Osmolation

Au risque de vexer les Académiciens qui n’ont pas accepté ce mot dans la langue française, nous continuerons, nous récifalistes, à l’utiliser pour évoquer un système de maintien à niveau de l’eau dans l’aquarium. Cet article évolutif propose des sytèmes parmi les plus utuilisés.

La concentation des sels dissous dans l'eau étant différente de celle qui existe dans les tissus des animaux marins, il se produit des échanges d'un milieu vers l'autre par osmose. Ces derniers régulent cette concentration osmotique ou osmolarité, en adaptant la pression interne aux tissus, pression osmotique ou osmolarité, par un processus dit d'osmorégulation. La capacité d'osmorégulation de chaque espèce est limitée. Pour ne pas atteindre un seuil qui serait létal, la salinité d'un aquarium marin devrait être maintenue à plus ou moins une unité autour de la moyenne du lieu d'origine : Atlantique nord S30 ; Indopacifique S35 à S36 ; Indopacifique S37 ; Atlantique sud S37 ; Méditerranée S38 ; Mer rouge S39.

Cependant, l'eau d'un aquarium tropical s'évapore continuellement, d'autant plus que la différence de température entre celle-ci et le milieu environnnant est importante. Aussi, l'aquariophile doit régulièrement compenser l'eau douce évaporée par des ajout d'eau pure. La conservation de l'osmolarité au sein des animaux étant le but ultime, il n'en fallait pas plus pour nommer la méthode de régulation du volume d'eau pour y parvenir "osmolation". Et comme une bonne régulation suppose un système automatique, c'est ainsi que le simple régulateur de niveau est devenu chez les aquariophiles marin l'osmolateur.

1. Principes généraux

1.1. Principes relatifs à l’osmolation

Plusieurs méthodes permettent de réaliser un système d’osmolation, mais quelques principes éprouvés en aquariophilie marine restent incontournables.

• Eliminer tout risque de dérive de salinité : la  quantité journalière d’eau osmosée disponible doit être limitée ; ’usage d’une réserve tampon est préférable à un osmoseur débitant directement dans la cuve.
• Sécurité électrique aux normes, surtout  : dans un environnement d’eau de mer, il est préférable d’utiliser autant que possible des équipements en très basse tension de sécurité, en 12 ou 24 Volt courant continu.
• Eviter les contaminations : réserve d’eau osmosée fermée, en matériau non toxique.
• Sécurité de fonctionnement : l'osmolation étant une fonction critique, le capteur de niveau, organe essentiel, est en principe doublé d’un second capteur de secours.
• Continuité des osmolations : sauf utilisation d’une pompe à détection de marche à sec, un capteur de niveau bas d’eau osmosée permet d’arrêter la pompe, évitant tout risque de détérioration.

1.2. Rappel sur le montage des capteurs de niveau à flotteurs

Les capteurs de niveau à flotteurs sont pourvus d’un interrupteur à lames souples ou interrupteur Reed (ILS). L’axe central comporte deux lames attirées en contact au passage de l’aimant inclus dans le flotteur. La nature du contact normalement ouvert (NO) ou normalement fermé (O), obtenu en l'absence de poussée hydrostatique, dépend du montage du capteur (suspendu ou supporté) et de la position de l’aimant dans le flotteur. Ce dernier peut être inversé après démontage du circlip.

Volume et proportions de la cuve, ce sont là des choix très personnels qui dépendent des fonctions qui lui sont attribuées, des animaux hébergés, des désirs de l'aquariophile, de son budget et des contraintes liées à l'environnement dans lequel elle va s'inscrire. Ces questions sortent bien évidemment du champ de cet article. La conception de la cuve suppose donc que les dimensions globales sont, à ce stade, déterminées.

1.2. Mode d'assemblage de vitres

Ces dernières années, on a pu voir des cuves assemblées suivant deux modes différents selon la position du fond par rapport aux vitrages verticaux (figure 1).

Fig. 1 : Modes d'assemblage des vitres

Mode d'assemblage 1, recommandé, les faces contournent le fond.

Mode d'assemblage 2, déconseillé, les faces portent sur le fond.

1.3.2. Types de renforts

Traverses

Figure 2 : Traverses

a: Traverse simple.

b : Traverse renforcée au collage.

Les traverses relient les bords des vitrages verticaux les plus longs. Cette solution présente l'avantage, en multipliant le nombre d'éléments, de renforcer simplement des aquariums de grande longueur, là ou les raidisseurs nécessiteraient des sections démesurées. Elles ont l'inconvénient d'être très inesthétiques, de limiter l'accès du soigneur par la surface et plus gênant concernant un aquarium récifal, de faire écran aux sources de lumière.

Les traverses ont en général l'épaisseur du verre de la cuve. Mais ce n'est pas une obligation. Leur résistance en traction est bien souvent suffisante. Les traverses doivent aussi supporter un appui malencontreux, par exemple l'aquariophile qui poserait une main, et résister à une certaine charge. Pour cette raison, on n'utilisera jamais de verre inférieur à 5 mm d'épaisseur. La traverse étant collée en bout, sa section peut être insuffisante pour garantir la résistance au décollement. Dans ce cas, il est nécessaire de l'augmenter en doublant l'épaisseur dans la zone collée (fig. 2b). Enfin, le nombre de traverses doit être adapté à la longueur du vitrage de manière à limiter sa flexion entre chaque élément.

Le raidisseur est opérationnel, dans la mesure ou le collage l'est aussi. La surface de collage doit donc être suffisante pour empêcher toute rupture adhésive ou cohésive de la colle. Cette condition impose parfois de choisir une épaisseur de raidisseur supérieure à celle de la cuve.

Les charges hydrostatiques sur le vitrage sont en partie absorbées par les faces latérales, déchargeant d'autant les efforts aux extrémités du raidisseur, finalement peu contraintes et bien moins que la partie centrale. De fait, il n'est pas indispensable, sauf pour d'autres raisons esthétiques ou pratiques, comme le passage d'un câble, de lui donner toute la longueur du vitrage qu'il renforce. On recommande néanmoins une longueur au moins égale à 95 % de celle du vitrage en réservant l'espace nécessaire de part et d'autre pour sa mise en place et le collage. Pour cette même raison il n'est pas indispensable de croiser à leurs extrémités, les différents raidisseurs d'un ceinturage (fig. 3b). Un collage bout à bout (fig. 3a), plus discret, est tout aussi efficace.

1.3.3. Dimensions des renforts

Raidisseur constitué de deux éléments intimement collés. On remarquera, le coin éclaté du fait d'un espace insuffisant avec la face latérale.

L'épaisseur du verre pour les vitrages verticaux et le dimensionnement des renforts sont intimement liés. Le calculateur Calcul d'épaisseur de verre pour vitrages d'aquariums permet de vérifier, selon le cas, le nombre et/ou les dimensions (largeur, épaisseur) choisies en fonction de la résistance et la déformation du verre ainsi que la résistance du collage. L'utilisateur peut faire varier les paramètres des renforts : nombre, épaisseur, largeur... et sélectionner celui qui convient le mieux. Une épaisseur plus importante d'un raidisseur peut être obtenue par collage de deux épaisseurs de verre, ce qui permet d'en réduire la largeur. Le collage doit alors être très intime, sous pression, pour former une poutre homogène. La longueur des renforts est ajustée en tenant compte de l'épaisseur de colle nécessaire, comme on le verra plus loin. Pour répondre

1.4.6. Choix du façonnage des bords

Figure 4 : Façonnage des bords

a : Coupe franche.

b : Bords arasés, arrêtes abattues.

c : Bords rodés, chanfreinés.

d : Bords polis, chanfreinés.

Photos : GlasTtrösch

Le façonnage permet d'obtenir des dimensions un peu plus précises dans les grandes longueurs. A titre d'information la société GlasTrösch s'impose les tolérances dimensionnelles suivantes :

Le façonnage répond à des exigences esthétiques ; un bord rodé ou poli est en principe associé à un chanfreinage des arrêtes qui améliore encore la finition. Mais plus encore, la qualité du façonnage permet d'éviter les amorces de rupture sur les bords le verre est plus résistant et le collage plus fiable. Les vitrages structuraux sont normalement rodés (BR / JPI) de manière à uniformiser le comportement mécanique des collages. Les petits aquariums sans grande exigence peuvent se satisfaire d'arrêtes abattues.

s support.

La figure 5 détermine la valeur du porte-à-faux selon l'épaisseur du fond et la hauteur d'eau.

Figure 5 : Porte-à-faux selon la hauteur d'eau et l'épaisseur du verre Les courbes déterminent la limite de contrainte de flexion maximale à 7.5 MPa pour une épaisseur de verre, en fonction de la hauteur d'eau. Pour chaque épaisseur, les valeurs sont à choisir à gauche de la courbe correspondante.

1.6. Passe-parois et trous

Le passe-paroi également appelé passe-cloison, passe-cuve ou traversée de cloison existe sous plusieurs formes. Éviter les passe-parois à coller, indémontables. On trouve essentiellement deux types de passe-parois : en PVC rigide ou en élastomère. Chacun a son usage propre ; il convient de sélectionner le type approprié à l'utilisation.

Parmi la gamme importante de produits disponibles, la gamme proposée par la société Van De Lande B.V. s'avère particulièrement fiables. Ceux de la série 5.16 (fig. 6a) sont largement utilisés pour l'aquariophilie récifale. Ils sont rigides et largement dimensionnés pour garantir un serrage et un maintien facile et durable. De plus, ils permettent le positionnement et le démontage aisés du tube PVC traversant. Le modèle de passe-paroi est déterminé en fonction du diamètre du tube PVC préalablement choisi en fonction du débit devant circuler. Attention de ne pas choisir un tube PVC trop petit pour une descente rapide, un PVC 32 s'engorge déjà vite.

Figure 6 : Dimensions des trous pour passe-parois Van De Lande B.V.

a : Dimensions des passe-parois. Illustration : Van de Lande B.V.

b : Diamètre de perçage D. Illustration : Denis TOURNASSAT

Le tableau 5 définit le diamètre des trous de ce modèle, en fonction du passe-paroi sélectionné.

Le tableau 6 détermine les diamètres de perçage en fonction du modèle Uniseal©. Les dimensions communiquées sont parfois trompeuses. En effet, plusieurs versions classées d'après le diamètre nominal DN de la tuyauterie, citées ici à titre indicatif en caractères normaux, sont destinées à l'industrie et ne sont pas compatibles avec la tuyauterie PVC. Fort heureusement pour nous, quelques distributeurs aquariophiles tels que Neo3Plus (valeurs en caractères gras) ont su trouver des références destinés aux tubes standards en PVC ; S'assurer aAu cœur de la cuve, la présence de trous génère des concentrations de contraintes. Ces dernières, cumulées à celles liées au remplissage de la cuve, peuvent dépasser la limite de sécurité souhaitée. Il est donc préférable de privilégier les zones moins contraintes qui se répartissent selon les dimensions de la cuve. A titre indicatif, les figures 7 et 8 indiquent celles relatives à des aquariums types, dont les faces sont en appui sur 3 et 4 côtés. Les faces sur 4 appuis étant dans une configuration où le renfort serait décollé, c'est à dire en appui sur 3 côté, le temps de la réparation. Les aquariums en question sont des modèles aux dimensions spécifilusieurs sources, donnés à titre indicatif et destinés à évaluer le montant du projet. Il est possible d'y inclure les tarifs réels. Ces données permettront de consulter le professionnel dont le devis sera précis.

2.1.2. Éliminer les traces de colle silicone

Déstructurants de colle.

Selon la quantité de colle, il faudra araser puis dissoudre la colle, successivement et recommencer plusieurs fois. Un film de colle, réduit à sa plus faible épaisseur avec une lame de rasoir et mieux, un gratte vitres, se dissoudra plus facilement. Afin d'améliorer ce grattage, ramollir le film résiduel de colle, en passant un chiffon abondamment imbibé de solvant (alcool isopropylique, xylène, toluène, cyclohexane, acétone, white spirtit...). Une solution de 1% Fluorure de tétra-n-butylammonium trihydraté dilué dans du Dipropylene glycol monomethyl ether Dowanol DPM, a été utilisé avec succès.

Pour éliminer des dépôts plus épais, on peut utiliser un produit déstructurant destiné à dépolymériser le silicone. De compositions variables, ils se présentent en général sous forme de gels décapants constitués des distillats de pétrole avec des fonctions acides ou basiques, et de silice comme agent thixotrope (Dissolvant GEB, DAP Silicone-Be-Gone Silicone Remover, Rubson Enlève Joints silicone, Dip etanch Décap’Joints...). Lors du traitement, se protéger les mains et les yeux, étaler au pinceau, laisser agir 30 minutes ou plus jusqu'à ramollissement du silicone, puis gratter avant qu'il commence à sécher. Recommencer si besoin puis essuyer avec un chiffon et rincer à l'eau.

Pistolet manuel.

Pistolet électrique sur secteur.

Pistolet Wolfcraft rechargeable.

Pistolet à air comprimé.

Le bac est totalement nettoyé, les vitres transparentes, pourquoi ne pas monter les passe-parois !

2.8.1. Passe-paroi rigide

Les passe-parois en PVC de type Van De Lande B.V préconisés (fig 6) sont pourvus d'un joint en élastomère EPDM et d'une rondelle en plastique. Le joint en caoutchouc (noir dans les illustrations ci-dessous) est souple, il assure lui-seul l'étanchéité. La rondelle en plastique (blanc dans les illustrations ci-dessous), de dureté intermédiaire, assure le bon appui de l'écrou. Son faible coefficient de frottement facilite le serrage en rotation. Cette dernière n'assure aucune étanchéité.

Pour obtenir l'étanchéité, le joint en caoutchouc et la bague plastique doivent être positionnés à leurs emplacements corrects. La figure 11a présente la configuration recommandée, le joint en caoutchouc étant placé à l'intérieur de l'aquarium. Le montage représenté par la figure 11b, assure l'étanchéité mais le passe-cloison est bien moins accessible, à l'intérieur de l'aquarium. Les montages des figures 11c et 11d sont interdits, ils n'empêchent pas l'eau de s'infiltrer au niveau du diamètre intérieur du joint caoutchouc ou par le filetage.

Fig 11 : Montage d'un passe-cloison

a : Montage préconisé, étanche.

b : Montage déconseillé, le passe paroi est peu accessible.

c : Montage interdit, source de fuite.

d : Montage interdit, source de fuite.

Illustrations : Denis TOURNASSAT

Assuré, rassuré !

L'installation est en place, la grande aventure du nouvel aquarium récifal peut commencer !

En savoir plus *

• Focus sur les parois vitrées de bassin et les aquariums. Centre scientifique et technique de la construction. Bruxelles.
• Le verre et la pression de l'eau Centre scientifique et technique de la construction. Bruxelles.

Tous mes remerciements aux Acros de Cap récifal, pour leur soutien.

Denis TOURNASSAT

Article publié par Cap récifal le 08 juillet 2015 avec l'aimable autorisation de l'auteur.

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