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

6.2.3. Bases de calcul des installations

Pour calculer une installation de ventilation, il faut conna�tre:

- le type de cellule � ventiler pour choisir la disposition des gaines,

- la nature et l'humidit� du produit stock�, donc le d�bit sp�cifique � lui appliquer en ventilation continue,

- la quantit� maximum de produit stock� et la p�riodicit� des ventilations, si les conditions climatiques ne permettent pas une ventilation permanente.

a) CALCUL DU D�BIT TOTAL

Le d�bit total est le produit du d�bit sp�cifique par le volume � ventiler.

Si la ventilation est p�riodique, le d�bit sp�cifique doit �tre multipli� par le rapport entre la dur�e de la p�riode et la dur�e de ventilation. Ainsi, si l'on ventile 12 h sur 24, le d�bit sp�cifique doit �tre doubl�.

Si la cellule n'est que partiellement remplie, il convient toutefois de se baser sur sa capacit� maximum pour calculer le d�bit total.

b) CALCUL DES CONDUITES DE VENTILATION

Connaissant le d�bit, les sections des conduites sont calcul�es en respectant les normes suivantes de vitesse de l'air:

Les sections minimales des gaines seront calcul�es par la formule:

Ces normes conduisent souvent � des dimensions de gaines qui semblent tr�s importantes. Il sera parfois n�cessaire de les r�duire en adoptant des normes de vitesse sup�rieures, Il est toutefois d�conseill� d'accro�tre les vitesses indiqu�es de plus de 30 %, car les pertes de charge dans les conduites deviennent alors tr�s �lev�es et conduisent � pr�voir des ventilateurs plus puissants, donc plus chers � l'achat comme au fonctionnement.

Au raccordement du ventilateur et de la gaine principale, il faut pr�voir un divergent pour diminuer la vitesse d'air � la sortie du ventilateur et am�liorer le rapport , car seule la pression statique du ventilateur est int�ressante.

L'angle du divergent devra �tre compris entre 7 et 15' et sa longueur devra �tre au moins �gale � 1,5 fois le diam�tre de sortie du ventilateur (Fig. 159).

Le d�bit �tant connu, les conduites �tant choisies en longueurs et en sections, reste � conna�tre les r�sistances ou pertes de charge que l'air devra vaincre pour:

- circuler dans les conduites,
- passer des gaines dans le grain,
- traverser le grain.

La somme de ces trois r�sistances nous donnera la pression que le ventilateur doit communiquer � l'air de ventilation.

c) PERTES DE CHARGE DANS LES CONDUITES

Cette r�sistance est provoqu�e par le frottement de l'air sur les parois des conduites et par les accidents sur les conduites (coudes, �tranglements, etc.).

Fig. 159: Raccordement ventilateur-gaine.

- Angle paroi-axe du ventilateur: 7 � 15�.
- Longueur C � 1,5 D.

(Doc. CEMAGREF.)

Le r�seau de gaines est compos� d'un plus ou moins grand nombre de tron�ons, mais le calcul des pertes de charge est simple en appliquant la r�gle suivante: �La perte de charge totale est la somme des pertes de charge partielles dans chacun des tron�ons successifs�.

Le r�seau est donc divis� en tron�ons; chaque tron�on correspond � une section de gaine et � un d�bit d'air et, partant du ventilateur, on calculera la perte de charge partielle dans chaque tron�on.

Pour assurer un d�bit �gal dans deux ou plusieurs conduites en parall�le, il faut que les pertes de charge qu'elles entra�nent soient �gales. Les tron�ons n'�tant pas successifs, mais parall�les, la perte de charge totale n'est pas la somme des pertes de charge partielles, mais est �gale � l'une d'entre elles.

- Pertes de charge par frottement

Pour le calcul, la perte de charge par m�tre lin�aire de conduite est donn�e par:

avec

P	= perte de charge par m�tre (en mm de CE),
Pd	= pression dynamique de l'air (en mm CE),
de	= diam�tre �quivalent d'une conduite de section quelconquequi a les m�mes caract�ristiques qu'une conduite circulaire de diam�tre

A surface de la section en m�,
M p�rim�tre de la section en m.

Cependant, pour �viter les calculs, il existe des abaques (Fig. 160) qui donnent la perte de charge par m�tre lin�aire de conduite en fonction du diam�tre �quivalent de la conduite et du d�bit.

- Pertes de charge par accidents

Les accidents sont les coudes, les changements de section, in�vitables dans tout r�seau de gaines et qui g�nent le passage de l'air. La perte de charge provoqu�e par chaque accident est donn�e par la relation:

Nous reproduisons en Annexe III les principales valeurs de K pour les accidents les plus fr�quents.

- Pertes de charge au passage gaine-grain

Lorsque la ventilation se fait par faux fond perfor�, la perte de charge est calcul�e par la relation:

(voir en annexe III les valeurs de K).

Lorsque la ventilation se fait par chemin�e centrale, la perte de charge totale au passage gaine-grain et dans le grain est donn�e par la relation:

- r₁ et r₂ sont les rayons de la chemin�e et de la cellule,
- Q est le d�bit d'air (en m�/s) par m�tre de chemin�e, multipli� par 100,
- P est exprim� (en mm CE) par m�tre de chemin�e,
- K₁ et K₂ sont des coefficients (voir pertes de charge dans le grain).

Fig. 160: PERTES DE CHARGE PAR FROTTEMENT

Dans des conduites circulaires en t�le pour diff�rentes vitesses de l'air (d�bits) et pour diff�rents diam�tres de conduites.

Ce diagramme est �tabli pour de l'air � un degr� hygrom�trique moyen, � la temp�rature de + 20� C et � la pression barom�trique de 760 m/m Hg ou pour tout autre gaz d'un poids sp�cifique �gal (1,2 kg/m�).

(Origine: C.N.E.E.M.A.)

Lorsque la ventilation se fait par gaines, on assimile les gaines � des chemin�es et on fait le calcul pr�c�dent avec

- r₁, rayon de la gaine,
- r₂, demi-distance entre les gaines.

- Pertes de charge dans le grain

La perte de charge provoqu�e par la travers�e du grain pour un �coulement unidimensionnel est donn�e par la formule de KOZENY-CARMAN ET ERGUN-MEYER.

Les coefficients K₁ et K₂ sont li�s � la nature du produit, � son tassement et � son humidit�.

VALEURS DE K₁ ET K₂ POUR DIFF�RENTS PRODUITS (donn�es fournies par le C.N.E.E.M.A.).

d) CHOIX DU VENTILATEUR (m�thode pratique)

Comme nous l'avons vu pr�c�demment, chaque ventilateur est caract�ris� par sa courbe d�bit-pression.

Le d�bit est connu et la perte de charge totale est la somme des 3 pertes de charges partielles:

- perte de charge dans les conduites, Pc,
- perte de charge au passage gaine-grain, Pg,
- perte de charge dans la travers�e du produit, Pp.

Sur un papier logarithmique transparent (avec en abscisses les d�bits et en ordonn�es la perte de charge), on reporte � la verticale du d�bit calcul� (Fig. 161):

- le point d'ordonn�e Pc. La perte de charge dans les conduites varie comme le carr� de la vitesse, ce qui, sur un papier logarithmique, est repr�sent� par une droite de pente 2. On trace cette droite passant par A;

- le point B d'ordonn�e Pg + Pp, somme des pertes de charge dans le produit et au passage de la gaine. Ces deux pertes de charge varient selon une relation de la forme

P = K₁ U₀ + K₂ U₀²

En premi�re approximation, cette relation est repr�sent�e par une droite dont la pente varie selon les produits

Fig. 161: Choix du ventilateur.

On trace cette droite passant par B.

Ces droites �tant trac�es, faire la somme des pertes de charge ordonn�e de A + ordonn�e B = Pc + (Pg + Pp). C'est le point repr�sentatif de la perte de charge totale.

De part et d'autre du d�bit fix�, on choisira un nouveau d�bit, et, pour chacun d'eux, on calculera de la m�me fa�on la perte de pression totale.

Les 3 points obtenus (C, C' et C'' sur la fig. 161) seront reli�s par une courbe tr�s plane, qui repr�sente la courbe g�n�rale d'�quilibre d�bit-pression de l'installation.

On superpose cette courbe aux courbes caract�ristiques des catalogues de ventilateurs et l'on retient le ventilateur qui coupe la courbe de l'installation dans la zone pratique d'utilisation du ventilateur, le point C �tant au-dessous ou � l'intersection de la courbe du ventilateur.

Le ventilateur �tant choisi, quel sera le d�bit r�el de ventilation? (Fig. 162).

Le d�bit r�el sera l'abscisse Q_I du point I, intersection des deux courbes, et la perte de charge totale l'ordonn�e P_I du m�me point. Le d�bit sera donc sup�rieur ou au moins �gal (si C est � l'intersection des deux courbes) au d�bit choisi.

Fig. 162: D�bit r�el de ventilation.

Quel sera le d�bit si la cellule n'est remplie que partiellement ?

Lorsque la cellule n'est que partiellement remplie, l'�paisseur de grain � traverser est plus faible, donc les pertes de charge Pp sont inf�rieures. Il est ais� de calculer Pp connaissant la perte de charge par m�tre d'�paisseur et d'en d�duire l'ordonn�e du point C₁ figuratif de l'installation (Ordonn�e de C₁ = Pc + Pg + Pp).

Reprenons la figure pr�c�dente.

Par ce point C₁, on m�ne une parall�le � la courbe d'�quilibre. Cette parall�le coupe la courbe caract�ristique du ventilateur au point D. L'abscisse de D donne le d�bit r�el de ventilation, d'o� on pourra d�duire le d�bit sp�cifique par m�tre cube de produit. Il est int�ressant de conna�tre le d�bit sp�cifique pour diff�rentes hauteurs de produit, car, connaissant les d�bits sp�cifiques n�cessaires suivant l'humidit� du produit, le chef de silo peut r�partir judicieusement les apports en fonction de leur risque de d�gradation plus ou moins rapide.

La ventilation �tant �tudi�e pour un produit, quel sera son d�bit si l'installation est utilis�e au stockage d'un autre produit?

Fig. 163: Ventilation d'un autre produit.

Pour le d�bit donn� Q, les pertes de charge dans les conduites seront identiques; les pertes de charge au passage gaine-produit et dans le produit devront �tre recalcul�es. Soit E le point figuratif de la perte de charge totale pour le d�bit Q. Par E on trace la courbe de fonctionnement de l'installation EE'E" homologue de la courbe CC'C'' pour le produit initial. L'intersection de la courbe EE'E'' avec la courbe caract�ristique du ventilateur d�finit le nouveau point de fonctionnement, d'o� l'on d�duit le d�bit de ventilation Qf et le d�bit sp�cifique obtenu (Fig. 163).

En comparant aux normes de ventilation n�cessaire pour ce nouveau produit, on en d�duit l'aptitude de l'installation � le ventiler correctement.

Si le d�bit sp�cifique obtenu est inf�rieur � la norme, il faudra r�duire la hauteur du produit jusqu'� ce que la norme soit satisfaite.

Remarque: Si la courbe EE'E'' ne coupe pas la courbe caract�ristique du ventilateur dans sa zone normale d'utilisation, il sera impossible de stocker ce produit sans risque.

Lorsque, d�s le projet, l'installation est pr�vue pour �tre polyvalente, il convient de tracer les courbes caract�ristiques pour chaque produit avant de choisir le ventilateur.

Choix du ventilateur dans une installation pr�vue pour ventiler � volont� chaque cellule s�par�ment ou 2 ou 3 cellules simultan�ment.

On tracera les courbes de fonctionnement dans chaque cas et l'on choisira le ventilateur dont la courbe englobe tous les points d�bitpression d�termin�s.

6.2.4. Conduite de la ventilation

L'objectif essentiel de la ventilation est d'abaisser ou de maintenir la temp�rature du grain. Son utilisation doit �tre raisonn�e en fonction des temp�ratures et des hygrom�tries de l'air et du grain. Lorsque l'humidit� relative de l'air est faible, la ventilation entra�ne un l�ger s�chage et un refroidissement compl�mentaire. Avec de l'air humide la ventilation est d�licate mais possible lorsque la temp�rature du grain est sup�rieure de 4 � 5� C � celle de l'air. En entrant dans le grain il se r�chauffe l�g�rement et son humidit� relative diminue, limitant ainsi les risques de r�humidification du grain. Un programme d'�tudes et d'essais devrait �tre conduit pour aboutir � des recommandations pratiques ais�ment vulgarisables en zone tropicale.

6.2.5. La ventilation r�frig�r�e

Lorsque les conditions climatiques ne permettent pas de disposer de temp�ratures basses (5� C � 10� C) il est toujours possible, comme lemontre le sch�ma ci-dessous, de cr�er un froid artificiel � l'aide de machines frigorifiques. Le co�t de ces installations est souvent le facteur limitant leur emploi.

Fig. 164: Repr�sentation sch�matique de la r�frig�ration des grains dans le silo. (Doc. Escher Wyss.)

6.3. �quipements des centres de stockage

6.3.1. Mat�riel de r�ception - nettoyage
6.3.2. Manutention des grains
6.3.3. Mat�riels de contr�le
6.3.4. Mat�riels de d�sinsectisation
6.3.5. Maintenance des �quipements

SCH�MA G�N�RAL D'UN CENTRE DE STOCKAGE

Ext�rieurement un centre de stockage appara�t comme un ensemble de cellules auquel est accol�e une tour de travail (manutention, pes�e, nettoyage, d�sinsectisation, etc.) selon le sch�ma ci-dessous:

Fig. 165: Sch�ma d'une unit� de stockage en vrac.

1. Fosse ou tr�mie de r�ception des grains.
2. Syst�me d'�l�vateurs amenant le grain en haut de la tour de manutention ce qui permet de le travailler par gravit�.
3. Syst�me de nettoyage.
4. Syst�me de pesage.
5. Transporteurs horizontaux pour chargement et vidange des cellules.
6. D�sinsectisation des grains.
7. Contr�le du produit � l'entr�e (�chantillon) et en cours de stockage (silo thermom�trie).

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