logoarticle   10/03/2014

 

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 photo    Entretien du dessalinisateur

 

Le démontage du moteur électrique consécutif à la panne de dessalinisateur traitée dans les articles précédents m’a permis de faire plusieurs constats et de procéder à quelques actions correctives nécessaires.


MOTEUR ÉLECTRIQUE D’ENTRAINEMENT DRIVE SYSTEMS V 745.6 :

C’est un moteur électrique robuste fabriqué en Italie d’une puissance d’environ 0,4 kW pour 1500t/min. Je me suis posé la question de la nécessité de posséder des balais de rechange puis me suis rassuré en me disant que ces moteurs étaient conçus pour tourner plusieurs milliers d’heures dans d’autres applications. Les balais sur ce moteur ne devraient pas être remplacés sur une application dessalinisateur avant au moins 20 ans pour notre fonctionnement (800 heures en 5 ans).

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En revanche, l’utilisation d’une tension relativement faible entre 12 et 12,5 V au lieu de 13 à 13,5 V doit accroître sensiblement l’usure des balais.


RELAIS DE PUISSANCE ELEKTROSISTEM MAC 10 DC Type D :

Ce relais est doté d’une mécanique très robuste. Il s’agit d’un type D avec un seul contact travail (Normalement Ouvert). Il a un courant de commande de 920 mA et peut permettre le passage d’un courant de puissance jusqu’à 100 A. Il est donc largement dimensionné par rapport au courant nécessaire au moteur électrique et d’une fiabilité bien supérieure à ses équivalents électroniques. Cette dernière réflexion aurait dû d’ailleurs m’encourager à rayer la possibilité de défaut de ce relais.

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Note : Quatre bornes sont visibles. Les bornes adjacentes 1-2 et 3-4 sont raccordées entre elles dans le relais.

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COURROIE D’ENTRAINEMENT ENTRE MOTEUR ET POMPE :

Le démontage du carter de protection a mis à jour une usure importante de la courroie se traduisant par une érosion des bords de la courroie et par l’éjection de copeaux de cette courroie, lesquels se sont déposés sur la surface interne du carter. Cette courroie de modèle HUTCHINSON – FLEXONIC 654 PJ 8210 Poly V était disponible chez l’agent Dessalator du Marin. Sa mise en place est relativement aisée, car elle est relativement extensible et il faut seulement porter attention à bien la positionner sur les gorges des poulies moteur et pompe.

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Enfin, les copeaux de courroie se sont accumulés sur le carter en raison de la présence d’un léger film d’huile sur sa surface interne, lequel n’avait rien à faire là !


POMPE CAT 9 LIVES :

Cette pompe, coûteuse, est utilisée dans de multiples applications autres que les dessalinisateurs. C’est une pompe triplex céramique pouvant fonctionner au moins 15 000 heures avant d’avoir à songer à des opérations de maintenance. Elle est d’une grande fiabilité si elle est utilisée correctement.

La lubrification de la pompe est assurée par un bain d’huile 15W-40, normalement à vie, l’étanchéité au niveau des paliers étant assurée par des bagues d’étanchéité ou « joints spi ».

La présence de ce film d’huile anormal mentionné précédemment m’a conduit à démonter la poulie de la pompe en faisant attention à ne pas laisser tomber (à fond de cale) la clavette métallique qui assure la liaison de la poulie sur l’axe de la pompe.

Une fois la poulie retirée, le palier de pompe est visible et il a été facile de remarque la présence d’une légère fuite d’huile sur le palier de pompe.

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La jauge d’huile est composée d’un indicateur sur la face arrière de la pompe. Le niveau d’huile, pompe arrêtée, doit se situer sur le point rouge au centre de l’indicateur. Dans mon cas, le niveau était bas, affleurant le bord inférieur de l’indicateur. J’ai donc effectué le complément en huile tout en décidant de remettre à plus tard le remplacement de la bague d’étanchéité, le volume d’huile en question ayant été perdu en 5 années ou 800 heures de fonctionnement. Je vais, en revanche, procéder à une surveillance régulière de ce niveau d’huile, ce dont je m’étais abstenu jusqu’ici par ignorance et sans doute aussi un peu de négligence, demeurant sur le fait promu par DESSALATOR que ce type de pompe est lubrifié à vie.

Il faut juste savoir qu’elle est lubrifiée à vie… quand il n’y a pas de fuite !

D’ailleurs, pourquoi mettre une jauge d’huile alors ?

Un petit calendrier de maintenance préventive pourrait être le bienvenu afin de ne pas avoir les mêmes surprises que moi.

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CAPTEUR DE PRESSION :

Aucune remarque à faire sur cet équipement si ce n’est sa tendance (extérieur) à rouiller légèrement après cinq années à bord.

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Note : En cas de défaut sur le capteur de pression, la sécurité automatique à la surpression n’est plus fonctionnelle et va empêcher le démarrage du dessalinisateur. En attendant le remplacement du capteur, celui-ci peut être débranché et le dessalinisateur peut alors fonctionner sans sécurité automatique à la surpression. C’est à l’opérateur à surveiller que sa pression reste dans le domaine autorisé sur le manomètre.

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VANNE DE RÉGULATION :

Cet équipement est fiable. Il est toutefois habituel d’avoir une légère fuite d’eau s’échappant sous la molette de la vanne de régulation. Cette fuite peut être reprise en resserrant avec une clé plate (tout en maintenant la molette) le presse-étoupe juste derrière la molette (pas l’écrou fixant la vanne de régulation sur la face du Tableau de Commande !).

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SONDE DE QUALITÉ :

Il est conseillé d’avoir une sonde de rechange à bord. Toutefois, je n’ai pas eu de souci à déplorer au cours de ces 5 ans.

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Note : En cas de défaut de la sonde de qualité, le basculement automatique de l’électrovanne de production n’est plus fonctionnel, mais il est possible de faire quand même fonctionner le dessalinisateur. Pour cela, il faut débrancher la sonde de qualité et tourner de 90 degrés le téton marron présent sur l’électrovanne de production.

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L’électrovanne de production est alors bloquée sur « production » quelle que soit la qualité de l’eau. Si les membranes sont bonnes, il n’y a pas de souci à avoir sur la qualité de l’eau.

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DÉBITMÈTRE :

Pas d’observation particulière si ce n’est que l’indicateur « pointeau » ne donne qu’une indication.

Ce n’est pas parce que le pointeau est 1 cm en dessous de sa position la plus haute que le débit est forcément mauvais.

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Je mesure régulièrement mon débit avec une montre et une bouteille vide de 1 litre par exemple. Le dessalinisateur doit me fournir 60 litres/heures ou 1 litre/min. J’ouvre pour cela le circuit de production en sortie de l’électrovanne de production ou à l’entrée du réservoir. Le plus pratique est de disposer d’un robinet 3 voies qui peut aussi être utilisé pour le circuit « Eau de boisson ».

Le débit est essentiellement lié à la qualité de l’eau, au niveau de la tension d’alimentation du moteur électrique et au réglage de la vanne de régulation (aiguille maintenue limite zones verte et rouge).

Note : Avec 13,3 V mesurés sur les bornes moteur, une eau à 25 degrés et dans les conditions ci-dessus, mon débit mesuré après 800 heures et 5 ans de fonctionnement est de 56,5 litres/heure soit 94,1 % du débit nominal.

Il faut savoir qu’une baisse de la production de 10 % est normale à l’issue de la première année de fonctionnement et qu’au-delà de 15 %, le débit est anormalement bas, ceci étant probablement lié à un colmatage des membranes.

Donc, au-delà des « indications » du débitmètre, seule une mesure régulière du débit, par exemple semestrielle, peut permettre de savoir où on en est avec notre dessalinisateur.


MEMBRANES :

Qui s’intéresse aux membranes peut trouver une foule d’informations sur la toile.


Qu’est-il bon de savoir ?

Se documenter sur le principe de « l’osmose » et son dérivé « l’osmose inverse » appliqué à la filtration membranaire, elle-même utilisée dans une foule d’applications en chimie, agroalimentaire, industrie pharmaceutique, cosmétique, agriculture, etc., et un tout petit peu dans le dessalement de l’eau de mer.

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Ce sont des membranes Polyamide, car les plus résistantes, dites TFC (Thin Film Composite), de température maximale d’utilisation (eau) de 45 degrés Celsius, de pression maximale 69 bars pour le type qui nous intéresse.

Dans notre cas, l’eau de mer entre à l’extrémité de la partie extérieure d’un tube contenant la première membrane puis de façon identique dans la deuxième membrane (en série). La fermeture progressive de la vanne de régulation (molette sur tableau de commande) ferme la sortie des membranes et conduit à la montée en pression de l’eau de mer. L’eau de mer pénètre, franchit alors les membranes, expurgée de 99,4 % de ses impuretés et atteint le centre du tube pour ressortir traitée à son extrémité opposée. L’eau ayant traversé la membrane s’appelle le perméat ou filtrat et représente environ le quart de l’eau admise dans les tubes contenant les membranes. Cette eau est envoyée vers la sonde de qualité dans le tableau de commande qui, en fait, mesure la conductivité électrique. Si elle est dans la norme admise, l’électrovanne de production dans le tableau de commande bascule sur « production » et envoie cette eau vers le réservoir de stockage. Dans le cas contraire, elle est rejetée à la mer.

Les trois autres quarts contiennent une forte concentration d’impuretés et sortent à l’extrémité extérieure du dernier tube de la série. Cette eau est envoyée vers le tableau de commande et sa pression est mesurée par le capteur de pression et affichée sur le manomètre avant d’être rejetée à la mer. Cette eau de rejet s’appelle le concentrat ou rétentat.

La circulation tangentielle de l’eau de mer dans la partie extérieure du tube contenant la membrane donne l’avantage d’auto nettoyer la membrane par un balayage constant et d’éviter un colmatage rapide.


Qui fabrique les membranes ?

Ce ne sont pas les fabricants de dessalinisateurs qui sont des assembleurs.

On entend parler sur les pontons de la firme DUPONT de NEMOURS. Cette firme, à l’origine canadienne, puis américaine, a abandonné depuis de nombreuses années le champ des applications de la filtration membranaire.

En revanche, la firme FILMTEC, filiale du groupe de chimie américain DOW CHEMICAL semble être le gagnant.


Leurs performances

Les informations et datasheet accessibles sur les sites web de ces sociétés semblent confirmer la provenance des membranes.

Voir le site de DOW CHEMICAL, rubrique FILMTEC Seawater desalination elements.

Par exemple, DESSALATOR, dans sa page SAV, propose des membranes de type 25.21 et 25.40 selon sa désignation et on trouve les FILMTEC SW30- 2521 et FILMTEC SW30-2540 sur le lien indiqué plus haut.

Les caractéristiques et performances détaillées de ces membranes sont accessibles ici: pdf     membrane_spec.pdf


Pour info, la désignation standardisée des membranes fait que :

-    Les deux premiers chiffres représentent le diamètre de la membrane, par exemple 25 pour 2,5 pouces

-    Les deux derniers chiffres représentent la longueur de la membrane soit 40 pour 40 pouces

Enfin, l’utilisation, l’entretien et le nettoyage de ces membranes sont intégralement décrits dans les documents de la firme DOW ci-dessous :


pdf     FILMTEC Manuel technique


pdf     FILMTEC procédures de nettoyage des membranes

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Quelle filtration ?


-    Les membranes filtrent des impuretés à 0,2 à 0,3 nm (nanomètre) !

-    Les virus ont des dimensions de l’ordre de 10 à 80 nm

-    Les bactéries ont des dimensions de 300 à 900 nm ou 0,3 à 0,9 micron

-    Un filtre céramique de bonne qualité (par exemple Katadyn) filtre à 0,2 micron ou 200 nm ; il filtre donc uniquement les bactéries et protozoaires, mais pas les virus

-    Il est raisonnable de se constituer un réseau eau de boisson raccordé après la cartouche reminéralisante et en sortie de l’électrovanne de production pour éviter une contamination de cette eau particulièrement saine dans les réservoirs dont la propreté peut laisser à désirer après plusieurs années d’utilisation.

L’eau de mer outre ses impuretés, contient environ 35 g de sel par litre (ou 35 000 mg/Litre ou million de s), soit encore 35 000 parties pour million ou 35 000 ppm.

Les spécifications de la membrane affichent un % de rejet de 99,4 % de sels stabilisés.

DESSALATOR en garantit 99 %.

Après traitement de l’eau de mer, il reste au plus 350 ppm de sels dissous dans l’eau traitée.

Les normes eau potable au sein de l’Union européenne obligent à un niveau maximal de 1000 ppm de TDS (Total Sels dissous).

DESSALATOR garantit un niveau de TDS de 500 ppm, d’où un test de qualité de l’eau (sonde de qualité), basé sur une mesure de la conductivité électrique qui doit demeurer inférieure à 1000 microsiemens/cm (voir relation entre le total de sels dissous et la conductivité électrique).

L’eau du quai, en Europe, doit répondre aux normes de l’UE et contenir une quantité de chlore inférieure à 250 mg/litre ou 250 000 ppm. La tolérance des membranes au chlore libre est inférieure à 0,1 ppm. Autant dire que le chlore est particulièrement indésirable dans les membranes.

Ainsi, il ne faut jamais rincer ses membranes directement avec l’eau du quai. Si les réservoirs contiennent de l’eau du quai, elle doit avoir au moins 24 heures de stockage pour que le chlore ait disparu par évaporation.


Nettoyage des membranes :

Jusqu’à une certaine époque, DESSALATOR recommandait un nettoyage des membranes après 800 heures de fonctionnement à l’aide d’un produit de nettoyage mis dans de l’eau en recirculation dans le dessalinisateur, vanne de régulation ouverte. Aujourd’hui, ils ont abandonné cette option et ne vendent plus ce produit de nettoyage. Ils recommandent le remplacement des membranes dès lors que le débit a diminué de 15 %.

La raison entendue sur le sujet est que l’efficacité de ce nettoyage n’est pas prouvée et que l’utilisation de produits de nettoyage peut conduire à dégrader les pistons et soupapes de la pompe CAT 9 Lives. En revanche, ils recommandent le rinçage prolongé (au moins une heure) lors d’un passage en marina, mais attention à supprimer le chlore par la mise en place d’un filtre à charbon actif en amont destiné à supprimer le chlore.

Le débit des membranes peut être affecté par :

-    Colmatage (matières en suspension organiques – les bactéries et micro-organismes décomposent ces particules et créent un substrat ou biofilm à la surface des membranes)

-    Entartrage (dépôt de matières en suspension inorganiques)

D’autres fabricants continuent à proposer la solution du nettoyage comme ECHO TEC, très bien décrite dans ses manuels comme celui-ci :

pdf    ECOTEC Manuel Utilisation

On parle souvent de nettoyage physico-chimique des membranes :

-    Le premier terme fait allusion au nettoyage par balayage déjà mentionné (circulation tangentielle) puisque les produits sont mis en recirculation pendant une certaine durée

-    Le second terme entend l’emploi de trois produits chimiques généraux dans l’ordre :

o    Un produit biocide ou désinfectant utilisé pour désinfecter les membranes, circuits et réservoirs ou pour le stockage prolongé des membranes, à base de métabisulfite de sodium

o    Un produit alcalin destiné à hydrolyser les matières organiques par lavage en recirculation pendant environ 1 heure, à base de soude et potasse

o    Un produit acide pour solubiliser les sels minéraux par lavage en recirculation pendant environ 1 heure, à base d’acide citrique et autres


Dans tous les domaines de l’industrie, le nettoyage des membranes est une opération régulière.

- Le rinçage court est l’opération prévue ou automatisée à l’issue de chaque utilisation (sans recirculation)

- Le rinçage long sans recirculation (environ 30 min) est une opération de maintenance régulière destinée au maintien des performances des membranes

- le lavage en recirculation avec un produit biocide à base de métabisulfite est une opération de maintenance régulière destinée à la désinfection des membranes et accessoires


Les étapes suivantes, lavage alcalin et lavage acide ne sont exécutées que lorsque le débit a chuté de 10 à 15 % et respectent la procédure générale ci-dessous :

-    Débit membranes inférieur à 85 % des spécifications :

  • Lavage en recirculation avec une solution alcaline environ 1 h

  • Rinçage court

  • Mesure du débit ou densité de flux perméatique. Si OK, arrêt procédure, si NON, passage étape suivante

  • Lavage en recirculation avec une solution acide entre 30 min et 1 h

  • Rinçage court

  • Mesure du débit ou densité de flux perméatique

  • Rinçage prolongé

  • Lavage enzymatique en recirculation dans certaines applications industrielles (non développé ici)

 


Remplacement des membranes :

Le remplacement des membranes dans l’industrie n’est envisagé que lorsque le débit a chuté de 50 %... alors qu’il est question de 15 % dans le monde du nautisme, il faut bien vendre !

Chacun fait comme il l’entend. Mais qui s’y intéresse peut récupérer ses membranes, comme dans l’industrie.


Observations :

Les membranes sont certes des organes sensibles, mais le respect des instructions du fabricant en ce qui concerne l’utilisation, l’entretien et le stockage doit permettre au propriétaire de conserver très longtemps des performances au-dessus de 90 % (lequel est le niveau normal).

La solution des rinçages court et long sans recirculation doit être privilégiée.

L’étape de lavage alcalin peut être pratiquée en recirculation dès que les performances chutent en dessous de 85 % même après les étapes de rinçage long ou prolongé décrites plus haut.

L’étape du lavage acide ne doit être envisagée qu’en dernière extrémité si les performances après le lavage alcalin ne permettent pas de récupérer un niveau de performances au-dessus de 85 %. Pourquoi ne pas envisager aussi l’ouverture du circuit HP et la pratique de la recirculation par une autre pompe (comme dans l’industrie) pour ne pas risquer de dégrader la pompe CAT 9 Lives ?

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