Quand les aquariums en acrylique échouent

Paul J. Gramann | 13 juil. 2018

Les aquariums sont devenus de grandes attractions dans certains des plus grands sites de la planète. Pensez à Walt Disney World; le plus grand centre commercial du monde à Dubaï ; l'AquaDom à Berlin, en Allemagne, qui possède un aquarium cylindrique de 25 mètres de haut avec un ascenseur intégré ; ou le Georgia Aquarium qui contient 6,3 millions de gallons d'eau. Si vous n'êtes pas familier avec ces aquariums, je vous encourage à vous écarter de cet article et à les rechercher sur Google afin que vous puissiez apprécier leur énormité.

Ces aquariums abritent des milliers d'animaux marins exotiques dans des environnements extrêmement exigeants, tout en éloignant le spectateur de cette vie marine. Quel est l'élément le plus important de l'aquarium qui permet à ces mastodontes d'exister ? Plastique. Plus précisément, le poly(méthacrylate de méthyle) ou PMMA, également connu sous le nom d'acrylique et parfois de verre plastique. L'acrylique est idéal pour cette application. Il possède les propriétés mécaniques, telles que la résistance et la rigidité, nécessaires pour supporter l'énorme pression de l'eau créée dans ces expositions marines en constante augmentation. L'acrylique a d'autres attributs qui permettent de répondre aux exigences de la taille et de la complexité sans cesse croissantes, car les ingénieurs « repoussent les limites » :

Pourquoi les aquariums en acrylique peuvent échouer

L'acrylique ne va pas sans inconvénients. L'ingénieur doit avoir une connaissance et une compréhension complètes de ces inconvénients pour concevoir, fabriquer et assembler avec succès un aquarium qui résistera et soutiendra la vie aquatique pendant des années. Pour assurer la longévité, le grand aquarium typique est conçu avec un facteur de sécurité de 11 à 12. Cela peut sembler élevé, mais si l'on considère les implications si l'un de ces grands aquariums venait à tomber en panne, et l'événement soudain et catastrophique qui se produit lorsque ils échouent, cela devient plus compréhensible et acceptable. Malheureusement, les aquariums ont échoué pour diverses raisons, entraînant d'énormes dégâts, d'énormes pertes financières et, parfois, une perte totale de la vie aquatique. Il y a eu des échecs d'aquariums publics très médiatisés, qui impliquent généralement d'énormes aquariums, ainsi que des échecs d'aquariums privés allant de plusieurs centaines à des milliers de gallons de perte d'eau. Certaines raisons courantes pour lesquelles les aquariums en acrylique peuvent échouer incluent :

Malheureusement, ces problèmes ne se révèlent généralement pas lors de l'inspection, de l'assemblage ou des étapes de configuration initiales. De plus, lorsque l'événement de défaillance réel se produit, ce qui se produit généralement des mois ou des années après l'installation, il est rapide et catastrophique. La couture ou la fissure s'ouvre presque instantanément sans avertissement. Le phénomène derrière cela s'appelle la rupture par fluage - le démêlage des molécules de plastique au fil du temps, à un niveau de contrainte nettement inférieur à la limite d'élasticité - oui, en dessous de la limite d'élasticité - du plastique.

Voici un échantillon de certains aquariums en acrylique de haut niveau qui ont échoué.

Centre commercial Orient, Shanghai : Cet aquarium est tombé en panne deux ans après son installation, blessant 15 personnes et tuant plusieurs requins et tortues. Le réservoir a été construit avec des panneaux en acrylique de 15 cm (5,9 po) d'épaisseur pour contenir 33 tonnes d'eau. Le réservoir est tombé en panne de manière catastrophique sans avertissement le 27 décembre 2012.

Casino Gulfstream, Hallandale Beach, Floride : L'aquarium cylindrique de 14 pieds de diamètre x 14 pieds de haut s'ouvrait à une couture fabriquée (collée). Les panneaux d'acrylique avaient une épaisseur de 3 po. Une couture s'est ouverte, libérant instantanément des milliers de gallons d'eau. Après que l'événement se soit produit, un préposé à l'entretien à l'esprit vif a rempli la fissure avec des serviettes en tissu, sauvant ainsi toute la vie aquatique, à l'exception d'un requin. Cet échec était le résultat d'une mauvaise liaison d'un joint vertical lors de la fabrication. Au fil du temps, cette couture s'est légèrement ouverte par craquelage, créant une concentration de contraintes, qui a conduit à l'événement catastrophique.

Aquarium du Dubai Mall (le plus grand du monde): Abritant plus de 33 000 poissons, dont 400 requins et raies pastenagues, l'aquarium s'est fissuré le 25 février 2010. L'aquarium de 2,5 millions de gallons contient la plus grande pièce d'acrylique au monde, mesurant 2,5 pieds d'épaisseur. Une fissure s'est formée dans un tunnel d'observation intérieur, entraînant une perte d'eau importante. La fissure a été rapidement réparée et il n'y a eu aucune perte de vie aquatique.

Mazatlán, Mexique : Une grande fissure s'est formée instantanément dans un panneau de visualisation incurvé de 3 pouces d'épaisseur le 3 février 2017, peu de temps après la fermeture de l'aquarium pour la journée. L'aquarium de 1,2 million de gallons abritait 13 grands requins au moment de l'échec. La fissure a libéré plus des trois quarts de l'eau de l'aquarium, permettant l'élimination en toute sécurité des requins. Cette fissure s'est amorcée au niveau d'une grande entaille à l'extérieur du réservoir.

T-Rex, Walt Disney World, Orlando, Floride : Le 17 mars 2014, alors que le dîner était servi au restaurant T-Rex de Walt Disney World, une couture verticale collée s'est ouverte instantanément dans un grand aquarium cylindrique. L'aquarium était situé à côté des tables à manger, ce qui a fait tremper un certain nombre de personnes. L'ouverture mesurait environ trois pieds de long, ce qui donnait aux employés le temps de transférer les poissons vers d'autres aquariums situés sur le terrain.

Prévention des pannes catastrophiques

L'acrylique est un excellent matériau pour les aquariums petits, grands et gargantuesques. Ce type de plastique possède les propriétés mécaniques appropriées, la clarté, la liberté de conception et de fabrication requises pour que ces aquariums fonctionnent sans faute pendant 20 ans ou plus. Cependant, sans une attention particulière accordée à ses propriétés de fluage, à la qualité de fabrication et au soin lors de l'installation et de la maintenance, une défaillance soudaine et catastrophique peut en résulter. L'acrylique est utilisé dans de nombreuses autres applications et industries, où les concepts abordés dans cet article sont valables. Il s'agit notamment de l'aérospatiale, des transports, de la technologie médicale, de la construction, de l'éclairage et de l'optique.

A propos de l'auteur

Paul J. Gramann, PhD, PE, est président de The Madison Group, qui fournit des services de conseil, une expertise technique et une technologie innovante à l'industrie des plastiques depuis 1993. La société a son siège social à Madison, WI.

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