Calculs et reflexions sur les tracteurs dopés à l’eau.

Introduction : pourquoi cette reflexion ?

Apres une expérience infructueuse de passage d’un tracteur sur banc d’essai et étant donné l’absence de résultat flagrant, j’ai mené une petite reflexion sur les chiffres donnés par les agriculteurs et publiés sur le site Quanthomme.

En effet ; L’expérience que j’ai réalisée sur un tracteur MF188 de 1978 équipé d’un moteur Perkins 4248 n’a montré aucune différence au niveau rendement avec ou sans injection d’eau et ceci pour une charge fixe stable et fixe. C’est à dire qu’avec ou sans apport d’eau le rendement n’était ni amélioré ni dégradé. Ceci est déjà en soit un point étonnant.

Mais il faut préciser que les conditions n’étaient pas idéale : vieux banc d’essai manquant sans doute de préçision, moteur usé ( consommant de l’huile : 1 L / 4 h) modifications et mesures réalisées dans la hate, et souvent sous la pluie ( ce qui est très agréable !) ! Enfin il faut dire que le moteur venait d’être modifié. Je pense que cela peut avoir son importance étant donné certains témoignages d’amélioration avec le temps.

J’ai donc décidé de me pencher, en tant que bon scientifique devenu évidemment sceptique, sur les témoignages des agriculteurs, et vous allez voir que certains chiffres sont étonnants de similitudes ! Il est dur de croire à de telles coïncidences en partant de chiffres annoncés si différents ! C’est à dire que des rapports tendraient à confirmer que ces témoignages sont véridiques. Mais il est évident que seul un passage sur banc pourait confirmer ces chiffres.

Les chiffres publiés

Cette reflexion est basée sur les montages suivants :

1)Montage 22, tracteur Massey Fergusson de 95 Cv : Cliquez ici
2)Montage 23, tracteur Massey Fergusson de 60 Cv :Cliquez ici
3)Montage 36, tracteur Deutz D40, 40 Cv :Cliquez ici
4)Montage 42, tracteur Deutz 4006, 40 Cv :Cliquez ici

Ce sont les seuls montages qui donnent des chiffres de consommation ( GO et eau) avant/apres modification.

Chiffres relevés avant et après modification :

Exploitations et analyses

1) Estimation de la puissance moyenne tirée sur le tracteur.

Grâce à la consommation d’origine nous pouvons calculer la charge moyenne tirée sur le moteur. Ceci est possible en supposant un rendement mécanique moyen de 30%, il suffit alors de multiplier la consommation d’origine par 5 car, à 30% de rendement, 1L de carburant fourni une énergie de 5cv.h. Ainsi un moteur Diesel qui consomme 20 L par heure va fournir 20*5 = 100 cv.h. La puissance moyenne tirée sur ce moteur est donc de 100 cv environ.

Charge moyenne tirée sur ces tracteurs :

Déjà nous constatons une surconsommation au niveau du MF de 95 cv mais ceci peut s’expliquer par un rendement d’origine dégradé et/ou bien une utilisation bien plus intensive du moteur ( pour avoir visité cet agriculteur et ayant vu ses champs loin d’être plats, la 2ieme hypothese est plausible )
Les autres charges moyennes sont plus cohérentes : 50% de charge moyenne.

2) Equivalence, après modification, entre la consommation d’eau et de carburant

Réduction de consommation et consommation d’eau:

Nous calculons la réduction de consommation en % par rapport à la consommation d »origine, évidement il est supposé que les conditions de travail et de charge sont identique. La moyenne de la réduction de consommation constatée est de 54%. La consommation moyenne a donc été divisée par 2, c’est énorme et seul un passage sur banc d’un de ces tracteur permettrait de réellement montrer ( ou pas ) une consommation spécifique trés faible.

Après modification, le rapport consommation de carburant par la consommation d’eau varie entre 1.43 et 2.5. La moyenne étant de 1.77. Autrement dit la consommation d’eau est 1.5 à 2.5 fois moindre que la consommation de gasoil.

3) Equivalence entre la réduction de consommation de carburant et la consommation d’eau

Réduction de consommation et consommation d’eau:

La premiere colonne est calculée comme suit : ( réduction de consommation de GO) / (consommation d’eau ) = (Consommation GO d’origine-consommation GO ) / consommation d’eau.
La 2ieme colonne correspond à la consommation d’eau divisée par la consommation GO d’origine. C’est une grandeur qui ne représente rien de physique mais qui

La relative stabilité de ces 2 rapports est assez flagrante et tend à prouver que les chiffres avancés par les agriculteurs sont réels. Un litre d’eau injectée entrainerait donc une réduction de consommation de 2 L de carburant.

De plus, la stabilité de la consommation d’eau/ consommation d’origine peut s’expliquer assez facilement. Les pertes thermiques d’un moteur sont évidement proportionnelles à la consommation de carburant et comme ce sont ces pertes ( 30 à 40% dans l’échappement ) qui sont utilisées pour évaporer l’eau, il est donc logique que la quantité d’eau évaporée soit proportionnelle à la consommation d’origine. La stabilité de ce rapport traduit également un « coefficient d’échanges thermiques » constant dans les différents montages d’évaporateurs.

4) Conclusion

En l’absence de tout passage sur banc d’essai de puissance, il est impossible de conclure de manière irréfutable quant aux chiffres annoncés par les agriculteurs. Néanmoins, la stabilité de certains rapports, alors que les chiffres annoncés sont tout de même trés différents, tend à prouver que les valeurs avancées sont réelles. Mais il est certain qu’un nombre plus important de témoignages permettrait de fiabiliser cette analyse.

Néanmoins, fait confirmant cette hypothèse, ce sont les mêmes valeurs que nous avons constatées sur notre montage ZxTD : un litre d’eau consommée entrainant une réduction de consommation de 2 L de carburant.

Nous avons choisi de ne pas mettre les valeurs de la Zx dans les tableaux comparatifs car, les moyens de mesure, la charge et meme la technologie moteur ( injection indirecte, moteur turbo…) sont si différents qu’on ne pouvait aboutir à une comparaison scientifiquement acceptable…mais l’équivalence réduction de consommation par rapport à la consommation d’eau est, elle, pourtant la même.

5) Annexe : L’énergie d’évaporation de l’eau

Le but de cette partie annexe est d’évaluer l’énergie d’évaporation de l’eau et de la comparer aux pertes thermiques à l’échappement pour voir si les grandeurs sont cohérentes.

Nous admettons que l’eau alimentant le bulleur arrive à 20°C et qu’elle s’évapore ( sous pression atmosphérique ) à 100°C. Ceci est faux puisqu’il règne une légère dépression dans le bulleur ( 0.8 à 0.9 bar ), c’est à dire que dans ce cas, nous obtiendrons une majoration de l’énergie nécessaire.

Energie nécessaire à l’évaporation à 100°C de X litres d’eau initialement à 20°C :

Ev = 4.18*X*(100-20)+2250*X = 334*X + 2250*X = 2584*X.

Il faut donc fournir une énergie de 2584 kJ par litre d’eau évaporé.

Les pertes à l’échappement représentent environ 40% de l’énergie thermique fournie à un moteur. ( 30% étant l’énergie utile et les autres 30% dans le circuit de refroidissement et dans les « accéssoires » : pompes diverses…)

Pour obtenir la puissance dissipée à l’échappement, il faut donc simplement appliquer un coefficient de correction à la charge utile de 4/3 : un moteur ayant une charge de 10 Cv va dissiper 10*4/3 cv sous forme thermique à l’échappement soit 13.3 cv.

Or un Cheval = 740 W = 0.74 kW, durant une heure ce cheval ( qu’il soit thermique ou mécanique) va fournir une energie de 0.74 kWh.

Or 1 kWh = 3 600 000 J = 3600 kJ

Plus haut nous avons calculé qu’il fallait une énergie de 2584 kJ pour évaporer 1 litre d’eau.

Un (1) cheval thermique va donc pouvoir évaporer 0.74*3600/2584 = 1.03 L d’eau…Pour simplifier la suite, nous retiendrons une valeur de 1.

Un (1) cheval mécanique va fournir 4/3 = 1.33 Cv thermiques à l’échappement et donc pouvoir évaporer 1.33 L d’eau sous condition évidemment que 100% de l’énergie (thermique) des gaz d’échappement est récupérée.

Conclusion : les consommations d’eau sont ridiculement faibles en comparaison des pertes thermiques de tracteurs ayant une puissance de 40 , 60 ou 95 Cv. Dans ces conditions, il est même étonnant que les consommations d’eau ne soient pas supérieures mais il faut dire que les dimensions et formes des bulleurs n’en font pas des échangeurs gaz-liquides « parfaits »…on est même loin de la. Seule une faible proportion ( < 5% ) de la chaleur d'échappement est donc récupéré pour l'évaporation des quantités d'eau constatées... De plus cette « surpuissance thermique » à l’échappement explique sans doute l’absence d’isolation sur la plupart (totalité ?) des montages. Pour information : 1) une proportion de l’énergie perdue des gaz d’échappement l’est sous forme cinétique. Il est donc impossible de récupérer 100% des pertes (thermiques + cinétiques ) à l’échappement. 2) En chauffage idéal via une chaudière, il faudrait 0.74 kWh soit 0.74/10 = 0.074 L de GO pour évaporer 1 L d’eau dans les même conditions. Soit environ 80 L pour une tonne de vapeur.

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