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Le refroidissement efficace constitue le pouls d’un système de propulsion maritime et des systèmes auxiliaires. La chaleur doit être évacuée de l’eau de chemise du moteur principal, du refroidisseur d’air de suralimentation, du refroidisseur d’huile lubrifiante, du générateur d’eau douce et des circuits de refroidissement à bord vers la mer, sans compromettre les températures consignées essentielles sous des conditions de charge variables. Les échangeurs de chaleur à plaques (PHE) sont privilégiés dans ces applications en raison de leur conception compacte, de leurs caractéristiques de performance et de leur facilité de configuration.
Dimensionnement approprié et marges de conception thermique
Lors de la conception et de l’installation d’un nouveau navire, l’échangeur de chaleur à plaques ne doit pas uniquement tenir compte des données publiées par le constructeur du moteur, mais doit toujours intégrer toute marge marine supplémentaire que vous savez être générée par votre service au fil du temps. Pour toute construction neuve ou tout renouvellement, il est recommandé d’attribuer à l’échangeur de chaleur à plaques une marge minimale de 10 à 15 % pour encrassage marin, afin de garantir que les températures de sortie prévues en conception soient atteintes dès l’état neuf et ce, tout au long des intervalles entre opérations de nettoyage, même lorsque l’encrassement se développe. Température de rapprochement : envisagez d’utiliser une température de rapprochement plus faible, car les performances supérieures l’exigent, mais tenez compte de l’énergie supplémentaire requise par les pompes. Les ingénieurs thermiques de SME modéliseront toute votre plage de fonctionnement, depuis la navigation lente à une température de mer de –5 °C jusqu’à la charge maximale à 35 °C sur le circuit d’eau douce, afin de s’assurer que l’échangeur de chaleur à plaques proposé a été correctement dimensionné.
Optimisation de la répartition du débit et de la gestion des pertes de charge
Il est essentiel que les débits des circuits d’eau de mer et d’eau douce soient répartis uniformément sur l’ensemble des plaques d’un même bloc d’échangeurs à plaques (PHE), afin de garantir que chaque section du PHE fonctionne dans des conditions optimales. Le concepteur doit également veiller à établir un régime d’écoulement qui, côté eau de mer, minimise la perte de charge grâce à une conception adéquate du nombre de passes et du nombre de plaques, tandis que, côté eau douce, un équilibre doit être trouvé entre l’optimisation du transfert thermique et l’obtention d’une bonne température d’approche. La surveillance des pertes de charge des deux côtés du PHE est devenue une méthode permettant une intervention proactive sur les circuits de refroidissement. Les équipes de SME installent régulièrement des transmetteurs différentiels de pression montés en permanence et surveillés, ce qui permet d’intervenir rapidement pour le nettoyage.
Stratégies de commande intelligentes et régulation de la température
Bien que la régulation à l’aide d’une vanne de dérivation à trois voies fonctionne, elle gaspille souvent une énergie pompée précieuse. Une régulation à débit variable via la pompe principale équipée de variateurs de vitesse (VSD) permet d’améliorer le transfert thermique au niveau de l’échangeur à plaques (PHE) en maintenant une vitesse constante du débit d’eau de mer, quelles que soient les variations de charge. Cela assure un transfert thermique plus efficace à travers l’ensemble des plaques, contrairement à la circulation forcée de toute l’eau refroidie dans la baie de la pompe de refroidissement. Des capteurs de température doivent être installés aux entrées et sorties des deux fluides afin de fournir des boucles de rétroaction précises au système de commande du navire. SME est spécialisée dans le remplacement des anciens tableaux de commande de refroidissement par des solutions plus intelligentes et automatisées, en collaboration avec votre fournisseur de VCU / d’automatisation.
Régimes de maintenance et atténuation de l’encrassement
Sans nettoyage régulier d’un échangeur à plaques (PHE), un système de refroidissement lié à la mer subira naturellement une baisse de performance et d’efficacité. La croissance de micro-organismes dans l’eau de mer côté mer au sein du PHE et l’encrassement qui en résulte commenceront à isoler la surface de transfert thermique. Sur la base de résultats de surveillance réels, un cycle d’entretien optimisé est prévu, plutôt qu’un calendrier rigide. En général, le nettoyage devient nécessaire lorsque la perte de charge côté eau de mer augmente de 20 % par rapport à sa valeur initiale propre, ou lorsque la température de sortie de l’eau douce augmente de plus de 2 °C à pleine charge. Si des dépôts de tartre de calcium se sont formés, un nettoyage chimique sur site permettra généralement de les éliminer facilement et efficacement ; toutefois, si des corps étrangers se sont coincés entre les plaques ou si l’encrassement biologique persiste, un nettoyage par jet haute pression, effectué après démontage de l’appareil dans un chantier naval, sera requis.
Pour les navires souffrant d’encrassement biologique répété, l’installation d’un système de protection contre la corrosion par courant galvanique (MGPS) peut constituer une solution efficace. À coût maîtrisé, en toute sécurité, rapidement et sur site partout dans le monde, dans n’importe quel chantier naval, même pendant le fonctionnement (en navigation), nous garantissons la continuité de l’exploitation de vos navires. Des performances optimales de refroidissement dans vos circuits de refroidissement pour PHE reposent sur une approche intégrée équilibrée : conception optimale du système, maîtrise des procédés, surveillance régulière, concepts robustes de maintenance et connaissance approfondie des caractéristiques opérationnelles de vos navires. L’expertise de SEM Group dans le secteur maritime, acquise depuis deux décennies, ainsi que sa clientèle mondiale — des dizaines de milliers de navires et de propriétaires de navires — font de nous votre partenaire pour améliorer vos performances de refroidissement. Notre équipe compte plus de 100 ingénieurs spécialisés et techniciens experts, soutenus par un atelier de 5 000 m² (Nantong, Chine), certifié ISO 9001/14001/45001 (ANAB / IAF / UKAS), ainsi que par notre réseau mondial. Lorsque des solutions marines hautement efficaces et optimisées sur le plan des coûts sont requises, faites confiance à l’expertise SME !