Comment protéger les moteurs de navire contre les cat fines ?
Depuis le passage aux fiouls à faible teneur en soufre, la concentration des particules fines dans le carburant marin a augmenté. La protection des moteurs des navires reste plus que jamais d'actualité. Et ce alors que de nouvelles variables sont apparues dans la gestion de carburant, comme les mélanges de fiouls à faible teneur en soufre et de biocarburants.
Pour protéger les moteurs de leurs flottes, armateurs et exploitants doivent gérer une complexité accrue qui requiert bien plus qu'un équipement de pointe. Une solide connaissance de la gestion du carburant, de la conception des lignes de carburant et des meilleures pratiques opérationnelles sont tout autant primordiales.
Gérer la ligne de carburant dans son ensemble
L'une des principales tâches de la conduite de carburant consiste à éliminer les contaminants avant que le carburant n'atteigne le moteur. Bien que la plupart de cette tâche incombe aux épurateurs, la maximisation de la protection dépend de plusieurs composants :
- Réservoirs de décantation
Après le soutage, une quantité suffisante de carburant est pompée du réservoir de stockage vers le(s) décanteur(s) pour assurer 24 à 48 heures de fonctionnement. Certaines fines de pétrole et une certaine quantité d'eau se déposent dans le décanteur sous l'effet de la gravité. Mais la décantation est loin d'être suffisante pour protéger le moteur, et une mer agitée peut amener les contaminants décantés plus loin dans la conduite de carburant. - Epurateurs
Les épurateurs sont la principale défense contre les particules fines de carbone. Grâce à la force centrifuge, ils éliminent non seulement les particules fines de carbone, mais aussi l'eau et d'autres contaminants, tels que les boues asphalténiques, avant que le carburant n'entre dans le réservoir de service ou le réservoir journalier. La densité, la viscosité, la température et le débit d'alimentation du carburant sont autant de facteurs essentiels pour les performances des épurateurs. Cependant, les caractéristiques actuelles du carburant sont moins homogènes que jamais, en particulier lorsque des biocarburants sont mélangés. - Systèmes d'alimentation en carburant
Les systèmes d'alimentation en carburant (également appelés boosters ou systèmes de conditionnement du carburant) effectuent le traitement final du carburant avant qu'il n'entre dans le moteur. Compte tenu des caractéristiques plus complexes du carburant actuel, ils nécessitent une automatisation sophistiquée pour garantir la température, la viscosité et la pression correctes du carburant pour l'injection. En outre, ils assurent une étape de filtration fine, dernière ligne de défense cruciale du système de traitement des gaz d'échappement. - Systèmes de contrôle du débit
Le contrôle automatique du débit est un outil sous-utilisé qui améliore à la fois l'élimination des particules fines et l'efficacité énergétique. Comme la plupart des navires naviguent aujourd'hui à vitesse réduite, peu de séparateurs doivent fonctionner à 100 % de leur capacité. Les systèmes de contrôle du débit tels qu'Alfa Laval FlowSync synchronisent en permanence le débit d'alimentation du séparateur avec la consommation réelle de carburant du moteur, ce qui optimise les performances de séparation et minimise la consommation d'énergie.
Faire un choix éclairé d'épurateurs
Les épurateurs étant la principale défense contre les particules de catalyseur, leur dimensionnement et leurs performances sont essentiels. Ils peuvent fonctionner individuellement ou en parallèle. Mais pour éliminer efficacement les particules de catalyseur, ils doivent avoir une capacité de nettoyage suffisante pour le débit prévu. La mesure et la validation de leurs performances par un tiers facilitent la comparaison des séparateurs de différents fabricants.
Le débit certifié (CFR) des épurateurs a été introduit par un accord d'atelier en 2005. Les tests CFR utilisent des particules sphériques de 5 microns, qui sont mélangées à de l'huile pour simuler les cat fines. Le CFR sur le certificat d'un séparateur est le débit auquel 85 % des particules sont éliminées à une viscosité de traitement normale.
L'accord d'atelier original, CWA15375:2005, a expiré en 2014. Mais la procédure d'essai est restée en vigueur en raison de la transparence qu'elle crée. En 2022, une norme améliorée a finalement été publiée : l'EN 17763:2022. Contrairement à l'accord initial, qui permettait de transposer les résultats de tests individuels à plusieurs tailles d'épurateurs, la norme CFR actuelle exige de tester chaque taille dans une plage d'épurateurs.
Créer une ligne de conduite de carburant intégré
Bien que le dimensionnement des épurateurs soit essentiel, la réussite d'une ligne de carburant va bien au-delà dans le contexte actuel des carburants.
La protection maximale du moteur dépend non seulement de plusieurs composants, mais aussi des interactions dans toute la ligne de carburant. Outre les niveaux de particules fines imprévisibles, les variations de viscosité, de pouvoir lubrifiant et de température du carburant ont également de lourds impacts sur la sûreté et la fiabilité du fonctionnement.
Il est donc important d'éviter de penser en termes de produit : les épurateurs font partie d'un système plus large, complété par des décanteurs correctement configurés, un conditionnement sophistiqué du carburant et un contrôle automatique du débit.
L'ensemble de la ligne de carburant doit être maîtrisée, chaque composant contribuant aux objectifs globaux.
Avant tout, les armateurs et les concepteurs de navires doivent prendre les décisions relatives à la protection des moteurs. Il est préférable de spécifier l'ensemble de la ligne de carburant plutôt que de laisser le chantier naval faire des choix individuels.
L'expertise humaine est indispensable
Quelle que soit la qualité de la conception de la ligne de carburant, des équipages correctement formés sont également nécessaires pour éviter que le moteur ne soit endommagé.
Les différents scénarios actuels en matière de carburant exigent une compréhension plus approfondie et une vigilance encore plus grande :
- Tests et surveillance
Les opérateurs doivent être conscients des dangers potentiels liés au carburant, qui outre les niveaux de cat fines pour les navires de charge considérablement plus élevés aujourd'hui, mais aussi les risques de stabilité, d'incompatibilité et de dégradation, en particulier pour les biocarburants. Les tests en laboratoire sont la référence absolue, mais les équipages doivent également effectuer des tests et des contrôles à bord chaque fois que cela est possible. Mieux ils comprennent le carburant de soute, plus le risque d'incidents sera faible. - Détecter les signes de dommages
Outre la détection des problèmes liés au carburant lui-même, les équipages doivent être attentifs aux premiers signes de dommages matériels. Une baisse de pression, une contamination du carter et une diminution du rendement du moteur peuvent être des indicateurs de dommages graves. En réagissant immédiatement, les opérateurs peuvent limiter les dommages et les coûts. - Maintenance et entretien
Le bon fonctionnement des équipements de la ligne de carburant dépend d'une bonne gestion et d'un entretien adéquat. Le nettoyage régulier des réservoirs, par exemple, permettra d'éviter que les fines catalytiques déposées ne soient réintroduites dans le flux de carburant. De même, les équipages doivent effectuer les inspections et l'entretien réguliers des équipements requis. Si les équipements sélectionnés doivent être faciles à entretenir, des connaissances sont néanmoins nécessaires, ainsi qu'un accès à des techniciens de maintenance qualifiés n'importe où à travers le monde lorsque les problèmes dépassent l'expertise de l'équipage.
Tout cela rend les programmes de formation efficaces plus essentiels que jamais. La Chambre Internationale de la Marine Marchande souligne dans son étude Seafarer Workforce Report : The Global Supply and Demand for Seafarers in 2021 que le secteur maritime est confronté à une pénurie d'équipages qualifiés dans le monde entier. Les programmes techniques de gestion des moteurs et des équipements de la flotte doivent s'appuyer sur les connaissances réelles des personnes à bord.
En d'autres termes, la protection des moteurs demande une approche systémique et intégrée des lignes de carburant concerne autant l'équipage que l'équipement.