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Eléments principaux

Les sondes de température

Sonde de température de cuve de vinification - Source CA33

La sonde de température est de type RTD normalisé Pt 100 ou Pt 1000 , plus rarement de type PTC ou Thermocouples. Elle doit pouvoir être étalonnée facilement à partir du système de régulation. Cet étalonnage doit être impérativement effectué avant chaque campagne sous peine d’avoir un décalage (parfois important) entre la température de régulation et la température souhaitée.  Les sondes sont introduites dans la cuve par l’intermédiaire d’un « doigt de gant » en inox.

Les vannes d'arrêt

Détail Maîtrise des températures, Vanne d'arrêt - Source CA33

Le réseau d’alimentation de l’échangeur doit être séparé des réseaux chaud et froid par  4 vannes d’arrêt à passage intégral. Il est recommandé d’identifier ces vannes par des codes de couleur correspondants au réseau sur lequel elles sont fixées. Cette identification est très importante dans le cas d’une installation double réseau en semi-automatique pour éviter le mélange des fluides froid et chaud.

Certains constructeurs proposent un système d’autonettoyage de l’orifice de pilotage qui est très sensible à l’entartrage et aux impuretés contenues dans le réseau. Ces vannes doivent cependant toujours être protégées en amont par un filtre à tamis. Ne supportant pas ou peu les contre-pressions, il est nécessaire d’installer en aval des clapets anti-retour, surtout dans les configurations double réseau en automatique avec lesquelles il peut se produire des mélanges de fluides et les désordres qui en résultent. Ce type de vanne nécessite un démontage et un entretien régulier. On trouve maintenant de plus en plus de vannes à commande pneumatique ou motorisée.

Vanne à commande par piston - Source CA33

Trois systèmes sont proposés dans les installations :

  • Les vannes à commande par piston où un obturateur solidaire d’un piston est déplacé grâce à une pression d’air. Le piston revient à sa position initiale à l’aide d’un ressort. Ce type de vanne, désormais à un coût abordable, est de type passage semi-intégral; Il est insensible aux contre-pressions. Les risques de bouchage sont quasi inexistants. Toutes les commandes électriques (électrodistributeurs pneuma-tiques) peuvent être déportées dans une armoire à l’abri de l’humidité et de la corrosion. Certains installateurs proposent malgré tout des filtres en amont de ces vannes afin de protéger le siège de l’obturateur d’un rainurage éventuel provoqué par des impuretés métalliques.
Vanne à boisseau sphérique - Source CA33
  • Les vannes à boisseau sphérique munies d’un opérateur pneumatique dont le mouvement du piston entraîne une came et un engrenage solidaire de la tige de manœuvre de la vanne. Ce type d’opérateur, d’une grande robustesse, doit être couplé à une vanne à boisseau sphérique munie d’un siège et de joints en PTFE permettant un grand nombre d’ouverture et de fermeture sans augmentation du couple, ce qui risquerait d’endommager l’opérateur. Elle demeure d’un prix élevé. Un constructeur propose également une vanne à boisseau sphérique dont la poignée de manœuvre est actionnée par un simple vérin pneumatique. La qualité de la vanne (siège et joints) doit permettre un usage fréquent sans grippage.
Détail Maîtrise des températures au cuvier, Motorisation - Source CA33
  • Les vannes à boisseau sphérique munies d’un opérateur motorisé électriquement dont le mouvement rotatif entraîne la rotation de la tige de manoeuvre de la vanne. Ce type d’opérateur nécessite une protection importante du moteur par rapport à l’humidité et aux vapeurs corrosives (IP55 minimum). Il doit être couplé à une vanne à boisseau sphérique munie d’un siège et de joints en PTFE permettant un grand nombre d’ouverture et de fermeture sans augmentation du couple qui risquerait d’endommager et de « griller » le moteur électrique.

Les actionneurs

Détail Maîtrise des températures au cuvier, Electrovannes - Source CA33Détail Maîtrise des températures au cuvier, Electrovannes - Source CA33

Les actionneurs que l’on trouve le plus souvent sur les installations sont les électrovannes. Leur principe de fonctionnement est basé sur le déplacement d’un obturateur solidaire d’un noyau ferrique cylindrique. Ce noyau se déplace grâce au champ électromagnétique induit par une bobine  alimentée en courant électrique.
Ces bobines doivent être de préférence de type à membrane attelée pour pouvoir se déclencher quelle que soit la pression dans le réseau d’alimentation ( ΔP = 0).

Les régulateurs de températures

Tableau de régulation des températures des cuves de vinification - Source CA33

Les régulateurs de température sont des appareils électroniques industriels capables de convertir les températures mesurées par les sondes (Pt100, Pt1000 ou autres PTC et Thermocouples) et d’actionner des vannes automatiques ou d’autres appareils par l’intermédiaire de sorties relais.
Il existe une multitude de régulateurs disposant de larges possibilités de programmation. Les régulateurs dans les installations vinicoles travaillent le plus souvent en mode « tout ou rien » et disposent soit d’un seul relais, dans le cas d’installation mono réseau ou double réseau en semi-automatique, soit de deux relais dans le cas d’une installation double réseau en automatique.

Affichage au tableau de régulation des températures des cuves de vinification - Source CA33

Il est souhaitable que le régulateur dispose d’un affichage simultané de la température mesurée et de la température de consigne ainsi que de voyants de fonctionnement des vannes automatiques.
D’une utilisation simple, ils peuvent disposer en option de sorties normalisées (RS232, RS485, enregistreurs etc...) afin de pouvoir communiquer en temps réel avec des ordinateurs pour un enregistrement des données, une gestion d’alarme, voire une intervention à distance.
Certains constructeurs intègrent également en option dans leur système de régulation d’autres fonctions adaptées à l’activité vinicole (remontages automatiques, mesure de densité etc...).

Détail d'une cuve de vinification, système de régulation des températures - Source CA33

Avec le développement important de la technologie dans les chais vinicoles, d’autres types de régulation plus complexes et plus polyvalents peuvent également être proposés.

Détail Maîtrise des températures au cuvier, automates programmables - Source Darwin

Les automates programmables, désormais d’un coût abordable, sont en effet capables de gérer à la fois la maîtrise des températures, la ventilation des bâtiments, la surveillance des locaux et d’autres paramètres dont la liste est infinie. En revanche, leur mise en œuvre demande une compétence plus importante que pour un simple régulateur de température.

Détail Maîtrise des températures au cuvier, Micro-ordinateur - Source National Instruments

Le développement de l’informatique autorise maintenant des solutions où les régulateurs peuvent être remplacés par des modules d’entrées/sorties déportés au niveau de la cuve et connectés sur un seul câble de communication à un micro-ordinateur. Ce micro-ordinateur dispose d’un logiciel pour à la fois configurer ces modules, visualiser les températures et enregistrer les données sous format tableur ou base de données. La programmation simplifiée permet de créer le système de régulation en quelques heures si l’opérateur est déjà familiarisé avec l’outil informatique.

  • Vanne à commande par piston - Source CA33
  • Vanne à commande par piston - Source ASCO
  • Détail Maîtrise des températures au cuvier, Vérin pneumatique - Source CA33
  • Détail Maîtrise des températures au cuvier, Electrovanne - Source CA33
  • Détail Maîtrise des températures au cuvier, Schéma coupe électrovanne - Source ASCO