Guide pratique pour la sélection d'une enceinte climatique

QUELS TESTS PEUVENT ÊTRE EFFECTUÉS?

Il existe de nombreux types de tests environnementaux : thermostatique, climatique, corrosion, vibration, altitude, choc thermique, etc. Très souvent, ces tests s’inscrivent dans le cadre de normes sectorielles (IEC, DIN, ISO, etc.) ou propriétaires (FCA, FORD, ESA, etc.) bien précises.

Pour bien choisir son enceinte climatique et les accessoires qui vont avec, il faut connaître le type de test auquel le produit devra être soumis. Pour ce faire, il convient de réunir le plus d’informations possible sur le test à effectuer avant de sélectionner un modèle de l’enceinte. Cependant, dans la plupart des cas, une présélection est possible à partir des informations suivantes:

          ✓Plage de température 
          ✓Plage climatique
          ✓Gradient de température
          ✓Volume 

QUELLES VALEURS DE TEMPÉRATURE PEUVENT ÊTRE ATTEINTES DANS L'ENCEINTE?

Les fiches techniques des enceintes climatiques précisent les valeurs minimum et maximum de température. La quasi-totalité des fabricants des enceintes climatiques fixent la température maxi à +180°C, mais celle-ci peut être étendue jusqu’à +200°C avec une option spécifique. Or, si la température maxi est presque toujours la même, la température mini des enceintes dotées de système de refroidissement mécanique permet une répartition en deux grandes familles: 

          ✓  Enceintes à un étage -40°C
          ✓  Enceintes à double étage (ou en cascade) -70°C

Sans entrer dans le détail du fonctionnement des deux systèmes, il est nécessaire de préciser que le système en cascade se compose de deux installations de réfrigération, composées de deux circuits physiquement séparés et installés en série, qui permettent d’atteindre des températures très basses.

Parfois, le choix est porté sur une enceinte avec installation en cascade, non pas parce que les valeurs de température seront particulièrement négatives, mais pour avoir une vitesse de refroidissement élevée aux basses températures.

QUE SIGNIFIEZ-VOUS PAR GRADIENT DE TEMPERATURE?

La vitesse avec laquelle la température augmente ou diminue dans le compartiment d’essai prend techniquement le nom de « gradient » (exprimé en Kelvin ou en °C par minute) et peut varier considérablement d’un modèle à l’autre, allant de 1,5 K/min à 20 K/min.

Bien évidemment, le gradient est fonction de la puissance frigorifique et thermique installée, en d’autres termes plus les compresseurs sont puissants et plus la vitesse de refroidissement est élevée; de même, plus il y a de résistances installées dans l’enceinte, plus la vitesse de réchauffement est élevée.

Dans des cas particuliers, lorsque les valeurs de refroidissement sont élevées, des injections d’azote liquide «LN2» sont possibles pour assurer une vitesse de refroidissement de plus de 30 K/min. Normalement, la fiche technique des enceintes climatiques précise les gradients dans des conditions de l’enceinte vide (c’est-à-dire, sans échantillon).

L'HUMIDITÉ

La fiche technique d’une enceinte climatique précise la plage climatique, c’est-à-dire les valeurs mini et maxi de la température à laquelle il est possible de contrôler et de régler les valeurs d’humidité, qui sont à leur tour exprimées avec des valeurs mini et maxi, soit:

   ✓Plage de température pour tests climatiques:
       +10… +95°C 

   ✓Range di Umidità: 10%...98% 

Cependant, pour mieux comprendre les valeurs d’humidité possibles dans une enceinte climatique, il est nécessaire de comprendre que le taux d’humidité relative (RH) à l’intérieur de l’enceinte est fonction de la température. Pour cette raison, pour définir correctement l’étendue de la plage climatique, il est nécessaire de se référer également à la «température de rosée» («dew-point»).

Pour rendre le tout plus clair et facilement compréhensible, la fiche technique de l’enceinte climatique est accompagnée d’un diagramme d’humidité.

Le Secteur 1 se réfère aux essais continus avec point de rosée entre +4°C et +94°C (plage standard). En suivant la ligne de fond du Secteur 1, on peut facilement identifier la valeur d’humidité minimum pour chaque valeur de température de la plage climatique (par exemple, pour une T = 20°C, la valeur d’humidité la plus basse possible dans l’enceinte est RH = 40 %).<

Le Secteur 2 indique des combinaisons de température et d’humidité, qui peuvent être configurées pour de courtes périodes (point de rosée jusqu’à -3°C pour de courtes périodes).

Les combinaisons de T et RH du Secteur 3 sont, quant à elles, des valeurs pouvant être obtenues avec l’accessoire spécifique pour des essais à très faible humidité; celui-ci consiste en un système d’injection d’air sec (point de rosée -40°C).

QUE DEVEZ-VOUS SAVOIR SUR L'ÉCHANTILLON?

Les principales informations à prendre en compte pour ce qui est du produit à tester sont la taille/géométrie de l’échantillon et son poids.

La taille du produit permet d’identifier le volume de l’enceinte climatique, qui doit être suffisamment grande pour l’abriter correctement. En règle générale, l’encombrement de l’échantillon ne doit pas dépasser un tiers du volume du compartiment d’essai, mais il faut aussi tenir compte de la géométrie du produit à tester. En tout cas, l’air doit pouvoir circuler librement pour assurer une variation et une homogénéité de la température presque identiques sur toute la surface de l’échantillon (dans les limites de tolérance précisées par le test).

La masse et, par conséquent, le poids de l’échantillon constituent également un paramètre très important, dans la mesure où une grande masse pourrait influencer négativement les performances du test. Les performances des enceintes climatiques comme les gradients de température sont calculées et précisées dans des conditions de l’enceinte vide, c.à.d. sans masse dans le compartiment d’essai; ceci signifie que quand la valeur de gradient demandée est proche de la valeur indiquée dans la fiche technique (enceinte vide), il est essentiel d’effectuer un contrôle avec le fournisseur de l’enceinte.

Le poids est un paramètre à prendre en compte pour une autre raison également, plus précisément parce que la clayette de l’enceinte climatique est conçue pour supporter des échantillons jusqu’à un certain poids. Donc, il convient de se référer aux fiches techniques du produit pour connaître le poids maximum prévu pour le DUT.

Lorsque l’échantillon dépasse en poids la valeur maximum autorisée, un plancher ou un plan renforcé sont normalement mis à disposition parmi les accessoires de l’enceinte climatique.

ET SI L'ÉCHANTILLON DISSIPE LA CHALEUR?

Lorsque le DUT est raccordé à une source d’alimentation (échantillon actif), celui-ci peut dissiper la chaleur (si celle-ci est négligeable). Vice-versa, dans d’autres cas, la chaleur doit être prise en compte, car celle-ci pourrait impacter les performances de l’enceinte qui, comme précisé dans le point précédent, sont normalement exprimées dans des conditions de l’enceinte vide, c.à.d. sans masse et sans dissipation de chaleur. 


Donc, en cas de DUT actif, il est nécessaire que l’enceinte puisse soustraire la chaleur dissipée de l’échantillon sans que cela influe sur ses performances et, donc, sur les valeurs du test à effectuer. 

Dans certains cas, la valeur de la charge thermique générée par l’échantillon conduit à l’élimination d’un certain modèle de l’enceinte en faveur d’un modèle plus puissant et avec de meilleures performances.

Un paramètre qui peut être utile dans cette analyse est la valeur de la charge thermique maxi que l’enceinte peut dissiper à une température donnée.