Présentation
Auteur(s)
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André GAC : Docteur-Ingénieur - Ingénieur Général Honoraire du Génie Rural, des Eaux et des Forêts - Directeur Honoraire de l’Institut International du Froid
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’objet de cet article est de décrire les automates et les dispositifs automatiques spécifiques aux installations frigorifiques destinées à refroidir ou à maintenir des milieux ou des produits à des températures comprises entre environ + 15 oC et – 25 ou – 30 oC. Ces équipements sont notamment utilisés pour la protection des denrées périssables, traitées par réfrigération ou par congélation, pendant toute la période allant de la production à la commercialisation et à la consommation et qui constituent la chaîne du froid. Des équipements semblables servent également à effectuer des traitements par le froid dans de nombreuses opérations de transformation des industries agro‐alimentaires.
Pour les dispositifs automatiques d’autres équipements frigorifiques et des pompes à chaleur, destinés, en particulier, au conditionnement et au traitement de l’air des locaux d’habitation ou fréquentés par le public ou encore des ateliers, ainsi qu’à des processus industriels, seuls certains automates et automatismes sont semblables, mais les chaînes de commande sont différentes. En effet, ces équipements contrôlent des températures voisines ou supérieures à l’ambiance et, par ailleurs, assurent divers traitements, tels que la filtration, la purification, la déshumidification, le renouvellement de l’atmosphère, etc.
La très grande majorité des équipements frigorifiques en service actuellement sont à compression de vapeur d’un fluide liquéfiable (hydrofluorocarbures, dérivés du méthane ou de l’éthane, hydrocarbures et ammoniac). Aussi, on se limite, dans le présent article, à l’étude des systèmes automatiques propres à ces équipements et on examine :
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les moyens de réglage des grandeurs externes au circuit frigorifique, c’est‐à‐dire la température, l’humidité relative et la composition de l’atmosphère ;
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les divers automates de réglage des grandeurs internes ;
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la conception de la commande d’équipements plus ou moins complexes ;
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la télésurveillance et la télégestion des équipements frigorifiques.
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Conception de la commande automatique2. Réglage des grandeurs internes
Il existe deux modes principaux de distribution du froid :
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la détente directe ;
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la distribution par frigoporteur.
Dans la détente directe, le frigorigène est évaporé dans un évaporateur situé à l’endroit où l’effet du refroidissement est recherché. S’il s’agit d’une chambre froide, l’évaporateur est contenu dans un caisson ventilé, appelé frigorifère.
Dans le cas de la distribution par frigoporteur, l’évaporateur n’est pas situé à l’endroit du besoin en froid. La production du froid est assurée par un évaporateur refroidisseur de liquide (dit incongelable ou frigoporteur ) ou bien par un évaporateur immergé dans un bac isolé. Le refroidisseur de liquide ou le bac sont dans la salle des machines, à côté des compresseurs, condenseurs, etc. Le frigoporteur est mis en circulation par pompes et refroidit les chambres froides en transitant dans un échangeur de chaleur (ou batterie froide), installé dans un caisson ventilé ou frigorifère comparable à celui mentionné ci-dessus.
Les frigoporteurs sont des liquides dont la température de congélation est inférieure à la plus basse température d’utilisation. Autrefois, on utilisait des saumures minérales qui, au contact de l’air, sont très corrosives. Actuellement, on emploie diverses substances, comme des solutions aqueuses d’éthylèneglycol ou propylèneglycol.
Quand il est nécessaire d’accumuler du froid, selon la température désirée on fait appel à la glace d’eau ou à des solutions eutectiques qui gèlent sous forme de glace eutectique.
Le système en détente directe a un meilleur rendement énergétique que celui à frigoporteur et le montant de l’investissement ainsi que les dépenses d’entretien sont moindres. Aussi est-il le plus souvent adopté. Cependant, la distribution par frigoporteur peut être imposée pour des raisons de sécurité (pour certaines applications de machines à ammoniac) ou de facilité d’emploi ou, encore, quand il s’agit d’accumuler du froid (pour le conditionnement de l’air, la pasteurisation du lait, etc.).
2.1 Systèmes d’alimentation des évaporateurs
Quel que soit le mode de distribution du froid, l’alimentation de l’évaporateur en fluide frigorigène...
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