Le dégivrage peut être réalisé par des méthodes mécaniques (grattage, poussage) ; par l’application de chaleur ; par l’utilisation de produits chimiques secs ou liquides destinés à abaisser le point de congélation de l’eau (divers sels ou saumures, alcools, glycols) ; ou par une combinaison de ces différentes techniques.
Trains et aiguillages ferroviairesEdit
Les trains et les aiguillages ferroviaires dans les régions arctiques ont de gros problèmes d’accumulation de neige et de glace. Ils ont besoin d’une source de chaleur constante dans les jours froids pour assurer la fonctionnalité. Sur les trains, ce sont principalement les freins, la suspension et les attelages qui nécessitent des chauffages pour le dégivrage. Sur les rails, ce sont surtout les aiguillages qui sont sensibles à la glace. Ces chauffages électriques à haute puissance empêchent efficacement la formation de glace et font fondre rapidement la glace qui se forme.
Les chauffages sont de préférence en matériau CTP, par exemple en caoutchouc CTP, pour éviter une surchauffe et potentiellement la destruction des chauffages. Ces éléments chauffants sont autolimités et ne nécessitent pas d’électronique de régulation ; ils ne peuvent pas surchauffer et ne nécessitent pas de protection contre la surchauffe.
AircraftEdit
Au sol, lorsqu’il y a des conditions de gel et des précipitations, le dégivrage d’un avion est couramment pratiqué. Les contaminants gelés interfèrent avec les propriétés aérodynamiques du véhicule. De plus, la glace délogée peut endommager les moteurs.
Les fluides de dégivrage consistent généralement en une solution de glycol et d’eau contenant un colorant et des agents de protection de la surface métallique. Une gamme de glycols est employée. Des épaississants sont également utilisés pour aider l’agent de dégivrage à adhérer à la carrosserie de l’avion.:43 Les fluides à base d’éthylène glycol (EG) sont encore utilisés pour le dégivrage des avions dans certaines parties du monde parce qu’ils ont une température d’utilisation opérationnelle (LOUT) inférieure à celle du propylène glycol (PG). Cependant, le PG est plus courant car il est moins toxique que l’éthylène glycol.:2-29
Lorsqu’il est appliqué, la plupart du liquide de dégivrage n’adhère pas aux surfaces de l’avion et tombe sur le sol.:101 Les aéroports utilisent généralement des systèmes de confinement pour capturer le liquide utilisé, afin qu’il ne puisse pas s’infiltrer dans le sol et les cours d’eau. Même si le PG est classé comme non toxique, il pollue les cours d’eau car il consomme de grandes quantités d’oxygène en se décomposant, provoquant la suffocation de la vie aquatique. (Voir Impacts environnementaux et atténuation.)
Dégivrage par chauffage infrarougeModifié
Le chauffage infrarouge direct a également été développé comme technique de dégivrage des avions. Ce mécanisme de transfert de chaleur est sensiblement plus rapide que les modes de transfert de chaleur utilisés par le dégivrage conventionnel (convection et conduction) en raison de l’effet de refroidissement de l’air sur le spray de fluide de dégivrage.
Un système de dégivrage par infrarouge exige que le processus de chauffage ait lieu à l’intérieur d’un hangar spécialement construit. Ce système a suscité un intérêt limité chez les exploitants d’aéroports, en raison de l’espace et des exigences logistiques connexes pour le hangar. Aux États-Unis, ce type de système de dégivrage par infrarouge a été utilisé, de manière limitée, dans deux grands aéroports centraux et un petit aéroport commercial.:80-81
Un autre système à infrarouge utilise des unités de chauffage mobiles, montées sur camion, qui ne nécessitent pas l’utilisation de hangars. Le fabricant affirme que le système peut être utilisé pour les aéronefs à voilure fixe et les hélicoptères, bien qu’il n’ait pas cité de cas d’utilisation sur des aéronefs commerciaux.
Pavement des aéroportsModification
Les opérations de dégivrage du revêtement des aéroports (pistes, voies de circulation, aires de trafic, ponts de voies de circulation) peuvent faire appel à plusieurs types de produits chimiques liquides et solides, notamment le propylène glycol, l’éthylène glycol et d’autres composés organiques. Les composés à base de chlorure (par exemple le sel) ne sont pas utilisés dans les aéroports, en raison de leur effet corrosif sur les avions et autres équipements.:34-35
Les mélanges d’urée ont également été utilisés pour le dégivrage des chaussées, en raison de leur faible coût. Cependant, l’urée est un polluant important dans les cours d’eau et la faune, car elle se dégrade en ammoniac après l’application, et elle a été largement abandonnée dans les aéroports américains. En 2012, l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA) a interdit l’utilisation de dégivreurs à base d’urée dans la plupart des aéroports commerciaux.
RoutesEdit
En 2013, on estime que 14M de tonnes de sel ont été utilisées pour le déglaçage des routes en Amérique du Nord.
Le déglaçage des routes se fait traditionnellement avec du sel, épandu par des chasse-neige ou des camions-bennes conçus pour l’épandre, souvent mélangé à du sable et du gravier, sur les routes glissantes. Le chlorure de sodium (sel gemme) est normalement utilisé, car il est peu coûteux et facilement disponible en grandes quantités. Cependant, comme l’eau salée gèle encore à -18 °C (0 °F), elle n’est d’aucune utilité lorsque la température descend en dessous de ce point. Elle a également une forte tendance à la corrosion, faisant rouiller l’acier utilisé dans la plupart des véhicules et les barres d’armature des ponts en béton. Selon sa concentration, il peut être toxique pour certaines plantes et certains animaux, ce qui a conduit certaines zones urbaines à l’abandonner. Les fondoirs à neige plus récents utilisent d’autres sels, comme le chlorure de calcium et le chlorure de magnésium, qui non seulement abaissent le point de congélation de l’eau à une température beaucoup plus basse, mais produisent également une réaction exothermique. Ils sont un peu plus sûrs pour les trottoirs, mais les excédents doivent tout de même être enlevés.
Plus récemment, des composés organiques ont été développés qui réduisent les problèmes environnementaux liés aux sels et ont des effets résiduels plus longs lorsqu’ils sont répandus sur les routes, généralement en conjonction avec des saumures ou des solides de sel. Ces composés sont souvent générés comme sous-produits d’opérations agricoles telles que le raffinage de la betterave à sucre ou le processus de distillation qui produit de l’éthanol. D’autres composés organiques sont les cendres de bois et un sel de déglaçage appelé acétate de calcium et de magnésium, fabriqué à partir d’herbe en bordure de route ou même de déchets de cuisine. De plus, en mélangeant du sel gemme commun avec certains des composés organiques et du chlorure de magnésium, on obtient des matériaux épandables qui sont à la fois efficaces à des températures beaucoup plus froides (-34 °C ou -29 °F) ainsi qu’à des taux globaux d’épandage par unité de surface plus faibles.
Des systèmes de routes solaires ont été utilisés pour maintenir la surface des routes au-dessus du point de congélation de l’eau. Un réseau de tuyaux encastrés dans la surface de la route est utilisé pour collecter l’énergie solaire en été, transférer la chaleur à des banques thermiques et retourner la chaleur à la route en hiver pour maintenir la surface au-dessus de 0 °C (32 °F). Cette forme automatisée de collecte, de stockage et de livraison d’énergie renouvelable évite les problèmes environnementaux liés à l’utilisation de contaminants chimiques.
Il a été suggéré en 2012 que les surfaces superhydrophobes capables de repousser l’eau peuvent également être utilisées pour empêcher l’accumulation de glace, conduisant à la glaçabilité. Cependant, toutes les surfaces superhydrophobes ne sont pas glacées et la méthode est encore en cours de développement.
Dégivreurs chimiquesEdit
Tous les dégivreurs chimiques partagent un mécanisme de fonctionnement commun : ils empêchent chimiquement les molécules d’eau de se lier au-dessus d’une certaine température qui dépend de la concentration. Cette température est inférieure à 0 °C, le point de congélation de l’eau pure (dépression du point de congélation). Parfois, il existe une réaction de dissolution exothermique qui permet d’obtenir un pouvoir de fusion encore plus fort. Les listes suivantes contiennent les produits chimiques de dégivrage les plus couramment utilisés et leur formule chimique typique.
Sels inorganiques
- Chlorure de sodium (NaCl ou sel de table ; le produit chimique de dégivrage le plus courant)
- Chlorure de magnésium (MgCl
2, souvent ajouté au sel pour abaisser sa température de travail) - Chlorure de calcium (CaCl
2, souvent ajouté au sel pour abaisser sa température de travail) - Chlorure de potassium (KCl)
Composés organiques
- Acétate de calcium et de magnésium (CaMg
2(CH
3COO)
6) - Acétate de potassium (CH
3COOK) - Formate de potassium (CHO
2K) - Formate de sodium (HCOONa)
- Formate de calcium (Ca(HCOO)
2) - Urée (CO(NH
2)
2), un engrais commun - Sous-produits agricoles (généralement utilisés comme additifs au chlorure de sodium)
.
Alcools, diols et polyols
(ce sont des agents antigel et peu utilisés sur les routes)
- Méthanol (CH
4O) - Ethylène glycol (C
2H
6O
2) - . Propylène glycol (C
3H
😯
2) - Glycérol (C
3H
😯
3)
Types de fluidesEdit
Il existe plusieurs types de fluide de dégivrage pour avions, qui se répartissent en deux catégories de base :
- Fluides de dégivrage : glycol chauffé dilué avec de l’eau pour le dégivrage et l’enlèvement de la neige/du givre, également appelés fluides newtoniens (en raison de leur écoulement visqueux similaire à celui de l’eau)
- Fluides antigivrage : fluides non chauffés, non dilués, à base de propylène glycol, qui ont été épaissis (imaginez de la gélatine semi-durcie), également appelés fluides non newtoniens (en raison de leur écoulement visqueux caractéristique), appliqués pour retarder le développement futur de la glace ou pour empêcher la neige ou le grésil tombant de s’accumuler. Les fluides antigivrage assurent une protection contre la formation de glace lorsque l’avion est immobile au sol. Cependant, lorsqu’ils sont soumis à une force de cisaillement telle que l’écoulement d’air sur la surface du fluide, lorsqu’un avion accélère pour décoller, la rhéologie entière du fluide change et il devient significativement plus mince, s’écoulant pour laisser une surface aérodynamique propre et lisse à l’aile.
Dans certains cas, les deux types de fluide sont appliqués aux avions, d’abord le mélange chauffé de glycol et d’eau pour éliminer les contaminants, puis le fluide épaissi non chauffé pour empêcher la glace de se reformer avant le décollage de l’avion. C’est ce qu’on appelle « une procédure en deux étapes ».
Le liquide de dégivrage au méthanol est employé depuis des années pour dégivrer les petites surfaces des ailes et de la queue des avions de l’aviation générale de taille petite à moyenne et est généralement appliqué avec un petit pulvérisateur manuel. Le méthanol ne peut éliminer que le givre et la glace légère au sol avant le vol.
Le monoéthylène, le diéthylène et le propylène glycol sont des produits pétroliers ininflammables et des produits similaires se trouvent le plus souvent dans les systèmes de refroidissement des automobiles. Le glycol possède de très bonnes propriétés de dégivrage et la qualité aviation est appelée SAE/ISO/AEA Type I (AMS 1424 ou ISO 11075). Il est généralement appliqué sur les surfaces contaminées, dilué avec de l’eau à 95 degrés Fahrenheit (35 °C) à l’aide d’une nacelle sur un camion contenant 1 500 à 2 000 US gal (5 680 à 7 570 L ; 1 250 à 1 670 imp gal) pour une application sur la bretelle d’accès ou au point d’entrée de la piste de départ. Le fluide coloré est préférable car il est facile de confirmer par observation visuelle qu’un avion a reçu une application de dégivrage. Le ruissellement du fluide de type I semble donner une teinte rose à la neige fondante, d’où l’expression « neige rose ». Sinon, tous les fluides de type I sont orange.
En 1992, la société Dead Sea Works a commencé à commercialiser un dégivreur à base de sels et de minéraux de la mer Morte.