Vos réservoirs sont-ils prêts pour l'hiver ?
Comment le brassage actif permet d'éviter les dégâts causés par le gel dans les réservoirs d'eau
Introduction
L'hiver s'installe dans l'hémisphère nord, et les services des eaux se préparent à affronter le froid et ses répercussions sur leurs réseaux de distribution. Les ruptures de canalisations et les coupures d'approvisionnement occupent pleinement les équipes d'intervention et les opérateurs. Les réservoirs d'eau risquent de ne pas bénéficier de l'attention nécessaire. Les inspections mensuelles pourraient ne pas avoir lieu comme prévu. À l’approche de l’hiver, les températures à l’extérieur du réservoir d’eau baissent. Dans un réservoir d’eau non brassé, la stratification thermique s’altère. La couche supérieure chaude peut descendre au fond du réservoir tandis que la couche froide remonte, entraînant avec elle les sédiments du fond et compromettant ainsi la qualité de l’eau. À mesure que les températures continuent de baisser, de la glace peut commencer à se former tant à l’intérieur qu’à l’extérieur du réservoir. Dans cet article, nous examinons ce qui arrive aux réservoirs d’eau pendant l’hiver et comment vous pouvez protéger vos réservoirs.L'hiver dans les réservoirs d'eau
Où se forme la glace
Tous les réservoirs d'eau hors sol situés dans des régions au climat froid sont susceptibles de geler. Ils sont exposés aux intempéries, le vent et le froid dissipant rapidement toute chaleur contenue dans l'eau du réservoir. Les réservoirs surélevés sont particulièrement sujets à la formation de glace.Colliers (ou « beignets de glace »)
À mesure que la température de l'air baisse, de la glace commence à se former sur les parois du réservoir exposées, sous l'effet du cycle de remplissage et de vidange. À chaque cycle de montée et de descente du niveau d'eau, une nouvelle couche de glace peut se former. Ces anneaux de glace deviennent très épais et lourds, ce qui compromet l'intégrité du réservoir.Glace flottante
Selon les conditions d'exploitation du réservoir, une couche de glace flottante peut se former. Son épaisseur augmente à mesure que le froid persiste et que l'eau reste immobile dans le réservoir.Évents et trop-pleins
Les évents sont conçus pour permettre à l'air d'entrer et de sortir du réservoir en fonction du cycle de remplissage. Les trop-pleins permettent à l'eau de s'écouler lorsque le réservoir est trop plein. Les grilles recouvrant les évents et les trop-pleins, qui empêchent les insectes de s'introduire en été, peuvent se boucher avec de la glace, ce qui réduit, voire empêche, la circulation de l'air et de l'eau. Des trop-pleins qui fuient lentement favorisent la formation de glace à l'extérieur du réservoir.Dommages causés au réservoir par le gel
D'un point de vue opérationnel, la formation de glace dans un réservoir réduit son volume de stockage. Cela a des répercussions sur l'approvisionnement en eau potable et sur les réserves destinées à la lutte contre les incendies. Les dégâts matériels causés par la glace peuvent être importants et coûteux à réparer.Revêtements et équipements internes
D'épaisses couches de glace peuvent arracher les échelles et les canalisations des parois des réservoirs. La glace flottante monte et descend au gré des variations du niveau d'eau, frottant ainsi contre les parois du réservoir. Ce phénomène endommage le revêtement et les équipements internes.Bouches d'aération et trop-pleins obstrués
Lorsque les évents destinés à protéger les réservoirs contre la surpression sont obstrués par de la glace, les contraintes circonférentielles exercées sur l’acier et les joints peuvent entraîner la rupture de la paroi du réservoir. Le débordement d’un réservoir provoque la formation de glace à l’extérieur de celui-ci. Ces glaçons peuvent devenir très lourds, bien plus lourds que ce qui avait été prévu lors de la conception du réservoir. Les pressions générées lors du cycle quotidien de gel-dégel peuvent déformer ou briser un réservoir d’eau. La glace est également lourde, et ce poids supplémentaire peut entraîner l’effondrement du réservoir. À -7,6 °F/-22 °C, la pression exercée par l'eau qui gèle peut atteindre 40 000 psi – A. Johnson, SciencingMéthodes traditionnelles de prévention de la formation de glace dans les réservoirs
Conception
Dans les climats froids, la conception d’un réservoir d’eau constitue la première ligne de défense contre les dégâts causés par le gel. La norme AWWA M42 définit les éléments de spécification à prendre en compte lors de la conception de réservoirs de stockage d’eau destinés aux climats froids. Le fait de maintenir les équipements essentiels, tels que les échelles et les tuyaux de trop-plein, au-dessus du niveau de l’eau, par exemple, réduit le risque de dégâts liés au gel. Une fois qu’un réservoir correctement conçu est en place, certaines mesures opérationnelles peuvent influencer la formation de glace à l’intérieur des réservoirs d’eau.Mesures opérationnelles
Il existe depuis des années certaines méthodes opérationnelles visant à prévenir ou à réduire la formation de glace dans les réservoirs, avec plus ou moins de succès.Renouvellement de l'eau
Une approche courante consiste à faire circuler l’eau à l’intérieur du réservoir à l’aide d’une pompe. En assurant un renouvellement suffisant, on empêche la formation de glace. Cependant, la mise en circulation de l’eau nécessite une quantité d’énergie importante et peut s’avérer impossible à mettre en œuvre dans certains systèmes. Les réservoirs peuvent être équipés de pompes permettant de faire recirculer l'eau chaude entrante depuis le fond du réservoir jusqu'à sa partie supérieure. Avec une puissance de pompage suffisante, cela permet d'empêcher la formation de glace en réchauffant les couches supérieures et en maintenant l'eau en mouvement. Toutefois, selon la taille du réservoir, cette méthode consomme beaucoup d'énergie.Isolation
L'isolation permet de conserver la chaleur dans le réservoir, ce qui réduit la formation de glace. Cependant, cette solution peut s'avérer coûteuse et ne fait généralement que retarder l'inévitable. Si les températures restent basses, la chaleur s'échappe quelle que soit l'épaisseur de l'isolation.Chauffages
Dans les régions où le climat est extrêmement froid, il peut s'avérer nécessaire d'équiper les réservoirs de dispositifs de chauffage. Cependant, non seulement ces dispositifs entraînent une consommation d'énergie élevée, mais ils ne permettent pas toujours d'empêcher la formation de glace dans le réservoir. Le dispositif de chauffage doit être capable de réchauffer suffisamment l'eau située au fond du réservoir pour qu'elle remonte. Si elle n'est pas suffisamment réchauffée, l'eau froide située en haut du réservoir continuera de geler.Avantages du malaxage actif
Empêche la formation de glace dans les réservoirs
Il semblerait que les méthodes traditionnelles ne soient pas les plus efficaces pour prévenir les dégâts causés par le gel dans les réservoirs d'eau. À mesure que la technologie progresse, de nouvelles solutions voient le jour. L'une d'entre elles, le brassage actif, joue un rôle essentiel dans le maintien de la qualité de l'eau pendant les mois les plus chauds et permet également d'empêcher la formation de glace en hiver.Réduit et élimine la formation de glace
Le brassage actif consiste à faire remonter l'eau plus chaude et plus dense du fond du réservoir vers la couche supérieure, plus froide. Utilisé en continu, le brassage actif permet de maintenir toute l'eau du réservoir à une température constante. Le fait de maintenir l'eau en mouvement empêche la formation de glace.Améliore la qualité de l'eau tout au long de l'année
L'un des principaux effets de la formation de glace dans les réservoirs d'eau est l'endommagement du revêtement. Des anneaux de glace, que certains appellent « beignets », peuvent arracher les revêtements des parois du réservoir, tandis que la glace flottante les use et les endommage. Les revêtements endommagés sont propices au développement de biofilms par temps chaud, ce qui fait de la contamination et de la corrosion des risques réels. Une agitation active élimine la formation de glace, réduit l'usure des revêtements et des équipements annexes, et améliore la qualité de l'eau tout au long de l'année. Découvrez comment le mélangeur de cuve actif CertiSafe™ de Kasco peut vous aider à protéger vos cuves cet hiver.