CHAPITRE m

Alimentation en charbon. — Quais à combustibles. — Alimentation en eau. — Conditions à remplir. — Prise d'eau. — Qualité de l'eau à employer. — Essai hjdrométriquc. — Purification de l'eau. — Désincrustants. — Installation d'une prise d'eau. — Bâtiment de la machine fixe. — Conduite de refoulement. — Détermination du diamètre de la conduite. — Règle pratique. — Réservoir. — Distribution. — Grue hydraulique. — Grueréservoir. — Prix de revient des prises d'eau. — Emploi du moulin à vent comme machine fixe. — Alimentation en route. — Tender américain.

Les locomotives, quand elles quittent le dépôt, emportent avec elles l'approvisionnement d'eau et de charbon, sans lequel leur marche serait impossible; cet approvisionnement est porté par un véhicule spécial, appelé Tender, qui est attelé immédiatement derrière elles. La capacité du tender étant limitée, il est nécessaire qu'elles trouvent, en certains points de leur parcours, les moyens de renouveler leur provision.

Alimentation eiv charbon. — En ce qui concerne le charbon, rien n'est plus simple ; on installe dans le voisinage des dépôts des quais spéciaux à combustibles, qui longent la voie des machines, et qui peuvent être disposés comme l'indique la figure 370. A gauche se trouve la voie par laquelle les w^agons amènent le charbon ; k droite est la voie de circulation des machines, avec une fosse à piquer le feu ; de l'autre côté de cette voie est établi l'appareil de prise d'eau, dont nous parlerons tout à l'heure. La plate-forme du quai doit être pavée ou bitumée et présenter deux étages ; elle est plus basse du côté des wagons à charbon, pour en faciliter le déchargement et plus haute du côté de la voie des machines, pour rendre plus commode le chargement des tenders.

Quelquefois, les installations du quai à combustibles sont beaucoup plus simples et se réduisent à une estacade en charpente bordée par les voies.

Dans les deux cas, on voit que le charbon se trouve abandonné en plein air; ce système peut avoir des inconvénients, surtout avec l'emploi de certaines qualités de houille qui se désagrègent au contact de l'air. En Allemagne

Ou préfère abriter le combustible sous des hangars couverts; c'est une très bonne méthode au point de vue de la conservation du charbon, mais elle est coûteuse et ne s'emploie pas en France.

Alimentation en eau. — La capacité des tenders en combustibles est toujours assez grande pour que les machines puissent aller jusqu'au plus proc/iaiii dépôt où elles doivent se remiser, avant d'avoir épuisé leur provision Je c/iarbon. Il n'en est pas de même de la provision d'eau. En effet, la consomijiation d'eau est à peu près de 40 litres par mètre carré de surface de chauffe et par heure, ce qui, pour une machine à marchandises, ayant

Fig. 370. — Quai à combustible. — Conipagnio P.-L.-M. ( — V

ioO mètres carrés de surface de chauffe donnerait une consommation d'en- Nirou 5200 litres à l'heure; la capacité de la caisse à eau des tenders ne <A*^passe guère 6 à 8 mètres cubes pour beaucoup de machines à marchanuises. Comme il ne serait pas prudent d'épuiser co.uplètement cet approvis^onriement en marche normale, on conclut des chiffres ci-dessus que les ^^^ins de marchandises doivent pouvoir renouveler leur eau à peu près ^ules les heures. La vitesse de ces trains étant habituellement réglée à ^ kilomètres à l'heure, ces considérations conduisent à admettre que l'esr^ceixiçQl^ (les prises d'eau doit ôtre de 25 kilomètres environ.

^Ur les lignes qui présentent des déclivités exceptionnelles, cette distance ^*^ nième être réduite, parce que les trains y marchent avec une vitesse ^^* peut descendre jusqu'à 16 ou 18 kilomètres.

*2ri somme, en tenant compte de ce que les prises d'eau se placent toujours '^^ les stations, on arrive à formuler cette règle : I , "o\ir les lignes à déclivités ordinaires, l'espacement des stations de prise ^^ ne doit pas dépasser 25 à 30 kilomètres ; pour les lignes à déclivités optionnelles il ne doit pas ôtre supérieur à 20 kilomètres.

"^^STALLATiON d'une ALIMENTATION d'eau. — PouT assuTCT l'aHmentation en

eau des machines, on installe, dans les stations choisies à cet effet, un réservoir dans lequel l'eau, prise dans une rivière ou une source voisines, est amenée, au moyen d'une conduite de refoulement et d'où elle est ensuite emmenée, au moyen d'une conduite de distribution, jusqu'à une grue hydraulique qui sert à remplir les tenders. Une alimentation comporte donc quatre parties que nous étudierons successivement savoir :

La prise d'eau ;

La conduite de refoulement ;

Le réservoir ;

La distribution.

Prise d'eau. — La première condition à remplir, dans le choix de la prise d'eau, c'est qu'elle ait un débit suffisant pendant toute l'année, même par les plus grandes sécheresses; il faut donc s'adresser de préférence aux rivières, aux ruisseaux qui ne sont jamais à sec. A défaut de ruisseaux, dont l'éloignement pourrait conduire à une trop grande dépense, il faut avoir recours à des sources dont le débit d'été ait été bien constaté, ou même à des puits qui soient capables de fournir la quantité d'eau dont on a besoin. Mais il ne faut pas se dissimuler que l'emploi de ce dernier moyen donne souvent de graves mécomptes. Il n'est pas rare de voir des puits, qui pendant longtemps avaientfourni de l'eau enabondance, se tarir tout àcoup sous l'influence de causes inconnues ; on est obligé alors ou de creuser un autre puits, ou de déplacer la prise d'eau pour la reporter auprès d'un ruisseau. Cette solution est toujours la meilleure, quand l'éloignement du cours d'eau ne la rend pas trop dispendieuse.

Il faut, en outre, et cette condition est également très importante, que l'eau destinée à l'alimentation des machines soit assez pure et ne contienne pas en dissolution une trop grande quantité de matières solides.

L'eau pure, composée d'oxygène et d'hydrogène, ne se rencontre pas dans la nature; elle contient toujours, en plus ou moins grande proportion, des substances salines qu'elle dissout en les empruntant aux terrains qu'elle traverse. Ces matières sont principalement le carbonate de chaux, qui se dissout dans l'eau à la faveur du gaz acide carbonique qu'elle contient toujours, le sulfate de chaux, qui se rencontre moins souvent, mais dont la présence est bien plus fâcheuse que celle du carbonate et constitue les eaux dites séléniteuses, le chlorure de sodium, différents sels de potasse et de soude et une foule d'autres matières, dont l'influence est très faible au point de vue de l'alimentation des machines. Quand une eau contient une forte proportion de matières solides, celles-ci se précipitent par l'ébullition et forment sur les parois des chaudières des dépôts adhérents ou incrustations^ qui sont extrêmement nuisibles, parce qu'ils empêchent la vaporisation de l'eau

en diminuant la transmission de la chaleur, et surtout parce qu'ils amènent la détérioration du métal, quand on n'a pas la précaution de les détruire.

Il faut donc se rendre compte avec le plus grand soin de la qualité des eaux, avant de s'en servir pour l'alimentation des machines. Une eau qui donne à Tévaporation 250 à 300 grammes de résidus solides par mètre cube doit être réputée mauvaise, surtout si les résidus sont en majeure partie composés de sulfate de chaux. Les matières argileuses que Teau contient quelquefois en suspension ne donnent pas d'incrustations ; elles ont seulement l'inconvénient d'encrasser la pompe qui sert à élever Teau.

Pour se rendre compte de la qualité des eaux, on peut en faire une analyse sommaire de la manière suivante : on fait bouillir, pendant plusieurs heures, quelques litres d'eau qu'on a d'abord filtrée. Les carbonates de chaux et de magnésie se précipitent; on les recueille et on les pèse sur un filtre. En versant ensuite dans l'eau quelques gouttes d'oxalate d'ammoniaque, on précipite la chaux qui se trouve dans l'eau à l'état de sulfate de chaux. On peut donc avoir ainsi, d'une manière suffisamment exacte, la quantité de carbonate de chaux, de carbonate de magnésie et de sulfate de chaux en dissolution dans l'eau; et ce sont là les trois seules matières qui incrustent les chaudières.

On peut aussi employer l'hydrotimètre, appareil qui sert à mesurer la crudité de l'eau, et qui est fondé sur le principe suivant.

Une dissolution de savon dans l'alcool produit, quand on la verse dans une eau pure, une mousse persistante; au contraire, quand l'eau est chargée de sels terreux (calcaires ou magnésiens), cette mousse ne se produit qu'après la neutralisation de ces sels par une proportion équivalente de savon.

L'essai hydrotimétrique, imaginé par MM. Boutron et Boudet, se fait de la manière suivante : On se sert d'une burette graduée ou hydrotimètre, dans laquelle on introduit la liqueur titrée, dissolution de savon dans l'alcool. Chacun des degrés de l'hydrotimètre représente 0,1 gr. de savon neutralisé par un litre d'eau soumise à l'expérience et correspond à 1 centigramme de carbonate de chaux contenu dans la même quantité d'eau. Cela posé, on met dans un flacon 40 centimètres cubes de l'eau à essayer et on y verse peu à peu la liqueur titrée, en agitant le mélange jusqu'à ce qu'il se produise à la surface une mousse persistante. A ce moment, on lit sur l'hydrotimètre le numéro de la division à laquelle la liqueur est descendue ; soit 20 ce numéro : c'est le degré hydrotimétrique de l'eau essayée. On en conclut que cette eau contient 20 centigrammes de calcaire par litre.

Les indications données par l'hydrotimètre ne sont pas toujours rigoureusement exactes, car la présence de certains corps, tels que les sulfures et les substances organiques, altère quelquefois les résultats. Toutefois, elles sont fort utiles et très précieuses dans la plupart des cas.

Quel que soit le procédé qu'on emploie pour se rendre compte de la pureté des eaux, si elles donnent à Tévaporation 2S0 à 300 grammes de résidus solides par mëtre cube, ou si elles marquent plus de 23*" à Thydrotimètre, elles doivent être considérées comme impropres à l'alimentation des machines. Il faut, dans ce cas, ou changer la position de la prise d'eau ou trouver un moyen d'épuration.

Quand Teau contient principalement du bicarbonate de chaux, on la purifie facilement et à peu de frais au moyen d'un lait de chaux, qui transforme le bicarbonate soluble en carbonate insoluble ; ce dernier sel se précipite, on laisse déposer et on décante. Ce procédé est employé à la compagnie du Nord, où les eaux de certains dépôts marquant 32*^ à l'hydrotimètre, sont purifiées et arrivent à ne plus marquer que 9*" par l'emploi de 23 à 33 kilogrammes de chaux pour 100 mètres cubes d'eau. Au réseau de l'État, à Aigrefeuille, près Rochefort, on opère d'une manière analogue et l'eau, marquant 23** à l'hydrotimètre, ne marque plus que 6° après l'opération.

Quand l'eau contient du sulfate de chaux, qui est le composé le plus nuisible, on peut encore l'épurer par l'addition de carbonate de soude, qui décompose le sulfate de chaux dissous, d'où résulte un précipité de carbonate de chaux. Mais le réactif employé coûte assez cher, ce qui rend le procédé un peu plus coûteux.

L'opération chimique des eaux s'effectue soit par des appareils intermittents, exigeant la présence constante d'un ouvrier pour la manœuvre, soit par des appareils continus et automatiques, mais dont le prix d'installation est plus élevé.

On a aussi essayé de remplacer les procédés d'épuration par l'emploi de substances dites désincrustantes, qu'on introduit dans les chaudières au moment de leur nettoyage. Ces substances sont très nombreuses; malheureusement aucune d'elles n'est complètement efficace dans tous les cas. Les unes, comme la sciure de bois, les détritus de bois de teinture, agissent mécaniquement en produisant dans l'eau une agitation continuelle qui divise les dépôts. Les autres, telles que les compositions alcalines de soude et de potasse, plus ou moins mélangées avec les acides tannique, chlorhydrique, etc. , exercent une action chimique sur les matières en dissolution dans l'eau.

On emploie depuis plusieurs années sur le réseau de l'Etat, comme désincrustant, l'aluminate de baryum en dissolution, à 3 p. 100 environ, que Ton introduit dans le tender en proportion variable suivant la composition des eaux.

Ce sel transforme les sels (sulfate et carbonate) de chaux et de magnésie que contiennent les eaux en sulfate et carbonate de baryte insolubles et donne naissance à des aluminates de chaux et de magnésie également insolubles.

Il se forme ainsi des boues pesantes et non adhérentes aux parois de

là chaudière, que Ton évacue par des extractions et au moment du lavage. Ce

procéié a donné jusqu'à présent de très bons résultats; on constate même

que le tartre déjà formé antérieurement se détache des parois de la chaudière

sous l'action de Taluminate.

Enfin, on signale l'emploi récent sur un certain nombre de lignes des États-Unis de l'Amérique du Nord d'un procédé nouveau, dit procédé Tal^^zage, qui consiste à introduire dans les chaudières utilisant de l'eau non épurée une faible quantité d'une huile spéciale assez volatile, appelée rubra oi/. La présence de cette huile empêche Tincrustation de se produire et les dépôts restent boueux sans adhérer aux tôles ni à la tubulure. L'huile est introduite dans la chaudière au moyen d'un graisseur à goutte visible identique à ceux que l'on emploie pour le graissage du mécanisme. La quantité d'huile employée varie de 10 à 20 centimètres cubes pîir kilomètre parcouru. Les résultats obtenus sont paraît-il, extrêmement satisfaisants *. Le réseau de rÉtat meta l'essai ce procédé sur quelques machines.

Quand on a choisi, en tenant compte des considérations qui précèdent,

V^niplacement de la prise d'eau, on y installe le bâtiment de la machine fixe

{%. Si 1), dans lequel on établit une machine à vapeur qui fait mouvoir une

l \ „, ,___— ^^î^-^ yivran dt l'Kh.tcr

Fig. 371. — Alimentation d'eau. — Installation do la prise d'eau.

^ ^^F^^ aspirante et foulante. Cette pompe aspire l'eau dans un puisard,

1 Otx fait communiquer par un aqueduc avec la rivière et elle l'envoie dans

^^duite de refoulement. Il faut avoir soin de terminer la partie infé-

. ^^^^ du tuyau d'aspiration par une pomme d'arrosoir, de manière à empô-

l«s matières étrangères de s'introduire dans le tuyau et de là dans la

, ^^Ous représentons, à titre d'exemple, figures 372 à 377, les dispositions ^ aliment de la machine fixe d'une prise d'eau delà compagnie d'Orléans

^^.pport de mission de M. Marcel Japiot, Ingénieur des Mines (1907).

ALIMENTATION. — CHEMIN DE FER D'ORLEANS A GIEN BATIMENT DE LA MACHINE FIXE

Échelle de 0",005 par mètre. Délails (-^)-

ff •• ■

Fiff. 372. — itlévalion.

Fig. 374. — Coupe suivant AB.

Fig. 373. — Plan.