Les produits commerciaux, souvent multi composants, ne répondent pas toujours aux besoins spécifiques de l’aquariophile. Cet article propose de comprendre l’impact des composants, leur choix, pourquoi les utiliser, comprendre la chélation, les conditions d’un apport efficace et propose une méthode pratique pour réaliser ses solutions et contrôler les apports.

1. Macroéléments et oligoéléments

L’eau de mer est une solution complexe contenant une grande variété d’éléments dissous. Le tableau périodique (figure 1) les classe d’un point de vue chimique dans plusieurs groupes et familles, depuis les métaux alcalins, de transition, pauvres, les non métaux, métalloïdes et halogènes. On peut aussi les distinguer selon leur concentration, leurs rôles ou le niveau de consommation biologique… la liste qui suit n’est qu’informative :

• Les macro-éléments, présents en concentrations élevées (mg/l), responsables de la salinité S35, de l’équilibre ionique, de l’effet tampon (KH) ainsi que de la calcification des coraux et autres organismes. Il s’agit des chlorures (Cl), sodium (Na), sulfates (SO4), magnésium (Mg), calcium (Ca), potassium (K), carbonates (CO3, HCO3), brome (Br), bore (B), strontium (Sr), fluor (F).
• Les oligo-éléments, sont présents en très faibles concentrations (µg/l) mais essentiels au métabolisme des organismes et au bon fonctionnement de l’aquarium : chrome (Cr), cobalt (Co), cuivre (Cu), fer (Fe), manganèse (Mn), molybdène (Mo), nickel (Ni), vanadium (V), zinc (Zn),  sélénium (Se), silicium (Si), iode (I), fluor (F), lithium (Li)…
  Parmi ces derniers, certains métaux (Cu, Zn, Cr, V, Ag) sont à la fois des oligo-éléments bénéfiques à faible dose mais potentiellement toxiques selon la concentration. Ils méritent une grande attention lors du dosage.
• Les nutriments : essentiels à la croissance des organismes en quantité moindre que les macro-éléments : azote (N), phosphore (P), carbone (C).
• Les métaux lourds, toxiques qui n’ont aucune fonction biologique et que l’on ne supplémente jamais : mercure (Hg), plomb (Pb), cadmium (Cd), thallium (Tl), arsenic (As), béryllium (Be)…

Le protocole de supplémentation se soucie guère de la concentration. Par simplification, des macro éléments tels que brome (Br), bore (B), strontium (Sr), fluor (F) à faible concentration dans l’eau de mer (1 à 65 mg/l) pourront être traités ici comme des oligoéléments.

Source : Wikipédia

2. Sources d'(oligo)éléments pour les organismes marins

Les oligo-éléments peuvent être assimilés selon deux voies principales : via la nourriture sous forme particulaire et par absorption directe depuis l’eau sous forme dissoute.

2.1. Capture de nourriture particulaire

C’est le mode d’apport nourricier à privilégier dans notre aquarium. Les organismes de l’aquarium : coraux et autres invertébrés filtreurs ou non, tirent leurs oligo-éléments essentiellement à partir de leur nourriture. En effet, ils assimilent mieux certains métaux quand ils sont incorporés dans des composés organiques (enzymes, protéines, microalgues, bactéries, etc.). Par exemple les poissons et coraux absorbent mieux le fer lorsqu’il est intégré dans des cellules vivantes (phytoplancton, zooplancton).

L’article Alimentation des poissons marins en aquarium traite largement de ce sujet et le Calculateur Nourriture des poissons marins d’aquarium permet d’évaluer les apports pour chaque ingrédient. On y verra que poissons, céphalopodes, crustacés, planctons et algues proposent de nombreux oligoéléments biodisponibles, de manière équilibrée, selon le cas : Ca, Cu, Fe, I, K, Mg, Mn, P, Se, Zn et bien d’autres encore. Les coraux peuvent bénéficier des mêmes avantages directement à partir de nourritures similaires finement broyées, ou indirectement comme maillon de la chaine alimentaire.

2.1. Absorption de composés dissous

Les organismes marins ont à leur disposition des nourritures équilibrées. Il n’en est pas de même avec les aliments aquariophiles aux compositions parfois mystérieuses. Les préparations plus équilibrées constituées de produits marins (fruits de mer, algues…) présentent de meilleures garanties. Cependant il existe le risque de proposer insuffisamment un constituant particulier pouvant conduire à une carence. Aussi on aura intérêt à proposer les oligoéléments assimilés par absorption.

En effet, de nombreux invertébrés absorbent des oligo-éléments sous forme dissoute dans l’eau. Par exemple les coraux durs et les mollusques à coquille y puisent Ca, Sr, Mg, Mn… pour la calcification de leur squelette ou coquille. L’absorption de certains éléments se déroule au travers des parois cellulaires externes mais plus généralement par absorption interne après ingestion de l’eau. C’est en partie le cas des coraux.

Si certains éléments sous forme ionique simple (Ca²⁺, Mg²⁺, Sr²⁺, Mn2+, Zn²⁺, Cu²⁺…) sont facilement absorbés, ce n’est pas le cas de ceux qui se présentent sous des formes peu biodisponibles pour des raisons diverses (Fe³⁺, Mn³⁺, MnO2…). Le fer étant le plus difficilement disponible et d’ailleurs souvent carencé en aquarium. Ces derniers, indispensables au métabolisme, peuvent toutefois être absorbés quand ils sont naturellement complexés avec des anions présents dans l’eau de mer : les ligands, tels que les acides aminés et les acides organiques.

Les éléments dissous sont également, et plus facilement, absorbés par les microorganismes tels que les bactéries, protozoaires, planctons… constituant la nourriture des coraux. Ces derniers bénéficient ainsi indirectement des oligoéléments disponibles dans l’eau.

En aquarium on aura donc intérêt à proposer les oligoéléments dissous en quantité suffisante et sous formes assimilables liées à des composants organiques.

3. Pourquoi utiliser des solutions d'(oligo)éléments

L’aquarium est le siège de nombreuses réactions chimiques ou biochimiques telles que les transformations de l’azote, les changements d’états du carbone inorganique, les précipitations, les réactions d’oxydoréduction, la photosynthèse des algues, la respiration des organismes, la dismutation de l’iode…. La qualité de l’eau est ainsi en constante évolution.

Ses constituants et leur concentration, nous l’avons abordé, jouent un rôle souvent important sur les processus métaboliques des organismes. Le récifaliste doit donc surveiller régulièrement la présence des oligoéléments en quantité nécessaire. L’article Traitements de l’eau récifale définit, pour les principaux éléments mesurés, le taux normal et l’impact d’une carence ou d’un excès sur les coraux. Le récifaliste accorde un intérêt particulier aux coraux que l’on sait sensibles aux dérives. Ce faisant c’est l’ensemble des habitants (invertébrés et poissons), et plus globalement l’équilibre de l’aquarium qui en bénéficient.

Les fluctuations de la qualité de l’eau se traduisent à l’équilibre par un bilan de consommation des différents constituant que révèlent les analyses chimiques ICP au moment du prélèvement. Le récifaliste est donc en mesure de corriger les carences observées au cas par cas avec complémentation ponctuelle. S’il exploite différentes analyses ICP sur une période il peut en déduire les consommations journalières en microgrammes d’élément par litre d’aquarium (µg/l/j) et les anticiper par des supplémentations régulières.

Ces ajouts se réalisent au moyen de solutions contenant les éléments (majeurs ou à l’état de traces) visés. Il dispose de produits commerciaux et, s’il le juge pertinent, de solutions qu’il peut lui-même préparer.

3.1. Produits commerciaux

Le commerce propose de nombreux produits. Ils ne sont malheureusement pas toujours adaptés à une supplémentation ciblée, soit que le produit est composé de différents oligoéléments non identifiés, ni quantifiés, soit que la gamme proposée est incomplète (ex. limitée à l’iode).

On le constate sur les réseaux sociaux, la supplémentation axée sur les seuls éléments en carence convainc de plus en plus d’aquariophiles lassés par les dérives inéluctablement engendrées par des produits multiéléments. Quelques enseignes proposent heureusement des oligoéléments individuels, tels que les produits Tridacna, les gammes ATI Trace Elements, Fauna Marin Elementals, et plus récemment d’autres enseignent ont emboité la démarche.

Plus récemment on peut saluer l’offre de la société Turtle System qui propose une gamme très complète de solutions concentrées et de composition connue, en kits économiquement attractifs. L’aquariophile peut enfin savoir ce qu’il introduit et combien. Cette société a mis en place un protocole No water change (NWC) réduisant à l’extrême les changements d’eau. Son soutien personnalisé démocratise une aquariophilie récifale réfléchie et maitrisée.

Selon les fiches techniques, on peut regretter que de nombreux oligoéléments ne soient pas chélatés. Ce traitement parait pourtant essentiel avec certains métaux, dans le contexte récifal, comme on le verra. Il pourrait expliquer une certaine instabilité et le fait qu’ils ne sont jamais détectables à l’ICP malgré des apports quotidiens parfois importants.

Quelques produits commerciaux.

3.2. Solutions d’oligoéléments DIY

En France, l’offre proposée récemment par la société Turtle System présente tant d’avantages qu’on peut légitimement s’interroger sur l’intérêt de réaliser soi-même ses solutions. En effet, il faut trouver les fournisseurs au détail, choisir parmi les nombreuses molécules celles qui sont acceptables, avec le niveau de pureté adéquat et garanti, disponibles en petite quantité, à coût abordable… certains composés étant difficile à trouver. Il est nécessaire de conserver les produits sans altération, peser avec du matériel de précision, homogénéiser avec rigueur, procéder à des couplages chimiques, approvisionner des récipients adaptés, conditionner sans contamination… le tout en considérant le caractère dangereux, voire toxique, de cetains produits chimiques. De quoi investir dans du matériel et pourvoir malgré soi, et inutilement, à 20 ans de supplémentation. Ce qui suit montrera que réaliser ses propres solutions s’avère une démarche chronophage finalement plus coûteuse que certaines solutions prêtes à l’emploi.

La majorité des aquariophiles pourra donc arrêter ici sa lecture, sauf à titre documentaire. Cet article s’adresse à la petite minorité de ceux qui ne trouveraient pas satisfaction dans l’offre professionnelle, que les volumes à traiter ne soient pas adaptés, le budget très serré, que l’on soit un irréductible adepte du DIY ou simplement comme moi, qui ont besoin d’expérimenter pour comprendre.

4. Choix des éléments

Les éléments ne sont pas administrés sous leur forme pure, soit parce qu’ils sont insolubles et donc non biodisponibles (Fe, Mn, V), soit qu’ils sont hautement réactifs et pour certains, explosifs au contact de l’eau et de l’oxygène (Na, K), inflammables (Mg), toxiques à l’état pur (Cu, I₂) ou qu’ils ne sont tout simplement pas assimilables (fer ferrique Fe³⁺).

Le processus d’absorption des organismes marins nécessite des formes dissoutes et parfois complexes (liés à d’autres ions ou molécules, inorganiques ou organiques) pour qu’ils soient biodisponibles et exploitables. Plusieurs critères influencent le choix des composés.

4.1. Critères de choix des composés

Il importe de sélectionner les composés les plus adaptés selon plusieurs critères :

• Biodisponibilité : Une forme chimique d’un oligoélément peut être mieux absorbée par les organismes marins que d’autres. Par exemple un fer chélaté est mieux absorbé par les coraux.
• Stabilité chimique : Une molécule stable assure que l’oligoélément reste disponible sur une longue période, sans se dégrader par des précipitations ou des réactions chimiques indésirables au pH de l’eau de mer.
• Compatibilité avec les autres composants de l’eau : Certaines molécules peuvent réagir avec des éléments de l’eau et conduire à des précipitations et une perte de l’oligoélément. Les sulfates de fer ou de manganèse sont relativement stables et n’interfèrent pas avec les autres ions majeurs de l’eau de mer (calcium, magnésium, sodium…).
• Toxicité pour les animaux : Certains éléments sont toxiques pour les coraux et d’autres organismes marins, même en faible quantité. Les formes chélatées de zinc ou de cuivre sont moins toxiques que leur formes ioniques (Zn²⁺, Cu²⁺).
• Dangerosité pour l’homme : certaines molécules présentent des risques importants pour l’homme. On pourra privilégier les moins agressives pour un même métal.
• Solubilité dans l’eau osmosée : Les oligoéléments préparés à des concentrations très faibles doivent pouvoir se diluer facilement. Par exemple, l’iode devient rapidement toxique à faible concentration. La solubilité de certains produits est parfois si faible que leur forme n’est pas envisageable. On préfère utiliser les sels des métaux (chlorures, sulfates..) et les formes hydratées pour leur meilleure solubilité en eau osmosée et marine.

• Solubilité dans l’eau de mer : Les molécules doivent également être suffisamment solubles au pH de l’eau de mer pour que l’oligoélément reste dissous et disponible pour les organismes marins. Les sulfates ou les complexes chélatés sont plus solubles dans l’eau que d’autres.
• Offre commerciale : Certaines molécules sont peu disponibles pour un achat en petite quantité par un particulier amateur.
• Coût : Les conditionnements et le niveau de pureté peuvent être si importants que le produit devient prohibitif. Les sulfates et chlorures sont généralement plus accessibles.

4.2. Niveaux de pureté

Faire soi-même ne signifie pas introduire n’importe quoi. De nombreuses normes déterminent les taux de pureté exigés pour les produits chimiques. Les normes nationales ne sont cependant pas toujours harmonisées, et les règlements ne précisent des limites acceptables que pour un secteur d’activités. Ainsi le niveau de pureté des produits chimiques dépend essentiellement du domaine d’utilisation et peut varier de manière importante de l’un à l’autre. Le tableau 1 propose une évaluation globale des niveaux de pureté selon le cas.

Dans le cadre de la supplémentation on visera les produits de pureté de 98 à 99 % destinés à un usage pharmaceutique ou alimentaire. Leurs normes strictes limitent la concentration de contaminants tels que l’arsenic et le plomb, à des niveaux extrêmement faibles (ex. ≤ 1-2 ppm). Leur impact sera alors indétectable par ICP compte tenu des faibles dosages introduits.

Contrairement à des éléments comme le nitrate ou le phosphate, les produits toxiques ne sont toutefois pas toujours facilement éliminés par les processus biologiques. Il peut se produire une bioaccumulation des métaux lourds dans les organismes (poissons et invertébrés). Cependant, celle-ci a peu de risque de devenir critique à long terme aux très faibles concentrations utilisées. Pour s’en assurer il convient de réaliser au minimum une analyse ICP annuelle permettant de détecter une éventuelle dérive.

5. Risques associés aux produits chimiques

5.1. Risques sanitaires

Certains composés sont irritants en contact cutané ou des yeux, toxiques voire cancérogènes en cas d’ingestion ou inhalation, ou toxiques pour la reproduction. Ils affectent alors la capacité à concevoir ou nuisent au développement du fœtus chez l’humain ou d’autres espèces. En présence de risques potentiels pour la santé, la règlementation limite parfois la vente à de faibles concentrations (acide borique) ou aux professionnels.

Le tableau 2 situe les niveaux de risques. Il convient de consulter et respecter les fiches de données de sécurité spécifiques à chaque composé.

5.2. Précautions d’utilisation

En présence de risques potentiels pour la santé humaine et animale les produits chimiques doivent toujours être manipulés avec soin, sans risque de contact avec les muqueuses, d’inhalation ou d’ingestion. Consulter les notices techniques et les fiches de données de sécurité et respecter les instructions spécifiques à chaque composé. Plus globalement :

• Stocker dans des conditions sûres, dans des contenants étiquetés et hors de portée des enfants et des adultes non autorisés.
• Stocker à une température modérée à l’abri de la lumière. Indépendamment de leur dégradation certains composés (nitrate de calcium ou sodium) deviennent explosifs à haute dose en présence de chaleur.
• Œuvrer dans un espace ventilé, hors courants d’airs.
• Éviter toute exposition directe.
• Manipuler avec des équipements de protection adaptés (gants, lunettes, masques).
• Respecter les doses recommandées.
• Éviter les déversements dans l’environnement.

6. La chélation

6.1. Chélation d’un métal

Un métal est dit chélaté (Fe chélaté) quand il est lié à une autre molécule, le chélateur, dont la structure entoure l’élément métallique (figure 2), l’empêchant ainsi de se dissocier en ions libres, avec de nombreux effets bénéfiques.

L’eau de mer contient de nombreux métaux (Al, Ba, Co, Cu, Fe, Li, Mn, Mo, Ni, Ru, Sr, V, Zn…). Son caractère ionique facilite la dissolution de composés divers. Mais ce n’est pas le cas de l’eau pure utilisée pour préparer les solutions, dans laquelle des composés métalliques s’y dissolvent sous leur forme élémentaire. C’est le cas des ions Fe, Mn, Zn, Cu, Ni, Co et V. Pour cette raison on privilégie leurs formes de sels (chlorures, sulfates, nitrates, etc.) qui améliorent grandement leur taux de solubilité dans l’eau douce (osmosée) à 25°C comme le montre le tableau 3.

Cependant d’autres aspects rendent la chélation conseillée et parfois indispensable : pour conserver leur état dissous et leur stabilité au pH de l’eau de mer, ou bien lors d’associations multiéléments (ex. Fe + Mn + Zn…).

Le principe de la chélation est ainsi exploité dans de nombreux domaines tels que la médecine : détoxication des métaux lourds ; l’agriculture : apport de micronutriments ; l’alimentaire : pour éviter l’oxydation des huiles et boissons…
En aquariophilie des conditionneurs d’eau neutralisent les métaux lourds présents dans l’eau de l’aquarium ou du robinet, diminuent la toxicité de l’ammoniac et des nitrites. La chélation permet aussi de détoxifier les métaux lourds et divers polluants accumulés en aquarium (ex. Turtle System Heavy Metal REMOVER). Ses effets sont en bien des points positifs dans les solutions d’oligo-éléments.

6.2. Effets de la chélation

Bien qu’il soit possible de combiner des solutions non chélatées de métaux à de très faibles concentrations, dans certains cas cela présente des risques accrus de précipitation, d’oxydation, de non biodisponibilité, de biodisponibilité éphémère et de toxicité. L’utilisation de chélateurs est alors fortement recommandée. Elle présente plusieurs avantages qui peuvent la rendre utile, voire incontournable lorsqu’il s’agit de combiner plusieurs métaux :

Avantages de la chélation

• Solubilité : la chélation améliore la solubilité des ions métalliques lorsque les conditions s’écartent de l’optimum.
• Stabilité : Réduction des risques de précipitation à pH élevé
  • Réduction des risques de précipitation :
    Même à très faible concentration, la probabilité qu’un ion métallique rencontre des ions compétiteurs en très grande concentration dans l’eau de mer, est élevée. Ainsi, les solutions non chélatées de métaux peuvent précipiter sous forme de sels métalliques insolubles en présence d’ions chlorures, sulfates, carbonates voire phosphates. Par exemple, le fer (Fe²⁺ et Fe³⁺), le cuivre (Cu²⁺), précipitent sous forme d’hydroxydes ou d’oxydes avec l’augmentation du pH, de même que le zinc, le manganèse et le nickel ou le chrome qui peut se convertir en hydroxydes, se complexer avec des carbonates, phosphates ou coprécipiter en présence d’autres métaux (Fe, Mn…) sous des formes insolubles.
  • Stabilité du chélateur à pH élevé : Les chélateurs sont donc choisis pour assurer la stabilité du composé au pH d’utilisation de l’eau de mer jusqu’à pH 8,5.
• Prévention de l’oxydation : Certains chélateurs protègent les métaux contre l’oxydation rapide, les conservant sous forme soluble, sur une période plus longue. Ils évitent l’utilisation de stabilisants (acide citrique…) dont l’effet antioxydant s’amenuise à pH élevé marin.
• Biodisponibilité : Les métaux maintenus sous une forme soluble et stable améliore leur disponibilité pour les organismes marins, sur une plus longue période.
• Assimilation : nous avons vu que les complexes de métaux et de molécules organiques sont plus facilement assimilés par les organismes. Il en est ainsi avec les chélateurs que l’on choisira organiques (naturels ou synthétiques).
• Réduction du risque de toxicité : L’amélioration de la solubilité et de la stabilité prévient les concentrations excessives du métal à taux toxiques (ex. Cu).
• Prévention des carences : le métal chélaté, disponible plus longtemps et consommé progressivement, réduit le risque de carences.
• Compatibilités multiéléments : Les très faibles concentrations, en deçà de la limite de solution du composé, contribuent à obtenir sa dissolution complète dans l’eau osmosée. Cependant, en l’absence de chélation certaines combinaisons de métaux peuvent réagir entre-elles. C’est le cas du fer ou du cuivre qui peuvent s’oxyder ou interagir avec des ions compétiteurs, formant des complexes qui ne sont pas nécessaires ou souhaitables, ou pouvant se dégrader et devenir moins disponibles, voire inactifs ou toxiques. Si ce n’est pas immédiat, cela peut se produire dans la durée, en attente de distribution.
  Ainsi la chélation des métaux sensibles est fortement conseillée (tableau 2) pour les solutions d’éléments multiples destinées à la supplémentation par microdosage,

Cependant, ces avantages ne valent que si les chélateurs sont dosés au juste nécessaire. En effet un surdosage peut renforcer les liaisons du complexe réduisant ainsi sa solubilité et sa disponibilité à moyen terme.

Risques liés à la non chélation

• Le métal peut s’accumuler sans être détectable : Le paragraphe précédent a déjà évoqué de nombreux risques. Plus spécifiquement en aquariophilie récifale le métal non chélaté (quand il est nécessaire ou conseillé) peut s’accumuler sur les substrats après sa précipitation au pH de l’eau de mer. Il n’est alors que partiellement consommé par les organismes. C’est ainsi que l’oligoélément peut devenir rapidement indétectable par l’analyse ICP, et qu’en toute bonne foi l’aquariophile supplémente inconsidérément, sans pour autant noter d’impact négatif sur l’équilibre de l’aquarium et de ses habitants.
• Re dissolution du métal accumulé à un niveau toxique : Les précipités en question sont heureusement généralement stables au pH normal d’un aquarium récifal. Cependant, outre leur inefficacité, leur accumulation présente un risque latent si des changements chimiques surviennent tels qu’une chute rapide ou locale du pH. L’élément accumulé peut se remettre en solution et voir son taux atteindre un niveau toxique.

Pour minimiser ces risques, il convient de maintenir une bonne stabilité chimique dans le bac, d’éviter l’accumulation de précipités et de surveiller les concentrations en oligoéléments. La chélation est un élément de cette stratégie. La logique conduit à chélater les métaux supplémentés dès lors qu’ils présentent un risque.

7. Les chélateurs dosages, usages

7.1. Chélateurs recommandés

Il existe de nombreux chélatants organiques (tableau 3). Ils se différencient selon le pH optimal de mise en solution, leur stabilité au pH de l’eau de mer, leur compatibilité et efficacité en présence de certains métaux, leur biodisponibilité et leur facilité d’assimilation… ce qui limite le champ des possibles dans le contexte de l’aquariophile récifale :

7.1.1 Gluconates

Le gluconate de sodium (C₆H₁₁NaO₇), un dérivé de l’acide gluconique produit naturellement par certaines bactéries et champignons, est obtenu ici par synthèse. C’est un excellent choix pour une supplémentation douce et contrôlée. Il est cependant moins efficace en présence de métaux s’oxydant rapidement à pH alcalin supérieur à 8,0. Les gluconates étant très biodisponibles et facilement dégradés par les bactéries dans la durée, il est préférable de les doser en aquarium quotidiennement, en petites quantités.

7.1.2. Polygluconates

Les polygluconates de sodium ou de calcium sont stables au pH de l’aquarium, et également très biodisponibles pour les organismes algues, invertébrés, bactéries. Ils seraient le meilleur choix s’ils étaient disponibles dans le commerce pour les particuliers.

7.1.3. Citrate de sodium

Le citrate de sodium (ex. le citrate de sodium tribasique dihydraté C₆H₅Na₃O₇) offre des liaisons fortes, voire trop fortes avec de nombreux métaux qui ne seraient plus assimilables. Il est donc essentiel de ne pas le surdoser. Il est mieux adapté aux métaux facilement oxydables à pH 8 tels que Fe, Cu, Cr, V, les rendant plus stables au pH de l’aquarium marin et disponibles plus longtemps.

7.1.4. Association gluconate et citrate

Combinés dans un ratio d’environ 50/50, le gluconate de sodium et le citrate de sodium agissent indépendamment, proposant les avantages de chacun en synergie. Cette association revêt un intérêt en présence de métaux peu solubles ou facilement oxydables (Fe, Cu, Cr, V) que le citrate stabilise aux pH 8 à 8,5. Le complexe chélateur-métal reste alors fonctionnel et biodégradable plus longtemps.

7.1.5. Acides humiques

Ils sont constitués d’acide humique et d’acide fulvique, deux éléments de l’humus issu de la décomposition des débris végétaux. Acide humique et fulvique sont proposés seuls ou en association.

Pas facile à trouver en vente si l’on évite les produits à usage agricole ou phytothérapique qui contiennent de nombreuses substances inconnues. Certaines enseignes proposent des produits aquariophiles tels que Dennerle Humin Elixir, Prodibio Humic’water, mais sans mentionner la concentration, indispensable pour calculer le dosage. D’autres indiquent le taux humique (Terralba 16,6 %, Hufu 25%) sans toutefois préciser la neutralité des adjuvants (eau osmosée et autres). Dans le doute, privilégions les plus concentrés et ceux à caractère alimentaire bio.

Les acides humiques se présentent sous les formes :

• Solution garantie sans produits toxiques (bio) de concentration connue (≈ 25 %). Le risque de contamination de l’aquarium par les résidus est alors quasi nul à la concentration de quelques µg/l/j.
• Acide humique sec de composition garantie, de concentration connue (≈40 %). Si besoin, broyer le granulat trop grossier pour faciliter la solution. Durant 24 à 48 h tremper 1 kg de granulat dans 1 litre d’eau osmosée ramenée à pH 8-9, par exemple avec ≈ 1 g de bicarbonate de sodium, à environ 30°C, sous agitation légère ou régulière. Filtrer ensuite cette infusion (filtre à café) pour extraire 70 à 90 % des 40 % d’acides initiaux et obtenir une solution contenant 32 à 40 % d’acide humique et/ou fulvique.
  Nota : il n’est pas conseillé de pousser les filtrations successives jusqu’à obtenir une eau très claire, ces dernières pouvant éliminer trop de composés moléculaires lourds, plus efficaces pour lier les métaux.

La chélation par les acides humiques offre de nombreux avantages. Les liaisons de l’acide humique étant plus fortes jusqu’à pH 8,5. L’acide fulvique quant à lui est plus soluble et stable jusqu’à pH 9. Il peut être judicieux de les combiner.

Les acides humiques pourraient être de bons compromis pour la préparation de solutions d’oligoéléments. Même en présence de métaux difficiles (Fe, Mn, Zn). Malgré tous leurs avantages ils ont l’inconvénient d’être de concentration toujours incertaine et constitués d’une chaîne de molécules différentes en nombre variable. Dès lors il est impossible de déterminer le dosage nécessaire pour exploiter tous leurs sites réactifs. Par ailleurs leur forte couleur, même à faible concentration, rend impossible l’observation du contenu, par exemple pour déceler une précipitation. Ces raisons me font préférer les gluconates.

7.2. Chélateurs à éviter

Certains chélateurs synthétiques fréquemment cités ne s’avèrent pas adaptés à un usage en aquariophilie récifale.

• Acide diéthylène triamine penta acétique (DTPA) : Il offre des liaisons fortes, stables jusqu’à pH < 8,5. En contrepartie, elles limitent la biodisponibilité de nombreux métaux avec possible accumulation et interaction avec métaux lourds. Plus hydrophile et écumable que l’acide humique. Le DTPA trouve un intérêt avec les métaux oxydables, pouvant précipiter, tels que Fe, Mn, Zn. Les chélates d’EDTA supportent mieux l’exposition aux UU d’un filtre. Cependant, utilisé en aquaculture on n’a pas le recul suffisant pour estimer les effets d’une accumulation liée à sa grande stabilité dans un aquarium hébergeant des invertébrés.
• Acide éthylènediaminetétraacétique disodique (EDTA 2Na) : Il est peu stable au-dessus de pH 8.
• L’éthylène diamine di-hydroxyphénylacétique (EDDHA) : Il réalise des liaisons trop fortes et trop stables pour être suffisament biodisponible.

7.3. Caractéristiques des chélateurs

Le tableau 3 propose un résumé des propriétés particulières à chaque type de chélateur.

7.4. Chélateurs possibles

Le tableau 4 énumère les produits compatibles avec divers composés d’oligoéléments parmi les plus utilisés.

7.4. Quantité de chélateur

La quantité de chélateur dépend des spécificités du métal, de ses interactions avec le chélateur et de l’objectif à atteindre. Dans le cadre d’une supplémentation en aquarium récifal, le complexe métal/chélateur doit être stable, mais pas trop pour rester facilement disponible. Un léger excès aurait pour inconvénient de retarder la biodisponibilité du métal. Bref il en faut mais pas trop.

La quantité de chélateur découle du rapport molaire (moles de chélateur par mole de métal) à adapter selon le composé métallique utilisé, le milieu (pH, présence d’autres ions concurrents, durée d’action), le chélateur (molécules, sites de liaisons) et le complexe métal-chélateur (constante de stabilité). Le tableau 5 propose une estimation théorique que l’expérimentation permettra d’afiner.

7.4.1. Ratios élément/chélateur

Respecter le ratio molaire élément métal/chélateur impose de calculer le nombre de moles de chacun pour le traduire en masse. Pas de panique, le Calculateur supplémentation monoélément s’en charge.

7.4.2. Exemple de ratios métal/gluconate/citrate

Le gluconate de sodium et son association avec le citrate de sodium s’avère un bon compromis pour certains métaux.

7.5. Conserver les chélateurs

Conserver les chélateurs à température ambiante voire plutôt fraîche, dans des contenants hermétiques à l’abri de la lumière. Les formes sèches pourront être conservées 2 à 5 ans, et les solutions de 6 mois à 2 ans. Agiter le produit en solution avant utilisation.

7.6. Chélater un composé métallique

L’opération est relativement simple et consiste :

1. Dans un premier temps dissoudre le chélateur dans de l’eau purifiée, osmosée. Il est alors prêt à complexer les ions métalliques dès leur introduction.
2. Dans un second temps introduire et dissoudre le composé tout en respectant quelques points, comme on le verra dans le protocole de réalisation.

8. Quels composés chélater

8.1. Nutriments : pas de chélation

Les nutriments N, P peuvent faire l’objet d’ajouts ciblés, notamment :

• Azote N : Les nitrates (nitrate de calcium ou de potassium) ainsi que l’ammonium NH4 (chlorure, sulfate ou nitrate d’ammonium) sont très stable, sans risque de réaction ne se chélatent pas.
• Phosphore : sous forme de phosphates (ex. hydrogénophosphate de potassium) qui peut floculer voire précipiter au taux supérieur à 0,05 mg/l, au contact de l’eau de mer concentrée en Ca²⁺ et Mg²⁺. Leur administration diluée et lente ne nécessite pas de chélation.

8.2. Macroéléments : pas de chélation

Les macroéléments Na, Cl, Mg, SO4, Ca, K, HCO3/CO3 sont utilisés sous des formes complexes (chlorures, sulfates, carbonates….). Stables à forte concentration, ilsne sont jamais chélatés. On utilise en général les combinaisons suivantes en respectant les équilibres ioniques :

• Solution 1 calcium (Ca) : chlorure de calcium CaCl2 (on ne mélange jamais calcium et carbonates).
• Solution 2 carbonates (KH) : bicarbonates et carbonates sous formes diverses telles que bicarbonate de sodium NaHCO3, carbonate de sodium Na2CO3.
• Solution 3 magnésium (Mg) + autres : chlorure de magnésium MgCl2, sulfate de magnésium MgSO4, chlorure de potassium KCl ou sulfate de potassium K2SO4 etc.
  Certaines méthodes (Balling light ou Tropic Marin) incluent aussi des microéléments chélatés dans la solution 3, mais elles ne sont pas dans l’esprit de cet article qui vise à maitriser totalement ses supplémentations.

Ces éléments sont pris en compte dans le cadre de la gestion de base de l’aquarium récifal. Non combinés à des oligoéléments leur usage ne sera pas développé ici.

8.3. Oligoélément : selon le cas

C’est selon le cas, comme nous allons le détailler.

9. Quels (oligo)éléments chélater

9.1. Risques et contexte

La nécessité de chélater dépend des risques dans le contexte particulier de la supplémentation en aquariophilie récifale.

Contexte spécifique à la supplémentation :

Les préconisations qui vont suivre dans cet article supposent de respecter certaines conditions :

• Chaque composé d’oligoélément est préparé dans un conditionnement individuel.
• Les solutions sont très peu concentrées, de l’ordre de quelques µg/l. Les estimations prennent en compte les cas de solutions moins concentrées de l’ordre de quelques mg/l (ex. Fluor).
• Les composés chélatés sont conservés à pH adapté.
• Chaque solution est conservée dans de bonnes conditions qui seront développées (péremption, température…).
• Les solutions d’oligoéléments sont introduites par microdosages, dans un flux important de courant, rapidement dispersées dans l’aquarium.
• La quantité diluée destinée à la supplémentation est réduite pour une période de 2 à 3 mois.

Risques liés à la non chélation

• Stabilité de la solution monocomposant au stockage : risques d’oxydation, de précipitation lors de la conservation dans l’eau osmosée.
• Stabilité de la solution au diluée avant supplémentation.
• Interactions entre oligoéléments.
• Réactions potentielles au pH de l’eau de mer avec ses macroéléments.

Nécessité de chélater certains éléments

Parmi les composés d'(oligo)éléments B, Ba, Br, Co, Cr, Cu, F, Fe, I, Li, Mn, Mo, Ni, Se, Sr, V, Zn, Si… tous ne nécessitent pas de chélation. Selon le niveau du risque la chélation peut être :

1. Inutile : aucune interaction, conservation sûre. Certaines molécules ou ions sont très stables seuls, en solution à très faible concentration, ou au contact de l’eau de mer avec ou sans microdosages
2. Envisageable : interactions faibles, potentielles à faible concentration, selon la situation.
3. Conseillée : risque modéré, instable dans le temps. En l’absence de suffisamment de retours pratiques, difficiles à évaluer, il est impossible de déterminer avec certitude la nécessité de chélater certains composés. C’est notamment le cas des solutions multicoposants (cocktails). Dans l’association il suffit parfois de chélater les composés concernés, à l’origine de réactions.
4. Impérative : risque élevé de précipitation ou de réactions, notamment pour les ions qui précipitent ou s’oxydent facilement même conservés en solution monocomposant dans l’eau osmosée et a fortiori au contact de l’eau de mer.

9.2. Cas des solutions monoélément

Chaque fois que possible la supplémentation de solution monoélément est à privilégier.

• Risques réduits : moins d’interactions entre éléments.
• Éléments peu consommés : les analyses ICP pourront révéler une faible variation de certains éléments tels que B, Ba, Br, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, V… sur plusieurs mois. On peut donc se contenter de complémenter manuellement les oligoéléments concernés lors de la remise à niveau après les tests ICP, à condition que leur périodicité soit raisonnable, de 2 à 4 mois.
• Fortement recommandée avec les métaux oxydants non chélatés Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Zn…

9.2.1. Besoin de chélation en monoélément

Le besoin de chélater une solution monocomposant dépend uniquement :

• De la stabilité de la solution lors de sa conservation.
• Des réactions potentielles au contact de l’eau de mer. En effet, la faible concentration de la solution n’exclue pas statistiquement des interférences avec des ions (sulfates, carbonates…) fortement présents dans l’eau de l’aquarium marin. La chélation s’impose alors.

9.3. Cas des solutions multiéléments (cocktails)

L’aquarium consomme de nombreux éléments qu’il faut supplémenter régulièrement, généralement par microdosage. Afin de réduire le nombre de pompes péristaltiques on souhaitera parfois diluer ensemble plusieurs solutions d’éléments différents. On pourra aussi limiter la supplémentation aux seuls oligoéléments les plus consommés. La maintenance ainsi simplifiée réduira les risques d’interférences entre composés.

9.3.1. Incompatibilités des associations sans chélation

Les différentes formes chimiques des oligoéléments ne sont malheureusement pas toutes compatibles pour être mixées en l’état. Certaines espèces chimiques présentent des risques dès lors qu’elles sont associées, pour diverses raisons : solubilité restreinte, précipitation, oxydation, compatibilité réduite au pH ≈7 de leur dilution. Par exemple le fluorure de sodium (NaF) interagit avec le chlorure de baryum (BaCl₂) en fluorure de baryum (BaF₂) ou bien avec le chlorure de strontium (SrCl₂) pour former du fluorure de strontium (SrF₂), deux sels très peu solubles dans l’eau conduisant à des précipitations même dans l’eau osmosée.

Le tableau 7 identifie le niveau de compatibilité des composés dans les conditions citées auparavant. Toute combinaison à risque doit être administrée individuellement. Le risque particulier du fluor plus concentré (quelques g/l) est pris en compte face à d’autres oligoéléments moins concentrés.

9.3.2. Compatibilités des associations avec chélation

De nombreuses combinaisons sont cependant rendues possibles par la chélation (tableau 8) qui devient indispensable. Il suffit parfois de ne chélater correctement que l’élément perturbateur pour obtenir une combinaison suffisamment stable. Par exemple, dans l’exemple précédent : le chlorure de baryum et le chlorure de strontium.

Le tableau 8 dresse l’inventaire des compatibilités avec chélation adaptée des métaux les plus instables : Cu, Fe, Mn, Zn, Ni, Co, Cr.

9.3.3 Combinaisons multi-éléments

Si certains composés chimiques sont compatibles et stables,  le tableau 7 déconseille les combinaisons d’autres (cases rouges). La prudence recommanderait donc de diluer individuellement ces métaux. Cependant les risques sont considérablement réduits dans notre cas pour les raisons suivantes :

• Chélation : Elle réduit notablement tous les risques. Le tableau 8 à dominante verte permet d’envisager de nombreuses associations.
• Solutions diluées : Les concentrations extrêmement faibles des métaux limitent la probabilité d’interactions entre les différents éléments métalliques. De plus la capacité de chélation dépasse le besoin des sites réactifs du métal.
• Eau osmosée : La solution se réalise dans de l’eau osmosée exempte d’ions compétiteurs.
• Précipitation et compétition réduites : les faibles concentrations, bien en deçà des seuils de saturation, le risque de précipitation des métaux (sous forme d’oxydes ou de hydroxydes) est minime. De plus il n’existe pas de réelle compétition pour les sites de chélation. En effet, bien que certains métaux aient une plus forte affinité pour les sites de chélation (Fe, Cu), à des concentrations très faibles les sites de chélation restent largement disponibles, et la compétition devient négligeable.

Ainsi, il devient tout à fait possible d’assembler des solutions chélatées de métaux (Fe, Cu, Zn…) sans risque majeur dans les conditions préalablement évoquées (concentration des chélateurs, mélangeage, pH, conditionnement, stockage et péremption) pour éviter toute altération (oxydation, complexation…).

Pourquoi donc ne pas diluer toutes les solutions d’oligoéléments dans un même contenant, tant les couples du tableau 8 semblent possibles ? Cependant, associer dix composés multiplie les risques dont l’estimation est théorique, dans des conditions particulières. L’aquariophile n’est pas à l’abri d’un écart qui pourrait l’écarter de la situation idéale. De plus la chélation dans le cadre du récifal est un juste équilibre entre stabilité chimique et biodisponibilité qu’il est difficile d’appréhender avec certitude. La supplémentation étant une opération cruciale pour la maintenance de l’aquarium et la santé des animaux, on se limite à quelques combinaisons en cocktails.

Le tableau 9 propose trois cocktails :

• Cocktail 1 : éléments légers non métalliques.
• Cocktail 2 : métaux chélatés.
• Cocktail 3 : ions métalliques lourds, sensibles en présence de carbonates, sulfates ou hydroxydes.

Nota : les éléments B, Co, Cr, Mo, Ni, V peuvent faire l’objet d’une complémentation ponctuelle s’ils sont peu consommés entre deux analyses ICP.

10. Conditions pour réaliser une solution

10.1 Dosages : pesées et solutions mères

Les concentrations des solutions sont très faibles, quelques grammes par litre d’eau osmosée, voire moins de l’ordre de 0,1 gramme par litre pour certains. Le dosage doit être d’autant plus précis. La précision peut s’obtenir de plusieurs manières :

• Balance de précision : La règle veut que la balance soit 10 fois plus précise que la pesée. Par exemple peser 1,54 g (au centième de gramme) avec une précision de 0,001 g (au millième de gramme). Dans ce dernier cas la pesée nécessite quelques précautions : pas de courant d’air, support stable sans vibrations.
• Solutions mères : En l’absence de balance suffisamment précise, on peut avoir recours à une solution mère plus concentrée. Par exemple, pour obtenir 0,1 g de composé, peser 10 fois plus, soit 1 g (balance à 0,1 g) et diluer dans 1 litre d’eau. 100 ml de cette solution mère à 1 g/l contiennent 0,1 g de composé dissous. Ces 100 ml mélangés ensuite à 900 ml d’eau osmosée constituent 1 litre à la concentration 0,1 g/l (100 µg/l).

10.2. Ajustement du pH de la solution

C’est un aspect très important. En effet, chaque chélateur trouve son efficacité dans une plage de pH défini par le tableau 3, sans quoi les métaux peuvent précipiter, se combiner avec des effets inefficaces ou inattendus. Le pH doit être ajusté à son optimum, que la solution soit mono composant pour sa bonne conservation, et plus encore si elle est multi composants. En effet, même chélatés certains complexes métalliques peuvent se déstabiliser et subir une lente précipitation à pH > 8. Ne pas ajuster le pH conduit à réduire les avantages de la chélation à néant.

L’ajustement se réalise en ajoutant une solution acide ou basique, doucement, au goutte à goutte, en remuant doucement, et en mesurant constamment l’évolution du pH. Quelques gouttes suffisent parfois pour passer du mini au maxi de la plage optimale. La nécessité d’ajuster plus ou moins dépend de l’association chélateur-chélaté. Le pH-mètre est recommandé  :

• Abaisser le pH : au moyen d’un acide faible (acide citrique,) ou d’un acide concentré (acide chlorhydrique) permettant de limiter le nombre de gouttes. Par exemple, une solution d’acide chlorhydrique 23% (HCl) dilué à 50 % dans l’eau osmosée.
• Augmenter le pH : Au moyen d’hydroxyde de sodium dit soude caustique (NaOH) ; d’acétate de sodium plus doux et stable ou de carbonate de sodium (Na₂CO₃). Par exemple 2 g de carbonate de sodium dans 100 ml d’eau osmosée produit une solution ≈pH 10.

10.3. Dissolution, homogénéisation

Les faibles concentrations imposent que les solutions soient particulièrement bien homogénéisées, manuellement avec un bâtonnet en verre ou une spatule métallique propre, ou de préférence au moyen d’un agitateur (ex. agitateur magnétique à barreau). La dissolution est plus aisée à température ambiante, voire légèrement plus élevée 40°C maximum. Remuer de 5 à 10 mn pour 1 litre, régulièrement, en mouvements circulaires et à vitesse modérée pour limiter l’introduction d’air.

La solution doit être claire (ambrée en présence d’acide humique), homogène, sans particule visible au fond du récipient. Le visuel n’est toutefois pas suffisamment significatif pour de très faibles concentrations, aussi faut-il soigner l’agitation jusqu’à son terme.

10.4. Matériel nécessaire

Pour la solution :

• Le composé en poudre.
• Eau osmosée et déionisée (conductivité < 10 µS/cm, TDS < 5 mg/l).
• Balance de précision à 0,01 g voire 0,001 g.
• Pipettes volumétriques précises (1 ml, 10 ml)
• Béchers de 500 ml ou 1 l, propres, résistants et inertes (PEHD, PP, verre).
• Agitateur magnétique (recommandé).
• Gants et matériel stérile pour éviter la contamination.

De plus, pour la chélation :

• Le chélateur (ex. gluconate, citrate de sodium).
• pH-mètre étalonné.
• Solutions d’une base et d’un acide faible.

11. Réaliser une solution DIY d'(oligo)élément

11.1. Protocole pour une solution de 1 litre

1. Définir la concentration du composé métallique : Le Calculateur supplémentation monoélément (figure 7) permet de déterminer le poids du composé en fonction de la concentration souhaitée de l’élément métal. Le Calculateur Supplémentation propose un tableur à télécharger, intégrant plusieurs composés chimiques.
2. Définir le poids de chélateur (si besoin) : Avec le Calculateur supplémentation monoélément selon le besoin spécifique de l’élément chimique (tableau 3) et le ratio maxi élément/chélateur (tableau 2).
3. Préparer la solution mono-composant chélatée :
   1. Préparer environ 300 ml d’eau osmosée tempérée à 25 – 40 °C.
   2. Introduire progressivement le poids de chélateur (si préconisé)
   3. Remuer doucement ≈5 mn, jusqu’à dissolution et homogénéisation complètes.
   4. Compléter ensuite avec le poids du composé chimique (sous forme de poudre ou de solution mère) dans ces 300 ml..
   5. Continuer à agiter ≈5 mn, doucement jusqu’à dissolution et homogénéisation complètes.
4. Compléter le volume : Ajoutez de l’eau osmosée jusqu’à atteindre le volume final de 1 litre.
5. Vérifier la solubilité : La solution reste homogène et stable.
6. Vérifier et ajuster le pH de la solution selon le tableau 3 (gluconate pH 7-8).
7. Remuer la solution durant ≈5 mn pour assurer une homogénéité complète.

11.2. Cas particulier de composés peu solubles

11.2.1. Solution de Vanadium

Les formes solubles commerciales de vanadium telles que l’orthovanadate de sodium sont peu accessibles à l’amateur. Le pentoxyde de vanadium (V₂O₅) parfois proposé est malheureusement quasi insoluble dans l’eau osmosée. Il peut toutefois être dissout à très faible concentration, en milieu acide (HCl) et oxydant (H₂O₂).
Autant l’orthovanadate de sodium est stable en l’état, autant cette préparation nécessite d’être chélatée (ex. gluconate de Na) pour une meilleure stablilité, compatibilité et biodisponibilité.
Attention ! Une telle manipulation nécessite beaucoup de rigueur et des précautions liées à la toxicité du pentoxyde de vanadium potentiellement cancérogène puis à l’utilisation d’acide et de soude.

Ingrédients nécessaires :

• Eau osmosée
• Acide chlorhydrique concentré (HCl à 23 %).
• Peroxyde d’hydrogène (H₂O₂ 40V à 12 %).
• Pentoxyde de vanadium (V₂O₅) pur, en poudre fine.
• Gluconate de sodium pur.
• Soude caustique (NaOH) diluée pour ajuster le pH

Protocole de préparation :

Préparation de 500 ml de solution à 0,02% de vanadium (0,2 g/l). Le protocole doit être scrupuleusement suivi, les phases acides, la régularité d’incorporation et les durées d’agitation étant primordiales pour obtenir une solution exempte de résidus.

1. Préparer 50 à 100 ml d’eau osmosée dans un bécher (PEHD, PP, verre) de 500 ml.
2. Agiter le bain avec agitateur magnétique.
3. Ajouter 0,6 ml HCl à 23%, agiter 1 mn.
4. Ajouter au goutte à goutte 2 ml de peroxyde d’hydrogène (H₂O₂ à 12%), homogénéiser 1 mn.
5. Incorporer progressivement 0,180 g de pentoxyde de vanadium (V₂O₅) en poudre fine. La couleur est orange-foncé.
6. Continuer l’agitation > 1 h à 2 h jusqu’à dissolution complète. La solution est limpide, homogène.
7. Disperser lentement 0,450 g de gluconate de sodium (moles V/Glu. 1:2), homogénéiser 5 mn.
8. Compléter à 500 ml avec de l’eau osmosée et homogénéiser 5 mn. La solution prend une teinte jaune pâle (photo), signe de stabilité sous forme de complexes solubles.
9. Ajuster à pH 6,5 – 7 avec quelques gouttes de soude caustique (NaOH) dissoute.
10. Laisser reposer 1 heure, l’éventuel dépôt doit être faible, prélever la solution limpide.
11. Stocker et conserver avec les précautions évoquées ci-après.
12. Utiliser : 1 ml de solution dans 100 l augmente l’élément vanadium V de 2 µg/l.

11.3. Stockage et conservation des solutions

• Conditionner la solution dans un flacon opaque (PEHD, P, verre) et hermétique sans échange d’oxygène.
• Stocker dans un endroit frais à température stable (15-25 °C), à l’abri de la lumière directe.
• Vérifier le pH : en cas de doute (dépôts, couleur).
• Péremption : la solution peut se dégrader avec le temps même en présence de solutions très diluées. On peut tester la stabilité des solutions en observant la présence de précipités ou le pH.
  • Solution mono composant : Préparer uniquement la quantité nécessaire pour 3 à 6 mois.
  • Solution multi élément : environ 2 mois.

12. Réaliser un cocktail multiéléments

Le Calculateur supplémentation monoélément permet de déterminer pour chaque élément les doses à distribuer quotidiennement en une ou plusieurs doses pour atteindre un objectif de supplémentation journalière en µg/l/j. La forme tableur du Calculateur Supplémentation permet les mêmes calculs. Il a l’avantage de visualiser ensemble les seuls éléments concernés par la dilution multiéléments.

Lors de l’assemblage, introduire en premier les métaux chélatés, le cas échéant.

13. Maintenance relative aux oligoéléments

La gestion des oligoéléments ne se limite pas à leur ajout. Elle intègre certaines considérations :

• A quel moment supplémenter : La seconde partie de la nuit est propice. En effet, à pH bas (< 8,2) certains métaux (Fe, Mn, Zn, Cu) restent plus solubles et assimilables. D’autre part cela réduit les interactions indésirables avec les macroéléments (KH, Ca, Mg) souvent réalisés en journée pour limiter la précipitation.
• Où supplémenter : en aval de l’écumeur et des traitements, dans une zone brassée au niveau de la pompe de remontée.
• Éviter l’accumulation et le déséquilibre : Certains métaux peuvent se carencer ou s’accumuler et devenir toxiques. Des précipités insolubles peuvent se dissoudre plus tard de façon incontrôlée. Mesurer à l’ICP les niveaux d’oligoélément, notamment I, Fe, Mn, Zn, Mo, V. Ne pas doser à l’aveugle. Adapter les ajouts selon les apports, par exemple via la nourriture, le phytoplancton.
• Observer les coraux : La perte de couleur peut résulter d’une carence, ou certaines pigmentations d’un excès.
• Comment supplémenter : Doser en petites doses répétées si possible avec une pompe doseuse, plutôt qu’un grand ajout, pour une meilleure stabilité, une absorption progressive. Le Calculateur supplémentation monoélément définit le dosage maxi journalier.
• Traiter à bon escient et sans excès :
  • Résines anti-phosphates : Elles peuvent fixer à leur surface les ions Fe³⁺ et d’autres métaux. Complémenter après l’utilisation de résines.
  • Charbon actif : Le charbon actif possède une grande capacité d’adsorption. Bien que son affinité pour les métaux libres soit faible, il peut capter certains complexes métalliques (Fe, Cu, Zn…), l’iode, et impacter leur concentration le temps de son activité.
  • Produits Oxydants Les oxydants couramment utilisés en récifal (ozone, peroxyde d’hydrogène, UV) peuvent dégrader certains chélateurs organiques, modifier l’état d’oxydation de certains métaux (Fe, Mn), précipiter sous forme d’hydroxydes ou d’oxydes insolubles et libérer les métaux sous forme libre à un niveau plus toxique. Limiter l’exposition aux oxydants.

14. Pour résumer

Réussir sa supplémentation d’(oligo)éléments repose sur quelques recommandations  :

• Si vous utilisez des produits commerciaux, choisissez des solutions bien dosées, idéalement chélatées
• Si vous réalisez vos propres solutions, privilégiez des produits de haute pureté et utilisez des chélateurs adaptés (gluconate, citrate, acide humique).
• Éviter les erreurs courantes : surdosage, absence de chélation pour certains métaux, utilisation de produits inadaptés
• Surveiller les paramètres avec des analyses régulières (ICP) pour ajuster les dosages.

La réalisation de solutions d’oligoéléments est plus complexe qu’il parait de prime abord. Si cet article n’a pas convaincu de se lancer dans cette opération, à juste titre, peut être permettra-t-il de mieux comprendre les enjeux et les limites de la supplémentation.

En savoir plus

• Réactions et équilibres de complexation en milieu aqueux
• Complexes de coordination

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Mode d’emploi du calculateur

1. Mesurer la longueur standard (SL) en centimètre de chaque individu (figure 1).
2. Renseigner (cases jaune) le genre du poisson.
3. Renseigner le nombre d’individus similaires.
4. Sur chaque ligne s’affichent le type de mesure utilisé et le poids des poissons calculé selon le profil de croissance du genre.
5. Le total détermine la biomasse du ou des poissons.

La biomasse permet de calculer la ration de nourriture quotidienne à partir de la nourriture proposée (simple ou composée) d’après le calculateur Nourriture des poissons d’aquarium marin. Pour de plus amples renseignements consulter l’article Alimentation des poissons marins en aquarium.

Calculateur de poids

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Ce calculateur est assocé à l’article Solutions d'(oligo)éléments il permet de

• Calculer les dosages pour réaliser une solution DIY d'(oligo)éléments : le volume de l’élément.
• Calculer le dosage du chélateur, ou des chélateurs, si besoin.
• Déterminer la quantité de solution nécessaire pour complémenter ponctuellement.
• Déterminer la dilution de la solution pour supplémenter régulièrement l'(oligo)élément dans l’aquarium selon son volume, lle volume de dilution, la durée de suppléméntation.
• Déterminer les dosages du’une solution multiélément (cocktail). Répété pour différents élements dans la même condition de dulition, il permet de déterminer la formule du cocktail. Il est essentiel de lire l’article cité en lien pour déterminer les associations possibles.

Afin de pouvoir comparer les consommations/supplémentations de n’importe quel aquarium, l’unité de quantité consommée choisie est ici le microgramme par litre par jour (µg/l/j). Ainsi, du plus petit volume de bac au plus grand, on peut comparer la consommation et la mettre en relation avec la densité et les espèces d’animaux consommateurs, hermatypiques ou pas.

Ce calculateur simplifié s’applique à un seul élément à la fois. Pour traiter plusieurs éléments simultanément consulter le Calculateur Supplémentation, plus adapté.

Calculateur mono-élément

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Généralités sur le magnésium

L’article Magnésium pourra répondre à quelques interrogations sur cet élément essentiel.

Préparation pour remonter ponctuellement le magnésium

On utilise du sulfate de magnésium et/ou du chlorure de magnésium (MgCl₂). Eviter les formes anhydres, instables, telles que le chlorure de magnésium anhydre (MgCl₂). Parmi les formes hydratées plus facilement solubles et disponibles : le sulfate de magnésium heptahydrate (MgSO₄7H₂O) (9,86 % Mg),
et le chlorure de magnésium hexahydrate (MgCl₂6H₂O) (11,96 % Mg). Utiliser des produits de qualité pharmaceutique, de pureté environ 98-99 %, disponibles en pharmacie ou dans le commerce aquariophile (Tridacna…).
Il est préférable d’associer les deux anions sulfates et chlorures dans le ratio de l’eau de mer SO₄^2- / Cl⁺ = 7,14 en masse, soit un ratio MgCl₂.6H₂O / MgSO₄7H₂O = 7,98. En masse, ce ratio contient 11,68% Mg dont 88,86 % apporté par le chlorure de magnésium hexahydrate et 11,14 % par le sulfate de magnésium heptahydrate.

Mode d’emploi

1. Choisir l’option de traitement.
2. Doser le poids des composants avec calculateur magnésium.
3. Diluer les poudres en remuant dans environ 4 fois le poids d’eau
   distillée, déionisée ou osmosée. Les deux produits
   sont facilement solubles, la dilution d’une quantité importante de
   chlorure de calcium provoquant un léger dégagement de chaleur
   utiliser un récipient qui ne ramolisse pas.
4. Incorporer dans le bac ou la décantation doucement de préférence
   en goutte à goutte dans une zone brassée
5. Ne pas dépasser la quantité pour remonter 100 mg/l par jour.
6. Conservation : la préparation est stable, conservée dans un récipient opaque et fermé. Il est préférable de préparer la
   quantité juste nécessaire.

Calculateur magnésium

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Pour répondre au maximum de cas, j’ai dû faire des choix :

• L’unité de quantité est le microgramme par litre par jour (µg/l/j), permettant de comparer les consommations/supplémentations de n’importe quel aquarium, du plus petit volume au plus grand, et de les mettre en relation avec la densité et les espèces d’animaux consommateurs.
• Le calculateur utilise la même unité, quel que soit l’élément (oligoélément ou macroélément), pour comparer les consommations de n’importe quel élément. La contrepartie est la longueur de certains nombres.

Ce calculateur complet traite plusieurs éléments en tableau. Il aborde le sujet sous plusieurs angles, depuis la définition du produit, les dosages pour l’aquarium, jusqu’à la quantité à acquérir pour une période.

Un autre Calculateur Supplémentation mono élément plus convivial, se concentre sur un élément à la fois et détermine les quantités de chélateurs pour réaliser sa propre solution chélatée DIY.

1. Tableur complet

2. Mode d’emploi

1. Volume

Les calculs considère le volume d’eau. C’est à dire celui de toutes les cuves connectées

2. Elément

Il s’agit de l’élément, oligoélément (ex. I) ou macro élément (ex Mg)) dont on souhaite augmenter le taux. Il faut bien différencier cet élément, le seul qui nous intéresse, du produit que l’on utilise, composé d’une ou plusieurs molécules (ex. KI, ou Chlorure strontium hexahydrate (SrCl₂  6H₂O).

3. Taux objectif

Ce sont, pour un élément donné, les valeurs de l’eau de mer et celles habituellement admises en aquarium récifal. Elles sont issues d’un ensemble d’informations : des préconisations commerciales, parfois divergentes, des données statistiques sur la composition de l’eau de mer et de rares études traitant de la toxicité.

4. Définir le produit utilisé

C’est une phase essentielle, on ne supplémente rien dans l’aquarium avec quelquechose qui ne serait pas connu. Se reporter aux informations du commerçant ou réaliser sa propre préparation. 

• Produit utilisé : il s’agit de la molécule utilisée dans la préparation pour complémenter ou supplémenter. Par exemple la molécule de chlorure de strontium hexahydrate (SrCl₂  6H₂O) pour supplémenter le strontium Sr.
• % de l’élément : dans le produit (la molécule). Par exemple la masse d’iode I dans de l’iodure de potassium KI est 73 %. il suffit de calculer le ratio de la masse molaire de l’élément dans la formule du composé chimique , par exemple avec ce calculateur sympa  Masse molaire d’un composé chimique.

5. Solution utilisée

La solution contient une quantité de produit ce dernier étant constitué d’un certain taux de l’élément considéré. L’objectif est de préparer une solution du produit avec, pour objectif un taux spécifiqu de l’élément.

• La concentration de l’élément actif : c’est le taux objectif de l’élément que l’on souhaite atteindre dans la solution utilisée. Cette concentration est utile pour les calculs de complémentation, supplémentation.
• La solution du produit en (g/l), est le poids de produit (g) dilué dans de l’eau osmosée (litre) pour obtenir la concentration de l’élément. Ce taux de solution n’est utile que pour préparer la solution.

6. Augmentation de l’élément

De l’étape qui précède, on peut déduire l’impact du volume du produit ajouté sur l’élément considéré.
C’est aussi un bon moyen de confirmer les dosages de la notice commerciale.

7. Complémenter un élément ponctuellement

On peut avoir besoin de réaliser un rattrapage d’une eau en carence. Cette rubrique définit le volume de solution à ajouter pour augmenter l’élément d’une certaine concentration dans l’aquarium. Elle précise également la quantité journalière maximum à injecter.

8. Supplémenter régulièrement

Les différentes analyses ICP ont permis d’évaluer la consommation particulière de l’aquarium et d’en approximer les besoins journaliers. en divers éléments. Celle-ci devenant plus précise au fil des analyses et de la maitrise de sa maintenance.

• Supplémenter : indiquer la quantité journalière pour maintenir l’élément.
• Dosage de la solution : c’est le volume de produit à distribuer. Il suffit de préciser la fréquence de supplémentation en jours (injection tous les jours, tous les deux jours…) et comment se répartit cette quantité (en une fois, deux fois…) dans la période précédemment définie.
• Dilution : La solution dont on dispose peut être encore trop concentrée pour une distribution journalière en très faibles quantité. Il faut alors la diluer. On prépare don une solution pour une durée et dans un volume à renseigner. Cette dilution peut être mono ou multiéléments que l’on peut combiner, pour autant qu’ils soient compatibles, pour une période et dans un contenant défini (0,5 l, 1 l, 10 l…). Le calculateur détermine la quantité de chaque produit à diluer dans ce contenant pour répondre au besoin. Il précise le dosage quotidien de cet dilution multiéléments. Ce dosage doit compatible avec les possibilités de l’appareil de distribution (pompe péristaltique).

9. Besoin en produits, à acquérir

Le calculateur détermine la quantité de produit, commercial ou à préparer soi-même, sec ou en solution, à acquérir pour répondre à une consommation sur la période à renseigner.

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Ce calculateur permet d’évaluer la hauteur de la nappe d’eau (Hn) et le volume (Vn) de cette nappe en amont d’un déversoir d’aquarium. De ces deux éléments de conception d’un aquarium, le premier détermine le risque de débordement de la cuve à la mise en route de la pompe de remontée et le second, le volume d’eau déversé dans la cuve technique lors de l’arrêt de cette même pompe.

Ces valeurs dépendent essentiellement du débit se déversant et de la forme du déversoir. Les formules basées sur la loi de Bernouilli et la conservation des énergies déterminent une relation entre la hauteur de nappe et le débit. La formule de Poleni fait appel à un coefficient µ calculé selon la SIA (Société suisse des Ingénieurs et Architectes) qui intègre certaines conditions. Le coefficient µ oscille bien souvent autour de 0.40, des tests expérimentaux montrent que la valeur de 0,50 est plus adaptée à nos aquariums de 100 à 2000 litres.

Q : Débit (m³/s)
µ : Coefficient relatif au débit du déversoir.
Ls : Largeur du seuil déversant (m)
Cv : Coefficient de vitesse d’approche
Hn : Hauteur de nappe d’eau (m)
g : Gravité terrestre = 9.81(m/s²)

Connaissant le débit réel au niveau du déversoir, on peut donc calculer la hauteur de nappe Hn…

Hn : Hauteur de nappe d’eau (m)
Q : Débit (m³/s)
Ls : Largeur du seuil du déversoir (m)
g : Gravité terrestre = 9.81
(m/s²)
µ : Coefficient relatif au débit du déversoir.

…et en déduire le volume de la nappe d’eau Vn.

Vn : Volume de la nappe d’eau (m³)
Hn : Hauteur de la nappe d’eau (m)
Lc : Longueur de cuve (m)
lc : largeur de cuve (m)
k : Coeffficient de sécurité

Mode d’emploi

Ces formules sont établies pour des déversoirs fluviaux dont certains sont de véritables instruments de mesure permettant de calculer les débits des rivières. Ils répondent à des critères stricts (tableau 1). Bien que nos surverses soient bien plus petites, les modèles de calculs sont applicables quand ils ils ne s’éloignent pas du modèle.

C’est à dire de type "dénoyé, à paroi mince et contraction latérale", avec une approximation d’environ 10 à 20 %. Pour les autres cas fréquents, il convient d’appliquer un coefficient de sécurité.

Tableau 1 : Conditions d’utilisation du modèle de calcul de déversoir

Condition

Interprétation

La viscosité est supposée constante:
La viscosité choise est celle de l’eau, mais elle peut évoluer par exemple lors de la distribution de certaines nourritures.
Les surfaces des matériaux sont peu rugueuses :
Le coefficient de friction correspond à des surfaces lisses (PVC, verre). Cependant il peut évoluer au fil du temps avec les dépôts de corallines, coquilles, film bactérien et influer notablement sur le coefficient µ adopté.
La turbulence est constante :
Ce n’est pas vrai quand une pompe à oscillateur ou une boite à vagues perturbe la situation. Le calcul représente une situation moyenne.

Un coefficient de sécurité k de 20 % prend en compte l’augmentation du volume Vn de la nappe qui se dévesera dans la cuve technique lors de l’arrêt de la pompe de remontée.

La vitesse d’approche est constante Cv :
C’est le cas en aquarium, le déversoir étant localisé dans une zone calme,

En aquarium, le coefficient Cv est établi à 1

Le seuil est rectangulaire :La base est horizontale et plane. Tout autre forme appelle d’autres formules de calcul.

La crête du seuil est mince :L’épaisseur du seuil : e < H/2. C’est en général le cas avec les déversoirs d’aquarium. Si besoin réaliser un chanfrein à 45° pour réduire l’épaisseur.
Cette condition est obtenue lorsqu’il y a présence d’air entre le seuil et la chute d’eau. Les calculs ne s’appliquent donc pas au système durso.

Le seuil est sans contraction latérale :
La contraction, doit être telle que 0.3 < Ls/L1 < 0.8. Avec Ls : largeur du seuil et
L1 : largeur à une distance d’environ 4 x H en amont du seuil. En aquarium, les déversoirs sont considérés "avec contraction latérale". Cette condition est prise en compte dans le coefficient µ.

Cas des déversoirs-peigne : Le peigne détermine la hauteur de la nappe. La largeur du seuil Ls est la somme des intervalles i entre les dents du peigne Ls = Σi.

Cas des déversoirs circulaires : L’eau se déverse dans un tube vertical de diamètre D, dont la position détermine le niveau d’eau dans la cuve. La largeur Ls est la circonférence du tube. Ls = πD.

Le déversoir est dénoyé : Les déversoirs en aquarium sont en principe dénoyés et non pas noyés. C’est à dire que le niveau de l’eau en aval se situe sous le seuil du déversoir. Le calculateur prend en compte cette situation avec le coefficient µ.
Pour cette raison encore, les calculs ne s’appliquent pas au système durso.

Coefficient µ : Le calcul du coefficient µ dont la valeur est environ 0.40 est applicable si :
– Hauteur de nappe Hn : 0.025 L1/Ls < Hn < 0.8 m. Cette condition n’est jamais remplie dans nos aquariums*.
– Hauteur de nappe Hn ≤ P. Cette condition est en remplie en aquarium.
– Profondeur en amont P > 0.3 m; Cette condition mesurée à une distance de 5 x Hn est en général remplie dans les bacs de présentation. Elle influe peu sur le résultat.

Un coefficient µ = 0,50, issu de tests pratiques, s’avère plus adapté.

Calculateur

Renseigner les cases jaunes.

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Mode d’emploi

– Prendre connaissance, en fin de calculateur, des observations relatives aux indices entre parenthèse.
– La section gauche suffit à l’utilisation. La section droite permet de consulter les coefficients choisis et les valeurs intermédiaires.
– Entrer les données dans les cases jaunes, le calcul se met à jour après saisie.

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This calculator converts salinity and density at atmospheric pressure and a given temperature according to the Equation of State of Sea Water 1980. For aquarists, it also gives the specific gravity relative to density of standard fresh water at 4 °C, at 25 °C (as some hydrometers) and 20 °C (as many refractometers). Read more about salinity and refraction in the articles Salinité and Réfraction, réfractomètre.

La réfraction d’une eau salée, réalisée avec du chlorure de sodium NaCl, diffère de celle d’une eau de mer (naturelle ou reconstituée) aux multiples composants. La valeur de la salinité d’une eau de mer lue sur un réfractomètre eau salée NaCl est plus élevée et doit être réduite de 1,5. à 1,8 points.

The refraction of a salt water made with sodium chloride NaCl, differs from that of a sea water (natural or reconstituted) with several components. The sea water salinity value, read on a refractometer designed for salt water NaCl, is higher and should be reduced from 1.5 to 1.8 points.

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La première partie de cet article a permis d’acquérir la mallette du bon petit physicien. Super ! Mais l’aquariophile doit répondre à des questions bien plus concrètes. Le diamètre choisi sera-t-il suffisant ? Les coudes et vannes réduiront-ils dangereusement le débit ? Le tuyau sera-t-il plein et quelle marge restera-t-il ? Existe-t-il des risques d’engorgements ? Cette seconde partie répond à toutes ces questions avec, en prime, des calculateurs bien utiles !

1 : Données de calcul – 2 : Dimensionnement – 3 : Réalisation

Le dimensionnement de la canalisation est le processus de calcul permettant, à partir des données imposées et choisies, de déterminer les caractéristiques de l’écoulement, de manière à valider ces données ou de les reconsidérer. Il s’agit de répondre à des questions précises :

• Quel diamètre dois-je adopter pour évacuer le débit prévu, compte tenu du circuit envisagé (matériau, diamètre, longueur, hauteur et accessoires) ?
• Quel sera alors le taux de remplissage du conduit ; sera-t-il plein ou aéré au débit maximum ?
• Serai-je confronté à des phénomènes perturbants ?

Il nous faut maintenant endosser la tenue du petit hydraulicien pour avancer dans le processus de dimensionnement rappelé ici (fig. 2).

1. Taux de remplissage et diamètre hydraulique d’une canalisation

Un écoulement à surface libre qui occupe partiellement la canalisation se définit par son taux de remplissage. Le diamètre intérieur du conduit n’étant plus la référence, c’est le taux de remplissage qui définit la section réelle de l’écoulement et qui permet de procéder aux calculs. De plus, des évènements plus ou moins prévisibles, peuvent générer un engorgement de la canalisation d’évacuation. La sécurité impose donc de calculer la section d’une canalisation qui soit en mesure d’absorber une augmentation momentanée du débit tout en conservant, autant que possible, le régime d’écoulement. Le taux de remplissage permet alors d’évaluer la criticité de ces évènements.

1.1 Taux de remplissage

En hydraulique, le taux de remplissage T_r d’un conduit ne s’exprime pas, comme on pourrait l’imaginer, en fonction de la proportion de la section immergée. Les hydrauliciens définissent ce taux comme le rapport de la hauteur de remplissage h au diamètre intérieur D_i du conduit. La figure 2 représente cette hauteur dans une canalisation circulaire.

T_r : Taux de remplissage par le liquide [%]
h: Hauteur du liquide [m]
D_i : Diamètre intérieur [m]

Dans la pratique, les circuits des évacuations naturelles gravitaires sont calculés de telle sorte que le taux de remplissage soit, selon leur fonction, de 50 % à 85 % maximum, de manière à assurer le transport des particules, tout en se réservant une marge pour éviter les engorgements et le siphonage dans les conduites inclinées. Certains aquariophiles choisissent délibérément de noyer la canalisation de descente gravitaire, le taux de remplissage est alors de 100 %.

Taux de remplissage… théorique !

Mais, direz-vous, comment calculer le taux de remplissage T_r quand on ne connait pas la hauteur h ? Bonne question, car c’est bien la situation la plus fréquente quand il n’est pas imposé. Dans ce cas, on débute un premier calcul avec un taux théorique et puis on vérifie que le débit obtenu est celui souhaité. Dans la négative, on recommence avec une valeur plus approchante et ainsi de suite. C’est l’itération C de la figure 1.

1.2. Diamètre hydraulique, rayon hydraulique

Le débit d’un liquide dans une canalisation pleine dépend de sa section (ou du diamètre) et de la vitesse moyenne du fluide, laquelle est en relation avec la surface de frottement, autrement dit son périmètre mouillé P_m. Mais, comment calculer un débit avec les dimensions de cette même canalisation quand elle est incomplètement remplie ? Les hydrauliciens raisonnent à partir d’une section circulaire théorique, quelle que soit d’ailleurs la forme géométrique du conduit, qui engendrerait la même perte de pression linéique pour une même vitesse. Le diamètre de ce cercle est appelé diamètre hydraulique D_h. Par définition, le rayon hydraulique R_h. est le rapport entre la surface mouillée Sm et le périmètre mouillé P_m. Le taux de remplissage est pris en compte avec l’angle θ (thêta), exprimé en radian, formé par la hauteur h. La figure 3 précise toutes les formules nécessaires. Les calculs hydrauliques des écoulements à surface libre utilisent le rayon hydraulique et non le rayon géométrique du conduit.

Le rayon hydraulique représente en quelque sorte, l’ampleur des frottements superficiels : plus le rayon hydraulique augmente, plus la section s’écoulant augmente par rapport à la surface frottante des parois. De ce fait, la perte de charge est d’autant plus faible que le rayon hydraulique est grand. On peut alors comprendre cette notion parfois difficile à assimiler :

• Dans l’écoulement libre d’un conduit circulaire, à débit constant la vitesse augmente avec le diamètre.
• Dans l’écoulement en charge d’un conduit circulaire, à débit constant la vitesse diminue avec le diamètre.

2. Vitesse d’écoulement

Nous avons vu que les vitesses se répartissent irrégulièrement dans la section du conduit. Elles sont faibles au plus près de la surface de la canalisation et même nulles au contact, du fait des frottements dus aux aspérités superficielles. Dans cette zone, la couche limite (fig. 3 et 4), les vitesses atteignent des valeurs propices aux sédimentations. C’est pour cette raison qu’en hydraulique urbaine, on préconise des vitesses supérieures à 0,7 m/s.

Dans la pratique, pour procéder aux calculs, on considère la vitesse moyenne V (formule 2).

Vitesse… théorique !

De même que pour le taux de remplissage d’un écoulement à surface libre, comment calculer la vitesse V si la section mouillée est inconnue ? Dans cette situation, on utilise le taux de remplissage théorique ci-dessus pour calculer une vitesse théorique qui donne un certain débit. Puis on recommence le calcul avec un autre taux, donc une autre vitesse, jusqu’à ce que le débit calculé soit identique au débit souhaité. C’est toujours l’itération C de la figure 1.

3. Régimes d’écoulements : laminaire, turbulent, permanent, transitoire

3.1. Régime d’écoulement permanent

Un régime d’écoulement est dit permanent (ou stationnaire) si ses caractéristiques physiques (pression, température, vitesse, masse volumique…) sont indépendantes du temps. La vitesse locale est indépendante du temps, elle peut être variable entre deux zones du fait de la géométrie. Les calculs d’un système d’écoulement sont effectués en supposant le régime permanent. Il doit donc être conçu pour tendre vers cet état, ce qui n’est pas toujours facile comme on va le voir.

Un régime d’écoulement permanent, peut se structurer sous deux états : laminaire ou turbulent.

Laminaire (fig 4) : Un écoulement est dit laminaire lorsque la vitesse des particules est faible et que les lignes de courant sont régulières, parallèles aux parois du contenant. Le profil de vitesse se répartit de manière hyperbolique dans la section du conduit. Dans cette configuration, les forces visqueuses de cisaillement sont supérieures aux forces de frottement. Les calculs de conservation de l’énergie peuvent être traités par le théorème de Bernouilli adapté à l’étude de tels écoulements.

Turbulent (fig. 5) : un écoulement est turbulent lorsque les directions des particules se déplacent en tourbillons, dont la taille, la localisation et l’orientation varient constamment, de manière désordonnée. Ils apparaissent lorsque la vitesse est importante par rapport aux forces de viscosité. Les écoulements turbulents restent difficilement prévisibles du fait de leurs variations de lieu et de temps et beaucoup plus difficiles à traiter par le calcul, mais la dissipation des énergies génère finalement un profil des vitesses plutôt régulier. Dans cette configuration, la vitesse décroit de manière brutale au plus près des parois.

3.2. Régime d’écoulement transitoire

Un régime d’écoulement est dit transitoire quand il n’a pas encore atteint un état stable, permanent. Un régime transitoire peut apparaître lors d’une modification d’un système, quand l’eau passe par des stades de pressions et de dépressions engendrant des phénomènes d’instabilités. Si les écoulements permanents sont pris en compte dans des formules établies, il en est autrement pour les régimes transitoires. La part d’incertitude est prise en compte, le cas échéant, par des coefficients de sécurité.

3.3. Modèles d’écoulements

La figure 6 présente différents régimes d’écoulement : un écoulement à surface libre à régime permanent laminaire (a) des écoulements en charge dans différents régimes transitoires (b à h) et un écoulement en régime permanent, turbulent (i).

3.4. Identifier le régime d’écoulement : Reynolds

Pour une section de canalisation, lorsque la vitesse d’un fluide d’une certaine viscosité augmente, son régime passe successivement d’un stade laminaire, puis atteint un seuil critique de transition pour se stabiliser dans un régime turbulent. Les calculs étant différents selon les régimes d’écoulement, il est impératif d’en connaitre la nature dans la configuration présente. Osborne Reynolds a défini une formule mettant en jeu ces paramètres, qui représente le rapport entre les forces d’inertie et les forces visqueuses. La formule 3 est celle admise pour les conduits cylindriques.

Re : Nombre de Reynolds [-]
V : Vitesse moyenne dans la section [m.s^-1]
D_h : Diamètre hydraulique du conduit [m]
ν = Viscosité cinématique [m².s^-1]

Le nombre de Reynolds définit le régime d’écoulement pour des conduites en charge ; ces limites restent cependant approximatives :

• Re ≤ 2000 : régime laminaire (valeur admise pour les parois lisses) ;
• 2000 < Re < 3000 : régime transitoire ;
• Re ≥ 3000 : Régime turbulent.

4. Pertes de charges

Nous avons vu qu’il existe des freins au bon écoulement de l’eau, à l’origine de chutes de pression autrement appelées pertes de charge. Ces dernières dépendent :

• Des frictions intermoléculaires en relation avec la viscosité du fluide ;
• des frottements superficiels contre les parois de la canalisation ;
• des obstacles qui créent des variations géométriques.

Dans la pratique, on a l’habitude de traiter dans le cadre de pertes de charges régulières (ou linéaires), les frictions visqueuses et les frottements liés à la longueur de la canalisation, et pertes de charge singulières celles qui apparaissent en présence d’obstacles de formes particulières (ou singularités).

4.1. Pertes de charges régulières (linéaires)

Frictions, frottements… ces termes sont souvent employés l’un pour l’autre. Mais en milieu liquide, ne tentons pas trop de les différencier puisqu’il s’agit finalement du même phénomène : le cisaillement moléculaire ; seule la cause diffère. Si les frictions intramoléculaires font intervenir la viscosité du fluide, les frottements superficiels sont liés à la rugosité des surfaces.

Coefficient de perte de charge régulière

Nous connaissons la viscosité du fluide et la rugosité du matériau, nous disposons donc de tous les éléments pour savoir comment elles vont s’opposer à l’écoulement. Cette opposition est est représentée par le coefficient λ (lambda) de perte de charge linéaire.

Les nombreuses formules de calcul mettent en jeu l’effet de la viscosité (au travers du nombre de Reynolds Re) et celui de la rugosité (au travers de l’indice de rugosité absolue ε) et ce, plus ou moins selon le régime d’écoulement. Sans rentrer dans les détails, les formules (ou une partie d’elles-mêmes) sont adaptées selon le régime d’écoulement : laminaire (Poiseuille) avec Re ≤ 2000 (rare en aquariophilie), transitoire, ou bien turbulent lisse ou rugueux (Colebrook-White) avec Re > 2000 (très fréquent dans les circuits d’alimentation et d’évacuation de nos aquariums. Face à la difficulté des calculs, une représentation graphique de ces équations, le diagramme de Moody (fig. 7), permet d’approximer le coefficient λ.

Parmi toutes ces formules, la récente formule de Stuart W. Churchill proposée ci-dessous, présente le grand avantage d’être explicite (contrairement à l’expression de Colebrook-White très répandue). Elle et ne se résout pas par itérations (succession de calculs en boucles où le résultat du précédent sert pour le suivant) (itération B de la figure 1) et de plus, elle est exploitable quel que soit le régime d’écoulement, du laminaire au plus turbulent.

λ : Coefficient de perte de charge régulière [-]
Re : Nombre de Reynolds [-]
ε/Dh : Indice de rugosité relative [-]

Pas besoin de sortir la calculette, plus besoin d’utiliser le diagramme de Moody, inutile de concocter une itération sur tableur, le calculateur de Cap récifal Calcul du circuit d’évacuation pour aquarium se charge du job avec une précision suffisante.

Perte de charge régulière, totale

La perte de charge régulière s’exprime suivant le besoin, en fonction d’une variation de hauteur ΔH_R en mètre de colonne d’eau mCE ou de pression Δps en Pascal. Dans cet article, l’unité choisie est le mCE (1 mCE = 9807 Pa).

ΔH_R : Perte de charge régulière [mCE]
λ : Coef. de perte de charge régulière [-]
L : Longueur de la conduite [m]
Dh : diamètre hydraulique (ou intérieur) du conduit [m]
V : Vitesse moyenne dans la section [m.s^-1]
g : Accélération de la pesanteur = 9.81 [m.s^-2]

Conduites en série : Lorsque la conduite est composée de plusieurs tronçons de diamètres différents en série, la perte de charge est la somme des pertes de charge de chaque tronçon.

Conduites en parallèle : Lorsque le réseau est formé de plusieurs conduites en parallèle, la perte de charge est la même pour toutes les conduites et le débit global est égal à la somme des débits.

4.2. Pertes de charges singulières

Les pertes de charge singulières (ou locales) se produisent en présence d’obstacles, lorsque au moins une partie des lignes de courant s’écartent de la direction principale de l’écoulement. Il y a alors décollement de la paroi ou formation de zones de recirculation, par exemple au niveau des changement de direction (coudes, raccords en Y ou en T, grilles…), ou de sections (jonctions, clapets, vannes, à l’entrée ou en sortie de conduite…). Ces accessoires produisent une chute d’énergie rapide ; vitesse et pression diminuent sur une distance plus ou moins importante. Cette chute d’énergie impacte bien évidemment partiellement les pertes de charges régulières de même que celles d’un accessoire placé immédiatement en aval ; cet aspect est cependant négligé par simplification.

Coefficients de pertes de charges singulières

Chaque accessoire est affecté d’un coefficient de perte de charge singulière ξ (xi), établi par le calcul et l’expérimentation ; sa valeur peut varier selon le constructeur. Le coefficient ξ est destiné à soustraire une partie de l’énergie cinétique, il est donc toujours compris entre 0 et 1.

La perte de charge singulière est le produit du coefficient de perte de charge ξ de l’obstacle par la représentation de l’énergie cinétique. On l’exprime suivant le besoin, en fonction d’une variation de hauteur Δhs en mètre de colonne d’eau [mCE] ou de pression Δps en Pascal.

Δh_s : Perte de charge singulière (mCE)
ξ (xi) : Coef. de perte de charge singulière de l’accessoire [-]
V : Vitesse moyenne dans la section [m.s^-1]
g : Accélération de la pesanteur = 9.81 (m.s^-2)

Noter que la perte de charge singulière d’un accessoire est parfois déterminée par le constructeur en fonction d’une longueur virtuelle de conduit.

Perte totale de charges singulières

La perte de charges singulière totale du circuit équipé des accessoires 1, 2,3… est la somme des pertes de charges individuelles de tous les accessoires.

4.3. Perte totale de charges

Dans un circuit en ligne, la perte totale de charges ΔH_T du circuit est, on s’en doute, la somme des pertes de charges régulière et singulières. Selon le besoin les pressions sont exprimées, en hauteur d’eau [mCE] ou en pascal [Pa].

Dans la pratique, la perte totale de charges est majorée de 10 % pour compenser les approximations liées à la détermination des coefficients de pertes de charges singulières ξ.

5. Bilan énergétique

5.1. Travail et énergies

Travail

Nous avons abordé les différentes forces pouvant entrer en jeu dans un écoulement. Un écoulement ! nous sommes donc dans le mouvement. Une force qui se déplace effectue un travail. La distance considérée est celle du trajet parcouru par le point d’application de la force. Le travail (work en anglais) s’écrit W. Dans le système SI, il s’exprime en joule dont le symbole est J, parfois en kilowatt-heure (kW.h). 1 J = 1 N.m = 1 kg.m².s^-2 = 2,78.10-7 kW.h. Le tarvail se formule ainsi :

Énergie

L’énergie E (on parle d’énergie mécanique) s’exprime en joule, avec la même unité que le travail. C’est normal, il faut considérer qu’avant son déplacement l’objet (un élément de liquide) dispose d’une certaine quantité d’énergie. Son déplacement produit un travail, c’est à dire une dépense (une transformation) d’énergie. A son arrivée, il dispose d’une énergie résiduelle, disponible pour un autre travail.
L’énergie est la capacité à réaliser un travail ; le travail génère une dépense de l’énergie initialement disponible. Le travail fourni représente alors la différence d’énergie ∆E avant et après sa réalisation, tout cela en joule :

5.2. Sources d’énergies

L’hydraulicien identifie plusieurs types d’énergies susceptibles d’être échangées :

• Énergie potentielle de gravité (ou de pesanteur) Ez : c’est l’énergie qui est potentiellement libérable, immédiatement disponible du fait de sa position dans le champ gravitationnel. Par exemple, l’eau d’un aquarium retenue en amont du déversoir, chute dès qu’elle passe le seuil du déversoir. L’énergie disponible dépend ici, de l’altitude de l’eau. Notons que, puisque l’énergie de pesanteur dépend de la hauteur, elle diminue au fur et à mesure de la chute.
• Énergie de pression Ep : c’est l’énergie qui dépend de la pression exercée sur le fluide.
• Énergie cinétique Ec : c’est l’énergie qui dépend du mouvement, celle que l’objet acquiert de par sa vitesse. L’eau qui tombe prend de la vitesse, son énergie cinétique augmente au fur et à mesure que sa hauteur diminue… dans le même temps, son énergie potentielle diminue. On assiste à la transformation d’une forme d’énergie potentielle en une autre, cinétique.

En présence de fluides parfaits, sans viscosité et en l’absence d’obstacle, il peut y avoir des transferts d’énergie d’une forme vers l’autre, mais la somme de ces énergies reste constante. C’est l’équation de Bernouilli dont la formule 11 est une expression parmi d’autres :

z : Altitude du point [m]
p : Pression en un point [Pa]
ρ : Masse volumique [kg.m^-3]
g : accélération de la pesanteur = 9.81 (m.s^-2)
V : Vitesse moyenne dans la section [m.s^-1]
Cte : Valeur constante

5.3. Bilan énergétique : l’équation généralisée

Le monde des fluides parfaits n’est pas le nôtre. L’écoulement est perturbé par les pertes de charges (glissements, frictions, frottements, chocs). D’autre part, la canalisation dispose parfois de moyen d’élévation de la charge (pompes). Tout ceci s’équilibre dans ce que l’on nomme l’équation de Bernouilli généralisée dont la formule 12 en présente une expression utilisée en hydraulique, en énergie par unité de pression, dont les grandeurs sont homogènes à des longueurs [m].

z₁, z₂: Altitude du point 1 ou 2 [m]
p₁, p₂: Pression au point 1 ou 2 [Pa]
ρ : Masse volumique [kg.m^-3]
g : Accélération de la pesanteur = 9.81 [m.s^-2]
V₁, V₂: : Vitesse moy. dans la section 1 ou 2 [m.s^-1]
H_m : Hauteur manométrique [mCE]
ΔH_T : Perte de charge totale [mCE]
ΔH_R : Perte de charge régulière [mCE]
ΣΔH_S : Perte de charge singulière totale [mCE]

Le bilan des énergies (charges énergétiques + pertes de charges énergétiques) reste constant dans toute la canalisation. Les charges énergétiques se transforment les unes sous la forme d’autres et se dissipent partiellement (pertes thermiques…). La figure 9 montre comment peut évoluer la répartition des sources d’énergie et la perte de charge totale dans un circuit d’évacuation gravitaire d’aquarium. On constate que la source d’énergie de pesanteur, majeure en haut du circuit, se transforme essentiellement en énergie cinétique au fur et à mesure de la descente.

5.4. Bilans énergétiques appliqués à l’aquariophilie

L’aquariophile est confronté à quelques situations dont voici les plus fréquentes.

Cas 1 : Calcul du débit gravitaire d’une canalisation de diamètre imposé, rejetant à l’air libre

Il s’agit de calculer le débit volumique Q_v pouvant descendre par gravité dans une canalisation de section circulaire, de diamètre intérieur D_i donné. Le rejet se fait bouche bée, au-dessus de la surface de l’eau de la cuve technique. Ce calcul est le même quel que soit le taux de remplissage de la canalisation. Pour un taux de remplissage T_r = 100%, alors D_h = D_i.

On le constate, ce processus de calcul nécessite des itérations imbriquées qui rendent les opérations fastidieuses. Le calculateur Cap récifal permet de répondre simplement à la question.

Cas 2 : Calcul du diamètre pour un débit imposé, d’une évacuation gravitaire rejetant à l’air libre

C’est un titre qui accroche ! Malheureusement aucune réponse ne peut être donnée à cette question. En effet, comment calculer un écoulement dans une conduite dont on ignore la section ? Par contre on peut calculer le taux de remplissage T_r d’un conduit de diamètre D_i choisi, et vérifier s’il permet le débit volumique Q_v souhaité. Le titre devient donc : Validation du diamètre d’un conduit d’évacuation gravitaire pour un débit imposé. Liberté à l’aquariophile de valider ou non le diamètre, sachant que l’on préconise un taux de 50 à 85 %, et de choisir le diamètre normalisé correspondant.

Le bilan énergétique est identique au cas 1. A la fin du processus de calcul, s’ajoute une phase de validation du taux de remplissage et, si besoin, un recalcul avec un autre diamètre. Le calculateur Cap récifal Calcul d’évacuation d’aquarium « 2 – Taux de remplissage pour un débit connu » permet de répondre à cette question.

Cas 3 : Calcul du diamètre pour un débit donné, d’une canalisation rejetant dans l’eau

Il s’agit de calculer le débit volumique Q_v pouvant descendre par gravité dans une canalisation de section circulaire, de diamètre intérieur D_i donné. Le rejet se fait sous la surface de l’eau de la cuve technique. Ce calcul est le même quel que soit le taux de remplissage de la canalisation. Pour un T_r = 100%, D_i = D_h.

Le processus de calcul est le même que celui du cas 1, seul le bilan énergétique diffère avec la formule de calcul du débit.

Cas 4 : Calcul de la hauteur manométrique H_m d’une pompe rejetant à l’air libre

Il s’agit de calculer la hauteur manométrique H_m d’une pompe pour relever l’eau avec un débit volumique Q_v, d’une hauteur H entre la cuve technique et l’aquarium, dans une canalisation de diamètre intérieur D_i , comportant des pertes de charges régulières et singulières.

Le processus de calcul est relativement simple. Le calculateur Cap récifal Calcul d’alimentation en eau d’aquarium permet de réaliser des simulations rapides pour choisir la pompe qui pourra débiter le volume Q_v souhaité à la hauteur manométrique H_m calculée.

5.5. Courbe réseau

La courbe du réseau (ou caractéristique du circuit) représente l’énergie à fournir au fluide, compte tenu de toutes ses pertes de charges, pour le faire circuler sur une hauteur H_m avec un débit Q_v. Cette énergie est ici exprimée en énergie par unité de pression, en mCE. Elle augmente quand le débit augmente, suivant une courbe (fig.24), donnant H_m en fonction de Q_v selon la formule 22.

La dernière formule de la figure 14 donne la relation existant entre Hm et Qv pour la canalisation d’alimentation en charge d’un aquarium.

Ainsi une pompe donnée mise en place sur un circuit donné ne peut fournir qu’un et un seul débit. La courbe du réseau est essentiellement utilisée dans les circuits en charge, pour vérifier la compatibilité d’une pompe avec le circuit, comme on le verra plus loin dans la 3ème parie de cet article au chapitre traitant des pompes.

H_m : Hauteur manométrique [mCE]
H: Différence de niveau =z2- z1 [mCE]
a : Valeur constante
Q_v : Débit volumique [m³.s^-1]

6. Validation des résultats : engorgements et autoaération

Les valeurs cherchées étant obtenues (selon le cas : débit, diamètre, taux de remplissage), pour un écoulement il faut vérifier qu’il ne génère pas des phénomènes perturbateurs (chocs et autoaération) qui peuvent imposer de reconsidérer la canalisation.

6.1. Phénomène de choc : engorgement et yoyo

Dans les conduites à surface libre (non complètement remplies) et fortement inclinées, la turbulence de l’écoulement génère une onde à la surface de l’eau qui évolue selon le ratio énergie cinétique (vitesse) / énergie potentielle gravitationnelle (forces de pesanteur). Au-delà d’une certaine perturbation, l’eau vient choquer la paroi du conduit. L’écoulement libre devient momentanément un écoulement en charge ; sa vitesse diminue localement pour former un bouchon (fig. 15).

Le risque d’apparition de ce phénomène peut se quantifier par l’approche du χ (khi). Willi H. Hager, hydraulicien Suisse, a récemment déterminé ce coefficient valable aussi pour les canalisations circulaires à forte pente.

χ : Coefficient de rugosité (Hager) [-]
K : Coefficient de frottement de Strickler
J : Déclivité J = H/ L [-]
D_i : Diamètre intérieur [m]
g : Accélération de la pesanteur = 9.81 [m.s^-2]

Afin d’éviter le phénomène de choc le taux de remplissage doit se limiter à 80 % pour χ = 5 et à 70 % pour χ = 10

6.2. Phénomène d’autoaération : engorgement et glouglou

Dans les écoulements très turbulents, lorsque la déclivité est importante, l’onde superficielle déferle. De l’air s’introduit alors dans l’eau et se disperse intimement sous forme de microbulles pour prendre, à l’extrême, une couleur blanchâtre (fig. 16). Si le phénomène d’autoaération est aujourd’hui très maitrisé dans les conduites à surface libre ouverte (barrages, échelles à pertes d’énergie, déversoirs…), ce n’est pas le cas des conduits fermés dont le comportement s’écarte du précédent cas. On doit à Hager, encore lui, quelques propositions issues de ses expérimentations. Les formules ci-dessous conservent quelques parts d’incertitudes, notamment pour les très fortes déclivités.

L’autoération débute pour χ = 8, la déclivité avoisine alors 15°. Le fluide chargé d’un mélange d’eau et d’air est devenu biphasique et voit ses caractéristiques modifiées qui se stabilisent ensuite. La déclivité est le facteur essentiel, la rugosité du matériau n’intervenant pas. Dans le même temps, le volume du mélange biphasique augmente, amplifiant le phénomène de choc ci-dessus. La formule 15 donne la hauteur h_b du mélange biphase dans un conduit circulaire. Elle met en jeu le coefficient de Strickler K établi pour les canaux naturels et malheureusement plus rarement déterminé pour les matériaux synthétiques. Pour le PVC rigide, K ≈ 110.

h_b : Hauteur du fluide biphasique (m)
h : Hauteur du fluide (m)
K : Coefficient de frottement de Strickler
J : Déclivité du conduit (-)
g : Accélération de la pesanteur = 9.81 (m.s^-2)

Cette hauteur h_b permet de calculer le nouveau taux de remplissage du mélange biphase T_xb dans le conduit (formule 16).

T_rb : Taux de remplisage du fluide biphasique [%]
h_b : Hauteur du fluide biphasique [m]
D_i : Diamètre intérieur [m]

Quand T_xb approche de la valeur 100 %, il est nécessaire de reconsidérer les paramètres initiaux de la canalisation : augmenter le diamètre, diminuer le débit ou la pente puis procéder à un nouveau calcul jusqu’à validation de l’engorgement et de l’autoaération (fig. 2).

7. La calculette, c’est bien… le calculateur, c’est mieux

Tout ça pour quoi ? On voit bien l’intérêt de calculer au préalable le circuit d’alimentation et d’évacuation de l’aquarium, surtout dans des installations complexes ou la cuve technique se situe à la cave avec des canalisations longues. On a pu constater aussi que ces calculs sont difficiles avec une simple calculette et les risques d’erreurs nombreux. Pas de panique ! Cap récifal propose deux calculateurs qui appliquent exactement tout ce qui a été décrit ci-dessus :

• Le calculateurCalcul d’alimentation en eau d’aquarium (fig. 17) est destiné à chiffrer la hauteur manométrique de la pompe en présence des coudes qui ne manquent pas de freiner notablement l’écoulement sous pression.
• Le calculateurCalcul d’évacuation d’aquarium (fig. 18) permet de résoudre deux types de problèmes : la détermination du débit pour un diamètre et un taux de remplissage connus et la détermination du taux de remplissage pour un débit imposé et un diamètre choisi.

Nous en avons terminé avec le dimensionnement de la canalisation. Il est temps de réfléchir aux différents choix qui s’offrent pour sa réalisation.

8. En savoir plus

• S. BENNIS. Hydraulique et hydrologie. Université du Québec, Ecole de technologie supérieure. Presses de l’université du Québec. 3ème édition, 2014.
• Conduites et canaux en charge Calcul des conduites et canaux par la MMR.
• J. CARBONNET – M. ROQUES. Cours Mécanique des fluides Terminale STL. Académie de Nancy-Metz.
• M. ROQUES. Cours Mécanique des fluides BTS Industriels. Académie de Nancy-Metz 2005.
• M. DUFRESNE, J. VAZQUEZ. Hydraulique pour le technicien et l’ingénieur. 2013.
• J. VAZQUEZ. Hydraulique à surface libre – Ecole Nationale du Génie de l’eau et de l’environnement de Strasbourg.
• Hydraulique urbaine I – Prof. Jacques Bonvin – Ecole d’Ingénieurs du canton de Vaud 2005.
• Saint Gobain PAM canalisation. Formulaire. 1989.
• J. VAZQUEZ . Hydraulique
  générale. Ecole nationale du génie de l’eau et de l’assainissement de Strabourg.. Laboratoire Systèmes Hydrauliques Urbains, Formation CES/Mastère Eau potable et assainissement.
• M Hanif Chaudhry. Open-Channel Flow. Second edition. Springer Science & Business Media.
• Pravarini. Pertes de charges singulières. Site internet
• W. H. Hager. Wastewater Hydraulics: Theory and Practice. Springer-verlag Berlin Heidelberg 2010.

Article publié sur Cap récifal le 10 février 2017

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Ce calculateur permet de dimensionner l’évacuation gravitaire (l’eau coule par son propre poids) d’un aquarium. Il prend en compte les caractéristiques du milieu, de l’eau et de la canalisation, plus précisemment, ses dimensions, la rugosité du materiau et la présence éventuelle de singularités (coudes, vannes ou clapets…).

Il permet de déterminer le débit maximum (calcul 1) à partir d’un diamètre donné et d’un taux de remplissage défini, ou bien en connaissant le débit et le diamètre, de savoir s’il sera suffisant et quel sera son taux de remplissage (calcul 2). Enfin, le calculateur évalue les risques d’engorgement des canalisation non pleines (écoulement à surface libre), du fait de l’eau ou du fait de l’autoaspiration d’air qui en augmente le volume.

Conditions d’emploi

Les calculs sont établis pour une canalisation qui prélève son eau proche de la surface et qui la rejette directement dans l’air (bouche bée), selon le schéma ci-contre. Son conduit est de section circulaire, d’égal diamètre et rempli à plus de 25 % du diamètre.

Singularités

Mode d’emploi

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