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samedi 13 janvier 2018

Filtre à sable à usage individuel

Un filtre à sable biologique permet de rendre l'eau potable. C'est un dispositif développé par CAWST qui a mis au point deux modèles de 12L/filtration en béton et en plastique. Cependant ces modèles sont plutôt encombrant, lourd et destiné à un usage familiale. Pourtant il est possible de créer un modèle plus compact, éventuellement transportable et destiné à un usage individuel(1,5L/filtration). Pour le fabriqué nous nous sommes inspiré d'un tutoriel du Low Tech Lab.



MATERIEL

-Tube en PVC : diamètre 10 cm, longueur : 1m
- Bouchon pour tube PVC 10 cm

Tuyau & robinet 
- Tube rigide : diamètre 16 mm
- 3 Coudes PVC : diamètre interne 16 mm, angle 90°

Pour le diffuseur 
- Bouteille en plastique : 1,5 L (Coca-Cola) 

Pour le couvercle
- Couvercle de tube PVC 10 cm

Outils 
- Perceuse
- Scie (manuelle ou scie sauteuse)
- Seau

FABRICATION
Etape 1
Decouper le tube pvc de 16 mm de diamètre en plusieurs sections :
- une section de 5 cm
- une section de 73 cm
- une section de 8 cm
Etape 2
Percer des trous alignés de 3 à 4 mm de diamètre dans la section de 8 cm sans traverser entièrement le tube.
Etape 3
Coller le bouchon et le tube PVC ensemble avec de la colle PVC
Etape 4
Percer un trou de 16 mm de diamètre à 75,8 cm du fond.
Assembler et coller les tuyaux de 8 et 73 cm avec un coude PVC, mettre un coude à l'extrémité du tube de 73 cm.
Insérer cette assemblage dans le tube et l’encastrer le dans le trou, le tuyau de 8 cm doit être au fond du tube avec les percements vers le haut.
Jointer le tuyau et la paroi du tube avec du mastic d'étanchéité.

Pour le robinet nous avons utiliser un coude courbe mais on peut le fabriquer avec 2 sections de 10 cm assembler avec un coude PVC de 90°
Etape 5
Pour fabriquer le diffuseur :
- Découper à moitié une bouteille en plastique de 1,5 L.
- Percer des trous dans le fond de la bouteille de 3 à 4 mm espacés d'environ 2,5 cm.

- Retourner la bordure du diffuseur, afin qu'il puisse être posé sur l'épaisseur du tube. Pour cela effectuer des coupures verticales le long de la bordure du diffuseur et plier la bordure à 90°.


REMPLISSAGE DU FILTRE

Il reste une étape essentielle : il faut remplir le fût de gravier et de sable.

Il faut mettre dans l'ordre :
- Une couche de gravier drainant de 5 cm de haut
- Une couche de gravier séparateur de 5 cm de haut
- Une couche de sable filtrant d'au moins 60 cm de haut

Le sable filtrant doit être de préférence du sable de carrière, c'est à dire qui ne provient pas d'un milieu aquatique (rivière, mer...).

Ces différentes couches doivent avoir des granulométries différentes comme indiqué ci-dessous :


Le fût doit être à moitié rempli d'eau avant de verser le sable et tous ces minéraux doivent être rincés. Pour vérifier si le rinçage est correcte remuer le sable, si l'eau reste trouble le sable n'est assez rincé.

Calculer et mesurer la quantité de gravier et de sable nécessaire pour arriver à la bonne hauteur :

Volume (cm cube)= rayon du tube ² x pi x hauteur 
1 L = 1000 cm cube

Ajouter du sable si besoin pour le niveler à 5 cm du robinet, mesurer avec un mètre.

TEST

Remplir le filtre à sable d'eau.
Le débit doit être de 0,05 L/min soit 1,5 L en 30 min
Un niveau d'eau de 5 cm doit être maintenu en permanence au dessus du sable. Si ça n'est pas le cas il y a une fuite.
Le filtre n'est opérationnel qu'au bout de 30 jours d'utilisation quotidienne.

REMARQUE

Pour le bouchon qui constitue le fond du tube n'utiliser pas de bouchon à vis mais un bouchon qui s'emboîte par dessus le tube comme dans le tutoriel du Low Tech Lab, car les bouchons à vis ne sont pas toujours étanches.

Nous n'avons pas pu tester l'efficacité de désinfection du filtre car malheureusement celui-ci est tombé et s'est fissuré. Il est donc vivement recommander d'ajouter un pied suffisamment large dans lequel vient s'emboîter le filtre (sans percements).

Ce modèle de filtre à sable n'est pas le plus efficace en terme de rendement car son débit est plutôt faible 5 cL/min, mais il a l'avantage d'être compact, éventuellement transportable, facile à réaliser avec peu de sable et nécessite peu d'eau pour son utilisation (1,5L/filtration) par conséquent il nous paraissait idéal comme modèle d'essai.

Les coudes PVC ne sont pas forcément facile à trouver, nous avons dû les commander sur internet.





jeudi 11 janvier 2018

    PROCESSUS

    Notre Processus de travail a été relativement "non linéaire" tout au long de l'avancement de notre projet. Nous sommes tout d'abord partis du constat évident que l'eau potable est un élément rare et précieux, et que, à l'inverse, l'eau de mer et le soleil son deux ressources que l'on trouve en abondance, sur une grande partie de la surface de la terre.


Test 1, Distillateur à eau
  
Le distilateur
     Nous avons tout d'abord commencé par faire des recherches sur une méthode de traitement de l'eau de mer par l'utilisation de soleil comme énergie. La distillation de l'eau par chauffage solaire.
Nos tests ont tout d'abord commencé avec une bouilloire et un refroidissement naturel grâce à une plaque d’aluminium trempée dans de l'eau froide. Le résultat était positif mais il nous était difficile d’obtenir des relevés précis, au vu des fuites dans le système.









Montage du tracker solaire
 Le tracker solaire
     Nous avons en parallèle étudié différents systèmes de récupération de l’énergie solaire comme les trackers solaires permettant de suivre la course du soleil. Utiles pour augmenter le rendement des panneaux solaires. Nous en avons fabriqué un grâce à l'imprimante 3d. Mais à cause d'un soucis de butée sur les moteurs, il a tendance à se bloquer en fin de course.





Model 3d du tracker solaire
L'Heliostat
     Les Héliostats fonctionnent sur le même principe que les trackers solaires, mais au lieu de s’aligner avec le soleil, ils vont calculer sa position pour refléter, grâce à un miroir, les rayons sur un point fixe.
Centrale termique solaire - Espagne
Le moteur stirling
     De manière à rentabiliser notre projet nous nous sommes renseigné sur différentes méthodes permettant de réutiliser la chaleur et la vapeur crée pendant la distillation. Comme par exemple l'ajout d'un moteur Stirling, fonctionnant à la vapeur.
Moteur stirling miniature

La dynamo
     Nous avons aussi dessiné une dynamo fonctionnant grâce au courant d'un bateau. Fixée à son bord elle permet de produire une petite quantité de courant pour l'utilisation d'appareil Electrique en totale autonomie.  Mais nous nous éloignions du sujet.
Model 3d dynamo




Model 3d dynamo






Le Phare 
      Nous avons finalement décidé de réunir tous les éléments que nous avions récolté pour travailler sur un élément unique le Phare.
Le principe de la lentille de Fresnel présent dans le Phare est le même que pour les lentilles convergentes. il va concentrer les rayons parallèles en un point de focal. Ces lentilles fonctionnent dans les deux sens.

     Dans le cadre de notre phare, la lumière de la flamme du feu est orientée en rayons lumineux horizontaux pour prévenir les navires sur une très grandes distances.
A l'inverse, de manière à chauffer un réservoir placé au point de focal des lentilles du phare, il faut les éclairer grâce à des rayons parallèles venant directement en face de la lentille.

     C'est là que les Héliostats entrent en jeu. Ils vont pouvoir refléter les rayons du soleil de manière parallèle à l'axe de la lentille. Le phare dispose de quatre lentilles mais de manière à ne pas cacher de Lumière aux miroirs, nous en utiliseront seulement deux.

Schéma de fonctionnement

     Et afin d'améliorer le rendement, le système de chauffage peut être additionné d'un échangeur de chaleur, qui va préchauffer l'eau provenant des cuves d'eau de pluie, à l'aide de l'eau traitée sortant du réservoir.

    L'eau de pluie est récupérée sur les trois toitures des bâtiments puis acheminée dans trois des quatre cuves réhabilitées et une fois traitée est stockée dans la dernière cuve jusqu'au lendemain.
Plan de toiture

coupe















     C'est par un système de pompes que l'eau est emmener des cuves jusqu’à l’échangeur de chaleur, puis jusqu'au réservoir pour être chauffé par les rayons solaires. Une fois l'eau chauffé a 70°C durant 4 minutes, elle repasse par l’échangeur ou elle va se refroidir, puis part dans la cuve d'eau potable ou elle va être pompée par le réseau général de l’auberge pour être consommée.

Et après ?
    Avec l’avènement des Gps, de plus en plus de phares sont laissés à l'abandon car devenus obsolètes. Pourquoi laisser un tel héritage disparaître? Notre proposition est en particulier destinée aux phares isolés mais elle peu etre adapté à tous les phares existants car fonctionnant tous sur le principe de la lentille de fresnel depuis le XIXeme siecle.


 

BIBLIOGRAPHIE

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« Bienvenue sur le site pyBar | pyBar ». s. d.  http://pybar.fr/.

« CLIMAT AJACCIO par Météo-France - Normales et relevés sur la station de AJACCIO ». s. d.  http://www.meteofrance.com/climat/france/ajaccio/20004002/normales.

« Comment calculer la puissance d’une pompe à eau ». s. d.  https://fr.wikihow.com/calculer-la-puissance-d%27une-pompe-%C3%A0-eau.

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Garant, Patrick. s. d. « MANDRAGORE II - Les PHARES ». http://www.mandragore2.net/dico/lexique1/lexique1.php?page=phare.

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WaterFX. s. d. « WaterFX ».  http://waterfx.co/.

mercredi 10 janvier 2018

A6 - Prototypes et Expériences en Vrac - Photos - Bouteilles - Essais - Erreurs

Article Blog DFS 2017-2018


Prototypes et Expériences en Vrac


Voici une série de photos retraçant de manière non-exhaustive nos tests et essais. Les explications de ces images se trouvent détaillées dans les autres articles publiés sur le blog. Il s'agit juste ici de montrer la dynamique de test et de construction dans une approche plus visuelle qu'écrite.