Energies – RECONTEXTUALISATION DES TECHNOLOGIES

Salle de bain, orages et électricité

Introduction

Les normes de sécurité sont prévues pour êtres interprétables et applicables par tous. Cependant, imparfaites, elles ne prennent pas en compte l’intégralité des cas particuliers. Dans le cadre des risques électriques dans les salles de bain, nous proposons une amélioration spécifique des liaisons équipotentielles. Cette amélioration consiste en une extension des éléments reliés à la terre afin de préciser l’environnement équipotentiel autour de l’utilisateur. Nous rappelons également quelques principes de base éclaircissant les risques électriques, particulièrement en présence d’eau.

Liaison équipotentielle de haute importance

Même si les tuyaux d’alimentation du mitigeur de votre douche ou baignoire sont en matériaux isolants, il faut impérativement créer une liaison équipotentielle entre le mitigeur et la bonde de la baignoire ou de la douche. Si la bonde est en matériau plastique, donc isolant, il faut installer juste après, un tuyau d’évacuation métallique en liaison avec le mitigeur. Cette liaison équipotentielle réduit considérablement la fraction de courant électrique susceptible, en cas d’évènement extérieur, de traverser le corps de haut en bas. Dans le cas de surtensions élevées, chaque différence d’impédance même infime entre deux câbles en cuivre peut alors avoir une influence sur les circulations de courants. Il ne faut donc pas hésiter à utiliser plusieurs conducteurs de forte section, 3 x 16 mm² par exemple entre le mitigeur et la bonde. Dans tous les cas, même avec cette disposition, il est fortement déconseillé de prendre une douche en cas d’orage. Avec des valeurs de tensions aussi élevées que celles que l’ont peut trouver sur le réseau ou dans les différents matériaux environnants en cas d’impact de foudre, l’air lui même peut induire des différences de potentiel.

*Schéma montrant l’apparition d’une probable différence de potentiel et précisant les liaisons équipotentielles possibles pour s’en prémunir.*

Les origines de la différence de potentiel

Il est souvent écrit qu’il est déconseillé de prendre une douche ou un bain en cas d’orage. Des différences de potentiel peuvent en effet se créer, soit par une surtension sur le réseau électrique, générant une fuite à la masse, laquelle peut remonter par les appareils en contact avec les canalisations (chaudière, surpresseur, circulateurs, etc.) soit en remontant par la terre lorsque la foudre touche le sol par exemple. Notez que plus vous serez entouré d’éléments reliés ensembles par des conducteurs, plus l’environnement sera semblable à une cage de Faraday. N’oublions pas que tous les appareils électriques tels que les chaudières ou surpresseurs doivent être reliés eux aussi à la terre, laquelle est reliée aux parties métalliques de la douche. L’objectif est précisément que tout l’entourage du corps humain soit au même potentiel au moment d’une surtension, interdisant toute circulation de courant.

Il est à noter aussi que dans les régions montagneuses, le sol est mauvais conducteur, d’où les difficultés à obtenir une prise de terre peu résistante. Dans ces cas là, entre la fosse septique dans laquelle ruisselle l’eau provenant de la douche et la prise de terre elle même (piquet ou tresse enterrée), on peut imaginer que, lors de phénomènes orageux, se créerait une différence de potentiel suffisante pour générer la circulation d’un courant électrique. Il est donc extrêmement important de relier, à minima, la bonde du receveur à la terre, et, dans l’idéal, une fraction de tuyau d’évacuation, comme suggéré ci-dessus.

Le cas des baignoires

Si vous avez une baignoire en matériau synthétique : résine ou autre plastique, le problème est exactement le même que dans la douche. En revanche, si votre baignoire est métallique et qu’elle est raccordée correctement à la terre, vous vous trouvez pratiquement dans une cage de faraday. Il faut cependant toujours vérifier que les robinets sont bien en liaison équipotentielle, eux aussi, avec la baignoire et/ou la bonde. Soyez vigilant, autrefois on ne fixait pas toujours les robinets sur les baignoires, parfois ils étaient fixés au mur et la baignoire était alors indépendante du point de vue électrique. Cette dernière situation est à proscrire, vous devez réaliser une liaison équipotentielle.

Précautions complémentaires

Les normes dites de sécurité et les obligations réglementaires imposent l’utilisation d’interrupteurs différentiels 30 mA sur les réseaux domestiques depuis 1991. Cependant, nous recommandons, comme c’est d’ailleurs souvent le cas, de protéger les lignes des salles d’eau avec des interrupteurs différentiels de plus grande sensibilité. Des interrupteurs différentiels 10 mA sont disponibles sur le marché. Nous recommandons donc l’utilisation de ce matériel aussi sur chaque appareil directement relié au réseau de plomberie : chaudière, surpresseur, circulateurs, etc. En revanche il faut bien comprendre que cette précaution n’est pas nécessairement capable d’améliorer la situation en cas d’orage. Lors d’une violente surtension, le courant de fuite de l’installation générale dépasse allègrement les 30 mA, et la sensibilité accrue de 10 mA ne procurera pas pour autant une réduction du temps de coupure. Seulement, l’éventuelle fuite à la masse d’un appareil serait détectée même si sa résistance est pus élevée, en comparaison de celle que procurerait un courant de fuite compris entre 10 et 30 mA. Ainsi, on réparerait ou remplacerait l’appareil qui serait susceptible de faire passer une surtension dans la masse en cas d’incident.

Vous pouvez également faire installer des parasurtenseurs, capables d’évacuer des surtensions. Ils fonctionnent de plusieurs façons possibles, il peut s’agir de simples éclateurs, robustes mais moyennement performants (mieux que rien) ou de systèmes à varistances ou diodes transil, plus précis et efficaces. Certains utilisent une combinaison de ces différentes technologies. Les coûts sont variables, un parasurtenseur coûtera entre 50 et 700 euros environs, selon ses caractéristiques. Ils protègent théoriquement le matériel, mais nous ne nous risquerons pas à dire que l’élimination de la surtension ne protège pas aussi les personnes, lors de phénomènes plus subtiles.

Eau et électricité

L’eau pure est considérée comme un diélectrique, c’est à dire un matériau isolant. Alors, en quoi représente-t-elle un danger en présence d’électricité ?

Tout d’abord, l’eau de notre environnement n’est jamais pure, elle contient des sels minéraux dissouts, sous forme d’ions, lesquels permettent la circulation d’un courant électrique. C’est le cas de l’eau du robinet, puisqu’il s’agit d’eau dite « minérale ». De plus, la surface de notre peau contient des sels minéraux, dont le sel lui même. La présence d’eau sur la peau augmente sa conductivité (ou réduit sa résistance) en dissolvant ces sels minéraux. Ensuite, par sa nature de liquide, elle peut s’infiltrer dans les appareils électriques pourtant recouverts de matériaux isolants, comme un sèche-cheveux en plastique, créant ainsi un chemin conducteur vers les fils sous tension. C’est l’aspect liquide de l’eau qui permet la création de ces chemins conducteurs en s’infiltrant dans les appareils ou en créant des nappes au sol, parfois peu visibles, et dont le contact avec un conducteur sous tension peut être invisible.

C’est pour ces raisons qu’il ne faut jamais toucher d’appareil électrique lorsque l’on a les mains ne serait-ce qu’humides, ni utiliser aucun appareil électrique en présence d’eau, d’une façon générale.

Schéma de liaison à la terre et interrupteur différentiel

Le sujet de la terre est vaste et génère beaucoup de confusions. Le sol n’est pas forcément un « puits magique » d’électricité. La prise de terre d’un réseau électrique et le modèle électrostatique de la terre permettant de comprendre les phénomènes orageux (que nous ne traiterons pas ici) sont deux problématiques distinctes. Généralement, si le corps humain touche une phase, un courant est susceptible de le traverser en passant dans la terre, dans la plupart des habitations. Il y a une raison précise à cela : le distributeur d’électricité a intentionnellement relié le neutre à la terre, et ce, avant l’arrivée du réseau dans votre habitation. En d’autres termes, c’est ce lien du neutre avec la terre qui nous met potentiellement en danger ! Ce n’est pas le cas avec tous les autres schémas de liaison à la terre, sujet vaste que nous vous invitons à découvrir par vous même.

Bien que relier le neutre à la terre représente un danger d’un certain point de vue, nous le faisons parce qu’il devient facile de vérifier que les fuites de courant ne peuvent perdurer. En effet, en touchant la masse d’un appareil relié à la terre, un fil dénudé provoque, si possible, un court-circuit qui est interrompu par un fusible ou disjoncteur. Mais ce contact accidentel n’engendre pas toujours un passage franc du courant électrique (définition du court-circuit). Dans ce cas, le fusible ou disjoncteur n’y peut rien. Nous ne sommes cependant pas démunis face à cette situation, car, à priori depuis 1889, existe le concept d’interrupteur différentiel. L’interrupteur différentiel « compare le courant qui arrive avec celui qui repart ». Or, un conducteur touchant la terre provoque un courant électrique qui contourne ce dispositif, parce que le distributeur d’électricité a relié le neutre à la terre, mais pas chez vous : en amont, au niveau du « transformateur secteur » ! Dans un tel cas, le dispositif différentiel ouvre le circuit « parce qu’il estime avoir perdu du courant ».

Schéma montrant un défaut provenant d’un appareil non raccordé à la terre, et traversant le corps humain dans le cas du régime TT.

Le corps humain ne supporte pas longtemps de « fortes » intensités. Il est admis communément que la paralysie respiratoire survient avec seulement 30 mA pendant 0,5 s. D’où la nécessité d’être capable de couper le courant à un seuil de fuite d’au maximum 30 mA, et si possible en quelques centièmes de seconde. Vous comprendrez alors qu’il est extrêmement important d’être équipé d’un tel dispositif. Car, en théorie, si un courant de cette valeur commence à vous traverser via un sèche-cheveux par exemple, en passant ensuite par la terre via la liaison équipotentielle de votre salle d’eau, le dispositif différentiel a de bonnes chances de vous sauver la vie. On constate effectivement que la mise à la terre nous met en danger d’une part mais que d’autre part, elle permet l’utilisation de dispositifs fiables et accessibles financièrement, capables de détecter les fuites de courant : l’interrupteur ou le disjoncteur différentiel. Pourtant, en France, l’obligation d’installer dans les résidences des interrupteurs différentiels ayant un seuil de déclenchement inférieur ou égal à 30 mA n’existe que depuis 1991 !

Les sèche-cheveux, ces caricaturaux meurtriers dont la conception est critiquable

Tous les appareils électrodomestiques ne sont pas obligatoirement reliés à la prise de terre. C’est étrangement le cas des sèche-cheveux, lesquels obéissent apparemment à une norme sur l’isolation. C’est à dire que si leur structure est totalement entourée de plastique par exemple, on juge qu’il n’est pas obligatoire d’y insérer une masse métallique reliée à la terre.

Et pourtant, souvenez vous, nous avons vu plus haut que l’eau, bien que mauvaise conductrice, est extrêmement dangereuse. En s’infiltrant dans les appareils, elle y créé des chemins conducteurs d’électricité. Si tous les sèche-cheveux avaient été munis d’une masse métallique reliée à la terre, par exemple une feuille d’acier inoxydable entourant la turbine et la résistance, nombres d’accidents mortels auraient pu être évités, et ce y compris avec des interrupteurs différentiels à la sensibilité moindre que 30 mA (300 ou 500 mA).
En effet, le courant électrique tend à circuler là où la résistance est la plus faible et là où la différence de potentiel est maximale : il préfèrerait la tôle en inox plutôt que le corps humain, ou même s’il se partage entre les deux, des seuils de fuites de courants supérieurs à 30 mA seraient probablement atteints. C’est l’objectif de la liaison à la terre des appareils à structure métallique comme les machines à laver. Pourquoi ne pas fabriquer des sèche-cheveux reliés à la terre ? Nous n’avons pas vraiment la réponse.

De plus, le bon sens veut que l’on comprenne que ces appareils sont utilisés dans des conditions où l’utilisateur, même s’il est averti, peut accidentellement et subitement avoir les mains humidifiées : si un flexible de douche remplissant une bassine se retourne brutalement par exemple. De plus, des accidents tels que celui représenté de façon plus ou moins réaliste dans le film les trois frères, où l’huissier est électrisé dans une baignoire par un sèche- cheveux restent possibles.

Dans tous les cas retenez ceci : n’utilisez pas un sèche-cheveux (ou un autre appareil électrique) avec une masse d’eau ou une circulation d’eau à proximité. Videz les bassines et baignoires, rangez votre environnement, ne laissez pas d’eau couler d’un robinet, et, si possible, utilisez le sèche-cheveux dans votre chambre ou votre salon, loin de l’eau, comme avec tout autre appareil électrique. Méfiez vous également des mixers en cuisine, notamment les petits appareils tenus en mains : souvent relativement étanches, certains ont encore une étanchéité douteuse compte tenu de leur potentiel proximité avec les liquides.

Conclusion

Il ne faut pas hésiter à améliorer les normes de sécurité, en étant plus exigeants et plus précis, à la fois sur les valeurs seuils, comme pour les interrupteurs différentiels, et à la fois sur les champs d’applications, comme pour les liaisons équipotentielles ou la conception des appareils (lorsque cela vous concerne). N’oubliez pas que la sécurité n’a pas de prix, le surcoût d’un parasurtenseur ou d’un interrupteur différentiel de plus est à comparer au coût global d’un projet d’habitation.

Le gazogène modernisé pour véhicules à moteurs thermiques

Introduction

Le gazogène est un dispositif permettant de produire un gaz combustible à partir de bois ou de charbon. Nous l’évoquons dans d’autres de nos articles. Il a servi à faire fonctionner des véhicules lorsque le pétrole venait à manquer, pendant et après la seconde guerre mondiale par exemple. Nous parlerons dans cet article uniquement du gazogène appliqué à la locomotion. Des installations stationnaires ultra modernes sont déjà utilisées pour produire de l’énergie (électricité et chaleur). Le gazogène appliqué à la locomotion est un exemple particulièrement représentatif du principe de recontextualisation. Mais c’est aussi un exemple tristement représentatif du mimétisme technologique et de la non recontextualisation. En effet, il existe dans le monde une grande communauté de bricoleurs de gazogènes, et pourtant, presque tous utilisent ou suivent à la lettre des plans périmés depuis presque un siècle !
En faisant une recherche sur internet, vous trouverez très facilement, dans la rubrique « images » des moteurs de recherche, d’anciens dessins issus de livres bientôt centenaires.
Il est difficile d’expliquer pourquoi les bricoleurs sont si peu nombreux à se dire que ces plans sont totalement « périmés ». Certains ont néanmoins ajouté des servo-vannes contrôlées par électronique afin d’améliorer le concept, mais aucun ne semble avoir fait le travail de modernisation « global ». De plus, comme l’industrie de la locomotion est dominée par le pétrole, il n’est pas surprenant qu’aucun bureau d’étude n’ai travaillé sur le sujet du gazogène dédié à la locomotion.
Ainsi, certains disent « un véhicule à gazogène, ça prend du temps à démarrer, le ralenti moteur est trop élevé, il faut régler constamment la richesse du mélange, on perd 30% de la puissance d’origine du moteur, etc. »
Il ne semble pas exagéré de dire qu’il est totalement inadmissible d’entendre ces phrases qui sont basées sur une certaine conception ancienne du gazogène, qui n’est jamais remise en question.
Vous êtes-vous déjà posé les questions de savoir comment nous pourrions résoudre tous ces problèmes, en considérant l’âge des plans disponibles ? …
Dans tous les cas, nous l’avons fait et nous vous proposons une solution de modernisation globale du gazogène dédié à la locomotion. Dans cet article nous ne nous préoccuperons pas de la partie production et filtration du gaz, puisque cette partie est souvent déjà traitée par les bricoleurs, mais aussi par les professionnels concevant les installations stationnaires. Il est relativement simple de les extrapoler au contexte du gazogène embarqué. Nous avons toutefois plus ou moins traité certaines de ces étapes dans notre article sur le gazogène stationnaire. De plus, « thermochimiquement » il n’y a pas eu d’avancées récentes qui laisseraient penser qu’une marge importante de progression existerait en ce qui concerne la conception des foyers eux-mêmes. Nous restons cependant prudents avec ce genre d’affirmations, et ne serons en aucun cas vexés de devoir admettre le contraire.

Voici un résumé rapide des solutions que nous proposons, avant d’entrer dans le vif du sujet :

Casser le lien direct entre le moteur et le gazogène : en effet, en intercalant un compresseur et une réserve entre le gazogène et le moteur, le lien direct qu’a la production de gaz avec le cycle du moteur est cassé. Ainsi, les effets d’irrégularités liés à l’aspect granuleux et aléatoire du foyer du gazogène sont estompés. Il est possible d’utiliser un compresseur dédié à la suralimentation en air dont on détourne l’usage. La pression de la réserve tampon ainsi créée n’a pas la nécessité d’être très élevée, quelques tours de moteur d’avance devraient suffire. Un vaste volume du réservoir tampon devrait également permettre une bonne répartition des différents gaz, créant ainsi un « gaz moyen » de composition relativement constante. Une ancienne bouteille de butane dite « 13 kg » pourrait convenir.
Utiliser un stockage « longue échéance » pour démarrer instantanément : si l’on comprime du gaz, lors de la phase de fonctionnement normal du gazogène, il est possible de constituer une réserve de gaz nous permettant de démarrer le véhicule instantanément, pendant que le foyer s’allume. Bien évidemment, nous pourrions imaginer utiliser un gazogène stationnaire et comprimer le gaz obtenu dans des bouteilles. Seulement, le gaz que produit un gazogène est dit « pauvre » il contient en effet du CO2, incombustible, et du diazote, lui aussi incombustible. Cela signifie qu’il faudrait dépenser de l’énergie pour comprimer des gaz inutiles. La place qu’ils occuperaient dans les réservoirs réduirait aussi considérablement l’autonomie du véhicule. La pression de stockage nécessaire aux véhicules à gaz naturel, non liquéfiable à température ambiante, est de plusieurs centaines de bars ! Rappelons aussi que le principal gaz combustible que produit un gazogène n’est autre que le monoxyde de carbone, qui est toxique. Ainsi, un stockage massif à haute pression, en plus d’être techniquement sensible, pourrait être particulièrement dangereux. De plus, le dihydrogène, produit également par le gazogène, combustible cette fois, a la fâcheuse tendance à s’infiltrer dans les joints et à fissurer les réservoirs, davantage lorsque la pression est élevée. La stockage sous pression du dihydrogène est un problème complexe et coûteux à mettre en œuvre, mais non impossible pour autant. Ce dernier est utilisé dans les véhicules à pile à combustible par exemple. Il existe aussi des bombonnes de dihydrogène gazeux dans l’industrie et les laboratoires. En résumé, nous sommes restés sur l’idée de développer un gazogène embarqué sur le véhicule, en utilisant tout de même une réserve de démarrage à pression « usuelle ». Une bouteille dédiée au gaz propane (modèle dit « 35 kg ») à 10 bars peut tout à faire faire l’affaire pour parcourir quelques centaines de mètres, laissant le temps au gazogène de démarrer.
Utiliser la suralimentation en air pour retrouver la puissance d’origine du moteur : dans d’anciens articles des années 40 au sujet des gazogènes, on pouvait lire que les compresseurs étaient des appareils « coûteux et sensibles » et qu’il valait mieux réaléser le moteur et changer la course en remplaçant le vilebrequin si l’on souhaitait retrouver la puissance du moteur à essence d’origine lorsqu’il fonctionnait avec du gaz de bois. Il faut penser, bien évidemment, en lisant de vieux articles, aux contextes dans lesquels ils ont été rédigés. Le terme compresseur désignait en fait les « turbocompresseurs » ou autres compresseurs de suralimentation en air. Il va de soi que, depuis les années 40, les choses ont bien changé. De nos jours, presque tous les véhicules neufs sont équipés de turbocompresseurs ! De ce fait, la solution pour regagner 30% de puissance, parce que le gaz utilisé dans le moteur est pauvre, n’est plus qu’un détail de nos jours. Nous proposons l’usage du turbocompresseur, qui est la solution de suralimentation la plus commune.
Utiliser une logique de commande électronique : il est évident que nous suggérons l’utilisation d’un microcontrôleur afin d’automatiser le fonctionnement du gazogène embarqué, de telle sorte qu’il n’y ai plus qu’à tourner la clé pour démarrer le véhicule. L’automatisation associée à l’usage d’une réserve « longue échéance » rend ce véhicule presque similaire à ceux fonctionnant au pétrole. La nécessité du décendrage et du nettoyage des filtres reste difficile à éliminer. Le décendrage peut se faciliter par l’utilisation d’une station d’aspiration qui se connecterait à une prise spécifique directement reliée au fond du foyer (ou des foyers s’ils sont multiples).

1.Partie préparation

Pour rappel, nous considérons que le gaz est déjà produit, filtré et correctement refroidi. La partie production du gaz est constituée du gazogène lui même, des filtres, du refroidisseur, du récupérateur de condensats, etc. Cependant, c’est le compresseur volumétrique de notre schéma qui est responsable du débit de gaz, entretenant le fonctionnement de la « partie production ».

1.1 Partie préparation, nomenclature explicative

1. Tirette habitacle : elle permet d’agir sur une vanne conventionnelle type gaz, afin d’isoler la réserve longue échéance. Sa fermeture doit être obligatoire pour arrêter le moteur. Elle devra donc être équipée de détecteurs mécaniques de position, non représentés sur le schéma.
2. Vanne d’isolement : vanne type gaz évoquée ci-dessus.
3. Pressostat compresseur : ce pressostat est celui qui donne la consigne de fonctionnement au compresseur haute pression, lequel n’entre en action que lorsque le gazogène a pris le relais sur la réserve longue échéance, afin de garantir le stockage d’un gaz suffisamment riche.
4. Capteur de pression : le capteur de pression, lui, donne au microcontrôleur la valeur de la pression dans la réserve longue échéance. Elle peut ensuite être retransmise à la jauge située dans l’habitacle. Veuillez noter qu’il est totalement proscrit d’utiliser un manomètre qui serait placé dans l’habitacle. En effet, cela voudrait dire qu’un capillaire relierait physiquement le réservoir à l’habitacle, en cas de fuite, cela pourrait se solder par une intoxication mortelle au monoxyde de carbone.
5. Électrovanne « exploitation » : l’électrovanne exploitation , commandée par le microcontrôleur, permet de décider des moments d’utilisation de la réserve. Elle se ferme au moment où le gazogène prend le relais, et s’ouvre au démarrage pour utiliser le moteur instantanément.
6. Pot décanteur : il a pour fonction de recueillir les condensats issus de la compression du gaz.
7. Vanne de purge : manuelle ou automatique, elle permet de purger le pot décanteur.
8. Limiteur de pression : c’est un accessoire de sécurité indispensable à tout système de compression, elle peut être équipée d’un détecteur mécanique pour avertir la partie commande (microcontrôleur) d’un éventuel dysfonctionnement.
9. Clapet anti retour : même si le compresseur 10 lui même contient un clapet supposé jouer le rôle d’anti retour, il est recommandé d’en utiliser un autre en redondance, dont la qualité peut être indépendante de celle du compresseur.
10. Compresseur haute pression : il comprime le gaz dans la réserve, une fois que le gazogène a pris le relais. Les moments d’activations du compresseur peuvent être choisis par la partie commande, notamment si elle reçoit des informations de la part de capteurs tels que la sonde lambda que nous évoquerons dans la partie injection. Ainsi, il est possible de sélectionner une certaine qualité de gaz, utile à l’autonomie et au bon fonctionnement du moteur lors de la phase de démarrage.
11. Réserve « longue échéance » : constituée, par exemple, d’une ancienne bouteille de propane, c’est elle qui permet de stocker une partie du gaz, dédié au démarrage instantané du véhicule.
12. Capteur de pression : ce capteur de pression est un instrument utile au fonctionnement, il permet notamment d’avoir une idée du niveau de tirage du foyer. C’est à dire que s’il mesure une dépression trop élevée, on peut présupposer une obstruction trop forte du foyer. Au contraire, si la dépression est trop faible, cela peut témoigner d’une défaillance en alimentation en combustible du foyer.
13. Compresseur volumétrique : basé sur un compresseur à lobes ou à vis de suralimentation dont l’usage est détourné, c’est lui qui pré-comprime légèrement le gaz, cassant ainsi le lien direct entre le moteur du véhicule et la production du gaz. Il est facile de trouver ce type de compresseur en occasion. Il doit être actionné mécaniquement par le moteur du véhicule. La pression qu’il doit fournir doit être supérieure à la pression de suralimentation en air du moteur. En effet, le gaz devra pouvoir être injecté et mélangé à l’air d’admission, lui même sous pression.
14. Bypass : il permet tout simplement de réguler la pression fournie par le compresseur qui est de type volumétrique. S’il s’agissait d’un compresseur centrifuge, alors le bypass ne serait pas nécessaire.
14.1 Vanne de bypass : c’est la vanne qui met en communication la sortie du compresseur à son entrée.
14.2 Vanne sortie compresseur : c’est cette vanne qui injecte le gaz au réservoir courte échéance.
15. Actionneur « allumage en marche » : il permet d’actionner les vannes 15.1 et 15.2 qui permettent de dévier le flux de gaz vers la torchère d’allumage, en traversant directement la turbine 20.
15.1 Vanne d’isolement: elle empêche un flux de gaz parasite de traverser les différentes réserves pendant la phase d’allumage.
15.2 Vanne d’isolement: elle envoie directement la sortie du compresseur volumétrique vers la turbine centrifuge.
16. Clapet anti retour : il empêche notamment le reflux de gaz lors de la phase d’utilisation du réservoir de démarrage.
17. Réserve courte échéance : élément central du système, c’est la réserve qui permet la création d’un « gaz moyen » ainsi que l’alimentation régulière du moteur, avec l’aide du régulateur de pression 20.
18. Capteur de pression : utile au système de commande et au expérimentations, notamment pour le développement de l’algorithme de régulation de l’injection de gaz, il transmet la valeur de pression du réservoir courte échéance à la partie commande.
19. Actionneur « premier allumage » : actionneur de la vanne 19.1.
19.1 Vanne de communication : elle permet, lors du premier allumage, à la turbine centrifuge d’aspirer le gaz au travers de son parcours complet, en purgeant ainsi tous les dispositifs traversés, réservoir courte échéance compris.
20. Turbine centrifuge d’allumage : elle permet l’allumage du gazogène lorsque le réservoir longue échéance a été purgé et ne contient donc plus assez de gaz pour démarrer le moteur. Dans un tel cas, il faut attendre le temps de chauffe du gazogène pour démarrer le moteur du véhicule.
21. Régulateur de pression : mécanique, ce régulateur pilote le bypass du compresseur volumétrique afin de maintenir une pression constante dans le réservoir courte échéance.

2. Partie injection

2.1 Partie injection, nomenclature explicative

Partie en cours de rédaction.

Poste de travail de restauration de batteries acide-plomb.

Introduction

Dans l’article sur le tout ou rien, nous avions vu qu’il existait différentes méthodes pour tenter de restaurer les batteries au plomb. Nous proposons, ne faisant ainsi pas de « tout ou rien », une méthodologie qui utilise, sans démontage avancé de la batterie, simultanément :

La désulfatation électronique qui envoie des impulsions à la fréquence de résonance du sulfate de plomb supposées aider plus efficacement qu’une recharge normale, au retour du soufre dans la solution d’électrolyte sous forme ionique.
La désulfatation chimique qui utilise un détergent pour retirer le sulfate de plomb des électrodes.
La désulfatation mécanique qui par des remous de jets d’eau sous pression lavent les électrodes en retirant les agglomérats de sulfate de plomb. Notez que dans certains pays, les batteries au plomb sont réparées par démontage complet et brossage manuel ou remplacement des électrodes. Cela pose des questions d’hygiène et de sécurité liées à la manipulation du plomb.

Veuillez noter que, la sulfatation des électrodes fait partie du fonctionnement normal d’une batterie acide-plomb. C’est lorsque la présence de sulfate de plomb sur les électrodes est trop importante que la résistance interne de la batterie ne permet plus la circulation d’un courant susceptible de relancer le processus de charge (réduction sur la cathode, oxydation sur l’anode).

Un élément de batterie démonté. A gauche, les plaques de bioxyde de plomb sulfatées, le sulfate de plomb est le précipité blanc, bien visible, il peut se retirer par brossage manuel. Au milieu les plaques de plomb légèrement délitées au niveau de leur connexion, mais réutilisables. A droite, les entretoises en matériau souple qui, repliées, recouvraient les plaques de bioxyde de plomb. Ces intercalaires imperméables aux liquides soudés sur trois de leurs côtés constituent un cauchemar pour la restauration, car elles empêchent la solution d’EDTA d’atteindre le sulfate de plomb facilement.

Ainsi la batterie ne fonctionne plus. Vous conclurez donc que, non seulement il ne faut jamais ajouter d’acide dans une batterie sulfatée, ce qui aurait pour conséquence de la saturer davantage en soufre, et que la première chose à tenter pour réparer une batterie n’est autre qu’une charge prolongée. La charge est en elle même le premier procédé de désulfatation.

Le procédé et son matériel associé

Schéma

Poste n°1 : La toute première action à tenter pour réparer une batterie est une charge prolongée. Avant de tenter une recharge, il faut s’assurer que le niveau d’eau dans les compartiments est suffisant. Si la batterie n’est pas munie de bouchons dévissables, il faudra desceller le ou les couvercle(s) afin d’accéder aux compartiments. Après avoir fait l’appoint avec de l’eau distillée exclusivement, une première tentative de charge longue est possible (une journée par exemple). Certaines batteries hors d’usage ont une résistance interne tellement élevée qu’elle ne permet même pas le démarrage du processus de recharge. Dans ce cas, une autre tentative est recommandée avant de poursuivre le processus. En ajoutant une solution de sulfate de magnésium heptahydraté (quantités à étudier) dans les compartiments, puis en secouant la batterie, la résistance interne peut diminuer suffisamment de telle sorte qu’un début de recharge est possible. Dans ce cas, il faut effectivement réaliser la tentative de recharge longue avant de poursuivre le processus. Pour les batterie totalement sulfatée, ce procédé reste malheureusement sans effets.
Poste n°2 : Ce poste est physiquement constitué d’un bac de rétention pour futs industriels, résistant à l’acide sulfurique. Il permet de retourner directement les batteries en provenance du poste 1 (avec succès ou échec de la recharge longue) pour la vidanger. S’il est assez grand il pourra recueillir l’acide de plusieurs batteries. Il convient ensuite de récupérer cette solution puis de la filtrer à 20 microns (à l’aide d’un filtre en nylon). Elle sera réutilisée au poste 5 en corrigeant son taux d’acidité.
Poste n°3 : A ce poste, les compartiments des batteries vides en provenance du poste 2 sont remplies avec une solution d’E.D.T.A. tétrasodique (à ne pas confondre avec l’E.D.T.A.). Il va se produire une réaction générant de la mousse, il convient de laisser la solution jusqu’à l’arrêt de l’effervescence. Le sulfate de plomb est dissout par le détergent. Vous remarquerez qu’en cas de sulfatation très prononcée, la dissolution du sulfate de plomb peut désagréger les électrodes et la batterie serait alors définitivement hors d’usage à moins de la reconstruire par démontage, ce qui n’est pas l’objet du procédé proposé. Ce poste n’est pas qu’un support avec un bac de rétention, il comporte aussi des injecteurs de nettoyage par remous. Lorsque deux batteries ou plus sont remplies de détergent, deux autres dont la réaction s’est arrêtée peuvent être lavées mécaniquement.

1. Pompe (pompe de lave-vaisselle par exemple, résistante à l'acide)
2. Rampes d'injecteurs
3. Supports des batteries
4. Bac en plastique
5. Bac de rétention
6. Passe-cloison en plastique (résistant à l'acide sulfurique)
7. Bac de décantation et de séparation des résidus par centrifugation
8. Filtre (résistant à l'acide)

Poste n°4 : Ce poste est presque le même que le poste 3, si ce n’est que le circuit de pompage est ouvert et que le rinçage se fait en temps limité. Il est peut être possible d’utiliser de l’eau de pluie scrupuleusement filtrée pour remplacer l’eau distillée relativement coûteuse.
Poste n°5 : Ici, les batteries sont remplies de nouveau avec l’électrolyte filtrée récupérée au poste 2. Il est recommandé d’utiliser une solution d’acide au degré inférieur à celui recommandé. Ce degré se déduit de la densité, mesurable avec un pèse acide (l’eau a une densité de 1kg/l). En effet, si du sulfate de plomb encombre encore les électrodes, le soufre qui le compose migrera de nouveau sous forme ionique dans l’électrolyte, ce n’est qu’après avoir rechargé une première fois la batterie que la densité pourra être corrigée (batterie chargée) pour atteindre environ 1.25 kg/l, après l’avoir secouée. Il faut également veiller à ce que le niveau d’électrolyte soit à son niveau normal. Si la densité est anormalement élevée après recharge, c’est sans doute que la batterie était encore partiellement sulfatée et que la recharge a retourné du soufre dans l’électrolyte. Dans ce cas, il faut retirer une partie de l’acide, corriger le niveau à l’eau distillée et poursuivre la charge. Il convient de réitérer cette opération tant que le phénomène est perceptible. Lorsqu’il n’y a plus d’évolution, vous pourrez corriger définitivement, batterie chargée, la quantité d’acide.

Conclusion

Si malgré ce processus une batterie refuse de se recharger, ne serait-ce qu’un peu, vous pouvez la considérer comme irrécupérable au regard des capacités de ce système. Si toutefois la batterie semble commencer à se désulfater, que du courant accepte d’y entrer avec une tension supérieure à 10.8v, alors vous pourrez tenter de réitérer l’opération du poste 1 seule, qui peut suffire, ou bien l’intégralité du procédé.