L’ÉTAT DE LA TECHNOLOGIE

L’état actuel de la technologie offre à l'utilisateur un choix de thermorégulateurs généralement divisés en fonction du type de fluide thermo-conducteur employé (huile diathermique ou eau) et du type de système de réchauffage utilisé (énergie électrique ou gaz).     

Les caractéristiques optimales d’un fluide thermo-conducteur sont les suivantes:

• Haut point d'ébullition
• Conductibilité thermique élevée
• Haut point d’inflammabilité (pour les fluides huileux)
• Inoxydabilité
• Non corrosivité
• Non toxicité.

Les fluides thermorégulateurs employés couramment sont l’eau ou les huiles diathermiques.
L’eau a un coefficient de transmission de la chaleur par convection et par conduction qui double celui de l'huile. 

Ses inconvénients sont un point d’ébullition bas, la susceptibilité de formation de dépôts calcaires et de déclenchement de phénomènes corrosifs.

Ces trois problèmes peuvent être affrontés et résolus en pressurisant le circuit de façon à ce que l’eau soit toujours à l’état liquide, même aux hautes températures, en utilisant des composants appropriés en matériau anticorrosif (acier inox AISI 304, 316 etc.) et le cas échéant en traitant l’eau de processus si sa dureté est supérieure à 20°F.

Les huiles et les fluides synthétiques ne possèdent pas des caractéristiques de conduction thermiques constantes comme l’eau :  au fur et à mesure que la température augmente, la conductibilité interne diminue et la chaleur spécifique augmente.  De plus, ces fluides sont coûteux aussi bien à acheter qu’à éliminer, polluants et inflammables une fois la température critique atteinte.

De plus, dans des conditions ambiantes déterminées (température > 60° et présence simultanée d'oxygène) ou au contact direct des éléments chauffants, les fluides huileux donnent naissance à des phénomènes de craquage qui se manifestent à travers une forte diminution de la fluidité, compromettant ainsi l'échange thermique.

Pour le système de réchauffage, le choix est entre l’énergie électrique ou le gaz méthane (brevet IECI).  Quand le système de réchauffage fonctionne à l’énergie électrique, les résistances peuvent être plongées directement avec contact avec l’huile, ou bien extérieures au système, à réchauffage indirect (Système IECI sur les Thermorégulateurs Climat Séries PF-Z et PF-ZH).

THERMORÉGULATEURS À L'HUILE DIATHERMIQUE

Dans ce type de thermorégulation, le moule est porté à la température souhaitée en faisant circuler dans les canaux de conditionnement de l’huile diathermique.

Il convient d’établir une distinction entre les huiles minérales - dérivées de la distillation du pétrole brut - et les fluides synthétiques ; les deux types de produit sont composés principalement d’hydrocarbures, mais ces derniers présentent l’avantage d’une meilleure résistance au vieillissement.

En effet, la décomposition du fluide donne généralement lieu à la formation de substances volatiles dénommées « low boilers » et de polymères à viscosité élevée « high boilers » : pour les premiers, dans les deux cas, il faut effectuer une purge périodique du circuit afin d'éviter les cavitations de la pompe, des engorgements de vapeur ou des dommages mécaniques ; les seconds, eux, ne sont solubles que dans les fluides synthétiques et ce jusqu'à une certaine quantité (10-15%).

Le fluide synthétique diathermique possède l’avantage supplémentaire d’avoir un point d’ébullition élevé qui permet de préchauffer le moule à des températures pouvant atteindre les 300°C.     
Point défavorable, il apparaît qu'avec l’augmentation de la température, la conductibilité thermique (W/m*°K) diminue et la chaleur spécifique (Kcal/Kg*°K) augmente, défavorisant donc la transmission de la chaleur.

EAU SURCHAUFFÉE POUR LA THERMORÉGULATION

À pression ordinaire (760 mm de mercure), l’eau pure se maintient à l’état liquide dans les limites de températures comprises entre 0 et 100°C, elle se solidifie à 0° et évapore à 100°.     

Il est nécessaire de maintenir l'eau à l'état liquide même aux températures élevées (cf. figure ci-dessous) pour obtenir une thermorégulation efficace et efficiente et pour éviter la formation de calcaire.

La précipitation du carbonate de calcium et du carbonate de magnésium (principaux composants des incrustations appelées communément « CALCAIRE ») est directement proportionnelle à l’augmentation de la température et atteint son activité maximale à l'évaporation.

Les appareillages de thermorégulation à eau surchauffée donc être équipés de dispositifs particulièrement précis afin de garantir la pressurisation minime par rapport à la température la plus haute pouvant être atteinte.

Parmi les propriétés physico-chimiques de l'eau les plus significatives du point de vue de la thermorégulation, rappelons:

• la chaleur spécifique plus élevée parmi les substances communes (1 kcal/kg/°C) constante aux différentes températures

• le coefficient de transmission de la chaleur par convection égal à environ le double de celui des fluides huileux

• le coefficient de transmission de la chaleur par conduction meilleur que celui des fluides huileux

• les caractéristiques de transport thermique constantes sur une vaste plage de température (contrairement aux fluides huileux qui présentent, avec l’augmentation de la température, une augmentation de la chaleur spécifique et une diminution de la conductibilité thermique

• l’ininflammabilité

• l’economicité : l’eau à utiliser ne doit pas posséder de caractéristiques chimiques particulières à l’exception d’une dureté totale comprise entre 10 et 20 °F (dureté moyenne).

Le système peut donc utiliser l'eau de tours de refroidissement, puits, circuits fermés réfrigérés, convenablement filtrée.