Pr�c�dente - Suivante
Table des mati�res
- Pr�c�dente - Suivante
Les silos de grande capacit� sont des structures complexes pr�vues pour le stockage commercial ou industriel de grandes quantit�s de produit (plusieurs milliers de tonnes).
Il existe diff�rents types de silos propos�s par des constructeurs sp�cialis�s. On peut distinguer en particulier:
- les silos verticaux,
- les silos horizontaux.
Les premiers sont constitu�s par plusieurs cellules de stockage � d�veloppement vertical, en t�le ou en b�ton arm�. Cette cat�gorie comprend les silos compos�s de:
- cellules rondes en t�le galvanis�e, plane ou ondul�e;
- cellules polygonales en panneaux m�talliques peints ou galvanis�s;
- cellules rondes en b�ton arm�.
Les deuxi�mes, eux aussi en t�le ou en b�ton, sont form�s de cellules juxtapos�es, carr�es ou rectangulaires, � d�veloppement horizontal.
Les cellules m�talliques rondes, relativement courantes, demandent des investissements plus modestes et sont faciles � monter.
Les cellules polygonales, semblables aux rondes, sont faciles � moduler en diam�tre.
Les cellules rondes en b�ton garantissent une bonne isolation thermique des produits, et permettent un d�veloppement vertical tr�s sup�rieur � celui que l'on obtient avec des cellules m�talliques.
Les cellules carr�es ou rectangulaires, g�n�ralement � fond plat, n�cessitent des investissements plus �lev�s par quintal log�, mais permettent d'utiliser au mieux les emplacements disponibles.
Pour �viter les inconv�nients provoqu�s par une hausse de temp�rature �ventuelle et garantir une bonne conservation des produits, on �quipe souvent les cellules de stockage de syst�mes de ventilation doubl�s d'un contr�le de la temp�rature.
Sur le plan de la conservation des produits, ces syst�mes de ventilation peuvent avoir les effets suivants:
- abaisser la temp�rature des grains pour ralentir les processus biochimiques de d�gradation (ventilation de refroidissement);
- maintenir les grains � une temp�rature constante, en �vacuant syst�matiquement la chaleur produite par la masse m�me des grains (ventilation de maintien);
- s�cher lentement les grains (ventilation s�chante).
Toujours pour garantir une bonne conservation des grains, on construit en outre des silos particuliers, �tanches, dans lesquels le stockage des produits est fait en l'absence d'oxyg�ne, soit sous atmosph�re confin�e, soit sous atmosph�re contr�l�e.
Dans le premier cas, l'oxyg�ne � l'int�rieur du silo est consomm� par la "respiration" naturelle des grains, des insectes et des microorganismes, et remplac� simultan�ment par du gaz carbonique produit par cette respiration.
Dans le deuxi�me cas, une fois effectu�e la fermeture du silo �tanche, on proc�de au remplacement de l'atmosph�re interne par injection de gaz inertes (azote, gaz carbonique).
Malgr� leurs avantages �vidents, les silos �tanches sont encore de diffusion limit�e, vu la complexit� technologique de ces syst�mes de stockage, surtout dans le cas de cellules de grande capacit�.
Compte tenu des importantes quantit�s de produit � g�rer, les centres de stockage en vrac doivent �tre �quip�s non seulement de silos de capacit� ad�quate, mais aussi d'installations capables d'assurer une ex�cution rapide et ais�e des op�rations de r�ception, traitement, stockage, contr�le et vidange des grains.
L'illustration qui suit donne le sch�ma de fonctionnement d'un centre de stockage en vrac.
Sch�ma d'un centre de stockage en vrac
Les installations sont choisies en fonction de diff�rents facteurs, entre autres:
- la capacit� de stockage en volume;
- le nombre et la taille des cellules;
- les d�bits de manutention (r�ception, nettoyage, ensilage, vidange);
- les performances des �quipements de s�chage et des dispositifs de ventilation;
- l'organisation du travail;
- la rentabilit�.
Pour assurer le bon fonctionnement des centres de stockage, surtout en p�riodes d'approvisionnement, il est n�cessaire d'examiner avec une attention toute particuli�re le dimensionnement des installations et le choix des �quipements utilis�s pour la r�ception et la manutention des grains.
Tr�mie de r�ception
La tr�mie de r�ception est une fosse r�aliste en b�ton et recouverte d'une grille, dans laquelle sont d�vers�s les grains � leur arriv�e au centre de stockage.
Elle est situ�e au ras du sol, dans un lieu � l'abri des pluies, et de telle fa�on que les v�hicules de transport puissent facilement manoeuvrer pour y acc�der.
La capacit� de la tr�mie de r�ception (c'est-�-dire son volume interne), doit �tre d�termin�e en prenant en compte la capacit� de stockage des installations.
A titre indicatif, nous reportons dans le tableau suivant les volumes de tr�mie recommand�s, en fonction de la capacit� de stockage des installations.
| CAPACITE DE STOCKAGE | VOLUME TRENIE |
| 1.000 q | 8 m3 = 60 q |
| 1.500 q | 10 m3 = 75 q |
| 2.000 q | 13 m3 = 100 q |
| 3.000 q | 16 m3 = 120 q |
Le choix de la forme de tr�mie est li� au syst�me adopt� pour effectuer la reprise des grains. En effet, dans le cas d'une reprise par vis, la tr�mie peut �tre en forme de pyramide r�guli�re renvers�e (de base carr�e ou rectangulaire).
Par contre, si la reprise se fait par �l�vateurs � godets, il s'agit toujours d'une forme pyramidale renvers�e, mais la base en est plut�t rectangulaire, et le c�t� proche de l'�l�vateur est en position verticale.
Pour garantir un bon �coulement des grains, il est important d'�tablir les dimensions exactes de la tr�mie: longueur et largeur de la base, et longueur et largeur de la base, et profondeur.
TRENTE A BASE RECTANGULAIRE ET REPRISE PAR VIS |
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| SILO | TREMIE |
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| Capacit� de | Volume de | Longeur de | Largeur de | Profondeur |
| stockage(q) | (m3) | la base (m) | la base (m) | la base (m) |
| 1.000 | 8 | 3,30 | 3,30 | 2,25 |
| 3.000 | 16 | 4,00 | 4,00 | 3,00 |
TRENTE A BASE RECTANGULAIRE ET REPRISE PAR VIS |
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| SILO | TREMIE |
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| Capacit� de | Volume | Longueur de | Largeur de | Profondeur |
| stockage (q) | (m3) | la base (m) | base (m) | (m) |
| 1.000 | 8 | 2,60 | 3,60 | 2,50 |
| 3.000 | 16 | 3,30 | 4,60 | 3,20 |
TRENTE A BASE RECTANGULAIRE ET REPRISE PAR VIS A GODETS |
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| SILO | TREMIE |
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| Capacit� de | Volume | Longueur de | Largeur de | Profondeur |
| stockage (q) | (m3) | la base (m) | la base (m) | (m) |
| 1.000 | 8 | 4,00 | 2,00 | 3,00 |
| 1.500 | 10 | 4,50 | 2,25 | 3,15 |
| 2.000 | 13 | 4,80 | 2,40 | 3,40 |
| 3.000 | 16 | 5,20 | 2,60 | 3,60 |
Dans les tableaux pr�c�dents sont report�s quelques exemples de dimensions des tr�mies de r�ception de forme pyramidale.
Outre les tr�mies de formes pyramidale ou conique, il existe aussi des tr�mies peu profondes en forme de "V".
Dans ce cas, la reprise des grains doit s'effectuer en disposant des transporteurs horizontaux, � cha�nes ou � bandes, sous l'ar�te inf�rieure de la tr�mie.
Mat�riel pour la manuention des grains
Par manutention des grains, on entend le d�placement des grains, � partir du moment de leur r�ception dans la structure de stockage jusqu'� leur livraison.
Dans le paragraphe pr�c�dent, nous avons d�j� cit� quelques-uns des syst�mes de vidange des tr�mies, qui n�cessitent l'utilisation d'�quipements sp�ciaux pour la manutention des grains. Voyons maintenant de fa�on plus d�taill�e quels sont ces �quipements et quelles en sont les principales caract�ristiques.
Le mat�riel pour la manutention des grains peut �tre divis� en quatre cat�gories d'�quipements motoris�s: les vis, les �l�vateurs, les transporteurs et les mat�riels pneumatiques.
Les vis
Il s'agit de vis h�lico�dales (vis d'Archim�de) dont la rotation est entra�n�e par un moteur.
Selon les dimensions de la vis et son mode d'utilisation (manutentions horizontale, verticale ou oblique), elles sont mont�es dans un carter en auge ou cylindrique.
En manutention horizontale on emploie commun�ment des "vis en auge" travaillant au maximum sur 45% de sa section, alors qu'en manutention oblique ou verticale l'auge est remplac�e par un tube en t�le, de fa�on � ce que le filet de vis travaille en section pleine: on a alors affaire � des "vis sous tube".
A diam�tre �gal, les vis sous tube utilis�es � l'horizontale peuvent atteindre des d�bits deux fois plus importants que ceux des vis en auge.
A titre indicatif on reporte les d�bits moyens de ces deux types de vis:
- vis en auge: 5 � 30 t/h pour 5 � 30 m�tres de longueur;
- vis sous tube: 5 � 20 t/h pour 10 � 20 m�tres de longueur.
Ajoutons qu'� d�bit �gal, la vitesse de rotation des vis sous tube est le double de celle des vis en auge.
Les vis sous tube sont mobiles et travaillent sous tous les angles, alors que les vis en auge sont g�n�ralement fixes, plus encombrantes et ne peuvent pas d�passer des pentes de plus de 25%
Cependant, il faut souligner qu'en manutention oblique � 45�, la vis sous tube voit son d�bit r�duit de 1/3; � 90�, la r�duction est des 213.
La puissance consomm�e par les vis sous tube est de 15 � 20% sup�rieure � celle consomm�e par les vis en auge.
A d�bit �gal, la vis sous tube demande des investissements plus faibles de 20 � 25% que ceux requis pour l'installation d'une vis en auge. De plus, son prix d'achat est relativement peu �lev� en-dessous de 30 t/h et de 30 m�tres de longueur.
La vis sous tube soumet les grains � un brassage intense, et les risques de brisure et casse des grains sont plus importants que lors de l'emploi de vis en auge.
Ajoutons que ces deux types d'�quipements pr�sentent l'inconv�nient d'�tre difficilement nettoyables.
Parmi les autres mod�les de vis, citons aussi les vis balayeuses, utilis�es pour la vidange compl�te des cellules rondes � fond plat (d�bit jusqu'� 20 t/h); les vis de reprise int�grale pour la vidange des cellules de 8 � 15 m de diam�tre (d�bit jusqu'� 50 t/h); enfin la vis "Taupin" � tube souple, pour l'�vacuation des grains d'endroits difficilement accessibles.
Les �l�vateurs
Les �l�vateurs � godets sont utilis�s pour le d�placement vertical (10 degr�s d'inclinaison au maximum), et sont compos�s d'une courroie sans fin munie de godets et tendue verticalement entre deux poulies.
Les �l�vateurs � godets offrent l'avantage d'un montage facile, permettent d'atteindre une grande hauteur (70 m), consomment et encombrent peu, et sont d'un prix mod�r�. Cependant, il s'agit d'un mat�riel fixe, et ses co�ts d'installation sont relativement �lev�s (creusement de la fosse).
Il existe des �l�vateurs plus ou moins rapides, � utiliser en fonction du poids sp�cifique et de la nature des grains; � titre indicatif, pr�cisons que leur vitesse moyenne est de 2,5-3 m/s, permettant un travail continu, alors que leur vitesse maximale est de 6 � 8 m/s.
Mentionnons enfin l'existence d'�l�vateurs particuliers tels que l'�l�vateur � balancelles, utilis� pour des produits fragiles (par exemple l'arachide), et l'�l�vateur � palettes, mat�riel l�ger, bon march�, et de petits d�bits.
Les transporteurs � bande et cha�ne
Le transporteur � bande se compose d'un tapis, bande de caoutchouc r�sistante, circulant sur des rouleaux et entra�n� par un jeu de tambours, d'une tr�mie d'alimentation et �ventuellement d'un chariot d�verseur pour la vidange.
Le transporteur � bande est utilis� dans la manutention de nombreux produits, la grande vari�t� de ses accessoires permettant en effet de r�aliser pratiquement tous types de transport, qu'il s'agisse de manutentions horizontale ou oblique, de produits fragiles ou abrasifs, chauds ou humides, ou de produits en sacs.
Ce type de mat�riel offre �galement l'avantage de pouvoir atteindre des d�bits tr�s �lev�s (600 t/h), tout en consommant relativement peu d'�nergie, surtout dans la manutention horizontale.
D'autre part, pour les m�mes d�bit et longueur, le transporteur � bande a un co�t d'achat inf�rieur de 10% environ par rapport � la vis.
Il est tr�s employ� dans les stations pour le traitement de semences car il permet une vidange totale et rapide.
Cependant, ce mat�riel a l'inconv�nient d'�tre tr�s encombrant (surtout lorsqu'il est dot� d'un chariot d�verseur); il doit par ailleurs �tre pourvu d'un capotage pour le travail � l'air libre; son utilisation d�gage une grande quantit� de poussi�re.
Outre ce mod�le classique, il existe des transporteurs � bande particuliers, "� bords", ou avec bandes sous tube.
Le transporteur � cha�ne se compose d'une cha�ne sans fin � maillons plats dot�s de barreaux, qui circule dans un coffre de section rectangulaire, entra�nant les produits � une vitesse variant, � l'horizontale, entre 0,20 et I m/s.
Ce type de transporteur peut �tre inclin� sous tout angle et a un encombrement limit�, bien inf�rieur par exemple, � d�bit �gal, � celui d'une vis ou d'un transporteur � bande.
De m�me, sa consommation d'�nergie est tr�s inf�rieure � celle d'une vis de m�me d�bit, mais est 2 � 3 fois plus importante que celle d'un transporteur � bande ou d'un �l�vateur � godets.
Ses d�bits varient entre 20 et 200 t/h avec une casse de grains peu importante. D'un entretien tr�s facile, son avantage principal reste le fait d'�tre totalement ferm� et donc �tanche, ne d�gageant pas de poussi�res et utilisable � l'ext�rieur.
Par ailleurs, on peut alimenter ou vidanger en diff�rents endroits du transporteur. Cependant, il reste d'un prix d'achat relativement �lev� et tr�s bruyant dans les sections fonctionnant "� vide".
Il existe aussi quelques variantes de transporteurs � cha�ne (� flancs ouverts, � c�bles).
Les mat�riels pneumatiques
La manutention pneumatique s'effectue en entra�nant les grains dans un courant d'air qui circule dans une tuyauterie, � une vitesse suffisante pour qu'ils ne puissent se d�poser.
Ce type de manutention oblige � r�aliser une �tude technique pour chaque installation, en prenant en compte: la grosseur des grains, leur pouvoir abrasif, leur compacit� et compressibilit�, leur degr� d'humidit� et de temp�rature, et enfin leur fragilit�.
Les avantages de ce type de mat�riel sont les suivants: souplesse, qui leur permet de transporter les grains sur toutes sortes de trajets; d�bits importants (300 t/h au maximum); encombrement r�duit.
En revanche, ils n�cessitent une grande puissance �nerg�tique (5 � 6 fois plus que pour les transporteurs m�caniques); ils s'usent rapi dement tout en restant un mat�riel au prix d'achat tr�s �lev�.
Certaines des r�gles indiqu�es pour le stockage en sacs sont applicables, �ventuellement avec quelques modifications, au cas du stockage en vrac.
Pour celui-ci, l'aspect le plus sp�cifique, sur le plan de la gestion, concerne la ventilation.
Celules ou silons sans syst�me de ventilation
Le stockage de grains en vrac dans des silos sans syst�me de ventilation est relativement simple et peu co�teux, mais en revanche il met s�rieusement en p�ril la bonne conservation des produits.
En effet, dans de tels silos, il est impossible de combattre de mani�re efficace les ph�nom�nes de transfert d'humidit� et donc de condensation, qui peuvent se manifester en cours de stockage, et provoquer une r�humidification des grains, et un d�veloppement accru d'insectes et de micro-organismes.
Leur utilisation est donc limit�e aux zones de faible humidit� relative de l'air, et aux cas o� les cellules sont protegees des variations de temp�rature externe (c'est le cas par exemple pour les cellules r�alistes en b�ton).
En l'absence de syst�me de ventilation, il est indispensable qu'au moment du remplissage des silos, les grains soient bien secs, propres, et trait�s avec des insecticides de grande persistance d'action.
Il est par ailleurs necessaire d'�quiper les cellules de sondes thermom�triques appropri�es, qui permettent un contrite permanent de la temp�rature des grains.
Pendant le stockage, la moindre variation anormale de temp�rature doit �tre interpr�t�e comme le signe d'�ventuels processus de d�gradation en cours. S'il y a confirmation de l'existence de tels ph�nom�nes, l'unique moyen d'intervention possible, pour �viter de perdre la totalit� de la masse des grains, consiste � op�rer un transilage et un nettoyage approfondi, suivis d'un traitement insecticide.
Par transilage, on entend le transvasement du contenu d'un silo dans un autre silo vide et propre, permettant ainsi de ventiler et d'homog�n�iser les grains.
Le transilage est une op�ration qui entra�ne des co�ts suppl�mentaires et accro�t les risques de brisures dans la manutention ult�rieure des grains.
C'est une op�ration co�teuse, et qui n'est pas recommand�e comme mesure de routine; n�anmoins, le transilage reste n�cessaire lorsque l'�tat de conservation des produits semble douteux.
Cellules ou silos �quip�s de syst�mes de ventilation
Par ventilation, ou a�ration, on entend la circulation forc�e d'air ambiant (plus rarement refroidi artificiellement), � travers une masse de grains.
A l'int�rieur des silos, cette circulation d'air est obtenue � l'aide de ventilateurs, soufflant ou aspirant, de conduites et de gaines de r�partition d'air.
Le stockage de grains en vrac dans des silos �quip�s de syst�mes de ventilation permet d'assurer de meilleures conditions de conservation aux produits.
En effet, l'adoption et l'emploi de syst�mes de ventilation, au-del� du fait de refroidir et maintenir les grains � une temp�rature suffisamment basse, permettent aussi, dans certains cas, d'obtenir un s�chage lent et progressif des produits stock�s.
Ainsi, dans une cellule ventil�e, les grains dans un premier temps et dans un d�lai relativement court, sont refroidis jusqu'� atteindre la temp�rature de l'air, voire une temp�rature l�g�rement inf�rieure. Dans un deuxi�me temps, et sous l'effet d'une ventilation prolong�e, les grains peuvent �tre �galement s�ch�s, � condition que l'air soit suffisamment sec.
Les �changes de temp�rature et d'humidit� li�s aux ph�nom�nes d�crits cidessus sont �videmment r�gl�s selon les lois d'�quilibre entre l'air et les grains.
Lors d'une ventilation, le premier �quilibre, c'est-a-dire celui entre la temp�rature des grains et celle de l'air, s'�tablit rapidement avec des besoins en air relativement modestes (de 800 � 1500 m3 d'air par m3 de grains).
En revanche le second, celui qui concerne l'�quilibre entre la teneur en eau des grains et l'humidit� relative de l'air, n�cessite des temps plus longs et des quantit�s d'air sup�rieures (50.000 � 80.000 m3 d'air par m3 de grains).
Une masse de grains soumise � ventilation se retrouve divis�e en trois zones:
- zone refroidie (grains d�j� refroidis);
- zone de transition (grains en cours de refroidissement);
- zone � refroidir (grains encore chauds).
Dans la zone refroidie, les grains des couches inf�rieures, plus proches de l'arriv�e d'air, sont refroidis le plus vite et de fa�on compl�te.
Imm�diatement au-dessus, une zone dite "de transition", se d�place lentement dans le sens du courant d'air. Dans cette zone les grains sont en cours de refroidissement.
Enfin, dans la partie sup�rieure de la cellule, se trouve la zone � refroidir, ou les grains sont encore chauds, voire l�g�rement r�chauff�s.
Une ventilation ne peut �tre consid�r�e comme conclue tant que la zone refroidie n'a pas atteint le haut de la cellule.
Elle ne doit donc pas �tre arr�t�e avant que les couches sup�rieures n'aient atteint la m�me temp�rature que celle des couches inf�rieures, temp�rature proche de celle de l'air de ventilation.
La dur�e de la ventilation doit �tre telle qu'elle ne puisse provoquer un �chauffement excessif et prolong� des couches sup�rieures de grains.
Pour obtenir le refroidissement d'une masse de grains, il est n�cessaire que la temp�rature de l'air de ventilation soit inf�rieure de 5�C a 7�C � celle des grains.
Des �carts sup�rieurs � 8�C peuvent provoquer des ph�nom�nes de condensation qui risquent de porter � la r�humidification des grains. Des �carts inf�rieurs � 3�C peuvent ne pas garantir le refroidissement d�sir�.
Il est �vident que, pour un bon d�roulement de la ventilation, il est n�cessaire de contr�ler, � l'aide d'un appareillage thermom�trique appropri�, la temp�rature de l'air et en particulier des grains.
Pour obtenir un effet s�chant, il faut que l'humidit� relative de l'air de ventilation soit inf�rieure � celle d'�quilibre du grain.
Il est recommand�, surtout dans le cas de grains humides, de commencer � ventiler d�s le d�but du remplissage des cellules; par ailleurs, celles-ci ne doivent pas �tre remplies en une seule fois, mais par �tapes successives, dans la mesure du possible.
De plus, pour �viter des ph�nom�nes de condensation il est n�cessaire de laisser ouvertes les sorties d'air humide, et de faire fonctionner les extracteurs pr�vus pour �vacuer cet air.
Avec des produits stock�s humides, la ventilation doit se poursuivre jusqu'� obtenir la stabilit� des grains.
Une fois les grains stabilis�s, la ventilation peut �tre effectu�e, � intervalles plus ou moins r�guliers, pour garantir la bonne conservation des produits.
Ainsi, il faut proc�der � des contr�les fr�quents et r�guliers de l'humidit� et de la temp�rature des grains. Toute �l�vation brusque de la temp�rature doit �tre interpr�t�e comme le signe de ph�nom�nes de d�gradation en cours.
En cons�quence, une ventilation avec un air aussi sec et aussi froid que possible doit �tre consid�r�e comme n�cessaire.
En conclusion, les multiples applications de la ventilation et la complexit� des processus qui lui sont associ�s, n�cessitent l'intervention d'un personnel sp�cialis�, tant dans la phase de l'�tude que dans celle de la gestion des installations.
