Table des mati�res - Pr�c�dente - Suivante

Une installation de ventilation se d�compose en deux parties

- le ventilateur,
- le dispositif de r�partition de l'air dans le grain.

Les ventilateurs vont cr�er un courant d'air continu par action a�rodynamique en transformant l'�nergie m�canique qu'ils re�oivent en �nergie cin�tique. Ils vont fournir un certain d�bit d'air sous une certaine pression. Pour une vitesse de rotation donn�e ils seront caract�ris�s par une courbe d�bit-pression appel�e �courbe caract�ristique du ventilateur�.

a) COURBES CARACT�RISTIQUES

Cette courbe indique la pression obtenue en millim�tres de colonne d'eau (mm CE) en fonction du d�bit fourni (en m�/s ou m�/h).

La pression totale PT est la somme de deux pressions partielles

- la pression dynamique,
- la pression statique (ou pression effective)

- La pression dynamique exprime la force vive de l'air, elle est proportionnelle au carr� de la vitesse de l'air et s'exprime par la formule simplifi�e

V en m/s
P_d en kg/m� = mm CE

- La pression statique

C'est la pression qui s'exerce sur les parois des conduites et qui permet de vaincre tous les obstacles au d�placement de l'air (pertes de charges singuli�res). Un divergent plac� � la sortie du ventilateur permettra de transformer une partie de la pression dynamique en pression statique qui est la seule utile pour ventiler des grains en masse.

En pratique, pour le choix des ventilateurs il ne sera tenu compte que de la pression statique qu'il fournit.

Fig. 147: Courbes caract�ristiques d'un ventilateur centrifuge. (D'apr�s CEMAGREF.)

Sur le diagramme pr�c�dent, outre le rendement, est �galement indiqu�e la puissance absorb�e,

La relation entre puissance absorb�e, rendement, d�bit et pression s'exprime sous la forme:

avec

Ex:

La puissance absorb�e sera de 3,84 kW.

Fig. 148: Exemple: Courbes caract�ristiques d�bit-pression de diff�rents ventilateurs de m�me puissance.

• Choix d'un ventilateur

C'est en fonction des courbes d�bit-pression que l'on choisira un ventilateur en veillant � ce que son point de fonctionnement soit aussi proche que possible d'un rendement maximum. La puissance ne pourra en aucun cas �tre un �l�ment suffisant d'appr�ciation. Un ventilateur fournissant un faible d�bit sous une forte pression pourra en effet �tre de m�me puissance qu'un ventilateur fournissant un fort d�bit sous faible pression. Ces ventilateurs, bien que consommant la m�me puissance, seront totalement diff�rents.

• Lois de similitude

Au cours de l'utilisation d'une installation, le d�bit et la pression n�cessaires sont susceptibles de varier en fonction des besoins. Aussi on peut noter que, en faisant varier la vitesse de rotation du ventilateur:

- les d�bits varient dans le rapport des vitesses,
- les pressions varient dans le rapport du carr� des vitesses,
- les puissances absorb�es varient dans le rapport du cube des vitesses.

En fait pour doubler le d�bit d'un ventilateur, il est plus �conomique de lui adjoindre un ventilateur identique en parall�le plut�t que de doubler sa vitesse de rotation. En effet, dans cette derni�re hypoth�se, le d�bit est bien doubl� mais la pression sera quadrupl�e et la puissance absorb�e sera multipli�e par 8.

b) DIFF�RENTS TYPES DE VENTILATEURS

Nous pouvons distinguer en agriculture deux grands types de ventilateurs: les ventilateurs h�lico�des et axiaux, et les ventilateurs centrifuges.

Pour les premiers le flux d'air est parall�le � l'axe de rotation de la roue alors que pour les ventilateurs centrifuges, le flux d'air aspir� au centre de la roue arrive parall�lement � l'axe de rotation mais ressort du ventilateur perpendiculairement � cet axe.

Les ventilateurs h�lico�des sont tr�s largement utilis�s dans les cas o� l'on cherche � d�placer de grandes masses d'air (fort d�bit) sous une faible pression (10 � 15 mm CE). Ils n'ont enfin que de faibles rendements.

Ils se composent d'une roue � aubes, ou h�lice, tournant dans un carter cylindrique. L'air aspir� est projet� dans l'axe de l'h�lice.

Des accessoires sont souvent ajout�s pour am�liorer le fonctionnement du ventilateur:

- un pavillon d'aspiration qui r�gularise l'alimentation en air de l'h�lice;

- un redresseur dont les aubes fixes canalisent en filets parall�les l'air tourbillonnant derri�re l'h�lice. Le redresseur am�liore le rendement du ventilateur, permet d'obtenir des pressions plus �lev�es et un fonctionnement moins bruyant;

- un diffuseur qui, pour une pression totale donn�e, permet d'obtenir un meilleur rapport:

- pour prot�ger l'appareil et le personnel, il est recommand� de monter un grillage de protection sur le pavillon d'aspiration.

Les ventilateurs h�lico�des seront utilis�s pour l'a�ration forc�e de magasins, mais ne pourront pas �tre employ�s pour ventiler des grains en grande �paisseur, car les r�sistances � vaincre d�passent tr�s rapidement les possibilit�s de ce type d'appareil.

Fig. 149: Ventilateur h�lico�de.

Les ventilateurs axiaux sont constitu�s d'une ou plusieurs h�lices et ont des rendements qui peuvent atteindre 65 � 85 %. Ils sont � utiliser pour de forts d�bits d'air sous de faibles pressions (certains peuvent cependant aller jusqu'� 150 mm CE).

Ils ont l'avantage d'�tre d'un encombrement r�duit et de montage facile, mais ils sont relativement bruyants.

Fig. 150: Ventilateur axial.

Les ventilateurs centrifuges permettent d'obtenir de fortes pressions; c'est pourquoi leur emploi est g�n�ralis� pour la ventilation de grains en masse. Ils se composent d'une roue � aubes tournant dans un carter en forme de spirale. L'air aspir� dans l'axe de la roue est rejet� � la p�riph�rie par centrifugation et expuls� par un orifice p�riph�rique tangentiel.

On distingue les ventilateurs �:

* aubes courb�es vers l'arri�re:

- profil �ailes d'avion� utilis�s pour la ventilation des cellules. Ces ventilateurs permettent d'atteindre des pressions importantes (au-del� de 600 mm CE) avec d'importants rendements (80 %). Ils n�cessitent un air propre;

- profil plat: moins performants que les pr�c�dents, mais acceptent des airs l�g�rement poussi�reux;

Comme les pr�c�dents ils ont une courbe caract�ristique tr�s plongeante c'est-�-dire qu'une forte variation de pression n'entra�ne qu'une faible variation de d�bit;

* aubes droites (ou palettes). Ces ventilateurs de construction simple sont encombrants pour ne donner que de faibles d�bits et de mauvais rendements, cependant ils peuvent �tre utilis�s dans un air tr�s poussi�reux.

Fig. 151: Ventilateur centrifuge.

Enfin il existe des ventilateurs � aubes tourn�es vers l'avant (aubes tr�s nombreuses) qui donnent de faibles variations de pression avec de fortes variations de d�bits. Ils sont cependant peu utilis�s en agriculture.

Fig. 151 bis: Diff�rents types de ventilateurs centrifuges. (Doc. SOLYVENT-VENTEC.)

Pour les faibles puissances, les ventilateurs sont g�n�ralement entra�n�s directement par moteur �lectrique ou �galement par moteur thermique. Pour les plus fortes puissances, on pr�voit un entra�nement indirect par courroies et poulies, ce qui permet d'ajuster les plages de fonctionnement en jouant sur les vitesses de rotation.

L'air sortant du ventilateur est transport� jusqu'au produit et r�parti dans sa masse. Le syst�me de r�partition doit permettre une distribution uniforme de l'air sans augmenter consid�rablement les pertes de charge. On distingue deux modes de r�partition: les faux fonds perfor�s et les gaines.

a) FAUX FONDS PERFOR�S

Ils sont constitu�s de plaques m�talliques perfor�es qui d�limitent avec le fond de la cellule une chambre de mise en charge, dans laquelle arrive l'air envoy� par le ventilateur.

Le taux de perforation des plaques est g�n�ralement de 30 %

La hauteur de la chambre de mise en charge est un compromis entre la bonne r�partition de l'air et le moindre encombrement du faux fond. La hauteur retenue est g�n�ralement de 40 cm (longueur standard des parpaings fr�quemment utilis�s verticalement pour soutenir les faux fonds).

C'est la m�thode qui permet la meilleure r�partition de l'air tout en cr�ant le moins de perte de charge (1 � 2 mm CE seulement).

Fig. 152: Faux fond perfor� de cellule m�tallique. (Doc. priv�.)

b) GAINES

- Gaines pos�es sur le sol

• Gaines semi-circulaires

Ce sont les plus couramment employ�es. Elles sont en t�le ondul�e pleine ou perfor�e et reposent sur des bastaings � 5 cm du sol.

La vitesse de l'air doit �tre d'environ 4 m/s. Lorsque la vitesse est trop faible, le grain s'infiltre sous la gaine et l'obstrue progressivement.

La surface des perforations doit �tre telle que la vitesse de passage gaine-grain, soit de 0,25 m/s; au-del�, les pertes en charge sont trop importantes.

• Gaines � section carr�e ou rectangulaire

Ces gaines sont soit en bois, soit en m�tal, et reposent sur des bastaings, ou sont garnies � leur partie inf�rieure d'un grillage type �garde-manger�.

• Gaines triangulaires

Elles sont en m�tal ou en bois et reposent sur des bastaings.

• Autres types

On trouve sur le march� des gaines de formes diff�rentes de celles �num�r�es ci-dessus. La section varie du trap�ze au carr� et les perforations sont de formes diverses. Toutes peuvent �tre utilis�es dans la mesure o� les vitesses de circulation d'air sont respect�es. Il y a lieu de se montrer prudent avant de pr�coniser l'utilisation de gaines � grande vitesse d'air car elles augmentent souvent les pertes de charge et partant, la puissance n�cessaire au ventilateur.

- Gaines enterr�es

Ces gaines carr�es ou rectangulaires doivent �tre pr�vues d�s le projet car elles sont noy�es dans la dalle de b�ton et recouvertes de t�le perfor�e. Les normes de vitesse d'air sont identiques aux pr�c�dentes.

- Disposition des gaines

• Cellules rectangulaires

La disposition la plus courante est celle de la figure 154.

La gaine d'amen�e est parall�le au plus grand c�t� de la cellule et les gaines de r�partition lui sont perpendiculaires.

Les vitesses d'air maxima � respecter sont les suivantes:

Fig. 154: Disposition classique des gaines de ventilation.

Dans le cas o� les d�bits sp�cifiques � fournir sont �lev�s, la surface des gaines � pr�voir devient prohibitive et l'on choisira une ventilation par faux fond (Fig. 155). (Vitesse � l'entr�e du faux fond = 6 m/s.)

Fig. 155: Disposition classique d'un faux fond.

Pour obtenir une bonne r�partition de l'air dans la masse de produit, la distance entre les gaines doit �tre comprise entre 1/3 et 1/2 de la hauteur maximum de produit dans la cellule,

donc H/3 < d < H/2.

La distance gaine-paroi: d/2 et extr�mit� gaine-paroi: d/4.

Dans le cas de grandes cellules, et plus particuli�rement dans le cas des magasins avec stockage en tas suivant l'angle de talus naturel du produit, l'�paisseur de produit n'�tant pas uniforme, il est difficile d'obtenir une r�partition d'air homog�ne et le calcul de telles installations doit �tre confi� � un bureau d'�tudes.

• Cellules cylindriques

* Gaines horizontales

Les gaines seront plac�es en hexagone sur le fond de la cellule (Fig. 156); les dimensions de l'hexagone sont calcul�es de fa�on que sa surface soit �gale � la surface comprise entre l'hexagone et la paroi.

Fig. 156: Ventilation de cellule cylindrique � fond plat.

Lorsque le diam�tre de la cellule atteint 10 m, il faut pr�voir un double hexagone (Fig. 156), en respectant toujours la m�me r�gle S = S₁ = S₂.

Pour �viter que des passages d'air pr�f�rentiels ne se cr�ent le long des parois, la distance minimale de la gaine � la paroi (A) sera de 40 cm.

Pour m�moire: surface d'un hexagone de c�t� �A�:

* Gaines verticales

La ventilation par chemin�e centrale ou ventilation radiale est peu employ�e, car l'air sortant de la gaine atteint difficilement la p�riph�rie, ce qui oblige � accro�tre les dur�es de fonctionnement pour assurer la ventilation de la zone p�riph�rique.

Le diam�tre de la gaine (D₂) doit �tre au moins �gal � 1/5 du diam�tre de la cellule D₁:

Fig. 157: Gaines verticales.

Dans sa partie sup�rieure, la gaine doit �tre ferm�e par un bouchon plac� � une distance de la surface du produit:  pour �viter une fuite de l'air par le haut de la gaine.

Les gaines verticales sont parfois plac�es le long de la paroi des cellules, l'air entrant par l'une et ressortant par l'autre (Fig. 157).

• Cellules � fond conique

Des dispositions vari�es sont propos�es pour la ventilation des cellules � fond conique (ou pyramidal) (Fig. 158).

La pression du grain sur les parois du c�ne est tr�s �lev�e, lors de la vidange de la cellule en particulier; aussi faut-il pr�voir des gaines particuli�rement r�sistantes.

La solution �b� limite ce risque, mais ne permet pas de ventiler le grain contenu dans la tr�mie. On y rem�die en rempla�ant la vanne de fermeture par une plaque grillag�e reli�e aux conduites de ventilation.

Dans tous les cas, les solutions avec gaine pos�e sur la tr�mie sont � exclure, car le risque est grand qu'elles soient entra�n�es lors de la vidange et viennent obstruer l'orifice de vidange.

Fig. 158: Ventilation de tr�mie conique.

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