Aquarium intertidal

[Denisio]

Bonjour,

Le club de Montauban s'est lancé dans le projet d'un biotope marin de la zone intertidale côte atlantique sud France. Nous avons acquis une cuve avec fosse. La marée se déroulera dans la partie haute de la cuve, la fosse  restant immergée. Il y a pas mal de réflexions en cours, parmi celles-ci, la régulation de la salinité (osmolation).

Compte tenu de la température et du mode d'éclairage, nous estimons l'évaporation quotidienne à environ 0.5 % du volume d'eau (soit 4 litres dans notre cas). Soit une variation de densité de 0,005. Ceci cumulé chaque jour, il est préférable de réguler au quotidien, mais on s'en doutait.

Le niveau de l'eau variera donc, selon le cycle des marées. Nous utiliserons pour cela une cuve tampon dont le niveau variera aussi, à l'inverse de l'aquarium. La situation est donc plus complexe que celle d'un aquarium traditionnel avec sa cuve technique dont le compartiment à volume variable permet de mesurer l'évaporation par capteur et de compenser en conséquence avec l'eau osmosée. 

Mesure par conductivité :

La mesure de salinité pourrait être suivie facilement en mesurant la conductivité en continu. Le signal analysé par un microprocesseur pilotant une pompe et le tour serait joué sous réserve de trouver des sondes fiables et cartes à tarifs club. Cependant, d'après ce que je sais, la mesure de conductivité en aquariophilie est encore peu fiable dans la durée (prises de mesures, encrassements, dérives électroniques…). De plus, en immersion constante le courant continu qui traverse les électrodes génère une électrolyse qui dégradent les électrodes. Qu'en pensez-vous ?

Mesure du niveau par capteur :

Malgré les fluctuations de niveau, il existe la possibilité de mesurer le niveau durant l'étale de haute mer (niveau haut max) stable durant 1 heure, donc 2 fois par jour, selon une méthode qui reste à définir. Dans cette hypothèse, la densité varierait de 0,002 entre deux rajustements (densité passe de 1.022 à 1.0222).  Je pense que le système osmotique des poissons permettrait cette dérive. Les mulets remontent loin vers les eaux douces dans les abers bretons. La question est de savoir si cette variation quotidienne est supportable par des invertébrés tels que des anémones, cérianthes, bivalves, étoiles de mer, oursins… Je n'ai pas su retrouver des informations sur ces fluctuations journalières en milieu marin. Si vous avez des idées  

[Poisson chat]

ça c'est un sujet intéressant!

Il va donc il y avoir un transfert de liquide du bac au réservoir tampon, et l'objectif est de maintenir une salinité constante dans le bac et dans le réservoir tampon.

Pour la solution par mesure de conductivité, je ne me prononce pas, pas d'expérience sur le sujet.

Perso je partirais sur une solution via détecteur de niveau, mais pour limiter l'écart osmostique pour les poissons que représenterait une compensation de l'évaporation uniquement toutes les 6h (mesure à marée basse et marée haute), j'étudierais une mesure de niveau tout au long du processus de marée, mesure réalisée via un capteur de pression mesurant la pression d'air dans un tube PVC obstrué à l'exception de la base immergée dans l'eau. Les variations de niveau d'eau du bac vont ainsi entraîner une variation de pression dans le tube: il est donc possible de définir à chaque instant la pression = niveau du bac => s'il est en-dessous du niveau attendu, alors compensation par osmolation. Osmolation classique en sorte, mais avec consigne variable.

Pour ne pas avoir à gérer une problématique similaire dans la cuve tampon, je ferais pour celle-ci une cuve fermée: pas d'évaporation dans cette cuve donc pas de problème de salinité variable. Un simple petit trou pour permettre à l'air de rentrer/sortir au fil des vidanges/remplissages: on peut négliger les pertes d'eau par un tel petit orifice.

Cela présente un autre avantage: le fait qu'il n'y ait pas d'évaporation dans la cuve tampon permet, via une mesure de niveau sur le même principe que la mesure du bac, d'estimer la quantité d'eau qui a été transférée de la cuve tampon au bac. Ceci étant utilisé pour corriger la mesure de niveau du bac (si le niveau dans le bac est trop bas, c'est soit parce que le système de transfert cuve tampon => bac est un peu en retard sur le planning auquel cas l'osmolation ne doit pas agir, ou au contraire à cause d'un déficit d'eau pour cause d'évaporation dans le bac, auquel cas l'osmolation doit être activée).

En résumé:

- On mesure une DP1 dans le bac, que l'on traduit en volume d'eau manquant (ou en trop) (en fonction de la géométrie du bac)

- On mesure une DP2 dans la cuve tampon, que l'on traduit aussi en volume d'eau manquant (ou en trop)

- Et donc la quantité d'eau manquante dans le système est DP1(traduit en volume)-DP2(traduit en volume).

[Poisson chat]

Autre suggestion en y réfléchissant un peu plus, moins élégante mais nettement plus simple: un fonctionnement en boucle semi-ouverte.

Cad que l'on estime le volume d'eau à rajouter en 24h, et que l'on programme l'osmolation pour injecter disons 90% de ce volume au fil de la journée, sans vérification. Et on "fait le point" uniquement lors des marées hautes et basses, où l'on active alors un simple capteur à flotteur classique pour faire le complément. D'un point de vue technique c'est très simple à réaliser, et le saut de densité lors des étals haut/bas sera quand même très faible.

Si l'on veut affiner, on peut même reprogrammer au fil de l'eau (sans jeu de mot) les osmolations pré-programmées en fonction du complément injecté au dernier étal:

- On part avec une injection d'eau osmosée disons de 50mL chaque heure.

- A l'étal (haut ou bas), un capteur de niveau est activé et "fait le complément": on a ajouté mettons 200mL.

- Sur les 12h de cycle qui vient de s'achever, on a donc ajouté 50 x 11 + 200 = 750mL.

- Si l'on dit que l'on veut injecter 90% du volume en automatique au fil de l'eau (pour avoir un complément injecté à l'étal d'un volume similaire au complément horaire afin de lisser la densité), alors lors des prochaines 12h l'injection horaire devra être de 750x0.9/11 = 60mL. Et la durée de fonctionnement de la pompe d'osmolation est alongée de quelques secondes au cycle suivant.

Un tel système permet de fonctionner avec 2 bêtes capteurs de niveau (on évite donc les capteurs de pression plus complexes à mettre en oeuvre), évite les sauts de salinité (le complément à l'étal reste du même ordre de grandeur que les injections horaires, à savoir environ 10% du volume des 12h une fois que le cycle s'est calé) tout en permettant une montée en charge/décharge de l'osmolation automatiquement pour accompagner les variations de température dans la pièce (été / hiver etc) qui impactent le volume évaporé. Laisser quelques cycles au système pour bien se caler à la mise en marche, et ça doit ensuite rouler.

A mettre en place de pair avec une cuve tampon close pour ne pas avoir à gérer ce problème là également.

 

[chprieur]

Il y a 6 heures, Denisio a dit :

Bonjour,

Le club de Montauban s'est lancé dans le projet d'un biotope marin de la zone intertidale côte atlantique sud France. Nous avons acquis une cuve avec fosse. La marée se déroulera dans la partie haute de la cuve, la fosse  restant immergée. Il y a pas mal de réflexions en cours, parmi celles-ci, la régulation de la salinité (osmolation).

Compte tenu de la température et du mode d'éclairage, nous estimons l'évaporation quotidienne à environ 0.5 % du volume d'eau (soit 4 litres dans notre cas). Soit une variation de densité de 0,005. Ceci cumulé chaque jour, il est préférable de réguler au quotidien, mais on s'en doutait.

Le niveau de l'eau variera donc, selon le cycle des marées. Nous utiliserons pour cela une cuve tampon dont le niveau variera aussi, à l'inverse de l'aquarium. La situation est donc plus complexe que celle d'un aquarium traditionnel avec sa cuve technique dont le compartiment à volume variable permet de mesurer l'évaporation par capteur et de compenser en conséquence avec l'eau osmosée. 

Mesure par conductivité :

La mesure de salinité pourrait être suivie facilement en mesurant la conductivité en continu. Le signal analysé par un microprocesseur pilotant une pompe et le tour serait joué sous réserve de trouver des sondes fiables et cartes à tarifs club. Cependant, d'après ce que je sais, la mesure de conductivité en aquariophilie est encore peu fiable dans la durée (prises de mesures, encrassements, dérives électroniques…). De plus, en immersion constante le courant continu qui traverse les électrodes génère une électrolyse qui dégradent les électrodes. Qu'en pensez-vous ?

Mesure du niveau par capteur :

Malgré les fluctuations de niveau, il existe la possibilité de mesurer le niveau durant l'étale de haute mer (niveau haut max) stable durant 1 heure, donc 2 fois par jour, selon une méthode qui reste à définir. Dans cette hypothèse, la densité varierait de 0,002 entre deux rajustements (densité passe de 1.022 à 1.0222).  Je pense que le système osmotique des poissons permettrait cette dérive. Les mulets remontent loin vers les eaux douces dans les abers bretons. La question est de savoir si cette variation quotidienne est supportable par des invertébrés tels que des anémones, cérianthes, bivalves, étoiles de mer, oursins… Je n'ai pas su retrouver des informations sur ces fluctuations journalières en milieu marin. Si vous avez des idées  

Les mulets remontent en effet très loin de la mer ! Un gars avec qui je pêche en a attrapé un à Nevers dans la Loire !! Mulet de fort belle taille d'ailleurs (on est à environ 500 kms de la mer par le fleuve !!).

D'après ma petite expérience avec les animaux de l'atlantique, je dirais qu'ils sont très toélrants quant aux variations de salinité. On retrouve souvent des poissons dans des flaques d'eau à marée basse et ils semblent supporter l'évaporation lors des beaux jours ou la diminution de la salinité lors des pluies. Bien sur , pour les animaux qui vivent en pleine mer, le problème est différent. Mais si vous voulez maintenir des crevettes Palaemon sp, Palaemonetes sp, Hippolyte  sp, des crabes, des bernard lhermite, des bigorneaux, des blennies ou des gobies, je pense que cela ne posera pas de soucis. Attention, les bigorneaux ont tendance à se faire la belle !!

[Denisio]

Merci pour vos réponses

En effet, il est fort probable que les animaux introduits, du fait de leurt proximité avec la côte et les eaux de pluies ruisselantes, ne seront pas si sensibles aux variations de salinité. Tant mieux. Nous maintenons actuellement un petit bac d'eau froide, sans poissons et sans grande surveillance. Les remises à niveau se font à l'arrosoir chaque semaine. Une méthode brutale et pourtant crabes, crevettes, actnia equina, anémonia viridis… se développent.

Pour autant, on fera les choses plus sérieusement.

Je n'ai pas encore développé ce que nous prévoyons sans avoir statué. Poisson chat, tu as deviné la démarche

Flux de marées :

Il y aura don une cuve tampon. Les échanges d'eau de l'aquarium vers le tampon et vice versa se feront selon les marées. Pour ce une pompe dans chaque bac avec un capteur haut et bas dans l'une qui imposent l'étale de haute et basse mer. Ce sont donc les capteurs qui définiront le volume transféré. Il me semble qu'il faut raisonner à partir de situations fixes pour pouvoir estimer l'évaporation. Ce volume total subira l'évaporation, qu'il soit dans l'aquarium ou de la cuve tampon. Un couvercle sur le tampon pourra la limiter. 

Compensation de l'évaporation :

Ton idée de réaliser une osmolation fixée sur la base de tests est en effet simple et séduisante. Indépendante de toute mesure, elle pourra être réalisée 2 ou plusieurs fois par jour, sur le principe d'une pompe doseuse. Les tests mensuels permettront de rectifier le tir entre été et hiver. J'ai commencé à imaginer une boite, dans la cuve tampon, dont le niveau d'eau varierait du seul fait de l'évaporation. Pas si simple…  ta proposition présente moins de risques et serait finalement plus fiable. A suivre...

Profil des marées, règle des douzièmes 

Pour respecter la règle des douzièmes, il faut mesurer la hauteur d'eau. Après recherches, j'ai éliminé les capteurs optiques, ultra son ou résistifs. Nous avons pensé effectivement à un capteur de pression (juste pour le profil de marée) au bout d'un tube vertical immergé avec orifice inférieur. J'ai le capteur, il va falloir en vérifier la fiabilité sur une si petite hauteur, et réaliser le programme qui va bien sur Arduino. La sinusoïde pourra être continue. Pour éviter une dérive de cette mesure dans le temps, on pourrait programmer une remise à zéro à chaque marée basse. Il serait alors difficile d'utiliser ce capteur de pression pour en déduire l'évaporation. En l'absence de retour sur la fiabilité d'un tel capteur, j'hésite d'ailleurs à lui confier une osmolation, une fonction à risque majeur.
Sinon, le plan B serait de suivre le niveau par mesure micrométrique du déplacement vertical, au moyen d'un encodeur, d'un flotteur suspendu. Ce capteur commandant les pompes de transfert d'eau. La sinusoïde sera alors une succession d'une gros paliers mais on restera proche de la réalité.

 

Pour la petite histoire, nous remettons à neuf l'aquarium fosse qu'un adhérent a donné au club après deux grosses fuites. Au démontage nous avons constaté qu'une partie du collage était défectueuse : le joint, très mou, se perçait sans effort par simple enfoncement d'une tige. Bref, décollage et bientôt recollage de 2 vitres et des raidisseurs.

 

 

 

[Poisson chat]

2 paramètres vont jouer (niveau d'eau pour cause de marées et pour cause d'évaporation). Il faut donc dissocier les 2 paramètres à contrôler, un par bac, ce qui permet de tout faire uniquement avec des capteurs de niveau. Si l'on cherche à contrôler les 2 paramètres dans un unique contenant (bac ou cuve tampon), alors il faudra utiliser 2 moyens de mesure différents et donc recourir par exemple à de la conductimétrie pour mesurer la salinité (ce qui semble un peu complexe à mettre en oeuvre de manière fiable sur le long terme).

Je proposerais donc:

- Si la cuve tampon est fermée avec une évaporation donc minimale, alors les variations de niveau y ayant lieu auront nécessairement pour cause le phénomène de marées => cela implique donc de contrôler les marées via le niveau de la cuve tampon, pas du bac principal (qui est lui soumis aux marées et à l'évaporation). Donc une mesure de niveau dans la cuve tampon (via capteur de pression dans un tube étanche par exemple) qui asservit la pompe de transfert de liquide cuve <=> bac pour le pilotage des marées.

- L'évaporation doit donc être mesurée et compensée uniquement dans le bac principal, une méthode simple et robuste me semblant être celle suggérée ci-dessus:

* Apport d'eau de x secondes chaque heure (via pompe doseuse par exemple)

* Appoint fait à marée haute et basse via capteur de niveau ("on apporte de l'eau jusqu'à déclencher le capteur").

* A chaque appoint, on mesure la durée pendant laquelle la pompe a fonctionné, on en déduit la quantité d'eau ajoutée, et on recalcule pour le cycle suivant la durée de chaque osmolation horaire, afin de lisser la salinité.

 

[Denisio]

Il y a 20 heures, Poisson chat a dit :

2 paramètres vont jouer (niveau d'eau pour cause de marées et pour cause d'évaporation). Il faut donc dissocier les 2 paramètres à contrôler, un par bac, ce qui permet de tout faire uniquement avec des capteurs de niveau. Si l'on cherche à contrôler les 2 paramètres dans un unique contenant (bac ou cuve tampon), alors il faudra utiliser 2 moyens de mesure différents et donc recourir par exemple à de la conductimétrie pour mesurer la salinité (ce qui semble un peu complexe à mettre en œuvre de manière fiable sur le long terme).

Tout à fait d'accord, il y a 2 paramètres à contrôler indépendamment l'un de l'autre. Pour autant, cela peut se faire dans un bac ou répartir dans les deux. Dans ce dernier cas, oui, il faut 2 équipements.
Dans mon esprit, le respect du niveau max dans un bac et dans l'autre est crucial, au même titre qu'un récifal ordinaire, pour éviter les débordements. Il faut un moyen hyper éprouvé : des flotteurs peut-être. Je ne suis pas sûr de vouloir confier la mission (uniquement niveau max) à un capteur de pression + µ-contrôleur dont je ne connais pas la fiabilité. Ou alors comme doublure de sécurité.

Il y a 20 heures, Poisson chat a dit :

Je proposerais donc:

- Si la cuve tampon est fermée avec une évaporation donc minimale, alors les variations de niveau y ayant lieu auront nécessairement pour cause le phénomène de marées => cela implique donc de contrôler les marées via le niveau de la cuve tampon, pas du bac principal (qui est lui soumis aux marées et à l'évaporation). Donc une mesure de niveau dans la cuve tampon (via capteur de pression dans un tube étanche par exemple) qui asservit la pompe de transfert de liquide cuve <=> bac pour le pilotage des marées.

Je ne comprends pas vraiment ton raisonnement concernant la cuve tampon : L'eau qui y parvient durant 6 heures provient de l'aquarium. Fermée ou pas, le volume est de toutes façons impacté par l'évaporation. "Contrôler les marées" : tu veux dire les niveaux min et max ou bien tous niveaux ? 

Là ou je te rejoins, c'est que si les capteurs de niveaux min/max sont dans une cuve (tampon ou aqua), l'évaporation ne sera mesurable que dans l'autre. Etant donnée la présence d'un décor émergé, il est plus simple de mesurer la hauteur de marée dans l'aquarium. Le faire dans la cuve tampon imposerait de tenir compte de ce volume de décor pour calculer la hauteur. Un calcul bien incertain.

Etant peu rassuré sur la fiabilité des capteurs de pression + µcontrôleurs, il est peut être préférable de confier la position des niveaux max (risque de débordement) à des flotteurs éprouvés . Dans ce cas, seule la régulation de la marée serait confiée à un pressostat. Ce pressostat serait alors remis à zéro à chaque niveau min.

Il y a 20 heures, Poisson chat a dit :

- L'évaporation doit donc être mesurée et compensée uniquement dans le bac principal, une méthode simple et robuste me semblant être celle suggérée ci-dessus:

* Apport d'eau de x secondes chaque heure (via pompe doseuse par exemple)

* Appoint fait à marée haute et basse via capteur de niveau ("on apporte de l'eau jusqu'à déclencher le capteur").

* A chaque appoint, on mesure la durée pendant laquelle la pompe a fonctionné, on en déduit la quantité d'eau ajoutée, et on recalcule pour le cycle suivant la durée de chaque osmolation horaire, afin de lisser la salinité.

Si dans mon optique, je mesure le niveau de marée dans l'aquarium, l'évaporation le serait dans le tampon. 

Si on accepte que la densité varie de 0.0005 entre chaque marée haute, alors on pourra mesurer la hauteur évaporée qui devrait avoisiner 1 à 2 cm avec un capteur détectant la surface (calme en cuve tampon). L'appoint serait alors fait à ce seul moment, toutes les 12 h. Méthode rustique, mais pourquoi-pas...

Le cas échéant, pour un appoint plus précis, j'avais imaginé dans le tampon une boite de déversement à volume variable, de plus faible section à l'instar des zones à volume variable des aquariums récifaux habituels. Mais là encore l'appoint serait fait toutes les 12 heures à marée haute. Plus précis mais toujours par à-coups 😬

Pour lisser les apports, on pourra utiliser le principe de la pompe qui déverse régulièrement, pilotée comme tu le proposes.

 

Merci pour tous tes commentaires

PS, je suis en ce moment sérieusement limité en connexion partagée internet, d'où mes interventions occasionnelles.

 

[Pierrot91]

je pense qu'avec quelques relais et capteurs à flotteur, tu peux faire une compensation automatique toutes les 6 heures de façon très fiable et sans même avoir besoin d'une minuterie ou assimilé. Le principe :
Dans chaque cuve, un capteur bas et un capteur haut. toutes les 6 heures, l'une des cuves est au niveau haut et l'autre au niveau bas et ces niveaux théoriques sont "connus" ce sont les positions des capteurs. Donc dès qu'on est dans l'une de ces positions, on compense l'évaporation jusqu'à ré atteindre le niveau théorique.

Là ou ça devient intéressant, c'est qu'il est possible de faire la chose suivante avec quelques relais : 
- Il faut que le niveau bas de la marée soit piloté par le capteur bas de la cuve en question.
- dès que le capteur de niveau bas de l'une des cuves passe en niveau bas, ça veut dire que la cuve en question est à son niveau le plus bas => tu déclenches la pompe d'osmolation dans l'autre cuve jusqu'à ce que le capteur de niveau haut de l'autre cuve soit atteint.
- 6 heures plus tard, même chose, mais la cuve haute / basse est inversée
- Ça implique de pouvoir compenser dans les deux cuves (2 pompes chacune asservie au relai d'une cuve)

Ton système est uniquement basé sur des relais et capteur (que tu peux doubler par sécurité), donc plutôt robuste et fiable en théorie.

Tu n'as besoin d'aucun microcontrôleur, minuterie ou autre, le systéme détecte automatiquement le moment auquel il doit faire l'appoint.

Si tu considère qu'en 6 heures la dérive de salinité est trop importante, tu fait en plus une osmolation régulière arbitraire, et le systéme fait uniquement l'appoint final.

pas sur que j'ai été bien clair, mais dans ma tête, c'est très simple et efficace

 

 

 

 

[Denisio]

Foutu réseau Internet… j'attends toujours une connexion box. En attendant le partage est trop juste après le 15 du mois. désolé.

Durant cette période de disette, nous avons continué à cogiter. Au stade actuel, notre projet rejoint ton commentaire Pierrot. Si, si, il est clair. Avec quelques variantes, voici une petite animation pour plus de clarté.

La boite d'osmolation (niveau variable) n'est là que pour une meilleure précision, avec osmolation à chaque marée basse, toutes les 12 heures. L'osmolation est enclenchée par programmateur, quand le niveau est stable.
Le système reste simple et rustique à ce stade. Mais il ne permet pas de respecter la règle des 1/12 pour la marée, que l'on s'est imposée au club. Il faudra donc passer par un capteur de pression et un µcontrôleur. Alors il pourra aussi déclencher le moment de l'osmolation et puis dimer l'éclairage si besoin (peut-être qu'il sera préférable d'éclairer durant une marée haute). La jonction de sécurité anti débordement, entre les deux cuves ne serait là que pour nous rassurer, sachant que le local du club est inoccupé la majeure partie du temps et que l'on a déjà eu des inondations par ailleurs.

Je pense qu'on n'est pas loin de l'objectif… vos critiques sont toujours les bienvenues

[olivier26]

Salut,

Si il y a coupure électrique et que tu brasses la partie haute avec une pompe qui simule la marée est ce que lorsque la fée électrique sera de retour la pompe garde en mémoire la programmation initiale ? Utilisation du même programmateur que la pompe de remontée avec un décalage ?

olivier

[Denisio]

Bonne question. 

Si le système ne fonctionne qu'avec des capteurs, leur état restera celui qu'il était avant la coupure électrique. Et normalement le cycle reprendra là ou il s'était arrêté, mais avec un décalage horaire. Ce n'est pas gênant en soi, sauf si nous souhaitons retrouver le bac dans une configuration précise lorsque le club est ouvert aux membres. Alors, ca me parait compliqué de rattraper un retard avec ces seuls capteurs.

Dans la mesure ou le système serait piloté par µprocesseur, il sera aisé de vérifier la concordance entre niveau et horaire. Il faudra en effet mettre en place un programme de rattrapage, si besoin. A étudier