Dans une aciérie, une verrerie ou une fonderie, les réseaux fluides et électriques sont les « systèmes nerveux » de la production. Mais souvent, ce sont aussi les éléments les plus exposés. En plus des problématiques de rendement, un défaut sur un flexible hydraulique à cause de l’effet de la chaleur radiante, ou un câble qui fond suite à une projection, c’est toute la ligne de production qui peut être impactée.
Contrairement aux idées reçues, la gaine de protection thermique, en particulier dans les environnements à très haute température, a des fonctions qui dépassent celles de la simple finition. C’est presque un équipement de protection individuelle (EPI) pour la machine et les opérateurs. Dans ce guide technique, nous vous présentons ces différentes fonctions et solutions pour bien choisir, dimensionner et installer vos gaines thermiques industrielles.
Au-delà de l’isolation : les 3 fonctions d’une gaine de protection thermique industrielle
La première erreur est de penser uniquement en termes de « conservation de chaleur ». En milieu industriel hostile (quand on dépasse les 150 °C), la gaine doit remplir trois rôles simultanés :
- Le bouclier thermique (chaleur radiante et conductive) : la gaine doit bloquer le rayonnement infrarouge émis par une source (four, poche de coulée…) pour éviter le vieillissement prématuré des caoutchoucs, joints d’étanchéité et pièces internes.
- La protection contre les projections et étincelles : c’est un rôle critique. La gaine doit faire « perler » et glisser les éclaboussures de métal en fusion, de laitier ou d’étincelles de soudure avant qu’elles ne brûlent le flexible.
- Le confinement de sécurité : une gaine sur un flexible hydraulique ou transportant du gaz haute pression doit être capable de briser le jet d’eau, d’huile ou de gaz en cas de rupture du flexible, protégeant ainsi les opérateurs présents à proximité d’un danger mortel (injection sous la peau, brûlures…).
Verre, silice, aramide : quel matériau textile choisir pour vos gaines de protection à haute température ?
Tous les textiles ne réagissent pas de la même manière face à la chaleur ou à l’abrasion. Pour vous aider à y voir plus clair, voici quelques solutions textiles qui résistent aux hautes températures et qui peuvent être utilisées dans la fabrication des gaines de protection thermique.
La gaine aramide (type Kevlar®), la solution la plus résistante
À privilégier lorsque la contrainte principale n’est pas thermique, mais mécanique (frottement, coupure, abrasion contre le bâti machine).
La gaine de protection thermique en fibre de verre (E-Glass)
C’est le standard économique pour l’isolation thermique qui ne dépasse pas les 550 °C en continu. Elle est idéale pour le calorifugeage ou l’isolation électrique, mais reste poreuse aux liquides.
La gaine thermique en fibre de verre siliconé
C’est le best-seller de la maintenance industrielle (souvent de couleur rouge ou orange). L’enduction épaisse de silicone haute température rend la gaine étanche à l’eau et aux huiles, et surtout, permet de repousser les projections de métal en fusion (effet déperlant).
Ne confondez pas température de pointe et température continue. Une gaine siliconée résiste à 260 °C en continu, sans se désagréger, mais peut n’encaisser une pointe à 800 °C que pendant quelques secondes (projection de métal) sans percer. Si l’exposition dure plus longtemps, la solution thermique sera à remplacer pour garder ses propriétés isolantes et protectrices.
La gaine haute température en fibre de silice
Réservée aux environnements extrêmes (> 600 °C). Elle est indispensable là où le verre fondrait, comme à proximité immédiate d’une coulée d’acier.
Comparatif des fibres résistantes aux hautes températures
Vous pouvez retrouver les différentes fibres hautes températures et leurs propriétés thermiques, chimiques et mécaniques dans le tableau ci-dessous :
Faites bien attention : les gaines de protection thermique sont souvent tricotées ou tressées. Les contraintes de fabrication ne permettent pas de produire facilement des gaines avec toutes les fibres proposées dans le tableau. Contactez un fabricant de solutions hautes températures pour vous assurer de la faisabilité de votre projet, ainsi que du minimum de commande.
Critères de sélection d’une gaine de protection thermique : la check-list avant achat pour les industriels
Avant de commander des kilomètres de gaine, validez ces trois paramètres avec votre bureau d’études :
Le type de chaleur et les propriétés thermiques auxquels la gaine est exposée
La première étape consiste à déterminer le type de transfert thermique auquel la gaine est exposée.
S’agit-il d’une chaleur ambiante (convection dans un four) ou d’une source directionnelle (rayonnement infrarouge) ? Pour le rayonnement, une finition aluminisée ou silicone épaisse peut être un vrai plus.
Vient ensuite la question de la température continue et de la température de pointe. La température continue, ou température d’application est la température « ambiante » à laquelle est exposée la solution pendant de longues heures.
La température de pointe, ou température maximale d’application est la température qui peut survenir ponctuellement ou lors d’un incident technique.
Faites bien attention à cette distinction, cela évitera de mauvaises surprises, notamment quand vous lisez les fiches techniques des références que vous souhaitez acheter.
La compatibilité chimique de la gaine
La gaine sera-t-elle exposée à des huiles, des solvants ou des fluides agressifs ? Si oui, l’enduction comme le silicone est impérative pour protéger la fibre de verre interne.
Faites aussi bien attention à la présence de vapeur d’eau dans l’environnement et aux UV. Cela peut fortement impacter la capacité d’une fibre à résister aux températures d’applications standard, en particulier pour l’aramide.
La flexibilité de la gaine de protection
Vous n’aurez pas les mêmes contraintes mécaniques sur une pièce mobile de votre ligne de production que sur une tuyauterie.
Sur un robot 6 axes, la gaine doit suivre les mouvements sans se déchirer ni créer de point dur. Dans ce contexte, une gaine tricotée sera plus souple qu’une gaine tressée dense.
Avoir un dimensionnement parfait lors du choix d’une gaine de protection haute température
En dehors d’un mauvais choix de matériau, choisir une gaine trop ajustée est certainement l’erreur la plus fréquente qu’on puisse observer sur le terrain.
L’isolation thermique fonctionne grâce à l’air emprisonné entre les fibres. Si la gaine est collée au tuyau, vous créez un pont thermique par conduction. C’est particulièrement vrai pour les gaines tricotées.
De plus, une gaine trop serrée perd sa flexibilité et devient difficile à enfiler, surtout sur de grandes longueurs. L’installation et la maintenance prendront plus de temps et comme on dit : « le temps, c’est de l’argent ».
Voici une guideline pour vous aider à bien dimensionner votre gaine :
- Diamètre < 20 mm : Prévoyez un jeu de +3 à +5 mm par rapport au diamètre extérieur du flexible.
- Diamètre > 50 mm : Prévoyez un jeu d’environ +10 %.
Attention aux raccords : N’oubliez jamais que vous devez enfiler la gaine par-dessus les raccords (jupe + insert) qui sont souvent plus larges que le flexible lui-même. Si votre tuyau fait 20 mm, mais que le raccord en fait 28 mm, dimensionnez votre gaine en conséquence !
Gaine de protection thermique fermée ou ouverte : quelle est la meilleure solution ?
Le choix de la solution thermique dépend principalement du moment de l’installation :
- La gaine tubulaire (fermée) : elle est à installer lors du montage neuf ou lors du remplacement du flexible ou de la tuyauterie. C’est la solution la plus étanche et la plus pérenne.
- La gaine ouverte (autoagrippante/velcro/pression/laçage inox) : conçue pour la maintenance curative ou la pose sur des pièces complexes, elle permet d’isoler un faisceau de câbles ou un flexible hydraulique existant sans avoir à déconnecter la machine ni purger le circuit. Ces solutions, beaucoup plus chères, permettent aussi une maintenance beaucoup plus rapide.
Conseil de pose : Orientez toujours l’ouverture (le velcro) du côté opposé à la source de projection pour éviter toute infiltration.
Installation et montage des gaines thermiques : les bonnes pratiques terrain
Une gaine mal posée est une gaine inutile. Voici deux gestes pour prolonger sa durée de vie :
- La gestion de la coupe : les gaines, notamment en fibre de verre si elles ne sont pas siliconées, ont tendance à s’effilocher à la coupe. Enroulez un tour de ruban adhésif à l’endroit de la coupe, et coupez au milieu du ruban. Cela maintient les fibres le temps de l’installation. Mais n’oubliez pas de l’enlever pour éviter qu’il ne fonde lors de la montée en température.
- L’étanchéité des extrémités : Ne laissez jamais une gaine « béante » aux extrémités. L’air chaud ou les huiles pourraient s’y engouffrer et circuler entre la gaine et le tuyau, annulant l’effet isolant. Utilisez un collier de serrage en inox pour fermer hermétiquement l’extrémité de la gaine sur le raccord.
En conclusion
La gaine de protection thermique est une assurance-vie pour vos installations critiques et ne doit pas être négligée, que ce soit pour une question de sécurité que pour une question de rendement et de rentabilité.
Vous avez un doute sur le diamètre ou la matière adaptée à votre four ? Chez Ferlam Technologies, nous pouvons vous aider à choisir la meilleure gaine de protection thermique pour votre projet.
