Comme nous le savons déjà Madagascar est un pays à climat chaud. Le développement de la filière froid que ce soit dans l’industrie agroalimentaire que ce soit dans l’industrie de climatisation ces dernières années a entrainé une augmentation remarquable de la demande en énergie, alors que les ressources paraissent être limitées. Parallèlement au politique du gouvernement actuel c’est-à dire instaurer un développement rapide et durable, toutes conceptions futures doivent répondre aux exigences économiques et environnementales qui font parties des enjeux majeurs du développement.
FONCTIONNEMENT DE LA PRODUCTION DU FROID
Rappel de thermodynamique
La thermodynamique applique le premier et le second principe aux machines thermiques. Les moteurs à combustion, la liquéfaction de gaz, l’industrie frigorifique, le fonctionnement des pompes à chaleur, la climatisation… sont autant des domaines concernés par ces lois, les diagrammes et les cycles qu’on peut en déduire.
a) premier principe de la thermodynamique
L’apport essentiel du premier principe est d’affirmer qu’en général, il n’existe pas de formes indépendantes d’énergie dans un système.
Considérons un système pouvant échanger avec le milieu extérieur à la fois du travail et de la chaleur.
Soient W et Q respectivement le travail et la quantité de chaleur reçue par le
système au cours d’une transformation. Sa variation d’énergie interne est alors
∆U = W + Q
Dans le cas ou, on a un système fermé :
∆U = 0
Donc :
Q + W = 0 ou Q = – W
Enoncé du premier principe
Pour un système fermé décrivant une transformation cyclique, la somme algébrique des quantités d’énergie échangées par le système avec l’extérieur est nulle.
b) Le second principe
Le but du second principe est de déterminer le sens dans lequel une transformation est possible et mettre en évidence l’importance de la température.
Si au cours du cycle, le système est en contact avec deux sources. Notons :
T1 : La température de la source chaude et T2 celle de la source froide.
W : Le travail échangé avec le milieu extérieur.
Q1 : La quantité de chaleur échangée avec la source chaude
Q2 : La quantité de chaleur échangée avec la source froide .
Production du froid
Produire du froid veut dire extraire la chaleur excédentaire dans une enceinte. Cette énergie thermique enlevée ne peut pas être détruite, mais seulement transportée vers un autre milieu à l’aide d’un fluide transporteur de chaleur appelé réfrigérant.
Le transport de chaleur dans le fluide se fait de deux manières différentes :
– Soit par changement de la température du fluide (chaleur sensible),
– Soit par changement de l’état du fluide (chaleur latente), employé dans la majorité des installations de production de froid.
Les techniques disponibles pour produire du froid
A vrai dire il existe plusieurs solutions techniques pour avoir du froid telles que : Les systèmes à absorption, les systèmes à compression à air, les systèmes à adsorption, les systèmes thermoélectriques et les systèmes à compression. Mais ici nous n’allons traiter que les machines à compression qui sont les plus utilisées dans le domaine du froid industriel.
GESTION ET RATIONNALISATION DE LA PRODUCTION FRIGORIFIQUE
Accroître l’efficacité énergétique est l’une des meilleures solutions pour s’orienter vers le développement durable qui est le plus grand défi de notre gouvernement. Nous constatons dernièrement que notre consommation en énergie ne cesse de croître et les offres n’arrivent plus à satisfaire la demande. Le froid industriel représente une partie assez importante de la consommation électrique dans l’industrie malagasy. Donc le froid est une utilité industrielle digne d’intérêt. Une démarche de gestion et de rationalisation en vue d’améliorer le rendement dans la production du froid s’avère très profitable.
Au niveau des maintenances et entretiens
Le fonctionnement d’un système frigorifique est défini par les paramètres suivants : température de condensation, température d’évaporation, le sous refroidissement liquide et la surchauffe. Pour avoir une conservation optimale et le maximum de rendement, il faut veiller à ce que ces paramètres soient corrects et cohérents entre eux. Pour cela un contrôle régulier et un plan de maintenance bien établi sont de rigueur.
Voici les opérations de contrôle et maintenance qu’on doit effectuer régulièrement :
✔ contrôler l’encrassement du condenseur et de l’évaporateur
✔ nettoyer les ailettes des condenseurs à air et détartrer les condenseurs à eau
✔ détartrer l’évaporateur.
De ces trois opérations résultent un rapprochement des températures de condensation et d’évaporation qui engendre une diminution du travail de compression et un rendement plus élevé.
Au niveau de l’exploitation de l’installation
Une installation est dite efficace si elle offre une production maximale avec une consommation moindre et respecte les impératifs industriels concernant la qualité du froid. Pour cela il faut stabiliser et réguler les paramètres caractéristiques de l’installation cités dans le paragraphe précédent. Alors il faut:
– Améliorer l’environnement d’exploitation.
– Régulariser les pressions de condensation et d’évaporation ainsi que la puissance de l’installation.
a) Amélioration de l’environnement d’exploitation
Pour une installation c’est le condenseur qui se trouve généralement en contact direct avec l’extérieur donc améliorer l’environnement d’exploitation permet d’abaisser la température de condensation et en même temps réduire la consommation d’énergie due au travail fourni par le compresseur. Ainsi évitons de placer le condenseur dans un environnement propice au recyclage de l’air et installons un système d’ombrage pour le condenseur lors des périodes ensoleillées.
b) Régulation de la pression de condensation, de la pression d’évaporation et de la puissance de l’installation
Une installation frigorifique est dimensionnée pour répondre à une « charge nominale » qui est définie par le cahier de charge. Ce dernier contient les données suivantes :
➤lieu d’implantation
➤température de conservation
➤nature et quantité des denrées à conserver
➤et le fluide frigorigène à utiliser .
Mais au cours de son fonctionnement, une variation de la charge et de la température extérieure peuvent se surgir fréquemment, de ce fait les paramètres d’exploitation varient et le moteur devient surpuissant.
c) Conséquences de ces phénomènes
– L’installation fonctionne souvent à charge partielle ce qui entraîne une coupure trop fréquent du moteur par les organes de régulation comme le thermostat d’ambiance ou les organes de sécurité (pressostats BP et HP)
– Détérioration des produits entreposés due à l’instabilité des conditions de conservation (température et humidité).
d) Solutions
Il faut régulariser ces grandeurs et c’est le principal objectif de ce mémoire.
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