Principes fondamentaux

Le dépôt de calcaire dans les systèmes de conduite d’eau pose un problème technique important pour l’alimentation en eau et les systèmes de chauffage dans les foyers et l’industrie. Les dépôts calcaires (calcification, tartre) occasionnent des coûts importants de remise en état des conduites d’eau et des installations de chauffage et sont responsables de perte énergétique à hauteur de plusieurs millions d’Euros.

1. Le calcaire

1.1 Contexte chimique (calcification)

Le calcaire est omniprésent dans la nature en tant que calcite, marne, craie et marbre. Des quantités gigantesques de gaz à effet de serre CO2 sont piégées sous forme de calcaire (CaCO3). Tandis que le carbonate de calcium lui-même (calcaire) est très difficilement soluble, il est transformé en hydrogénocarbonate de calcium facilement soluble par réaction avec du dioxyde de carbone et de l’eau, et ainsi parvient dans le cycle de l’eau.

Bien que le calcium soit physiologiquement inoffensif voire souhaitable dans l’eau potable, les dépôts calcaires entraînent des difficultés techniques importantes. En plus de la calcification omniprésente des canalisations, la consommation d’énergie des chaudières est également augmentée par les dépôts calcaires. L’équation réactionnelle suivante décrit la formation du carbonate de calcium (calcaire, CaCO3) difficilement soluble à partir de l’hydrogénocarbonate de calcium (Ca(HCO3)2 soluble dans l’eau avec production de CO2. Cet équilibre chimique est en particulier déplacé vers la droite de l’équation par chauffage et conduit à la précipitation du calcaire dans les installations d’eau chaude et les canalisations.

Chez les pnuvoh2oarticuliers, les dépôts calcaires se trouvent par exemple dans les tuyaux d’eau courante, dans les chauffe-eau, les réservoirs d’eau chaude, les machines à laver, les cafetières automatiques et les bouilloires. Dans l’industrie, ils se trouvent dans les échangeurs de chaleur, les réservoirs d’eau chaude, les circuits de refroidissement, etc.

1.2 Les conséquences de la calcification

Rétrécissement et engorgement des canalisations d’eau,a cause des dépôts calcaires, le diamètre intérieur disponible des tubes hydrauliques se réduit dans un cas extrême jusqu’à l’engorgement complet (voir les illustrations).Dans de plus grandes chaufferies, on a observé des blindages de calcaires présentant une épaisseur de couche de plusieurs centimètres.

1.3 Diminution de la thermo conductivité

A cause des dépôts calcaires dans les installations de chauffage et les réservoirs d’eau chaude, il se produit une réduction de l’échange thermique entre l’eau de chauffage ou l’eau industrielle et la source de chaleur. 1mm de calcaire sur la surface de serpentins de chauffage peut déjà signifier une perte énergétique de 10% (environ 20% pour 3mm, environ 35% pour 6mm, environ 45% pour 9mm, plus de 50% pour 12mm).

Une augmentation de la consommation d’énergie et de la consommation d’eau, ainsi que l’ensemble des coûts qui l’accompagnent, vont de pair avec cette diminution du rendement de l’installation de chauffage.

2. La corrosion

2.1 Contexte chimique de la corrosion

Qu’est ce que la corrosion ?

La corrosion est due à l’attaque par l’oxygène et d’autres substances corrosives des parois internes des conduites (par exemples par des acides = corrosion par H+). Une conduite métallique, par exemple qui est soumise à l’attaque de substances corrosives, libère des électrons et en association avec l’eau, génère des ions Hydroxydes (OH+). Parallèlement sont libérés des parois de la conduite des ions ferreux (fe2+). Ces ions ferreux chargés positivement réagissent avec les ions hydroxydes pour former des oxydes ferreux (Fe(OH)2 = rouille). Le métal est corrodé.

3. Les conséquences du calcaire et de la corrosion

3.1 Domaine domestique, collectivités et tertiaire

Dans les canalisations se forment du calcaire et un dépôt de corrosion ce qui entraîne des ruptures de tuyauterie, des occlusions et d’éventuelles inondations

Les douches, la robinetterie, les installations sanitaires, les chauffe-eau et les chaudières s’entartrent et doivent être entretenus de façon régulière ou remplacés

Augmentation des consommations d’énergie

Perte de charge

Fuite et rupture des canalisations

Risque de prolifération de la légionelle ou d’algues

3.2 Domaine industriel

Les circuits de refroidissement / tours de refroidissement doivent subir un traitement chimique et être nettoyés. Un traitement très lourd en termes de coûts et de temps de nettoyage.

Les systèmes de réglage de la température et les échangeurs de chaleur tubulaires doivent être nettoyés chimiquement à intervalles rapprochés ou, dans le cas d’échangeurs à plaques, les plaques doivent être remplacées régulièrement.

Les convectomates s’entartrent à haute température.

Les pompes à vide et centrifuges s’entartrent, les dépôts entraînent une réduction notable des durées d’utilisation.

Les intervalles de la maintenance, les dosages chimiques, les réparations et les interruptions de fonctionnement génèrent des dépenses importantes, tant en terme de matériel que d’entretien et d’arrêt de la production.

Procédures traditionnelles d’élimination de la calcification et de la corrosion. Elles reposent sur l’utilisation massive de procédés mécaniques ou chimiques. Souvent le processus de calcification et de corrosion est tellement avancé qu’un démantèlement des anciennes installations et un échange des canalisations sont inévitables.