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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 ce dossier est de décrire les automates et les dispositifs automatiques de commande et de sécurité des installations frigorifiques destinées à refroidir ou à maintenir des milieux ou des denrées périssables à des températures comprises entre environ + 15 et – 40 oC. Ces équipements constituent la chaîne du froid.
En effet, aujourd'hui, tous les équipements frigorifiques sont largement sous la dépendance de dispositifs automatiques qui, pour la plupart, leur sont spécifiques. Pour les pompes à chaleur, ainsi que pour certaines applications du froid dans des processus industriels qui peuvent assurer divers traitements, tels que filtration, purification, déshumidification, renouvellement de l'air, etc., seuls certains automates et automatismes sont adoptés, mais les chaînes de commande peuvent être différentes.
On se limite à l'étude des systèmes automatiques des machines à compression de vapeur d'un fluide frigorigène liquéfiable car elles équipent la quasi totalité des installations frigorifiques en service actuellement.
Pour le pilotage automatique de ces installations, notamment celles de grande puissance, on peut faire appel à des dispositifs classiques constitués d"un câblage électrique et de relais électromagnétiques et aussi à des dispositifs électroniques, plus ou moins complexes.
Si, pour ces derniers, qui sont sensiblement plus performants, la gestion des signaux diffère de celle des automatismes traditionnels ; en revanche, leurs fonctions sont évidemment les mêmes, telles que régler une température, un débit de fluide, une pression, etc.
Pour les systèmes électroniques, qui ne sont pas propres au froid, on invite le lecteur à consulter les publications traitant de ces systèmes.
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- Version courante de avr. 2023 par André GAC (RÉACTUALISÉ/COMPLÉTÉ PAR MEHDI CHARNI)
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6. Réglage du débit des compresseurs
Toute modification de la puissance frigorifique de l'installation résulte d'un changement de débit de frigorigène du (ou des) compresseur(s). Il existe plusieurs procédés, sommairement résumés ci-dessous :
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la modification du nombre de compresseurs en service ;
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la modification de la vitesse de rotation du compresseur ;
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la modification de la cylindrée du compresseur ;
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l'emploi d'un régulateur de puissance.
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La modification du nombre de compresseurs, mis en service en fonction des besoins instantanés de froid, est un procédé largement utilisé par les industries de l'entreposage et de l'agroalimentaire. Il s'agit d'une méthode apparemment simple, fondée sur le principe du tout ou moins, ou rien. Cependant, la procédure de commande des compresseurs et de leurs auxiliaires est, selon les équipements, plus ou moins complexe car il faut éviter des séquences de marche/arrêt préjudiciables à la durée de vie des machines, à la stabilité des régimes de fonctionnement et à la consommation d'énergie.
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La modification de la vitesse des compresseurs volumétriques est un procédé qui a été employé, par le passé, quand la transmission entre moteur et compresseur était assurée au moyen de courroies. Aujourd'hui, l'entraînement est généralement par accouplement direct. La modification de la vitesse peut être obtenue au moyen de moteurs à double enroulement, procédé peu utilisé parce que plus onéreux et moins souple que celui par modification de la cylindrée. On fait de plus en plus appel à des variateurs de fréquence, coûteux mais assurant une régulation de la puissance (le compresseur étant en fonctionnement continu), ce qui améliore la performance énergétique de l'installation.
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La modification de la cylindrée du compresseur est souvent utilisée pour les compresseurs à piston et les compresseurs à vis. Les compresseurs à piston sont des machines polycylindriques dont le nombre de cylindres est un multiple de deux ou trois. On peut fractionner leur débit respectivement par deux ou trois. L'élimination des cylindres consiste à bloquer ouverts les clapets d'aspiration. La répartition des cylindres mis hors service est établie par le constructeur, de façon à ce que, quel que soit le régime, il n'y ait pas d'usure...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GAC (A.) - Des pistes pour le développement durable de la chaîne du froid. - Éd. Parisiennes, Paris, 136 p. (2008).
-
(2) - GAC (A.) - Équipements frigorifiques – automatisme et conception. - Lavoisier, Tec. & Doc., Paris, 356 p. (1997).
-
(3) - JACQARD (P.), SANDRE (S.) - Automates programmables industriels. - Éd. Parisiennes, Paris, 178 p. (1993).
-
(4) - JACQARD (P.), SANDRE (S.) - Régulation numérique – Gestion technique. - Éd. Parisiennes, Paris, 148 p. (1993).
-
(5) - MAAKE (W.), ECKERT (H.-Y.), CAUCHEPIN (J.-L.), LE POHLMANN - Manul technique du froid. - Tome 1, Éd. Parisiennes, RIVET (M.), 1, Paris; 174 p. (1993).
-
(6) - RIVET (P.), TERRIER (M.) - Froid industriel. - Éd. Parisiennes, Paris, voir les systèmes...
ANNEXES
1.1 Organismes – Fédérations – Association (liste non exhaustive)
IIF Institut International du Froid http://www.iifiir.org/fr
AFF Association Française du Froid http://www.aff.asso.fr
USNEF Union Syndicale Nationale des Exploitations Frigorifiques http://www.usnef.fr
FICUR Fédération des Industries et Commerces Utilisateurs des basses températures
UNTF Union Nationale du Transport Frigorifique TRANSFIGOROUTE http://www.untf.fr
UNICLIMA Syndicat des industries thermiques, aéronautiques et frigorifiques http://www.uniclima.com
HAUT DE PAGE1.2 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
CNAM - IFFI http://iffi.cnam.fr
Cemafroid/Cemagref http://cemafroid.fr
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