Problèmes et conséquences : le calcaire

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.

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 particuliers, 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.


Contexte chimique (calcification)

 

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.

 
Exemples de dépôts de calcaire dans les canalisations

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.


Exemple d’incrustation de calcaire sur des résistances


 

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