Un moule peut avoir un thermorégulateur parfait et pourtant mal refroidir. La raison tient souvent au débit : des circuits avec trop peu d’eau, mal répartie ou en régime laminaire. Le débit de refroidissement du moule est la variable que l’on tient le plus pour acquise et que l’on mesure le moins. Ce guide explique comment calculer le minimum nécessaire à chaque circuit, comment vérifier l’écart de température et comment le mesurer en atelier.
Deux critères à respecter en même temps
Le débit de chaque circuit doit remplir deux conditions :
- Régime turbulent, pour que l’eau arrache la chaleur à la paroi du canal.
- Faible écart de température entre entrée et sortie, pour que le moule ait la même température sur tout le circuit.
Le bon débit est le plus élevé des deux. C’est presque toujours le second qui l’emporte, mais c’est le premier qu’on oublie dans les canaux étroits.
Régime turbulent et nombre de Reynolds
En régime laminaire, l’eau se déplace en couches et celle qui touche la paroi se renouvelle à peine : elle transfère peu de chaleur. En régime turbulent, elle se mélange et l’échange se multiplie. C’est ce qu’indique le nombre de Reynolds :
Re = v · D / ν
- v : vitesse de l’eau (m/s).
- D : diamètre du canal (m).
- ν : viscosité cinématique de l’eau (m²/s). Environ 1,0 × 10⁻⁶ à 20 °C, 0,66 × 10⁻⁶ à 40 °C et 0,36 × 10⁻⁶ à 80 °C.
En dessous de 2 300, l’écoulement est laminaire ; entre 2 300 et environ 4 000, il est transitoire. Pour refroidir les moules, il est recommandé de travailler avec un Re de 10 000 ou plus, en écoulement nettement turbulent.
Exemple : canal de 10 mm avec de l’eau à 40 °C
Pour Re = 10 000 : v = Re · ν / D = 10 000 × 0,66 × 10⁻⁶ / 0,010 = 0,66 m/s. La section d’un canal de 10 mm est de 7,85 × 10⁻⁵ m², donc le débit minimal est de 0,66 × 7,85 × 10⁻⁵ = 5,2 × 10⁻⁵ m³/s, soit environ 3,1 l/min.
Le tableau donne le débit minimal par circuit pour Re = 10 000 selon le diamètre et la température de l’eau :
| Diamètre du canal | Eau à 20 °C | Eau à 40 °C | Eau à 80 °C |
|---|---|---|---|
| 6 mm | 2,8 l/min | 1,9 l/min | 1,0 l/min |
| 8 mm | 3,8 l/min | 2,5 l/min | 1,4 l/min |
| 10 mm | 4,7 l/min | 3,1 l/min | 1,7 l/min |
| 12 mm | 5,7 l/min | 3,7 l/min | 2,0 l/min |
| 14 mm | 6,6 l/min | 4,4 l/min | 2,4 l/min |
Deux conclusions pratiques : l’eau froide a besoin de plus de débit pour être turbulente, et l’huile, beaucoup plus visqueuse, encore davantage. Pour les circuits d’huile, faites le calcul avec la viscosité de l’huile à sa température de travail.
Écart de température entre entrée et sortie
Le second critère découle du bilan thermique : Q = m · cp · ΔT. Pour que le moule soit homogène, l’écart entre l’entrée et la sortie de chaque circuit ne devrait pas dépasser 2–3 °C, et pour les pièces techniques ou de précision, mieux vaut se rapprocher de 1–2 °C.
Exemple : un moule qui doit évacuer 6 kW (par exemple, environ 36 kg/h de PP) avec quatre circuits identiques. Chaque circuit évacue 1,5 kW. Avec ΔT = 2 °C : m = 1,5 / (4,18 × 2) = 0,18 kg/s, soit environ 10,8 l/min par circuit.
Dans un canal de 10 mm à 40 °C, le minimum selon Reynolds était de 3,1 l/min. Ici, c’est le critère thermique qui l’emporte : il faut près de 11 l/min, et avec ce débit l’écoulement est nettement turbulent. Vérifiez ensuite que la pompe du thermorégulateur fournit ce débit total (environ 43 l/min) avec la perte de charge réelle du moule.
Équilibrer les circuits
Calculer le débit ne sert à rien s’il n’arrive pas ensuite à chaque circuit. Les problèmes habituels :
- Circuits en parallèle inégaux : l’eau passe là où elle rencontre le moins de résistance. Un circuit long ou avec beaucoup de coudes reçoit moins de débit qu’un circuit court.
- Circuits en série : l’écart de température s’additionne et la dernière zone travaille plus chaud que la première.
- Calcaire et saletés : ils réduisent la section utile et le débit sans que personne ne s’en aperçoive. Nous l’expliquons dans calcaire et incrustations dans le circuit du moule.
- Flexibles et raccords rapides étroits : un raccord à passage réduit peut limiter davantage que le canal lui-même.
Comment le mesurer en atelier
Ce qui ne se mesure pas ne se maîtrise pas. Il y a trois niveaux :
- Débitmètre par circuit : il permet de voir le débit réel de chaque canal et de détecter les circuits obstrués ou déséquilibrés. Si vous débutez, lisez notre article sur le débitmètre et découvrez nos débitmètres industriels.
- Mesurer la température d’entrée et de sortie : le ΔT réel de chaque circuit confirme si le débit est suffisant. C’est la base du contrôle par delta T.
- Distribution multicircuit avec surveillance : elle mesure en continu le débit et la température de chaque circuit et alerte si l’un d’eux dérive. Découvrez la distribution multicircuit électronique.
Erreurs typiques
- Se fier au débit nominal de la pompe au lieu de mesurer le débit réel de chaque circuit.
- Raccorder en série des circuits qui devraient être en parallèle, pour économiser des flexibles.
- Utiliser des raccords rapides à passage réduit sur des canaux de plus grand diamètre.
- Ne pas contrôler les circuits avant que des défauts apparaissent sur les pièces.
Questions fréquentes
Quel nombre de Reynolds faut-il pour un moule ?
À titre de référence, 10 000 ou plus. En dessous de 4 000, l’échange thermique chute fortement.
Quel ΔT est acceptable entre entrée et sortie ?
Entre 2 et 3 °C en général, et 1–2 °C pour les pièces de précision.
Plus de débit, est-ce toujours mieux ?
Non. Une fois en régime turbulent et avec un faible ΔT, plus de débit ne fait qu’augmenter la perte de charge et la consommation de la pompe.
À quelle fréquence faut-il mesurer le débit ?
L’idéal est de le surveiller en continu. Au minimum, à chaque montage de moule et lorsque la qualité des pièces change.
Nous vous aidons avec vos circuits
Envoyez-nous le nombre de circuits, leurs diamètres, la matière et la production, et nous calculons avec vous le débit nécessaire. Utilisez le sélecteur d’équipement ou parlez à un technicien.