Le processus de traitement des eaux usées a pour objectif d’éliminer les agents contaminants (biologiques, chimiques et physiques) présents et de restituer l’eau à son état d’origine, idéalement jusqu’à la rendre potable. En général, le processus génère deux flux : l’eau épurée sous forme liquide et un flux semi-solide contenant les déchets.
Le processus est divisé en plusieurs étapes : la captation des eaux et l’élimination des contaminants macroscopiques tels que les bouteilles, sacs, autres objets en plastique, sable, terre, bois et autres débris ; la clarification, au cours de laquelle les particules microscopiques en suspension sont retirées ; la séparation des boues du flux d’eau ; la purification à l’aide de rotors biologiques à disques, où des disques en rotation continue alternent des phases d’immersion dans les eaux usées et des phases d’exposition à l’air afin de dégrader les substances organiques ; l’aération, durant laquelle de l’air est injecté dans l’eau pour faire remonter à la surface les substances organiques restantes, déposer au fond les matières solides comme le sable et la terre, expulser les gaz indésirables et rétablir le taux d’oxygène souhaité dans l’eau ; enfin, la retrait de la partie solide, qui est ensuite transportée vers la décharge pour les phases ultérieures de compactage.
À chacune de ces étapes du processus, différents types de roulements sont utilisés. Ils sont indispensables au fonctionnement de composants mécaniques tels que les rotors, les tapis roulants, les hélices, les centrifugeuses et les mécanismes de levage. Dans la majorité des cas, les roulements fonctionnent immergés dans les eaux usées.
En général, lorsqu’un roulement est exposé à l’eau pendant une période prolongée, son fonctionnement peut être compromis en raison de la dégradation chimique ou de la corrosion. Cette corrosion entraîne une réduction importante et imprévisible de la durée de vie du roulement, avec de graves conséquences sur le processus et sur le composant mécanique sur lequel il est monté.
Il existe plusieurs mécanismes responsables du dysfonctionnement du roulement en présence d’eau:
- Fissures dues à l’hydrogène
- Formation de rouille
- Oxydation du lubrifiant et perte de ses propriétés
- Élimination du lubrifiant
- Entrave à l’écoulement du lubrifiant (immiscible dans l’eau)
- Formation de films d’eau dans les zones de contact
- Formation de bactéries
Outre le secteur du traitement des eaux usées, des problèmes similaires liés à la corrosion des roulements se rencontrent dans de nombreuses autres applications, telles que le pompage et la filtration des eaux de piscines, le traitement des eaux dans les élevages piscicoles, les machines d’aspiration de liquides et d’autres équipements où les roulements fonctionnent en contact avec ou immergés dans l’eau.
Pour remédier à ces problèmes, il est nécessaire d’éviter l’intrusion d’eau dans le roulement et d’utiliser un matériau résistant à l’action multiple de l’eau.
L’acier inoxydable contient généralement un pourcentage de chrome, de nickel et de molybdène qui, en présence d’agents oxydants tels que l’eau, forment une couche passive résistante à l’oxydation supplémentaire, protégeant ainsi le matériau contre la corrosion. Cependant, une exposition prolongée de l’acier à l’eau, en particulier à une eau à forte teneur en sels comme l’eau de mer, peut compromettre cette protection. De plus, les problèmes liés à la présence de lubrifiants rendent les roulements en acier lubrifiés très sensibles à la présence d’eau.
Les roulements entièrement céramiques, notamment lorsqu’ils sont utilisés sans lubrifiant, peuvent offrir une solution à ces problèmes, à condition d’être correctement dimensionnés afin de garantir une capacité de charge adéquate.
Des matériaux tels que la zircone, le nitrure de silicium et le carbure de silicium offrent d’excellentes propriétés de résistance chimique en présence d’eau. Selon le degré d’acidité ou de basicité de l’eau, les matériaux les plus adaptés sont choisis afin de résister au milieu spécifique dans lequel ils opèrent.
