Pr�c�dente - Suivante
Table des mati�res
- Pr�c�dente - Suivante
Ventilation de refroidissement
Qu'est-ce que la ventilation de refroidissement
?
Probl�mes sp�cifiques aux cases a fond plat
Pierrick BERHAUT
Jean-Louis POICHOTTE
La hauteur variable du tas de grain constitue un handicap � une bonne ventilation. En effet, il n'est pas rare de constater une variation de hauteur du simple au triple entre les parois et le sommet du tas. Cependant, ce mode de stockage pr�sente de l'int�r�t, puisque pour une faible hauteur de paroi le volume de grain stock� est pratiquement doubl� par rapport � un stockage arr�t� au ras des parois (figure 1).
L'inconv�nient majeur se situe � la ma�trise de la ventilation de refroidissement. En effet, les gaines de ventilation �tant recouvertes d'une hauteur variable de grain, l'air a tendance � traverser, et donc � mieux refroidir les zones du tas les moins hautes et � �viter les autres et en particulier le sommet du tas.
Plusieurs solutions existent pour pallier � ce d�faut. Elles sont toutes suffisamment efficaces pour �tre consid�r�es comme satisfaisantes, mais il est n�cessaire de faire pr�c�der leur mise en oeuvre par une �tude.
Figure 1 : Diff�rentes possibilit�s de stockage � plat
Qu'est-ce que la ventilation de refroidissement ?
Les grains r�colt�s sont trop chauds pour �tre stock�s dans des conditions sanitaires suffisantes. Il faut donc baisser artificiellement leur temp�rature au moins en-dessous de 15 �C, car en tas, ils ne se refroidissent pas naturellement. Les essais r�alis�s conjointement par l'ITCF, la FFCAT et l'INRA ont montr� que l'on obtient un arr�t complet de la multiplication des insectes d�s que la temp�rature du grain est ramen�e en-dessous de 12 �C, ce qui permet de limiter l'usage des insecticides. Il est ainsi possible de livrer des grains exempts de r�sidus pesticides. A ces basses temp�ratures, les risques de d�veloppement de moisissures et de freintes sont insignifiants dans la mesure o� la teneur en eau du grain reste dans les limites normales de mise � l'intervention.
Le refroidissement est la seule technique qui permet de limiter l'ensemble de ces d�gradations. Pour refroidir le grain, on utilise un ensemble constitu� d'un ventilateur et de gaines qui ont pour but de r�partir l'air dans la masse de grain.
Encore faut-il pour �tre efficace, que l'installation soit bien con�ue et bien utilis�e.
Quelques d�finitions relatives � la ventilation de refroidissement :
Le point de d�part d'une �tude est le choix du d�bit sp�cifique. Afin de limiter la puissance du ventilateur, pour les grands volumes de grain (grandes hauteurs et grandes surfaces au sol), on limite ce d�bit sp�cifique par zone ventil�e simultan�ment � une valeur de 5 m3/h/m3 de grain. Pour conna�tre le d�bit correspondant, il suffit de multiplier cette valeur par le volume de grain � ventiler.
Figure 2 : Courbes caract�ristiques d�bit-pression d'un ventilateur
D�s que le ventilateur tourne, il doit vaincre une contrepression. Celle-ci est en fait la somme de plusieurs contrepressions engendr�es d'une part par le grain, d'autre part par tout le syst�me de ventilation que sont les gaines, les caniveaux, les galeries et les perforations. Pour des raisons � la fois �conomiques et m�caniques, il faut que cette pression soit la plus faible possible.
Figure 3 : Tige de rep�rage des grains
Si on ne peut pas envisager d'intervenir sur la part qui revient au grain, il est possible de r�duire celle provenant du mat�riel de ventilation. Tout se loue sur la vitesse de l'air. En effet, une faible vitesse limite l'importance des frottements et donc de la contre-pressions. Pour cela, la section de passage de l'air ne doit pas �tre trop faible. Ceci est valable pour les gaines, les caniveaux et les canalisations diverses, mais encore plus pour les perforations dont le nombre, la forme et les dimensions varient consid�rablement d'un mod�le � l'autre. Les essais r�alis�s r�cemment par l'ITCF et la FFCAT ont montr� que, pour un m�me d�bit, les contre-pressions ou pertes de charge peuvent varier de 1 � 300. Dans les cases � fond plat, il est aussi imp�ratif de pr�voir le type de manutention de reprise qui sera mis en place. De ce choix, d�pend en grande partie le choix des gaines. Pos�es sur le sol, elles sont amovibles et ne n�cessitent pas de g�nie civil particulier. Mais les risques sont grands de les endommager lors de la reprise si celle-ci est r�alis�e avec un appareil � godet, � moins qu'elles ne soient signal�es par des tiges m�talliques comme indiqu� sur la figure 3 (une tige tous les 3 m�tres suffit). Cette tige m�tallique enfonc�e dans un trou perc� dans le sol permet aussi d'�viter le d�placement des gaines lors du remplissage.
Les caniveaux sont inscrits dans la dalle lors de son coulage et sont recouverts de lames m�talliques ajour�es. La disposition des perforations, leur forme et leur nombre sont tr�s variables d'un constructeur � l'autre, ceci explique les �carts de pertes de charge importants qui peuvent aller de 1 � 10.
Enfin, l'�cartement entre gaines ou entre caniveaux doit �tre d�termin� en fonction du type de manutention de reprise, mais aussi en fonction de consid�rations faisant intervenir la pr�servation de la qualit� du grain. En effet, au cours de la ventilation de refroidissement, il se cr�e dans le fond du tas, des zones triangulaires plus lentement refroidies (figure 4) parce que l'air y circule peu, donc pr�sentant des risques de d�gradation de la qualit�. Pour tenir compte de ces consid�rations, l'�cartement entre gaines ou caniveaux ne devrait pas, th�oriquement, �tre sup�rieur � 3 m. tout au moins pour des hauteurs de grain n'exc�dant pas une dizaine de m�tres, mais pour des raisons pratiques de co�t et surtout de largeur de travail du mat�riel utilis� pour la reprise, cette distance peut atteindre 6 m. Cela a pour cons�quence d'augmenter la dur�e de ventilation pour refroidir le grain situ� entre les gaines.
Figure 4: Zones moins bien ventil�es d'un tas de grains
D�s la r�colte, il est possible de refroidir les grains vers 18 �C et ainsi se rapprocher de bonnes conditions de conservation. Le d�veloppement de moisissures et le d�part en germination sont ainsi ralentis. Il ne faut pas s'arr�ter l�. En automne, d�s que la temp�rature ext�rieure baisse, il convient de pratiquer une deuxi�me ventilation afin d'amener la temp�rature du grain vers 10-12 �C avant le 1er novembre, date � laquelle le prix du courant �lectrique devient plus �lev�. A ce niveau, le d�veloppement des insectes et des moisissures est arr�t�. Si l'on d�sire conserver ses grains au del� de l'�t� suivant, le refroidissement doit �tre poursuivi l'hiver pour les stabiliser vers 5 �C ou moins. Cela permet de conserver la masse de grain suffisamment froide pour aborder la p�riode de remont�e des temp�ratures ext�rieures du printemps et de tuer les insectes, si l'on maintient ce niveau de temp�rature au moins trois mois.
A titre d'exemple (figure 5) : Chaque ventilation est mise en route par thermostat r�gl� pour que la temp�rature de l'air souffl� dans le grain soit inf�rieure � 18 �C � la r�colte, puis inf�rieure � 11 - 12 �C pour la suivante et enfin en dessous de 5 �C pour la derni�re, si le grain doit �tre conserv� tr�s longtemps. Il faut donc tenir compte du r�chauffage de l'air provoqu� par la compression du ventilateur. En aucun cas, il ne doit �tre tenu compte de l'humidit� relative de l'air.
Cette proc�dure est envisageable telle quelle en France ainsi que dans l'ensemble des zones temp�r�es.
En effet, (figure 6), la diff�rence entre les minima journaliers d'Orl�ans et de Toulouse n'exc�de pas 3 �C, de plus, pendant les 6 � 8 heures les plus fra�ches d'une journ�e, la temp�rature se situe � une valeur proche du minimum (+ 2 �C).
Figure 6 :Temp�ratures minimales moyennes d'Orl�ans et de Toulouse
Probl�mes sp�cifiques aux cases a fond plat
Les cases � fond plat constituent des ensembles g�n�ralement de grande dimension de plusieurs dizaines de m�tres de longueur (parfois sup�rieure � 100 m�tres) et dont la largeur peut atteindre 50 m�tres. Le tas �tant rarement aplani, sa forme rappelle assez souvent celle du b�timent qui le prot�ge (figure 1).
Les gaines (ou les caniveaux) peuvent �tre dispos�es de deux fa�ons : soit perpendiculairement � l'axe du b�timent (figures 7 et 8) soit suivant l'axe du b�timent (figure 9).
Dans les deux cas, le fait d'avoir un tas de grain � hauteur variable entra�ne des perturbations importantes dans le comportement du syst�me de ventilation : l'air tendant � traverser les parties du tas les moins hautes, celles-ci sont bien refroidies alors que les sommets le sont moins bien ou m�me pas du tout.
Des solutions existent pour rem�dier � ce probl�me. Elles d�pendent du type de stockage � plat retenu.
Cas des gaines de ventilation positionn�es perpendiculairement � l'axe de la case
Elles permettent le cloisonnement du b�timent suivant sa longueur. Le ventilateur est situ� en pignon et alimente chaque gaine de ventilation par une galerie enterr�e ou une gaine lat�rale ext�rieure. Chaque gaine de ventilation peut donc �tre �quip�e d'une trappe d'obturation accessible.
Figure 7 : Principe de diaphragme
Figure 8 : Alimentation lat�rale
Lorsque la hauteur du tas varie suivant l'axe des gaines, on peut envisager (dans la mesure o� l'entr�e d'air se situe sous la zone la plus haute) :
Les diaphragmes : plaques m�talliques perc�es d'un trou calibr� obstruant partiellement les gaines de ventilation. Le calcul � effectuer porte sur le diam�tre du trou et sur le positionnement de la plaque suivant la longueur de la gaine. Le montage tend � forcer le passage de l'air de ventilation sous la partie la plus haute du tas de grain. Dans le calcul, il faut tenir compte non seulement de la diff�rence de pression entre la zone la plus haute et la zone la plus basse, mais aussi du d�bit d'air qui devra �tre plus faible dans la partie basse pour obtenir un d�bit sp�cifique identique entre les deux zones.
La position du ou des diaphragmes sera variable ; elle d�pendra du type de produit stock� : colza, bl�, ma�s, et sera d�termin�e par un sp�cialiste.
La variation r�guli�re de la profondeur du caniveau. Ce principe ne permet pas de r�guler le volume d'air puls� au travers du grain ; la pression de l'air dans le caniveau �tant pratiquement constante entre ses deux extr�mit�s.
La variation brutale de section des gaines de ventilation. Ce principe s'apparente au diaphragme quant � son efficacit�. Mais, contrairement � ce dernier qui peut �tre d�pla�able, ce syst�me est inamovible, surtout s'il est mis en oeuvre dans un caniveau. De plus, le calcul de la perte de charge occasionn�e sera tr�s difficile.
L'adjonction de gaines de faible longueur r�parties entre les gaines standard. Le mode de fonctionnement d'un tel ensemble consiste � travailler en 2 temps : d'abord faire fonctionner le ventilateur dans toutes les petites gaines, les autres �tant ferm�es, puis relier le ventilateur aux gaines standard, les petites �tant elles-m�mes ferm�es. Avec cette disposition, il faut que la surface ventil�e avec les petites gaines soit suffisante, de mani�re que le point de fonctionnement du ventilateur reste dans la zone de fonctionnement normal et ne soit pas dans la zone de pompage (partie gauche de la courbe - figure 2).
Les volets obturateurs s'apparentent au syst�me pr�c�dent. Lorsqu'ils sont ferm�s, ils transforment les gaines standard en gaines de petite longueur Il suffit de faire fonctionner le ventilateur d'abord lorsque les volets sont ferm�s pour refroidir la partie la plus haute du tas de grain, puis de recommencer l'op�ration avec les volets ouverts.
La figure 8 repr�sente des gaines aliment�es depuis l'ext�rieur du b�timent suivant leur longueur. La hauteur de grain augmente puis diminue dans des proportions importantes, ce qui a pour cons�quences un passage pr�f�rentiel de l'air par les deux zones les plus basses et un refroidissement tr�s difficile de la zone centrale. Ici aussi, il existe quelques moyens d'am�lioration. Ils sont de la comp�tence des sp�cialistes.
Cas des gaines de ventilation positionn�es suivant l'axe longitudinal de la case
Elles sont moins nombreuses mais plus longues. Elles sont g�n�ralement reli�es individuellement � un seul ventilateur fixe ou d�pla�able, mais il arrive aussi qu'un m�me ventilateur travaille sur plusieurs gaines simultan�ment. Ici, le cloisonnement n'est pas facilement r�alisable.
Lorsque la hauteur du tas varie perpendiculairement � l'axe des gaines (figure 9), pour conserver le m�me d�bit sp�cifique, quelle que soit la hauteur, le volume d'air circulant dans les gaines doit �tre diff�rent de l'une � loutre.
Figure 9 : Graines positionn�es suivant l'axe longitudinal de la case
Pour conserver une m�me vitesse raisonnable dans chacune d'entre elles, il est plus �conomique de mettre en place des gaines de diff�rentes sections (figure 9.1) ou, si l'on met en place un mod�le unique de gaine, il faut en augmenter le nombre vers le centre (figure 9.2), donc en r�duire l'�cartement. Mais dans ce cas, on est vite limit� par la largeur du mat�riel de reprise.
Si le m�me ventilateur souffle simultan�ment dans plusieurs gaines, la pression sera identique dans chacune d'elles et le d�bit diffus� sera beaucoup plus �lev� dans les gaines ventilant les hauteurs les plus faibles de grain. La zone la plus charg�e sera tr�s longue � refroidir (rapport de dur�e de 1 � 15 pour un rapport de hauteur de 1 � 4).
Il est possible d'y rem�dier, en mettant soit des dispositifs de r�gulation sur chaque gaine (diaphragme par exemple), ou de placer sur chaque gaine des ventilateurs dont les caract�ristiques seront adapt�es au volume et � la hauteur de grain.
Dans certains silos, on peut constater la pr�sence d'un seul ventilateur mobile, raccord� successivement � chacune des gaines. Il faut imp�rativement obturer les extr�mit�s des gaines non raccord�es au ventilateur sous peine de cr�er un circuit d'air pr�f�rentiel entre la gaine ventil�e et ses voisines, sinon l'air ne refroidit pas le grain.
Tous les syst�mes d�crits ci-dessus existent et fonctionnent. Il reste � l'exploitant qui en dispose, de les utiliser correctement afin de r�aliser le refroidissement du grain dans les meilleures conditions possibles. Le souci est double : pr�server le potentiel qualit� du grain, minimiser la consommation �nerg�tique.
D�s sa mise en stockage, le grain doit �tre refroidi par une ventilation de refroidissement bien con�ue et bien conduite. Mais, il peut arriver que dans des installations d�fectueuses, mai con�ues o� par d�faut de surveillance le grain soit le si�ge d'un �chauffement. Cet �chauffement peut �tre localis� et avoir diverses origines : lot trop humide non d�tect� � l'entr�e, infiltration d'eau par la toiture et refroidissement incomplet.
Figure 10 : Etat normal : Cellule dont il faut terminer le refroidissement
Pour d�tecter un point chaud, il faut avoir recours � la thermom�trie et au ventilateur : mettre celui-ci en route pendant 10 � 15 minutes � une p�riode de la journ�e o� la temp�rature de l'air est basse et suivre l'�volution de la temp�rature lue sur les diff�rentes sondes, ou par des mesures localis�es � environ 1 m�tre de la surface du tas. Si au moins une des temp�ratures observ�es s'�l�ve de plusieurs degr�s, et plus particuli�rement celles situ�es dans la partie sup�rieure du tas, il est probable qu'une zone chaude, ou insuffisamment refroidie soit situ�e en-dessous.
Pour y rem�dier, mettre en route le ventilateur d�s qu'il sera possible d'envoyer dans le tas de grain de l'air dont la temp�rature est proche de la temp�rature du grain la plus faible. Pour cela ouvrir, sous la zone o� est situ� le point chaud et autour de celle-ci le nombre de gaines n�cessaires pour que le ventilateur travaille au del� de sa zone de pompage.
Dans le cas d'une introduction d'eau, la seule solution consiste � colmater les br�ches, et si le volume de grain atteint est important et tr�s r�humidifi�, il est indispensable d'en pr�voir l'�vacuation ; op�ration qui pourra n�cessiter l'utilisation d'une suceuse, avec toutes les mesures de s�curit� qui s'imposent pour la protection de l'op�rateur (harnais reli� � un point fixe, surveillance).
TECHNIQUES ENVIRONNEMENT CONSULTANTS
LABORATOIRE T. E. C.
INDEP�NDANCE / COMP�NCE / CONFIDENTIALITE
Le Laboratoire T.E.C., cr�� en 1986, est le sp�cialiste fran�ais de l'�tude des insectes et acariens et des moyens de limitation de leurs nuisances. Prestations propos‚es aux acteurs de la fili�re agro-alimentaire:
�TUDES EN LABORATOIRES:
CONSEILS - EXPERTISES:
7 bis RUE du PONT DE l'AVEUGLE - 64600 ANGLET a T�L. 59 52 08 49 FAX 59 63 35 75
Pi�ges � ph�romones
Denr�es stock�es
Cultures
For�ts
BIOSYST�MES FRANCE S.A.R.L.
Parc d'Activit�s des Bellevues - ERAGNY
Technosite - Rue du Gros-Murger
B.P. 227
95614 CERGY-PONTOISE CEDEX FRANCE
T�l�phone : (1) 34.48.99.26
T�l�copie :(1) 34.48.99.27
