessaires », a constaté Fluiconnecto by Manuli qui a développé les embouts Spiralfit à cet effet. Cette solution sans dénudage se traduit par un gain de temps significatif lors de la confection de flexibles équipés. Elle permet de s’affranchir d’outils de dénudage et de réaliser plus facilement des flexibles sur un chantier. Chez Gates, Jean-François Segura se montre, quant à lui, persuadé que « la solution passera par des embouts de type « Threadless » (sans filetage) qui s’affranchissent des risques liés aux couples de serrage qui demandent du temps, de l’outillage et de la place pour être correctement appliqués ». La gamme Quick-Lok répond à cette tendance.

Sûreté et Sécurité
La sûreté de fonctionnement des solutions mises en œuvre s’inscrivent également parmi les priorités des utilisateurs. Très impliqué dans l’aéronautique, Trelleborg Sealing Solutions constate un important besoin dans ce domaine. « Entre l’A 320 et l’A 350, le MTBF (Mean Time Between Failures) a été multiplié par un facteur de 3 à 4», fait ainsi remarquer Michel Prouff.

« Il faut pouvoir répondre à une durée de vie exigée ou à un MTBF donné », poursuit le président du European Hub Aerospace mis en place par Trelleborg. Sans compter que l’étanchéité aéronautique a vu son rôle fortement s’accroître. « Autrefois exclusivement destinée à empêcher les fuites d’huile vers l’extérieur, elle est maintenant également employée pour protéger l’électronique de toutes les agressions extérieures », précise-t-il. La sécurité, notamment celle des opérateurs, est également mis en avant par les spécialistes de la connectique. CEJN a ainsi lancé le coupleur pneumatique de sécurité eSafe qui permet d’éliminer la pression en aval avant la déconnexion, réduisant les nuisances sonores et prévenant tout risque de coup de fouet, assurant ainsi la protection de l’opérateur. Le tout en présentant « le débit le plus élevé du marché ». « Avec l’eSafe, il n’y a plus besoin de choisir entre performances et sécurité », affirme Alain Miller.

La protection de la santé arrive aussi au premier rang des préoccupations des fournisseurs d’étanchéité. C’est notamment le cas dans un domaine tel que l’agroalimentaire où il s’agit à la fois d’éviter la migration de substances toxiques dans les aliments et d’éviter la prolifération des bactéries dans les machines. « Avec le matériau Ecopur® 95A bl FG, SKF est un des tous premiers fabricants de joints à répondre au nouveau règlement européen C1935/2004 concernant les matériaux et objets destinés à entrer en contact avec des denrées alimentaires », remarque Laurent Mousset chez SKF France. Plus strict que les exigences de la FDA (Food and Drug Administration) américaine, ce règlement entrera en vigueur le 1er janvier 2015.

Systèmes complets
Autre tendance de fond : « la fourniture de sous-ensembles complets incluant la fonction étanchéité devrait se développer dans les années à venir », pronostique Michel Prouff (Trelleborg Sealing Solutions). « Afin de maîtriser l’interaction des composants, nous fournissons des systèmes complets d’étanchéité », remarque aussi Jean-Marc Frossard, Technical Application Specialist chez Parker Hannifin France, société dont les sites de fabrication sont capables de travailler sur ce type de systèmes dans une ambiance appropriée, mettant en œuvre des halls de production conformes aux différentes classes de propreté et des laboratoires d’essais et de validation des solutions d’étanchéité.

Un seul composant peut d’ailleurs faire appel à de nombreuses technologies d’étanchéité. C’est notamment le cas des vérins hydrauliques utilisés avec de fortes pressions dans des environnements extrêmement sévères (travaux publics, mines, agriculture, forêts…). Michel Le Floc’h, Business Unit Seal Platform Manager chez SKF France, dénombre ainsi « huit technologies différentes d’étanchéité sur ce type de vérins » : joint de tige, joint de piston, racleur, joint tampon, Etanchéité statique simple effet et double effet, bague de guidage de tige, bague de guidage de piston. SKF, qui vient de lancer plusieurs nouveautés destinées à ces applications (joint de tige S1S, joints de piston en polyuréthane, matériau polyuréthane X-Ecopur PS®), a consolidé sa gamme de joints hydrauliques dans un catalogue unique  destiné aux vérins. Sur cette base, « nous pouvons intervenir sur la totalité du cycle de vie d’un système d’étanchéité dédié à une application particulière », affirme Michel Le Floc’h.

Résistance
La connectique et les organes de liaison montés sur les circuits doivent également faire preuve d’une résistance à toute épreuve, même dans les conditions d’exploitation les plus difficiles. Ainsi, les nouveaux coupleurs à visser à faces planes TLX de CEJN ont été conçus pour résister aux pics de pression et aux coups de bélier, fréquents sur les engins mobiles forestiers ou employés sur les chantiers de construction et de démolition. Fabriqués avec des aciers hauts alliages et traitement de surface zinc-nickel, ils supportent les variations de débits et les fortes vibrations mécaniques. Les tuyaux de la gamme Goldeniso de Fluiconnecto by Manuli se distinguent également par leur résistance aux impulsions, qu’il s’agisse des modèles AntiWear, dont le recouvrement présente une extrême résistance à l’abrasion, Xtraflex, dont la durabilité est garantie par des raccords de type Interlock pour une meilleure résistance aux impulsions et SpiralFit pour un montage sans dénudage (cf. supra) ou LongLife, testés à près de 2 millions d’impulsions avec des raccords de type Interlock.

La société Gates, quant à elle, se targue de tester ses terminaisons au-delà des pressions recommandées par les standards existants. En outre, Gates se présente comme « un ardent défenseur de l’homogénéité des montages ». Cela « parce que seuls des tuyaux et des embouts testés et validés ensemble garantissent des durées de vie maximales en limitant les phénomènes de fuites, même après des années de service », explique Jean-François Segura. Chez JCB, par exemple, Gates a mis en place une garantie « 100% sans fuite », qui a été rendu possible par l’utilisation d’embouts de type Megacrimp® et d’adaptateurs de fabrication EMB.

Frottement et consommation énergétique
Les utilisateurs de systèmes d’étanchéité font également part de leurs préoccupations concernant la lubrification - car les huiles coûtent cher - et la réduction des frottements, car cela consomme de l’énergie. C’est ainsi que le concept « SKF Wave » consistant en un joint radial dont la lèvre possède un profil sinusoïdal, permet de diminuer de 20% le frottement et de 30% l’élévation de la température.

La société Repack’S, quant à elle, a développé des matériaux capables de remplir leur fonction avec ou sans lubrification, notamment sur certaines applications critiques où les fuites sont à proscrire tels que l’agroalimentaire, l’aéronautique ou la compétition automobile. Dans ce dernier domaine, une réduction de 30 % du niveau de frottement a été obtenue sur des amortisseurs par rapport au PTFE bronze. Les joints qu’elle a mis au point fonctionnent aussi avec un excellent niveau de frottement sur des vérins hydrauliques équipés de tiges céramiques ou encore se traduisent par de très bons résultats sur des systèmes pneumatiques fonctionnant en air sec à 20 bar, jusqu’à 25 millions de cycles. Le tout « avec une répétabilité stupéfiante », précise Christophe Rodriguez. De fait, « l’air comprimé est une énergie coûteuse », renchérit Alain Miller.

C’est pourquoi CEJN s’efforce de sensibiliser ses clients sur le rendement et la diminution des pertes de charge. L’évaluation des fuites d’air au niveau d’une machine, d’un atelier ou d’une usine complète, rentre aussi dans les attributions de la société Brammer, qui en chiffre le coût global et propose les solutions adaptées. « L’investissement pour le client est en général relativement faible et le retour sur investissement très rapide », affirme Joël Benoist. Chez Parker Legris, « tous les raccords instantanés pneumatiques sont testés unitairement », précise Christophe Sanquer. Les raccords LF, dont l’étanchéité est assurée par un joint de forme breveté, sont garantis pour des applications allant du vide jusqu’à 60 bar de pression…