MAINTENANCE PRÉVENTIVE ET CURATIVE

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de : 1. Identifier, à partir de la documentation technique (schémas, notices, catalogues), les différents accessoires (vannes, filtres, détendeurs, séparateurs d’huile, etc.) et les régulateurs électriques (thermostats, pressostats, relais de surcharge, variateurs de fréquence) présents sur une installation de froid commercial. 2. Expliquer le rôle de chaque accessoire et régulateur dans le fonctionnement sûr et efficace du circuit frigorifique. 3. Réaliser, en respectant les normes de sécurité et d’hygiène, la réparation d’une liaison frigorifique défectueuse réalisée en acier, aluminium ou cuivre : préparation de la zone, choix du procédé de soudure ou de brasage, contrôle d’étanchéité et mise en service. 4. Rédiger un compte‑ rendu d’intervention incluant les observations, les mesures prises, les pièces remplacées et les recommandations de maintenance préventive. **Prérequis** : - Connaissances de base du cycle frigorifique à compression (évaporateur, compresseur, condenseur, détendeur). - Notions de lecture de schémas électriques et frigorifiques (symboles normalisés NF EN 60617, NF EN 13313). - Maîtrise des règles de sécurité électrique (NF C 15-100) et de manipulation des fluides frigorigènes (réglementation camerounaise sur les fluides frigorigènes (arrêté n°001/MINESEC/IGE du 10 janvier 2016)). - Savoir utiliser les outils de base d’atelier (clé à molette, jeu de douilles, poste à souder TIG/MIG, chalumeau oxyacétylénique, détecteur de fuites électronique). --- ## Introduction contextualisée Dans les établissements de restauration, les supermarchés et les industries agro‑alimentaires du Cameroun, le froid commercial assure la conservation des denrées périssables. Une panne même mineure d’un accessoire ou d’une liaison frigorifique peut entraîner une hausse de température critique, des pertes économiques importantes et, dans certains cas, un risque sanitaire pour les consommateurs. La maintenance préventive permet d’anticiper les défaillances grâce à des contrôles réguliers (vérification de la pression, de l’étanchéité, de l’état des contacts électriques). La maintenance curative intervient lorsqu’une défaillance est avérée ; elle doit être réalisée rapidement, en respectant les procédures de soudure ou de brasage adaptées au matériau de la tuyauterie (acier, aluminium, cuivre) et en rétablissant l’étanchéité du circuit sans contaminer le fluide frigorigène. Ce chapitre s’appuie sur les TP 19 et 20 du programme officiel MINESEC/IGE, qui visent à développer chez l’élève les compétences d’identification à partir de la documentation technique et de réparation des liaisons frigorifiques. Les exemples suivants s’inspirent de situations réelles rencontrées dans les ateliers de maintenance des grandes surfaces de Yaoundé et Douala. --- ## I. TP 19 – Identification des différents accessoires et régulateurs électriques et frigorifiques sur une installation à partir de la documentation technique ### 1. Notions générales sur la documentation technique La documentation technique d’une installation de froid comprend : - **Schémas unifilaires** (circuit frigorifique) montrant les composants principaux et leurs connexions. - **Schémas multifilaires** (circuit de commande) détaillant les chaînes d’alimentation, les protections et les dispositifs de régulation. - **Notices d’utilisation et de maintenance** fournissant les références constructeur, les plages de réglage, les couples de serrage et les intervalles de contrôle. - **Catalogues de pièces** avec les codes article, les pressions de service, les températures d’admission et les matériaux. > **>** *Toujours vérifier la version et la date de la documentation avant toute intervention ; une version obsolète peut conduire à une mauvaise identification des composants.* ### 2. Accessoires frigorifiques courants | Accessoire | Fonction principale | Matériau habituel | Symbole schématique (NF EN 13313) | |------------|---------------------|-------------------|-----------------------------------| | Vanne d’arrêt (stop‑valve) | Isoler une partie du circuit pour maintenance | Laiton, acier inoxydable | symbole normalisé (NF EN 13313) | | Filtre‑déshydrateur | Éliminer l’humidité et les particules | Acier, cuivre | symbole normalisé (NF EN 13313) | | Détendeur thermique (TXV) | Réguler le débit de fluide en fonction de la surchauffe | Laiton, cuivre | symbole normalisé (NF EN 13313) | | Séparateur d’huile | Retirer l’huile du compresseur avant le condenseur | Acier, aluminium | symbole normalisé (NF EN 13313) | | Vannes de sécurité (safety valve) | Protéger contre les surpressions | Acier forgé | symbole normalisé (NF EN 13313) | | Échangeur de chaleur à plaques (condenseur/évaporateur) | Transfert thermique entre fluide frigorigène et air/eau | Inox, aluminium | symbole normalisé (NF EN 13313) | > **>** *Le filtre‑déshydrateur doit être remplacé chaque fois que le circuit est ouvert pour éviter l’accumulation d’humidité qui détériore le compresseur.* ### 3. Régulateurs électriques et leurs rôles | Régulateur | Type de mesure | Plage de réglage typique | Action sur le circuit | Symbole schématique (NF EN 60617) | |------------|----------------|--------------------------|-----------------------|-----------------------------------| | Thermostat de température | Température d’air ou de fluide | –5 °C à +15 °C (évaporateur) | Démarre/arrête le compresseur | symbole normalisé (NF EN 60617) | | Pressostat de basse pression | Pression d’aspiration | 0,2 bar à 0,5 bar (R‑134a) | Coupure du compresseur en cas de sous‑charge | symbole normalisé (NF EN 60617) | | Pressostat de haute pression | Pression de refoulement | 12 bar à 18 bar (R‑134a) | Coupure du compresseur en cas de surcharge | symbole normalisé (NF EN 60617) | | Relais de surcharge thermique | Courant du moteur du compresseur | Selon In (ex. 5 A à 15 A) | Déclenchement en cas de surintensité | symbole normalisé (NF EN 60617) | | Variateur de fréquence (VFD) | Vitesse de rotation du compresseur | 20 %‑100 % de la vitesse nominale | Régulation fine de la capacité frigorifique | symbole normalisé (NF EN 60617) | | Horloge programmable | Temps de marche/arrêt | Programmable 24 h | Gestion des cycles de dégivrage | symbole normalisé (NF EN 60617) | > **>** *Un pressostat mal réglé peut provoquer un démarrage fréquent du compresseur (short‑cycling), augmentant l’usure mécanique et la consommation énergétique.* ### 4. Méthode d’identification à partir de la documentation 1. **Repérer le numéro de plan** indiqué sur l’étiquette de l’équipement (ex. PL‑FRC‑023). 2. **Consulter le répertoire des dessins** pour trouver le schéma unifilaire correspondant. 3. **Localiser chaque composant** sur le schéma en suivant les repères de numérotation (ex. V1 = vanne d’arrêt, F1 = filtre‑déshydrateur). 4. **Vérifier la référence constructeur** dans la notice (ex. Vanne d’arrêt : Danfoss EVRA‑15). 5. **Croiser avec le catalogue de pièces** pour confirmer le matériau, la pression de service et les couples de serrage. 6. **Notifier les réglages** (pression de consigne du pressostat, température de consigne du thermostat) présents dans la notice de maintenance. **Exemple d’atelier** : Sur une chambre froide de supermarché à Douala, le schéma unifilaire indique un détendeur thermique de type TXV‑2 (réf. Danfoss T2). En consultant la notice, on lit que le réglage de surchauffe doit être fixé à 4 K. En mesurant la température à la sortie de l’évaporateur (5 °C) et la température de saturation correspondant à la pression mesurée (0,9 bar → –5 °C pour R‑134a), on obtient une surchauffe réelle de 10 K, ce qui indique un détendeur partiellement obstrué nécessitant nettoyage ou remplacement. ### 5. Normes de sécurité et d’hygiène liées à l’identification - Porter des gants isolants et des lunettes de protection lors de la manipulation des panneaux électriques. - Vérifier l’absence de tension avant d’accéder aux borniers (utiliser un voltmètre CAT III 600 V). - Respecter les zones ATEX si des fluides inflammables sont utilisés (ex. R‑290). - Ne jamais modifier les réglages de sécurité sans autorisation du responsable de maintenance. --- ## II. TP 20 – Réparation des liaisons frigorifiques défectueuses (En acier, aluminium et cuivre) ### 1. Types de liaisons frigorifiques rencontrés | Matériau | Utilisation typique | Avantages | Inconvénients | Procédé de réparation recommandé | |----------|--------------------|-----------|---------------|----------------------------------| | Acier au carbone | Tuyaux de retour d’huile, raccords haute pression | Résistance mécanique élevée, coût faible | Sensible à la corrosion, nécessite protection (galvanisation, peinture) | Soudure TIG avec apport d’acier au carbone (ER70S-2) ou brasage à l’argent si épaisseur < 3 mm | | Aluminium | Tuyaux de retour d’huile basse pression, certains échangeurs à plaques | Léger, bonne conductivité thermique, résistance à la corrosion | Faible résistance à la traction, difficile à souder sans apport | Brasage à l’aluminium (alliage Al‑Si) ou soudure MIG avec fil ER4043 | | Cuivre | Tuyaux de frigorigène (évaporateur, condenseur), capillaire | Excellente conductivité thermique, bonne ductilité, compatible avec la plupart des fluides | Plus coûteux, susceptible à la fatigue sous vibrations | Soudure TIG avec apport ERCuSi-A (cuivre‑silicon) ou brasage à l’argent (alliage Ag‑Cu‑Zn) pour diamètres < 6 mm | > **>** *Avant toute réparation, couper l’alimentation électrique du compresseur et récupérer le fluide frigorigène selon la procédure de récupération (récupérateur homologué, respect de la réglementation camerounaise sur les fluides frigorigènes (arrêté n°001/MINESEC/IGE du 10 janvier 2016)).* ### 2. Préparation de la zone de réparation 1. **Isoler la section** : fermer les vannes d’arrêt amont et aval, purger la section avec de l’azote sec (pression 0,5 bar) pour éliminer tout résidu de fluide. 2. **Nettoyer** : dégraisser la zone à l’acétone ou à l’alcool isopropylique, éliminer l’oxydation avec une brosse métallique ou du papier abrasif grain 120. 3. **Aligner** : assurer un jeu d’assemblage de 0,1 mm à 0,3 mm selon l’épaisseur du tube ; utiliser des serre‑joints ou des pinces d’alignement. 4. **Préchauffer (si nécessaire)** : pour l’acier épais (> 5 mm), préchauffer à 150 °C–200 °C afin de réduire le gradient thermique et éviter la fissuration. ### 3. Procédé de soudure TIG (Tungsten Inert Gas) **Matériel** : poste TIG AC/DC, électrode tungstène 2 % Thorié, gaz de protection argon pur (débit 10‑15 L/min), apport métallique adapté au matériau. **Étapes** : 1. Régler le courant en fonction de l’épaisseur (ex. acier 3 mm → 80‑100 A ; aluminium 2 mm → 120‑150 A en mode AC). 2. Amorcer l’arc avec une touche légère, maintenir une longueur d’arc de 2‑3 mm. 3. Déposer l’apport en formant un cordon d’environ 1,5 fois l’épaisseur du métal de base. 4. Refroidir lentement à l’air libre ; éviter le refroidissement brutal avec de l’eau (risque de fissure). > **>** *En soudure TIG sur l’aluminium, utiliser un balayage AC pour nettoyer la couche d’oxyde avant l’apport de métal.* ### 4. Procédé de brasage (brasage fort) **Matériel** : chalumeau oxyacétylénique ou aérogénérateur, flux approprié (flux phosphoré pour cuivre, flux fluoré pour aluminium), baguette d’apport (alliage Ag‑Cu‑Zn pour cuivre, alliage Al‑Si pour aluminium). **Étapes** : 1. Chauffer la zone à uniformément jusqu’à ce que le flux devienne transparent et légèrement fumant (≈ 600 °C pour cuivre, ≈ 400 °C pour aluminium). 2. Introduire la baguette d’apport ; le métal d’apport fond et est attiré par capillarité dans le joint. 3. Maintenir la chaleur jusqu’à remplissage complet du joint, puis retirer la source de chaleur. 4. Laisser refroidir à l’air libre ; nettoyer les résidus de flux à l’eau chaude ou à un solvant adapté. > **>** *Le brasage à l’argent sur du cuivre doit être réalisé avec un apport contenant au moins 45 % d’argent pour garantir une bonne résistance mécanique et une faible porosité.* ### 5. Contrôle d’étanchéité après réparation - **Test à l’azote** : pressuriser la section réparée à 1,5 fois la pression de service maximale (ex. 30 bar pour un système R‑134a à 20 bar) et maintenir pendant 10 min ; aucune chute de pression autorisée. - **Détecteur de fuites électronique** : balayer la soudure avec un détecteur à diode chauffée (sensibilité 1 g/an) ; aucune alerte ne doit être déclenchée. - **Test au traceur** (optionnel) : ajouter une petite quantité de traceur d’hydrogène (5 % H₂/95 % N₂) et utiliser un détecteur spécifique. ### 6. Mise en service et vérifications finales 1. Effectuer le vide du circuit (pompe à vide ≤ 1 mmHg) pendant 30 min. 2. Effectuer le test de montée en pression (pression de service) et vérifier le bon fonctionnement des pressostats et thermostats. 3. Enregistrer les pressions de succion et de refoulement, les températures d’évaporation et de condensation, ainsi que le courant du compresseur. 4. Rédiger le rapport d’intervention : nature de la défaillance, procédure de réparation, matériaux utilisés, résultats des essais d’étanchéité, observations et recommandations de maintenance préventive (ex. contrôle périodique des pressostats tous les 6 mois). > **>** *Un rapport d’intervention complet constitue une preuve de conformité aux exigences du MINESEC et facilite la traçabilité des opérations de maintenance.* ### 7. Normes de sécurité spécifiques à la réparation - Porter un masque à filtration des particules (P2) lors du meulage ou du nettoyage des surfaces métalliques. - Utiliser des lunettes de protection anti‑UV lors du soudage TIG (rayonnement ultraviolet intense). - Veiller à la bonne ventilation de l’atelier pour éviter l’accumulation de gaz d’argon ou d’acétylène. - Interdire toute flamme nue à proximité de zones contenant du fluide frigorigène récupéré (risque d’explosion si mélange avec de l’air). - Respecter les consignes de verrouillage/étiquetage (Lockout‑Tagout) avant de commencer toute opération sur le circuit sous pression. --- ## Synthèse du chapitre - **Identification des accessoires** : utiliser schémas unifilaires et multifilaires, notices et catalogues ; chaque composant possède un symbole normalisé et une fonction précise (ex. filtre‑déshydrateur élimine l’humidité). - **Régulateurs électriques** : thermostat, pressostats (BP/HP), relais de surcharge, VFD, horloge programmable ; leurs réglages doivent être vérifiés selon les plages constructeur. - **Principe de base** : toujours couper l’alimentation, récupérer le fluide, purger à l’azote avant toute intervention. - **Réparation des liaisons** : choisir le procédé adapté au matériau (soudure TIG pour acier et cuivre épais, brasage à l’argent pour cuivre fin, brasage Al‑Si ou soudure MIG pour aluminium). - **Contrôle d’étanchéité** : test à l’azote à 1,5× pression de service, détecteur de fuites électronique, éventuellement traceur d’hydrogène. - **Mise en service** : vide, montée en pression, relevé des paramètres, rédaction d’un rapport d’intervention. - **Sécurité** : EPI appropriés, verrouillage/étiquetage, ventilation, respect des normes NF C 15-100, de la réglementation camerounaise sur les fluides frigorigènes (arrêté n°001/MINESEC/IGE du 10 janvier 2016) et des consignes constructeur. --- ## Glossaire | Terme | Définition | |-------|------------| | **Accessoire frigorifique** | Élément mécanique (vanne, filtre, détendeur, séparateur d’huile…) intégré au circuit frigorifique pour assurer son fonctionnement, sa régulation ou sa protection. | | **Régulateur électrique** | Dispositif qui commande le démarrage, l’arrêt ou la vitesse d’un composant (compresseur, ventilateur, pompe) en fonction d’une grandeur mesurée (température, pression, courant). | | **Détendeur thermique (TXV)** | Vanne qui module le débit de fluide frigorigène en fonction de la surchauffe à la sortie de l’évaporateur, assurant un débit adapté à la charge frigorifique. | | **Filtre‑déshydrateur** | Composant qui retient l’humidité et les particules présentes dans le fluide frigorigène afin de protéger le compresseur. | | **Pressostat** | Interrupteur actionné par la pression du fluide ; il ouvre ou ferme un circuit électrique lorsque la pression dépasse ou tombe en dessous d’un seuil réglé. | | **Soudure TIG** | Procédé de soudure à l’arc utilisant une électrode tungstène non consommable et un gaz d’argon protecteur, adapté aux métaux fins et aux alliages spéciaux. | | **Brasage à l’argent** | Procédé d’assemblage par fusion d’un apport d’alliage argent‑cuivre‑zinc à température inférieure à la fusion des métaux de base, utilisé pour les tuyaux de cuivre fins. | | **Essai d’étanchéité à l’azote** | Test consistant à pressuriser une section du circuit avec de l’azote sec et à vérifier l’absence de chute de pression sur une durée déterminée, révélant toute fuite. | | **Verrouillage/étiquetage (Lockout‑Tagout)** | Procédure de sécurité consistant à isoler les sources d’énergie et à les signaler clairement avant toute intervention sur une installation. | | **Récupération du fluide frigorigène** | Opération consistant à extraire le fluide d’un circuit à l’aide d’un récupérateur homologué afin de le stocker ou de le recycler, conformément à la réglementation camerounaise sur les fluides frigorigènes (arrêté n°001/MINESEC/IGE du 10 janvier 2016). | | **Surplus de surchauffe** | Différence entre la température réelle du fluide à la sortie de l’évaporateur et la température de saturation correspondant à la pression mesurée ; indique l’efficacité du détendeur. | | **Gaz de protection** | Gaz inerte (argon, hélium) utilisé lors du soudage TIG pour empêcher l’oxydation du bain de fusion et de l’électrode. | --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Identification d’un régulateur de pression **Situation** : Lors de la maintenance d’une chambre froide de supermarché à Yaoundé, le technicien relève une pression d’aspiration de 0,35 bar (R‑134a) alors que la consigne du pressostat de basse pression est réglée à 0,25 bar. Le compresseur démarre et s’arrête toutes les 30 s (short‑cycling). **Questions** : 1. Quel est le rôle du pressostat de basse pression dans ce circuit ? 2. Quelle action de réglage doit être effectuée pour résoudre le short‑cycling ? 3. Après réglage, quelle pression d’aspiration doit-on viser pour assurer un fonctionnement stable, en supposant une différence de consigne de 0,1 bar entre démarrage et arrêt ? **Corrigé** : 1. Le pressostat de basse pression coupe l’alimentation du compresseur lorsque la pression d’aspiration tombe en dessous du seuil réglé, empêchant le fonctionnement en vide et protégeant le compresseur contre la lubrification insuffisante. 2. Il faut augmenter le seuil de coupure du pressostat de basse pression de 0,25 bar à au moins 0,35 bar (pression mesurée) afin que le compresseur ne s’arrête plus prématurément. Un réglage à 0,40 bar offre une marge de sécurité. 3. Avec une différence de consigne (hystérésis) de 0,1 bar, le compresseur redémarrera lorsque la pression remontera à 0,40 bar + 0,1 bar = 0,50 bar et s’arrêtera à 0,40 bar. Ainsi, la pression d’aspiration oscillera entre 0,40 bar et 0,50 bar, éliminant le short‑cycling. --- ### Exercice 2 – Réparation d’une liaison en cuivre par brasage à l’argent **Situation** : Un tuyau de retour d’huile en cuivre Ø 6 mm, épaisseur de paroi 0,8 mm, présente une fissure longitudinale de 12 mm après un choc mécanique. Le circuit utilise du R‑404A à une pression de service de 16 bar. **Questions** : 1. Quel procédé de réparation est le plus adapté et pourquoi ? 2. Indiquer les étapes clés de préparation, de chauffage et d’apport du métal d’apport. 3. Quel essai d’étanchéité réaliser après la réparation et quelle pression de test appliquer ? **Corrigé** : 1. Le brasage à l’argent est adapté car le diamètre est petit (< 6 mm), la paroi est fine et le cuivre se prête bien à ce procédé qui assure une bonne résistance mécanique et une faible porosité, tout en restant inférieur à la température de fusion du cuivre (1085 °C). 2. **Préparation** : fermer les vannes, récupérer le R‑404A, purger à l’azote, dégraisser la zone à l’acétone, éliminer l’oxydation avec une brosse métallique jusqu’à obtenir un métal brillant. Aligner les bords de la fissure avec un jeu de 0,1 mm. **Chauffage** : chauffer uniformément la zone avec un chalumeau oxyacétylénique jusqu’à ce que le flux phosphoré devienne transparent et légèrement fumant (≈ 600 °C). **Apport** : introduire la baguette d’apport Ag‑Cu‑Zn (45 % Ag) ; le métal d’apport fond et est attiré par capillarité dans la fissure. Maintenir la chaleur jusqu’à remplissage complet, puis retirer la source de chaleur. Laisser refroidir à l’air libre. 3. Réaliser un essai d’étanchéité à l’azote : pressuriser la section réparée à 1,5 × pression de service = 1,5 × 16 bar = 24 bar pendant 10 min. Aucune chute de pression ne doit être observée. Compléter par un test au détecteur de fuites électronique (sensibilité 1 g/an). --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | N° | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de prévention / bonne pratique | |----|------------------|-------------|--------------------------------------| | 1 | Oublier de récupérer le fluide frigorigène avant d’ouvrir le circuit | Relâchement de gaz à effet de serre, non‑conformité à la réglementation camerounaise sur les fluides frigorigènes (arrêté n°001/MINESEC/IGE du 10 janvier 2016), risque d’asphyxie | Toujours utiliser un récupérateur homologué et vérifier que la pression résiduelle est nulle avant toute ouverture. | | 2 | Régler un pressostat trop près de la pression de fonctionnement | Short‑cycling, surchauffe du compresseur, usure prématurée | Respecter une marge d’au moins 0,1 bar entre pression de consigne et pression de service ; vérifier l’hystérésis constructeur. | | 3 | Utiliser une soudure TIG sur de l’aluminium sans nettoyage de l’oxyde | Porosité, mauvaise adhérence, fissure sous charge | Effectuer un balayage AC pour détruire la couche d’oxyde avant l’apport ; utiliser un apport ER4043 adapté. | | 4 | Ne pas préchauffer l’acier épais avant soudure | Fissure à chaud, zone affectée par la chaleur trop importante | Précher à 150 °C–200 °C pour les épaisseurs > 5 mm, puis laisser refroidir lentement. | | 5 | Effectuer un essai d’étanchéité à une pression inférieure à 1,5× pression de service | Détection manquante de micro‑fuite, risque de perte de fluide en exploitation | Appliquer systématiquement une pression d’essai égale à 1,5× la pression de service maximale du circuit. | | 6 | Négliger le port de lunettes de protection lors du soudage TIG | Brûlures oculaires par rayonnement UV, conjonctivite | Porter en permanence un casque de soudure avec filtre adapté (shade 10‑13) et des lunettes de protection sous le casque. |