UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE...
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DEPARTEMENTS : GENIE MECANIQUE ET PRODUCTIQUE
GENIE ELECTRIQUE
FILIERE GENIE INDUSTRIEL
Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur en Génie Industriel
N° d’ordre : 17 /07
Présenté et soutenu par : Mademoiselle Riana Andoniavo ANDRIANTSIMBA
Directeur de mémoire : Professeur Josoa Albert RANDRIAMORASATA
Date de soutenance : 12 Avril 2008
Année universitaire 2006-2007
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
TECHNOLOGIE D’UNE UNITE DE STOCKAGE ET TRANSPORT FRIGORIFIQUES DES CRUSTACES VIVANTS AVEC CONCEPTION DU LOGICIEL S TOCRUSTACE
DEPARTEMENTS : GENIE MECANIQUE ET PRODUCTIQUE
GENIE ELECTRIQUE
FILIERE GENIE INDUSTRIEL
DEPARTEMENTS : GENIE MECANIQUE ET PRODUCT IQUE
GENIE ELECTRIQUE
FILIERE GENIE INDUSTRIEL
Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur en Génie Industriel
N° d’ordre : 17 /07
Présenté et soutenu par : Mademoiselle Riana Andoniavo ANDRIANTSIMBA
Président de Jury : Monsieur Andriambala Hariniaina RANAIVOSON, Maître de conférences à l’E.S.P.A Directeur de mémoire : Professeur Josoa Albert RANDRIAMORASATA
Examinateurs : Monsieur Rabeatoandro JOELIHARITAHAKA, Enseignant à l’E.S.P.A
Monsieur William ANDRIAMANALINA, Enseignant à l’E.S.PA
Madame Lantoharisoa RATSIMBAZAFY, Maître de conférences à l’E.S.P.A
Année universitaire 2006-2007
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
TECHNOLOGIE D’UNE UNITE DE STOCKAGE ET TRANSPORT FRIGORIFIQUES DES CRUSTACES VIVANTS AVEC CONCEPTION DU LOGICIEL S TOCRUSTACE
REMERCIEMENTS
Je rends grâce à Dieu pour sa bonté, de m’avoir donné la force et la santé durant la
réalisation de ce mémoire.
Je tiens également à adresser mes vifs remerciements aux personnes suivantes sans qui ce
travail de mémoire n’aurait pas pu être réalisé :
Monsieur Pascal RAMANANTSIZEHENA , Directeur de l’Ecole Supérieure
Polytechnique d’Antananarivo;
Monsieur Rabeatoandro JOELIHARITAHAKA , Chef de Département du Génie
mécanique et productique ;
Monsieur Yvon ANDRIANAHARISON , Chef de Département du Génie électrique ;
Monsieur Andriambala Hariniaina RANAIVOSON , pour l’honneur qu’il me fait en
acceptant de présider le jury de ce mémoire ;
Monsieur Josoa Albert RANDRIAMORASATA , Directeur de ce mémoire qui, malgré
ses lourdes responsabilités, m’a toujours prodigué ses conseils. Je tiens à lui adresser toute ma
gratitude ;
Madame Lantoharisoa RATSIMBAZAFY , membre du Jury ;
Monsieur William ANDRIAMANALINA , membre du Jury ;
Je n’oublierai pas ma famille pour leurs soutiens bienveillants et leurs encouragements,
pour ce mémoire, comme en toutes circonstances.
Plus particulièrement, à mes parents pour leurs sacrifices durant ces longues années afin que je
puisse arriver à ce niveau et pour tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à l’élaboration de
ce mémoire.
LISTE DES FIGURES
Figure 1: Machine frigorifique ........................................................................................................ 7
Figure 2: Circuit frigorifique ........................................................................................................... 8
Figure 3: Schéma de principe d’une unité de stockage ................................................................ 14
Figure 4: Numérotation des parois de la chambre froide .............................................................. 30
Figure 5 : Charges parois de la chambre froide ............................................................................ 30
Figure 6 : Numérotation des parois des viviers de stockage ......................................................... 30
Figure 7 : Numérotation des parois du présentoir à crustacés ....................................................... 35
Figure 8: Schéma descriptif d’un camion-vivier ........................................................................... 53
Figure 9: Fenêtre d’accueil ............................................................................................................ 61
Figure 10: Fenêtre principale du logiciel ...................................................................................... 62
Figure 11: Simulation du dimensionnement de la chambre froide ............................................... 62
Figure 12: Dimensionnement compresseur et du condenseur ....................................................... 63
Figure 13 : Simulation du dimensionnement des tuyauteries et du détendeur .............................. 64
Figure 14 : Simulation du dimensionnement du vivier de stockage ............................................. 64
Figure 15: Simulation du dimensionnement du présentoir à crustacés ......................................... 65
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Température moyenne mensuelle durant les années 2002 à 2006 ............................. 16
Tableau 2 : Production de pêche à Tolagnaro kg .......................................................................... 17
Tableau 3: Durée moyenne de transit de différents types de marchandises entreposées en chambre froide ............................................................................................................................... 22
Tableau 4: Coefficient de minoration ............................................................................................ 23
Tableau 5: Isolation du sol ............................................................................................................ 28
Tableau 6: Résistances thermiques superficielles des parois d’une chambre froide en[m2. K/W] ....................................................................................................................................................... 28
Tableau 7: Dimensions des portes isothermes .............................................................................. 29
Tableau 8 : Charges parois des viviers creusés dans la chambre froide........................................ 30
Tableau 9: Calcul de la charge thermique due au renouvellement d’air ....................................... 31
Tableau 10: Charge thermique par ouverture des portes ............................................................... 31
Tableau 11 charges dues aux personnes et à l’éclairage ............................................................... 31
Tableau 12: Charges dues aux denrées entreposées ...................................................................... 32
Tableau 13 : Dimension d’un vivier de stockage pour 150 kg de crustacés ................................. 32
Tableau 14 : Matériaux pour la fabrication du vivier de stockage ................................................ 33
Tableau 15: Charges parois du vivier de stockage ........................................................................ 33
Tableau 16: Charges dues au renouvellement d’air ...................................................................... 34
Tableau 17: Charges dues aux denrées entrposées dans le vivier de stockage ............................. 34
Tableau 18: Dimension d’un présentoir à crustacés pour une charge de 40kg ............................. 34
Tableau 19 : Caractéristiques du verre isolant pour un présentoir à crustacés.............................. 35
Tableau 20: Charges parois du présentoir à crustacés ................................................................... 35
Tableau 21: Charges dues au renouvellement d’air ...................................................................... 36
Tableau 22: Charges thermiques dues à l’éclairage ...................................................................... 36
Tableau 23 : Charges dues aux denrées entreposées dans le présentoirs à crustacés .................... 36
Tableau 24 : Puissance frigorifique prévisionnelle de la chambre froide ..................................... 37
Tableau 25: Puissance frigorifique prévisionnelle du vivier de stockage pour 150 kg ................. 39
Tableau 26: Puissance frigorifique prévisionnelle du présentoir à crustacés pour 40 kg ............. 40
Tableau 27: Calculs pour le dimensionnement des compresseurs ................................................ 42
Tableau 28: compresseur sélectionné pour la chambre froide ...................................................... 43
Tableau 29 : Caractéristiques du compresseur pour le vivier de stockage .................................... 43
Tableau 30 : Caractéristiques du compresseur pour le présentoir à crustacés .............................. 43
Tableau 31: Bilan d’énergie .......................................................................................................... 44
Tableau 32: Dimensionnement du condenseur ............................................................................. 45
Tableau 33 : Condenseur sélectionné pour la chambre froide ...................................................... 45
Tableau 34: Caractéristiques du condenseur pour le vivier de stockage et le présentoir à crustacés ....................................................................................................................................................... 46
Tableau 35: Vitesse d’écoulement admissible du fluide frigorigène dans les différentes tuyauteries d’une installation frigorifique ..................................................................................... 47
Tableau 36: Diamètre et longueur des tuyauteries pour la chambre froide .................................. 47
Tableau 37: Diamètre et longueur des tuyauteries pour le vivier de stockage .............................. 47
Tableau 38: Diamètre et longueur des tuyauteries pour le présentoir à crustacés ........................ 48
Tableau 39: Dimensionnement du détendeur pour la chambre froide ......................................... 49
Tableau 40: Dimensionnement du détendeur pour le vivier de stockage .................................... 49
Tableau 41: Dimensionnement du détendeur pour le présentoir à crustacés ............................... 50
Tableau 42: Caractéristiques des détendeurs ................................................................................ 50
Tableau 43: Dimensions intérieures de la caisse isotherme .......................................................... 53
Tableau 44: Caractéristiques des matériaux utilisés pour la caisse isotherme .............................. 53
Tableau 45: Charges parois du bac ............................................................................................... 54
Tableau 46: Charges dues au renouvellement d’air et à l’éclairage .............................................. 54
Tableau 47: Puissance frigorifique prévisionnelle du bac frigorifique ......................................... 55
Tableau 48: Dimensionnement du compresseur ........................................................................... 56
Tableau 49 : Compresseur sélectionné .......................................................................................... 56
Tableau 50: Puissance du condenseur pour le bac frigorifique ..................................................... 57
Tableau 51: Condenseur sélectionné ............................................................................................. 57
Tableau 52: Diamètre et longueur des tuyauteries ........................................................................ 57
Tableau 53: Dimensionnement du détendeur ............................................................................... 58
Tableau 54 : Détendeur sélectionné pour le bac frigorifique ........................................................ 58
LISTES DES SYMBOLES ET DES ABREVIATIONS
BP : Basse pression
� : Contenance totale d’une chambre froide ���� ��� : Coefficient de minoration
� : Capacité thermique massique moyenne entre � et �de chaque type de denrées
introduite en �� /��. �� �����é: Charge biotique des crustacés [kg/m3]
�� : Durée moyenne d’ouverture des portes en����/�� �� : Densité d’entreposage en ���/��� �� : Diamètre intérieur [m]
e : Epaisseur [mm]
�� : Flux journalier des marchandises en ���� HP : Haute pression
HR : Humidité relative en %
� : Hauteur d’une porte en���. ! : Hauteur maximale de gerbage ��� ; � : Nombre de personnes opérant dans la chambre froide
� : Coefficient de transmission thermique�"/��. �� �∆ : Facteur de correction en fonction de la chute de pression
�� : Facteur de correction en fonction de la température d’évaporation et de la
température en amont du détendeur
$%é& : Longueur géométrique [m]
$é'�&� : Longueur équivalente totale [m]
$é' : Longueur équivalente [m]
$ : Largeur d’une porte en��� ��� : Débit-masse d’air extérieur admis-en���/(� � : Masse des denrées introduites chaque jour en ���� �) : Débit masse du fluide frigorigène���/(� � : Taux de renouvellement d’air journalier �*+�� ,-.- : Nombre de vivier
/� : Pression de refoulement en [bar absolu]
/� : Pression d’aspiration en [bar absolu]
/�0 : Puissance théorique consommée par le compresseur parfait ��"� /�11 : Puissance effective absorbée par le compresseur ��"� /� : Puissance absorbée aux bornes du compresseur [kW]
2�3& : Pression en amont du détendeur [bar]
Qra : Charge due au renouvellement d’air [W]
4é56 : Charge thermique due à l’éclairage�7� 489 : Charge thermique due aux personnes �7� : : Quantité de chaleur dégagée par unité de temps par une personne en activité
moyenne dans une chambre froide en �"� 4;<=>9 : Charge thermique due à la respiration des crustacés et aux bulles d’air [W]
4.,= : Charge thermique intermédiaire [W]
4? : Quantité du froid produite dans l’évaporateur�@A/@B� 4?..,= : Puissance frigorifique intermédiaire de l’évaporateur [W]
4?.8>é- : Puissance frigorifique prévisionnelle de l’évaporateur [W]
4-9,= : La charge due aux moteurs des ventilateurs [W]
4?.9CC : Puissance frigorifique effective de l’évaporateur�7� D : Surface de la chambre froide en ���� T1 : Température de la source froide [°C]
T2 : Température de la source chaude [°C]
Text : Température extérieure [°C]
��3E : Température ambiante [°C]
F� : Température d’évaporation en [K]
�&GH : Température de condensation en [K]
I��J: Volume de l’eau nécessaire ���� I�� : Débit-volume d’air extérieur en���/*� I�1 : Volume de la chambre froide en���� I��J : Volume de l’eau nécessaire en ���� IFF : Volume d’un vivier en ����
I) : Débit du volume réellement aspiré par le compresseur���/!� I)E : Débit du volume balayé par le compresseur [m3/h]
" : Travail dépensé par le compresseur � /��� K: Constante de Stefan Boltzmann
L : Conductivité thermique ["/�. °�� M: Coefficient de convection ["/��. °��
�0NOP: Résistance thermique superficielle interne en fonction de l’intensité du
mouvement de l’air de la chambre �0QRP: Résistance thermique superficielle externe en fonction de l’intensité du
mouvement d’air à l’extérieur de la chambre
S� : Différence entre la température extérieure et la température ambiante en [ �].
S! : Différence d’enthalpie entre l’air extérieur et l’air ambiant de la chambre froide en
�� /��� T�� : Masse volumique de l’air de la chambre froide ���/��� TU : Masse volumique de l’air dans la condition normale TU est égale à 1.293���/��� V : Temps d’ouverture des portes exprimé en ����/!�. T�� : Masse volumique de l’air extérieur ���/��� WU : Coefficient d’occupation au sol des marchandises en %
V : Durée de présence de chaque personne dans la chambre froide en �!/*� X.,Y= : Durée de fonctionnement de l’installation frigorifique en �Z� Xé-;8 : Durée de fonctionnement de ventilateurs en �Z� ∆: Différence entre la température extérieure et la température ambiante [°C]
V : Taux de compression
WF : Rendement volumétrique
WF : Rendement volumétrique
W3 : Rendement mécanique.
[ : Coefficient d’effet frigorifique
[H : Coefficient de performance frigorifique d’un compresseur idéal
W : Rendement frigorifique de l’installation
\ : Vitesse d’écoulement du fluide frigorigène ��/(�
SOMMAIRE
INTRODUCTION
PARTIE I : ETUDES PRELIMINAIRES
CHAPITRE 1 : ETUDE BIOLOGIQUE DES CRUSTACES
CHAPITRE 2 : LES INSTALLATIONS DE STOCKAGE
CHAPITRE 3 : NOTIONS SUR LE PRINCIPE DE LA PRODUCTION DU FROID
CHAPITRE 4 : LA MAÎTRISE DE LA QUALITE
CHAPITRE 5 : OPTIMISATION DU STOCKAGE
CHAPITRE 6 : ETUDE DE LA REGION D’IMPLANTATION
PARTIE II : CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE
FRIGORIFIQUES
CHAPITRE 1 : MODE DE CALCUL
CHAPITRE 2 : DIMENSIONNEMENT DES UNITES DE STOCKAGE ET CALCUL DES CHARGES THERMIQUES
CHAPITRE 3 : SELECTION DES EVAPORATEURS ET DES COMPRESSEURS
CHAPITRE 4 : SELECTION DES AUTRES COMPOSANTS FRIGORIFIQUES
PARTIE III : TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU
LOGICIEL
CHAPITRE 1 : TRANSPORT FRIGORIFIQUE
CHAPITRE 2 : SIMULATION DES MOYENS DE STOCKAGE DES CRUSTACES VIVANTS
CHAPITRE 3 : REGARD SUR L’ENVIRONNEMENT
CONCLUSION
INTRODUCTION
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INTRODUCTION
Actuellement, le secteur pêche joue un rôle dominant pour l'économie de Madagascar et
assure des recettes considérables en devises de l'Etat. Étant donné que la Région d’Anosy est
riche en produits halieutiques de forte valeur marchande (plus précisément dans la sous-
préfecture de Tolagnaro), la pêche et le commerce des crustacés vivants sont des secteurs
importants et très prometteurs pour cette région. Toutefois, le problème repose toujours sur les
techniques adoptées dans les moyens de stockage afin de fournir un milieu adéquat pour ces
produits de mer.
Ceci nous a conduits à élaborer ce travail intitulé « Technologie d’une unité de stockage
et transport frigorifiques des crustacés vivants avec conception du logiciel STOCRUSTACE».
Le but du présent mémoire est d’étudier le besoin en froid qui occupe une grande place dans les
installations de stockage des crustacés vivants. Pour bien élaborer notre travail, nous allons
diviser en trois parties le plan.
La première partie est consacrée à l’étude préliminaire. Dans cette partie, nous verrons
l’étude biologique des crustacés et les installations de stockage, les notions sur le principe de la
production du froid, la maîtrise de la qualité et l’optimisation du stockage, et l’étude de la région
d’implantation. Ensuite, nous effectuerons dans la deuxième partie les calculs et
dimensionnements des unités de stockage frigorifiques y compris la chambre froide, le vivier de
stockage et le présentoir à crustacés. Enfin, nous allons concevoir un transport frigorifique
spécialisé pour ces crustacés vivants et un logiciel permettant de simuler le dimensionnement des
unités de stockage avec les équipements frigorifiques. Nous terminerons cette dernière partie en
jetant un regard sur l’environnement lié à la réalisation de ce projet.
ETUDES PRELIMINAIRES
2
PARTIE I :
ETUDES PRELIMINAIRES
ETUDES PRELIMINAIRES
3
CHAPITRE 1 : ÉTUDE BIOLOGIQUE DES CRUSTACÉS
1.1. Généralités sur les crustacés concernés
Les crustacés appartiennent à la famille des arthropodes généralement aquatiques, à
respiration branchiale, et dont la carapace est formée de chitine.
Ces animaux ont des tailles différentes et leur carapace est plus ou moins rigide selon les
espèces. Parmi ces produits halieutiques, nous étudierons plus précisément les langoustes,
homards, crabes qui sont les plus rencontrés à Madagascar.
1.1.1. Les langoustes
Ce sont des crustacés décapodes (qui possèdent cinq paires de pattes) marins. Elles
appartiennent à la famille des Palinuridés et elles sont caractérisées par ses longues antennes
épineuses. Les langoustes vivent généralement sur les récifs coralliens. Les langoustes rouges
sont plus fréquentes entre 50 et 100 mètres de profondeur. Quant aux langoustes vertes, elles se
situent entrent 0 à 50 mètres.
1.1.2. Homard
C’est aussi un crustacé décapode marin. Il se pêche sur les fonds rocheux à une
profondeur de 15 à 50 mètres. Le homard est pêché au casier. Pour la capture, la pratique qui
consiste à couper les tendons est progressivement abandonnée et doit disparaître car elle
provoque un affaiblissement immédiat et offre une voie de pénétration à la bactérie.
1.1.3. Les crabes
Comme les langoustes et le homard, les crabes sont des décapodes marins, mais
possédant un abdomen court et replié sous le céphalothorax. Ils vivent sur différents types de
fonds et à des profondeurs comprises entre 0 et 300 mètres. Mais ils sont abondants entre 20 à
200 mètres.
1.2. Physiologie des crustacés
La connaissance des caractéristiques biologiques et des fonctions physiologiques des
crustacés permet de mieux appréhender leur rôle dans la survie lors du stockage et du transport.
ETUDES PRELIMINAIRES
4
1.2.1. Croissance et mue
L’accroissement en taille et en poids s’effectue par des mues successives au cours
desquelles l’animal rejette sa carapace et les pièces internes calcifiées. Ceci entraîne une
absorption d’eau par les tissus. Pendant cette phase la carapace est vulnérable aux chocs, les
besoins métaboliques sont élevés et la sensibilité aux substances toxiques est accrue.
1.2.2. Reproduction
Concernant la reproduction, lorsque la ponte intervient dans des viviers, les œufs tombent
au fond et ils s’y décomposent en consommant de l’oxygène et accroissent la teneur du bassin en
ammoniaque. Dans ce cas, le renouvellement partiel ou total de l’eau est nécessaire.
1.2.3. Système circulatoire
Il est de type semi-lacunaire ; la cavité thoracique des crustacés contient l’hémolymphe
(le sang). Ce dernier assure la fonction de transport des gaz dissous au sein de l’organisme grâce
à l’hémocyanine qui représente 75% à 100% des protéines de l’hémolymphe. Elle constitue une
réserve de protéines alimentaires utilisables en l’absence prolongée de nourriture.
1.2.4. Excrétion
Pour les crustacés, l’essentiel de l’excrétion est assuré par les branchies qui éliminent
l’ammoniaque et les composées uriques.
1.2.5. Respiration en eau
Les crustacés prélèvent l’oxygène dissous dans l’eau. Les besoins en oxygène sont
variables en fonction de facteurs biotiques et abiotiques comme la température, l’alimentation ou
le jeûne, le stress.
1.2.6. Respiration aérienne
La cavité branchiale, faiblement ouverte, limite l’évaporation et assure une protection
efficace des branchies contre la dessiccation. Cette particularité permet aux crustacés de survivre
un certain temps hors d’eau, mais au-delà d’un délai variable, l’asphyxie survient du fait d’une
moindre absorption de l’oxygène et d’une accumulation du gaz carbonique.
ETUDES PRELIMINAIRES
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CHAPITRE 2 : LES INSTALLATIONS DE STOCKAGE
2.1. Les techniques et engins de pêche
Les techniques et engins de pêche utilisés pour la capture des crustacés sont nombreux.
Pourtant il est important de savoir quelques notions sur les techniques appliquées à Madagascar.
En effet, c’est nécessaire pour comprendre les trajets suivis par ces crustacés avant d’arriver
chez les mareyeurs. Cette connaissance permet aussi de les mieux traiter et de leur fournir le
moins de manipulations possibles afin de diminuer leur stress et d’assurer leur survie. Sur le
long de la côte malagasy on rencontre les nasses, la balance, la pêche avec torche et la pêche
sous-marine.
Les nasses sont des paniers de pêche dont l’entrée très resserrée piège les crustacés,
principalement les langoustes. Elles sont mises à l'eau le soir et relevées le matin suivant. La
balance est la plus utilisée pour la capture des crabes. C’est une pêche active de jour : le pêcheur
jette à l’eau la balance et retourne la récupérer immédiatement en fin de course. Quant à la
pêche avec torche et le pêche sous-marine, ces deux types de pêche sont peu fréquents dans le
sud de l’île pour capturer les langoustes mais leur utilisation est moins importante que les nasses.
2.2. Stockage des crustacés
Dans cette étude, nous allons voir les techniques de stockage utilisées depuis le bateau de
pêche jusqu’au vendeur détaillant.
2.2.1. Stockage à bord des bateaux
La technique de stockage à bord des bateaux se différencie d’un pêcheur à un autre selon
la possibilité et la durée de stockage. Les plus rencontrées sont les bacs puis les viviers.
Dans les bacs, on pose un sac de jute mouillé d’eau de mer pour protéger les crustacés.
Pour les viviers, ils sont en plastique ou en bois. Pour assurer l’alimentation en eau, d’autres
sont en communication directe avec la mer. Certains sont équipés d’un système de pompage. La
distribution est assurée par des tuyaux percés latéralement et répartis au fond du vivier pour
améliorer la diffusion. Le renouvellement complet de l’eau est rapide, de 5 à 6 fois par heure.
L’oxygénation est assurée par des pompes insufflant l’air au fond du vivier dans des tuyaux
diffuseurs percés de fentes d’un dixième de millimètre.
ETUDES PRELIMINAIRES
6
2.2.2. Stockage intermédiaire
Il est réalisé dans des nasses ou dans des viviers de pleine eau et concerne essentiellement
les bateaux travaillant la journée et regroupant pour la vente les captures de plusieurs jours.
Les nasses sont des cylindres en plastiques percés de nombreux trous ou des caisses en
bois, de capacité 30 à 60 kilogrammes, pendus le long du bord ou mouillés en filières dans les
ports. Par ailleurs, les viviers de pleine eau sont des cages grillagées fixes et immergées.
Ces procédés offrent aux crustacés des conditions de vie proches de celles du milieu
naturel. Cependant, ces installations restent soumises aux aléas climatiques ou hydrologiques et
peuvent également subir des pollutions accidentelles. Par la suite, ils ne peuvent constituer qu’un
moyen de stockage temporaire
2.2.3. Stockage à terre
Il concerne les installations classiques des entreprises de mareyage et de distribution. Les
crustacés peuvent être stockés dans une chambre froide, un vivier de stockage ou un présentoir à
crustacés. Nous verrons plus tard les caractéristiques et les détails techniques de ces installations.
ETUDES PRELIMINAIRES
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CHAPITRE 3 : NOTIONS SUR LE PRINCIPE DE LA
PRODUCTION DU FROID
3.1. Production du froid
Le système frigorifique qui assure la production du froid prend le nom de machine
frigorifique. Ici, le système comporte deux sources : une source froide et une source chaude.
Donc on aura besoin d’une énergie mécanique pour alimenter la machine frigorifique. Grâce à
cela cette dernière fournit de la chaleur. La figure ci-après schématise ce système.
Figure 1: Machine frigorifique
T1 : température de la source froide
T2 : température de la source chaude
3.2. Circuit frigorifique
Pour produire du froid le changement d’état liquide-vapeur est un phénomène majeur. Le
fluide frigorigène évolue dans un système clos, le système est donc fermé. Comme les vapeurs
issues de l’évaporateur sont aspirées par un compresseur mécanique, il s’agit alors d’une
machine frigorifique à compression.
ETUDES PRELIMINAIRES
8
Un système frigorifique est constitué de quatre éléments principaux: le moto-
compresseur, le condenseur, le détendeur, l’évaporateur. Le fluide frigorigène qui circule dans ce
système passe par ces quatre étapes.
Tout d’abord le compresseur aspire le fluide frigorigène à basse pression (BP) et le
comprime à haute pression (HP). Puis arrivé dans le condenseur, celui-ci génère un changement
de phase du fluide frigorigène qui passe de l’état de vapeur à l’état liquide. Dans le détendeur, le
fluide frigorigène soumis à haute pression est détendu et porté à basse pression (pression de
vaporisation). Quant à l’évaporateur, ce dernier a pour fonction de prélever la chaleur à son
environnement et de la céder au fluide frigorigène. La figure suivante va illustrer ce circuit.
Figure 2: Circuit frigorifique
3.3. Les transferts de chaleur
L’isolation d’une installation frigorifique permet de réduire autant que possible l’apport
de chaleur de l’extérieur vers l’intérieur. Pour cette raison, un rappel sur les notions de transfert
de chaleur est nécessaire.
Le transfert de chaleur du milieu chaud vers le milieu froid s’effectue par : rayonnement,
conduction, et convection
ETUDES PRELIMINAIRES
9
3.3.1. Rayonnement
Le rayonnement est un transfert de chaleur entre deux corps, séparés par du vide ou un
milieu transparent, par l’intermédiaire d’ondes électromagnétiques. La transmission de la chaleur
se fait sans support matériel. L’énergie calorifique pour toute la surface est exprimée par
] ^ K_�̀ a �̀ b. D. � �"� (1.01)
K ^ 5.67. 10+h�"/��. ��� : Constante de Stefan Boltzmann
� : température de la source chaude [°C]
�: température de la source froide [°C]
� : temps de rayonnement
3.3.2. Conduction
La conduction est un phénomène de transmission de la chaleur qui s’appuie sur un milieu
matériel (solide, liquide, gaz), sans mouvement de matière. La chaleur est transmise par le
mouvement moléculaire (fluides) ou la vibration des atomes (solides). L’énergie calorifique est
donnée par la relation :
] ^ i� _� a �b. D. � �"� (1.02)
L: conductivité thermique ["/�. °�� Lorsqu’il s’agit d’un mur à plusieurs couches l’équation devient :
] ^ _� a �b. �. D. � �"� jklm � ^ �∑ QNoNN ["/��. °�� �: coefficient d’échange thermique par conduction ["/��. °�� 3.3.3. Convection
La convection est un processus physique de transmission de la chaleur engendré par le
mouvement d’un fluide circulant une paroi. On distingue la convection libre (ou naturelle) et la
convection forcée dans laquelle les mouvements du fluide sont imposés par un moyen extérieur
(pompe ou ventilateur). L’expression de l’énergie calorifique est donnée par la relation suivante :
ETUDES PRELIMINAIRES
10
] ^M _� a �b. D. � �"� (1.03)
M: coefficient de convection ["/��. °�� Dans une installation frigorifique ces trois types de transfert thermique interviennent
simultanément, dans la pratique on a :
] ^ _� a �b. �. � �"� (1.04)
Avec
� ^ 11!�p� q ∑ lL q 1!G� _1.05b
�0NOP: résistance thermique superficielle interne en fonction de l’intensité du mouvement de l’air
de la chambre �0QRP: résistance thermique superficielle externe en fonction de l’intensité du mouvement d’air à
l’extérieur de la chambre
∑ �NiN: somme des résistances thermiques des différentes couches constituant la paroi
ETUDES PRELIMINAIRES
11
CHAPITRE 4 : LA MAITRISE DE LA QUALITE
4.1. Les objectifs à atteindre
Dans le secteur des pêches, la maîtrise de la qualité des produits est étroitement liée à
l’amélioration des conditions d’hygiène et de la manipulation des produits à tous les niveaux de
la filière. Cette démarche permet de :
• Respecter la santé des consommateurs ;
• Valoriser la matière première et assurer l’approvisionnement des unités de stockage des
crustacés vivants en matière première suivant les normes nationales et internationales.
• Améliorer la gestion préventive des risques encourus lors des manipulations, le transport
et le stockage de ces animaux.
• Réduire les pertes occasionnées par les produits de qualité non satisfaisante.
• Renforcer la compétitivité de ces produits sur les marchés extérieurs et répondre aux
exigences des clients.
Avant d’apporter les solutions et techniques appropriées pendant le stockage et le
transport de ces produits de mer, il est important de connaître les facteurs affectant la survie de
ces animaux.
4.2. Facteurs affectant la survie des crustacés
Les causes de mortalité relèvent globalement de la qualité initiale du produit, des facteurs
mécaniques, d’un respect insuffisant des exigences physiologiques des espèces, des maladies ou
des problèmes techniques.
4.2.1. Facteurs mécaniques et biotiques
Les crustacés sont fragiles et les chocs qu’ils subissent durant les manipulations, pendant
la pêche, le stockage et le transport ont des conséquences sur leur survie ultérieure. De plus, les
homards et les langoustes ont un comportement cannibale dont les victimes sont leurs
congénères faibles ou à carapace molle.
ETUDES PRELIMINAIRES
12
4.2.2. Facteurs affectant la survie en eau
A défaut de recréer des conditions analogues à celles du milieu d’origine, il est
souhaitable que la température, l’oxygénation et la salinité s’en rapprochent. D’une part, les
températures que peuvent supporter les crustacés dépendent des conditions auxquelles ils sont
accoutumés dans leur milieu naturel. D’autre part, la baisse de salinité se traduit par une
absorption d’eau ; elle provoque une turgescence des cellules pouvant aboutir à l’éclatement.
4.2.3. Les facteurs affectant la survie hors d’eau
La survie en respiration aérienne des crustacés dépend de l’espèce, l’état physiologique et
les conditions de température et d’humidité. D’un côté, les températures élevées provoquent une
dessiccation des branchies et l’asphyxie de l’animal. Inversement, les températures basses
entraînent la « brûlure » des branchies et la mort des crustacés dès leur remise en eau.
4.2.4. Les maladies
Les langoustes et les homards peuvent être affectés par la maladie fongique de la
carapace et la maladie bactérienne de la carapace. La première se traduit par une prolifération sur
la carapace de lésions de couleur brun foncé. La deuxième est peu évolutive mais fortement
contagieuse. Pour les crabes, une maladie qui provoque la coloration rosâtre de leur carapace
entraîne la mort rapide dans les viviers. Le mode de transmission de cette maladie est inconnu.
4.3. Solutions prises
4.3.1. Contrôle des produits lors du chargement ou de la réception dans les unités de stockage
Ce contrôle consiste à vérifier la taille minimale et l’état des crustacés, l’enlèvement des
femelles grainées avant les collectes sur les lieux de pêche.
4.3.2. Maîtrise de la contamination et de la prolifération
Afin de réduire les maladies et les mortalités rencontrées dans les unités de stockage et de
transport, on est amené à maîtriser la contamination et la prolifération ou le développement d’un
élément dangereux présent dans les unités de stockage et le transport.
ETUDES PRELIMINAIRES
13
CHAPITRE 5 : OPTIMISATION DU STOCKAGE
5.1. Les critères à respecter
Pour une unité de stockage, la charge biotique recommandable pour ces animaux est de
l’ordre de 80 kg par mètre cube et ne doit pas dépasser 120 kg.
Les températures requises pour le transport et le stockage sont comprises entre 8 et 12°C.
Et la salinité est de 35 pour mille avec un ph de 7.5.
Avant de concevoir une installation de stockage spécialisée pour ces crustacés vivants, il
est nécessaire d’étudier les propriétés physiques et chimiques de l’eau de mer et du sable de
filtration, ensuite le principe de fonctionnement d’une unité de stockage.
5.1.1. Eau de mer
5.1.1.1. Généralités
L’eau de mer est une solution saline, elle est composée de plusieurs sels minéraux. Sa
masse volumique dépend de la salinité, la température et la pression. Par ailleurs, plus l’eau est
salée, plus elle est dense. Et plus l’eau de mer est froide, plus sa masse volumique augmente.
5.1.1.2. Reconstitution d’eau de mer
On peut reconstituer de l’eau artificielle en diluant des sels appropriés dans de l’eau
douce de bonne qualité. Les produits utilisés pour la reconstitution de l’eau de mer sont déjà
brevetés.
5.1.2. Sable de filtration
5.1.2.1. Généralités
Le sable est le plus couramment utilisé pour le traitement de l’eau. Mais afin d’être apte à
la filtration, il doit répondre à certaines exigences. Le sable peut être extrait des rivières ou
provenir des régions côtières.
ETUDES PRELIMINAIRES
14
5.1.2.2. Composition chimique
Pour un sable de filtration appelé aussi sable de silice, la teneur en silice doit être la plus
élevée possible et en tout cas supérieure à 80%. En outre, le sable qui correspond à notre système
de filtration est le sable dont la taille effective est de 0.55 mm.
5.2. Principe de fonctionnement d’une unité de stockage
L’eau constitue un milieu vital des animaux stockés et sa qualité joue un rôle important
pour assurer la survie des ces derniers. Ainsi, un renouvellement et éventuellement un traitement
s’imposent pour maintenir une qualité compatible avec les besoins physiologiques de base. Dans
ces unités de stockages, les différentes fonctions du traitement de l’eau sont nombreuses : le
pompage, la filtration, l’oxygénation, la thermorégulation.
Figure 3: Schéma de principe d’une unité de stockage
5.2.1. Le pompage
Il assure l’alimentation en eau de chaque vivier. Dans notre étude, on passe au
renouvellement de l’eau dans les différentes unités de stockage quand ces dernières sont
dépourvues de crustacés. En effet, des variations rapides de la qualité du milieu sont néfastes
pour ces animaux.
ETUDES PRELIMINAIRES
15
5.2.2. La filtration
Une filtration est nécessaire pour éliminer les divers déchets dans l’eau. Cela permet de
réduire l’activité bactérienne qui est un processus très consommateur d’oxygène. De plus,
l’encrassement des installations nuit à leur fonctionnement et provoque des pannes.
5.2.3. Oxygénation
Les systèmes d’oxygénation apportent l’oxygène nécessaire à la respiration des crustacés.
L’oxygénation s’effectue par la dispersion des bulles de gaz dans l’eau. L’efficacité du système
est conditionnée par la taille des bulles : plus elles sont petites, plus la surface de transfert est
élevée et plus la vitesse d’ascension est faible.
5.2.4. Thermorégulation
Cette thermorégulation est nécessaire afin de maintenir les crustacés dans de l’eau à
température constante et proche du milieu d’origine. L’échangeur au niveau duquel se fait
l’échange thermique avec l’eau de mer est placé au fond du compartiment annexe de filtration.
Un autre procédé consiste à refroidir l’air ambiant plutôt que l’eau : l’échange thermique
avec l’eau du vivier s’effectue alors par convection. Cette méthode impose une isolation
thermique de l’enceinte et elle est utilisée dans le cas où on a recours aux nombreux viviers.
ETUDES PRELIMINAIRES
16
CHAPITRE 6 : ETUDE DE LA REGION D’IMPLANTATION
6.1. Présentation de la Région
La région d’Anosy englobe six sous-préfectures : Tolagnaro, Amboasary Sud,
Ambovombe, Tsihombe, Beloha, Bekily et 85 Communes. Sa superficie s’étend sur 34 988 km2,
la sous-préfecture de Taolagnaro, qui est la zone d’étude, se situe à l’extrême Sud-est de la
Région et occupe 5 498km2 soit 16% de la surface de la région. Concernant ses limites
géographiques, la Région d’Anosy se situe :
• entre 25° 58’ et 23°74’ de latitude Sud
• entre 44°58’ et 47° 41’ de longitude Est
6.2. Climat
Dans la région, il y a trois saisons : une saison humide et chaude, de novembre à mars;
une saison sèche et fraîche, d’avril à juillet; et une saison sèche et chaude, d’août à octobre.
Pour bien dimensionner les installations frigorifiques de l’industrie, quelques données
climatiques sont nécessaires. Le tableau suivant nous montre les températures moyennes
mensuelles durant les cinq dernières années dans la sous-préfecture de Tolagnaro.
Mois J F M A M J J A S O N D
Tmin [°C] 23.1 23.5 23.2 23.9 19.4 17.2 16.7 18 18 19.9 21.6 20.4
Tmax [°C] 30.2 31.2 30.5 28.9 27.2 25.2 24.9 25.2 25.8 27.9 29 29.9
Tmoy [°] 26.7 27.4 26.9 26.4 23.3 21.2 20.8 21.6 21.9 23.9 25.3 25.2
Tableau 1 : Température moyenne mensuelle durant les années 2002 à 2006
Selon ce tableau, on constate qu’on a une température moyenne maximale égale à 28 [°C].
6.3. Milieu humain
La Sous-préfecture de Tolagnaro apparaît la plus peuplée en abritant 27% de la
population de la Région. Concernant la répartition de la population, dans l’ensemble de la région,
22% de la population totale vivent dans les communes urbaines contre 78% dans le milieu rural.
ETUDES PRELIMINAIRES
17
6.4. Situation de l’emploi
Les activités agricoles occupent une très grande majorité des chefs de ménage dans
l’ensemble de la région de l’Anosy qui est avant tout une région rurale, mais également au
niveau de la Sous- préfecture de Tolagnaro. Dans cette commune, ce serait plutôt la pêche qui
viendrait en tête de liste parmi les occupations des chefs de ménage.
6.5. Pêche et ressources halieutiques
A Tolagnaro, la pêche est essentiellement artisanale et maritime. De plus la mer regorge
des poissons à forte valeur marchande (langoustes, crabes).
La langouste fait la renommée de la région d’Anosy principalement dans la sous
préfecture de Tolagnaro. L’un des objectifs de cette étude est que cette filière devient une
véritable industrie pourvoyeuse de devises pour cette région.
Produits 2000 2001
Langoustes 273 167.3 258 986.6
Crevettes 146 381.1 147 802
Crabes 1 977.7 255.9
Poissons frais 61 990.2 113 711.9
Poisons salés séchés 1 885 2 980
Poisons fumés 2 130 1 705
Ailerons de requin - 929.7
Algues marines 358 313 339 317
Tableau 2 : Production de pêche à Tolagnaro kg
Suivant le tableau ci-dessus le type de pêche le plus pratiqué est la pêche à la langouste.
La production en langoustes de Fort-Dauphin représenterait 70 % de la production nationale.
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
18
PARTIE II :
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES
UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
19
CHAPITRE 1 : MODE DE CALCUL
La température du milieu est un élément essentiel qui favorise la condition de vie des
crustacés pendant leur durée de stockage et de transport. On procède alors à un bilan frigorifique
permettant de déterminer la puissance frigorifique nécessaire. Celle-ci assure le maintien de la
température d’un local à la température voulue. Les différents produits à conserver à la même
température sont : les crustacés, l’eau, le sable. Afin de fournir aux consommateurs des crustacés
vivants et sains, nous allons concevoir :
� Une chambre froide de stockage, situant sur les côtes, qui permet de conserver ces
animaux pendant quelques semaines à plusieurs mois sans apport de nourriture.
� Un vivier de stockage utilisé chez les points de vente.
� Un présentoir à crustacés pour stocker ces derniers chez les poissonneries, les
supermarchés et les restaurants
� Un camion isotherme contenant des bacs frigorifiques pour assurer le transport de ces
crustacés vivants.
1.1. Dimensionnement des unités de stockage
La détermination des dimensions des unités de stockage est basée sur les volumes des
crustacés à stocker. Pour la chambre froide, implantée sur les côtes, les dimensions seront
d’abord en fonction du nombre et des dimensions des viviers qu’on va creuser. Par ailleurs, le
volume et le nombre de ces bassins seront estimés à partir de la quantité des produits
halieutiques à stocker du milieu considéré et le volume du marché envisagé.
Dans ces unités de stockage, le volume de l’eau nécessaire est exprimé par :
I��J ^ ]�����é ���� _2.01b
I��J: volume de l’eau nécessaire ���� ]: quantité à stocker [kg]
�����é: charge biotique des crustacés [kg/m3]
Concernant les bassins dans la chambre froide et les viviers de stockage, la charge
biotique est égale à 80kg/m3. Quant au présentoir à crustacés, elle est égale à 67kg/m3. Ces
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
20
valeurs ont été choisies pour éviter les surcharges qui sont très néfastes pour la survie des
crustacés.
1.2. Calcul des charges thermiques externes
1.2.1. Charges thermiques par transmission à travers les parois
On détermine la charge thermique à travers chaque paroi qui est donnée par la relation suivante :
] ^ �. D . S� �"� (2.02)
Où
� ^ 11! q ∑ l�L�G�s� q 1!� �"/��. �� _2.03b
Avec
� : coefficient de transmission thermique�"/��. ��. D : surface du panneau en contact avec un autre local ou milieu extérieur en [��].
S� : différence entre la température extérieure et la température ambiante en [ �].
�0N et �0Q : résistances thermiques superficielles des parois en���. �/"�.
L’épaisseur et les matériaux d’isolement sont différents pour chaque unité de stockage.
Cependant, le but est de minimiser la valeur de k afin de diminuer l’échange de chaleur avec le
milieu extérieur.
Ainsi, les charges thermiques par transmission à travers les parois seront exprimées par :
]�� ^ u ] �"� _2.04b
1.2.2. Charge thermique due au renouvellement d’air
Dans la chambre froide ainsi que dans les autres unités de stockage, un renouvellement de
l’air est prévu. Celui-ci vient de l’extérieur et son refroidissement à la même température que
celle du milieu considéré constitue une charge thermique. Elle est exprimée par la formule
suivante:
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
21
]�� ^ ��� . S! ��"� (2.05)
Avec
��� : débit-masse d’air extérieur admis-en���/(�. S! : différence d’enthalpie entre l’air extérieur et l’air ambiant de la chambre froide en �� /���. ∆! ^ !�� a !�� �� /��� (2.06)
On a par ailleurs :
��� ^ I�� . T��86 400 ���/(� _2.07b
Avec
I�� : débit-volume d’air extérieur en���/*�. T�� : masse volumique de l’air de la chambre froide.
T�� ^ TU1 q ��3E273.15 ���/��� _2.08b
TU : masse volumique de l’air dans la condition normale TU est égale à 1.293���/���. ��3E : température ambiante [°C]
I�� ^ I�1 . � ���/*� (2.09)
Où
� : taux de renouvellement d’air journalier
� ^ 70xI�1 �*+�� _2.10b
I�1 : volume de la chambre froide en����. 1.2.3. Charge thermique par ouverture des portes
La charge thermique par ouverture des portes a pour valeur :
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
22
]& ^ y8 q z0.067. ∆� {|. V . T�� . $ . � . }~� �1 a T��T���� . ∆!. ��� ��� _2.11b
V : temps d’ouverture des portes exprimé en ����/!�. $ : largeur d’une porte en���. � : hauteur d’une porte en���. T�� : masse volumique de l’air extérieur
T�� ^ TU�1 q ��p�273.15� ���/��� _2.12b
��� : coefficient de minoration.
Le tableau suivant définit la durée moyenne de transit des denrées.
Type de porte Type de marchandise �� [min/t]
Porte à ouverture manuelle viande animale sur pendoir
marchandises palettisées
15
6
Porte automatique commandée viande animale sur pendoir
marchandises palettisées
1
0.8
Tableau 3: Durée moyenne de transit de différents types de marchandises entreposées en chambre froide
Il est donc nécessaire de savoir le temps d’ouverture de la porte par :
V ^ �� . ��24 ����/!� _2.13b
�� : durée moyenne d’ouverture des portes en����/�� ; �� : flux journalier des marchandises en ���� ;
Le flux journalier �� des marchandises pouvant transiter par la ou les portes d’une
chambre froide se détermine sur la base de la contenance totale de la chambre froide en kg.
On peut calculer la contenance totale d’une chambre froide par la formule suivante :
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
23
� ^ D. !. �� . WU ���� (2.14)
D : surface de la chambre froide en ���� ; ! : hauteur maximale de gerbage ��� ; �� : densité d’entreposage en ���/��� ; WU : coefficient d’occupation au sol des marchandises en %
On détermine le coefficient de minoration selon le tableau suivant :
Type de porte ���
Porte avec rideau d’air 0.25
Porte sans rideau d’air 1
Tableau 4: Coefficient de minoration
1.3. Calcul des charges thermiques internes indépendantes des denrées entreposées
1.3.1. Charge thermique due à l’éclairage
L’éclairement nominal prévu pour une chambre froide est généralement de 6[W/m2]. La
charge thermique se calcule donc par la formule :
]� ^ 6. D �"� (2.15)
1.3.2. Charge thermique due aux personnes
Chaque personne présente dans une chambre froide dégage de la chaleur et constitue une
charge thermique. Cette charge est déterminée par :
] � ^ �. : . V24 �"� _2.16b
� : nombre de personne opérant dans la chambre froide ;
: : quantité de chaleur dégagée par unité de temps par une personne en activité moyenne dans
une chambre froide en �"� ; V : durée de présence de chaque personne dans la chambre froide en �!/*� ; 1.4. Charges thermiques internes dépendantes des denrées entreposées
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
24
Les denrées entreposées dont on parle ici sont les crustacés, l’eau, les matières
nécessaires pour la filtration. Ces trois éléments se trouvent toujours dans chacune des unités de
stockage.
La charge apportée par les crustacés résulte du fait que les produits halieutiques introduits
se trouvent à une température supérieure à celle du milieu de stockage. Par la suite, ils dégagent
de la chaleur jusqu’à l’abaissement de leur température.
Quant à l’eau, sa température est l’un des facteurs assurant la survie des crustacés. Il est
donc primordial de diminuer la température de l’eau introduite dans les viviers et de la maintenir
constante jusqu’à la température admissible pour ces animaux.
Concernant le filtre, sa présence est nécessaire pour assurer une meilleure qualité de l’eau
pour de longues durées. Cependant, l’introduction des matières utiles pour une filtration dégage
de la chaleur et constitue une charge thermique.
Pour trouver les charges thermiques provoquées par chacun de ces éléments, on utilise la
même formule suivante :
] ^ � . �. _� a �b86 400 ��"� _2.17b
� : masse des denrées introduites chaque jour en ���� ; � : capacité thermique massique moyenne entre � et �de chaque type de denrées introduites
en �� /��. �� ; � : température initiale de la denrée introduite en °� ; � : température de réfrigération de la denrée introduite en °�.
Mais les paramètres comme le flux journalier, la température initiale et la capacité
thermique massique varient en fonction de ces denrées.
Au cours de la semaine, l’introduction des éléments énumérés ci-dessus est irrégulière.
Pour résoudre ce problème, on calcule la charge moyenne journalière de la manière suivante :
� Si la charge s’effectue une fois par semaine, la charge moyenne est obtenue en divisant la
charge totale par 2.
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
25
� Si l’introduction des denrées a lieu 2 fois par semaine, la charge journalière est égale au
1/3 de la charge totale.
� Dans le cas où l’on effectue 3 à 4 introductions par semaine et avec une masse de 2
introductions successives supérieures à la moitié de la charge hebdomadaire, on divise
par 2 la charge hebdomadaire sinon on la divise par 6.
1.4.1. Charge thermique due à la respiration des crustacés et aux bulles d’air
Les bulles d’air qui fournissent de l’oxygène dans l’eau pour les crustacés et la
respiration de ces derniers provoquent une certaine quantité de chaleur. La valeur de la charge
thermique correspondante peut être estimée à 30% de la charge thermique totale des denrées
entrantes (crustacés, eau, filtre).
]�J��� ^ 0.3. u ]�
s� �"� _2.18b
1.5. Puissance frigorifique intermédiaire de l’évaporateur
Avant de calculer cette puissance, on détermine d’abord la charge thermique
intermédiaire ou charge thermique totale qui est égale à :
]G� ^ ]�� q ]�� q ]& q ] � q ]��J q ]1���� q ]���é q ]�J��� �"� (2.19)
Et la puissance frigorifique intermédiaire de l’évaporateur est alors :
]U.G� ^ ]G��24VG�� �"� _2.20b
VG�� : durée de fonctionnement de l’installation frigorifique en�!� , VG��est 16h en réfrigération.
1.6. Puissance frigorifique de l’évaporateur
La puissance frigorifique prévisionnelle de l’évaporateur est :
]U. �éF ^ 1.2. ]U.G� �"� (2.21)
1.7. Charge thermique due aux moteurs des ventilateurs des évaporateurs
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
26
Après avoir présélectionné un évaporateur, on connaît alors le nombre et le type des
ventilateurs prévus. La charge due aux moteurs des ventilateurs est donnée par la formule
suivante :
]F�G� ^ �. 2. VéF� VG�� �"� _2.22b
� : nombre de moteurs de ventilateurs ;
2 : puissance du ventilateur considérée en �"� ; VéF� : durée de fonctionnement de ventilateurs en �!� . 1.8. Puissance frigorifique effective de l’évaporateur
Dans notre cas, nous avons à faire à une chambre froide positive. Il n’y aura pas donc de
charges thermiques dues aux résistances de dégivrage. Ainsi, la puissance effective de
l’évaporateur est égale à la somme des deux charges calculées précédemment et on a :
]U.�11 ^ ]U.G� q ]F�G� �"� (2.23)
On compare cette valeur à la puissance frigorifique de l’évaporateur présélectionné. Si la
puissance de ce dernier est plus grande, on fixe sur le choix de l’évaporateur, dans le cas
contraire, on procède à une autre sélection.
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
27
CHAPITRE 2 : DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE
STOCKAGE ET CALCUL DES CHARGES THERMIQUES
2.1. Chambre froide de stockage
2.1.1. Dimensionnements des bassins et de la chambre froide
Le volume du marché envisagé à être stocké dans une chambre froide est égal à 1 500 kg.
En utilisant la relation (2.01), le volume de l’eau nécessaire est alors 18.75 m3. Les dimensions
intérieures d’un vivier dans la chambre froide sont égales à (3m x 1.5m x 0.8m).
Le nombre de vivier pouvant contenir la quantité de l’eau obtenue est égal à
�FF ^ I��JIFF _2.24b
I��J : volume de l’eau nécessaire en ���� ; IFF : volume d’un vivier en ����. Et on a alors �FF ^ 8 k�k�l�(
Ainsi, les dimensions intérieures de la chambre froide sont égales à 27.4mx6.5mx 3m.
2.1.2. Calcul des charges thermiques
Signalons tout d’abord qu’avant chaque introduction des animaux dans les bassins, il est
impérativement nécessaire de vérifier que ces derniers soient complètement prêts à recevoir ces
produits halieutiques vivants. Plus précisément, il faut que :
� L’eau de mer ou l’eau artificielle soit déjà filtrée.
� Le système de filtration fonctionne bien et que le débit de recyclage de l’eau soit réglé.
� La salinité de l’eau soit égale à 35 pour mille et que son ph soit égale à 7.5.
� Le volume de l’eau finalement obtenue dans le bac pour les crustacés atteigne le volume
nécessaire.
� Les pompes à air assurant l’alimentation en oxygène dans l’eau marchent sans
interruption et que le débit d’air venant des trous au fond du bac soit dans la normale.
� La température de l’eau soit égale à 8°C.
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
28
2.1.2.1. Isolation de la chambre froide
Les éléments constitutifs du sol de la chambre froide avec leur coefficient de conduction
thermique utile moyen λ sont donnés dans le tableau qui suit.
Composant Epaisseur e [mm] λ [W/m.K]
Pré-dalle en béton sur terre plein 150 1,279 Barrière d'étanchéité 15 0,16 Mousse rigide de polyuréthane 100 0,03 Dalle de compression 100 1,279 Chape 50 1,924 Pavage 15 1,05
Tableau 5: Isolation du sol
Côté externe de la paroi 1!�p� Côté interne de la paroi 1!G�
Cas où il est en contact
avec l’air extérieur
0.03 Cas d’une chambre froide en ventilation
mécanique
0.06
Cas où il est en contact
avec un autre local
0.12
Cas d’une chambre froide en ventilation
naturelle
0.12
Tableau 6: Résistances thermiques superficielles des parois d’une chambre froide en[m2. K/W]
Pour le sol on a :
1!l�� = 0 [m2. K/W], car il n’y a pas de convection dans la limite inférieure de l’isolation du sol. 1!��� = 0.06 [m2. K/W], car il s’agit d’une chambre froide en ventilation mécanique.
Donc on a Ksol = 0.269 [W/m2.K].
L’isolation des parois verticales et du plafond de la chambre froide est assurée par des
panneaux sandwich dont l’âme est constituée d’une mousse rigide de polyuréthane. Cette mousse
a une épaisseur de 100 mm et le coefficient de conduction thermique est égal à 0,02 W/m2.K.
Les parois 1 et 3 de la chambre froide sont en contact direct avec l’air extérieur, on a donc
1!l�� = 0.03 [m2. K/W]. Par contre les parois 2 et 4 sont en contact avec un autre local donc
1!l�� =0.12 [m2. K/W]. Par ailleurs, pour toutes ces parois on a 1!��� = 0.06 [m2. K/W].
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
29
Quant au plafond, on a 1!l�� = 0.03 [m2. K/W] et 1!��� = 0.06 [m2. K/W].
Finalement, on a K = 0.19 [W/m2.K] pour les parois et le plafond.
Pour isoler les portes, on a utilisé les mêmes matériaux avec les mêmes épaisseurs que
ceux pour les parois verticales.
Par ailleurs le tableau suivant indique les normes dimensionnelles pour les portes isothermes.
Dimensions [mm]
Hauteur largeur
Type
Pivotante Coulissante
2 000 800
1 000
x
x
2 200 1 200
1 500
x
x
x
x
2 500 1 600
1 800
x
x
2 800 1 800 x
3 000 2 000
2 600
x
x
3 500 2 600 x
Tableau 7: Dimensions des portes isothermes
Selon ce tableau, les dimensions des portes de la chambre froide sont les suivantes : 1.8m
de largeur et 2.5m de hauteur.
2.1.2.2. Calcul des charges thermiques par transmission
Les tableaux qui suivent maintenant récapitulent les charges thermiques par transmission
pour la chambre froide et ses viviers de stockage.
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
30
Figure 4: Numérotation des parois de la chambre froide
Paroi S [m2] Text [°C] Qi [W]
1 82.2 28 312.36
2 19.5 25 62.985
3 82.2 28 312.36
4 19.5 25 62.985
Plafond 178.1 28 676.78
Sol 178.1 28 958.178
Total : Qpcf [W] 2 385.648
Figure 5 : Charges parois de la chambre froide
Figure 6 : Numérotation des parois des viviers de stockage
Paroi S [m2] Text [°C] Qi [W]
1 1.2 28 6.456
2 3.68 28 19.798
3 3.68 28 19.798
4 1.2 28 6.456
Qvivcf [W] 420.070
Tableau 8 : Charges parois des viviers creusés dans la chambre froide
Calcul de la charge thermique due au renouvellement d’air
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
31
Unités Chambre froide
Tamb °C 8
Text °C 25
HRint % 90
HRext % 80
Vae m3/s 1 618.045
hae-haa kJ/kg 43
ρ0 Kg/m3 1.293
ρaa Kg/m3 1.256
mae Kg/s 0.024
Qra W 1011.596
Tableau 9: Calcul de la charge thermique due au renouvellement d’air
2.1.2.3. Calcul de la charge par ouverture des portes
�� [min/t] 6
V [min/h] 0.534
T�� [kg/m3] 1.185
��� 0.25
]& [W] 112.032
Tableau 10: Charge thermique par ouverture des portes
2.1.2.4. Calcul de la charge due aux personnes et à l’éclairage
Charge due aux personnes
Nombre : i 4
qp [W] 222
τ [h] 8
] � [W] 296
Charge due à l’éclairage
Surface [m2] 178.1
]� [W] 1 068.6
Tableau 11: Charges dues aux personnes et à l’éclairage
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
32
2.1.2.5. Calcul des charges dues aux denrées entreposées
D’une part, les variations de la masse volumique de l’eau de mer et sa capacité thermique
massique seront données dans l’annexe n° 1 et l’annexe n° 2.
D’autre part, la filtration est assurée par plusieurs couches, mais pour alléger le calcul,
nous allons considérer toute la masse filtrante comme une couche de sable de silice
Ainsi le tableau ci-après récapitule les charges thermiques dues à l’eau, au sable, aux
crustacés et la charge due à la respiration et aux bulles d’air.
]��J �"� ]��E�� [W] ]����é [W] ]�J��� [W]
5 800.330 949.045 176.563 2 024.813
Tableau 12: Charges dues aux denrées entreposées
2.2. Vivier de stockage
2.2.1. Dimensionnement du vivier de stockage
Le tableau suivant fournit les dimensions intérieures totales de ce vivier y compris le
compartiment contenant le système de filtration.
Dimension intérieure totale
Longueur x largeur x hauteur 3.782m x 1.25m x 0.8m
Surface 4.7275 m2
Volume 3.782 m3
Tableau 13 : Dimension d’un vivier de stockage pour 150 kg de crustacés
2.2.2. Isolation du vivier de stockage et calcul de la charge thermique par transmission
Le panneau sandwich est couramment utilisé pour réaliser les carrosseries frigorifiques.
De cette raison, le plancher et les parois verticales du vivier de stockage seront constitués avec ce
panneau. Par contre, la partie supérieure est vide et en contact direct avec l’air du local où l’on
place le vivier.
Concernant l’épaisseur minimale d’un isolant, elle est déterminée selon la formule
empirique suivante :
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
33
l ^ �∆2 � ���� _2.25b
∆: Différence entre la température extérieure et la température ambiante [°C].
Dans notre cas, la température extérieure est égale à 28°C et la température ambiante vaut
8°C, on obtient une épaisseur de 10 mm. Par ailleurs, basée sur cette formule, l’épaisseur
minimale conseillée pour une isolation frigorifique est égale à 30 mm avec une tolérance de �2
mm. Finalement, les caractéristiques des matériaux utilisés sont énumérées dans le tableau
suivant.
Matières Epaisseur [mm] λ [W/m.K] mousse rigide de polyuréthane 30 0,02 tôle d'acier 2 52 Tableau 14 : Matériaux pour la fabrication du vivier de stockage
Les parois de ce vivier seront en contact avec le local où on le place, donc :
1!l�� =0.12 [m2. K/W] et 1!��� = 0.06 [m2. K/W]
Ainsi, pour le plancher et les parois verticales on obtient K = 0.595 [W/m2.K]. Et pour la
paroi vide on a Kvide = 5.556 [W/m2.K]. La numérotation des parois est la même que celle de la
chambre froide. On a donc les résultats suivants :
Paroi S [m2] Text [°C] Qi [W]
1 1 25 10.115
2 3.026 25 30.604
3 1 25 10.115
4 3.026 25 30.604
Toit 4.728 25 446.522
Plancher 4.728 25 47.819
Qviv [W] 575.778
Tableau 15: Charges parois du vivier de stockage
2.2.3. Calcul des charges thermiques dues au renouvellement d’air et à l’éclairage
En utilisant la relation (2.05) nous avons les résultats suivants :
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
34
Unités Vivier de stockage
HRint % 100
HRext % 80
Vae m3/s 136.132
hae kJ/kg 66
haa kJ/kg 25
hae-haa kJ/kg 41
ρ0 Kg/m3 1.293
ρaa Kg/m3 1.256
mae Kg/s 0.002
Qra W 81.150
Tableau 16: Charges dues au renouvellement d’air
Avec une surface de 4.7275 [m2], la charge due à l’éclairage est ]é�� = 28.365 [W]
2.2.4. Charges dues aux denrées entrantes
]��J �"� ]��E�� [W] ]����é [W] ]�J��� [W]
1 007.002 82.382 17.656 332.112
Tableau 17: Charges dues aux denrées entreposées dans le vivier de stockage
2.3. Présentoir à crustacés
2.3.1. Dimensionnement du présentoir à crustacés
La quantité à stocker est égale à 40kg. Le tableau qui suit donne les dimensions
intérieures correspondantes.
Dimension intérieure totale Longueur x largeur x hauteur 1.232m x 1.244m x 0.8m
Surface 1.5323 m2
Volume 1.2259 m3
Tableau 18: Dimension d’un présentoir à crustacés pour une charge de 40kg
La paroi qui sépare le bac contenant les crustacés et le compartiment pour le système de
filtration est un panneau sandwich ayant les mêmes caractéristiques que la caisse du vivier de
stockage.
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
35
2.3.2. Isolation du présentoir à crustacés et calcul des charges par transmission [41] [42] [43]
Le présentoir à crustacés a été construit pour attirer le regard des clients et de mettre en
valeur les produits de mer stockés dans le petit bac. Pour ces raisons, on utilise du verre isolant
pour les 3 parois verticales du compartiment contenant les crustacés.
Les caractéristiques du verre isolant pour le présentoir à crustacés sont donc :
épaisseur λ 1!�p� 1!G�
22 [mm] 0.035 [W/m.K] 0.12 [m2. K/W] 0.06 [m2. K/W]
Tableau 19 : Caractéristiques du verre isolant pour un présentoir à crustacés
D’où pour ces parois, on obtient Kverre = 1.237 [W/m2.K]. Par ailleurs, sa façade
supérieure est vide. En outre, l’isolation de tout le plancher et les parois du compartiment réservé
pour le filtre ainsi que son couvercle est la même que celle du vivier de stockage.
Figure 7 : Numérotation des parois du présentoir à crustacés
Paroi S [m2] Text [°C] Qi [W]
1 0.995 25 20.928
2 0.64 25 13.459
3 0.32 25 3.237
4 0.995 25 13.066
5 0.32 25 3.237
6 0.64 25 13.459
Plancher 1.533 30 20.062
Toit filtre 0.498 25 5.033
Toit bac à eau 0.995 25 93.999
Total : Qpré [W] 183.479
Tableau 20: Charges parois du présentoir à crustacés
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
36
2.3.3. Calcul des charge thermiques dues au renouvellement d’air et à l’éclairage
Unités Présentoir à crustacés
HRint % 100
HRext % 80
Vae m3/s 77.503
hae kJ/kg 66
haa kJ/kg 25
hae-haa kJ/kg 41
ρ0 Kg/m3 1.293
ρaa Kg/m3 1.256
mae Kg/s 0.001
Qra W 46.201
Tableau 21: Charges dues au renouvellement d’air
Surface [m2] ]� [W]
1.5323 9.194
Tableau 22: Charges thermiques dues à l’éclairage
2.3.4. Charges dues aux denrées entrantes
]��J �"� ]��E�� [W] ]����é [W] ]�J��� [W]
64.127 26.231 4.708 28.520
Tableau 23 : Charges dues aux denrées entrantes dans le présentoir à crustacés
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
37
CHAPITRE 3 : SELECTION DES EVAPORATEURS ET DES
COMPRESSEURS
3.1. Bilan frigorifique et sélection des évaporateurs
On connaît maintenant les charges thermiques internes et les charges thermiques
externes, ce qui nous permet de dresser le bilan frigorifique.
Pour le calcul de la puissance frigorifique intermédiaire, on a fixé à 16h la durée
journalière de fonctionnement de l`installation.
• Cas de la chambre froide
C
H
A
R
G
E
S
Qpcf [W] 2 385.648
Qvivcf [W] 420.070
Qra [W] 1011.596
]& [W] 112.032
] �[W] 296
]� [W] 1 068.6
]��J �"� 5 800.330
]��E�� [W] 949.045
]����é [W] 176.563
]�J��� [W] 2 024.813
]�&����� [W] 14 244.697
Puissance frigorifique
intermédiaire [W]
21 367.045
Puissance frigorifique
prévisionnelle [W]
25 640.454
Tableau 24 : Puissance frigorifique prévisionnelle de la chambre froide
En consultant les catalogues des fabricants, les données techniques concernant
l`évaporateur pour la chambre froide sont les suivantes.
Evaporateur plafonnier Modèle BHDN 338-32 dans le catalogue de la société COFRISET.
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
38
� Echangeur à rendement très élevé : tube cuivre, ailette aluminium
� Fluide : R404A
� Puissance frigorifique : 25 220 [W]
� Dimensions LxPxH [mm] : 2 090x845x256
� Ventilateur :
- Classe B - Protection IP44
- Diamètre : 330 [mm]
- Nombre : 4
- Projection d’air en [mm] : 2x13
- Moteur : 4 pôles - 1 500 [tr/min] - 135 [W] - 0.60 [A]
� Alimentation : 220V/1/50hz
� Pas d’ailette : 3.1 [mm]
En supposant que la durée de fonctionnement du ventilateur est égale à 16h/j, la charge
thermique due au moteur du ventilateur est donc :
]F�G� ^ 4�135�1616 ^ 540�"� La puissance effective sera alors :
]U.�11 ^ 21 367.045 q 540 ^ 21 907.045 �"� Comme la puissance frigorifique de l’évaporateur présélectionné est supérieure à la
puissance effective, nous allons donc nous fixer sur ce choix.
Concernant le vivier de stockage et le présentoir à crustacés, les évaporateurs que nous
allons choisir sont des évaporateurs non ventilés. Mais avant de passer à la sélection, établissons
d’abord le bilan frigorifique de chacun de ces deux types d’installations.
• Cas du vivier de stockage
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
39
C
H
A
R
G
E
S
Qviv [W] 575.778
Qra [W] 81.150
]� [W] 28.365
]��J �"� 1 007.002
]��E�� [W] 82.382
]����é [W] 17.656
]�J��� [W] 332.112
]�&����� [W] 2 124.446
Puissance frigorifique
intermédiaire [W]
3 186.669
Puissance frigorifique
prévisionnelle [W]
3 824.003
Tableau 25: Puissance frigorifique prévisionnelle du vivier de stockage pour 150 kg
Voici les informations concernant l’évaporateur pour le vivier de stockage.
Evaporateur non ventilé Modèle A 300 161 dans le catalogue de la société LU-VE
� Tube cuivre Ø 16 mm, ailette aluminium
� Fluide R404A
� Puissance frigorifique : 3 260 [W]
� Dimensions LxPxH [mm] : 3 000x800x140
� Ecartement des ailettes: 16 [mm]
� Poids : 23.9 [kg]
� Protection par résine acrylique anaphorèse (alimentaire)
Comme l’évaporateur sélectionné peut assurer la puissance effective qui est égale à
Q0.eff = 3186.67 [W], nous allons donc nous fixer sur ce choix.
• Cas du présentoir à crustacés
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
40
C
H
A
R
G
E
S
Qpré [W] 183.479
Qra [W] 46.201
]� [W] 9.194
]��J �"� 64.127
]��E�� [W] 26.231
]����é [W] 4.708
]�J��� [W] 28.520
]�&����� [W] 362.461
Puissance frigorifique
intermédiaire [W]
543.692
Puissance frigorifique
prévisionnelle [W]
652.43
Tableau 26: Puissance frigorifique prévisionnelle du présentoir à crustacés pour 40 kg
Les caractéristiques de l’évaporateur du présentoir à crustacés sont énumérées ci-dessous.
Evaporateur non ventilé Modèle A 100 121dans le catalogue de la société LU-VE
� Tube cuivre Ø 16 mm, ailette aluminium
� Fluide R404A
� Puissance frigorifique : 720 [W]
� Dimensions LxPxH [mm] : 1 000x600x140
� Ecartement des ailettes: 16 [mm]
� Poids : 6.3 [kg]
� Protection par résine acrylique anaphorèse (alimentaire)
La puissance de l’évaporateur sélectionné est proche de la puissance effective qui est
égale à Q0.eff = 543.692 [W], le choix est donc définitif.
3.2. Sélection des compresseurs
3.2.1. Paramètres thermodynamiques
Avant de sélectionner un compresseur, il est nécessaire de faire quelques calculs
préalables. Mais ces calculs ont besoin des paramètres thermodynamiques que nous allons
déterminer ci-après.
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
41
Les données nécessaires sont maintenant à disposition. Ainsi, les cycles frigorifiques de
chacun des ces unités de stockage (chambre froide, vivier de stockage, présentoir à crustacés)
sont représentés dans les annexes n°3, n°4, et n°5.
3.2.2. Calculs préalables pour sélectionner les compresseurs.
La détermination de la quantité du froid produite dans l’évaporateur est obtenue par :
]U ^ !� a !` �� /��� (2.26)
!� a !` : variation d’enthalpie entre l’entrée et la sortie de l’évaporateur en�� /���. Pour le calcul du débit masse du fluide frigorigène on a :
�) ^ ]U,�11]U ���/(� _2.27b
]U,�11 : puissance frigorifique produite dans l’évaporateur en��"�. Le calcul du débit du volume réellement aspiré par le compresseur est égal à :
I) ^ �) . I�. 3600 ���/!� (2.28)
La détermination du taux de compression s’exprime par :
V ^ /�/� _2.29b
/� : pression de refoulement en [bar absolu] ;
/� : pression d’aspiration en [bar absolu].
Quant au rendement volumétrique, on a la relation suivante :
WF ^ 1 a 0.05�V (2.30)
Le débit du volume balayé par le compresseur donné par la relation qui suit :
I)E ^ I)WF ���/!� _2.31b
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
42
Pour effectuer le calcul du travail dépensé par le compresseur parfait on a la formule suivante :
" ^ !� a !� �� /��� (2.32)
!� a !� : variation d’enthalpie entre l’entrée et la sortie du compresseur en�� /���. La puissance théorique consommée par le compresseur parfait est obtenue par :
/�0 ^ �) . _!� a !�b ��"� (2.33)
Ainsi, la puissance effective absorbée par le compresseur ou puissance à fournir sur
l’arbre est égale à:
/�11 ^ /�0WF. W3 ��"� _2.34b
En utilisant toutes ces formules, les résultats seront regroupés dans le tableau ci-dessous.
Signification Désignation Chambre
froide
Vivier de
stockage
Présentoir
à
crustacés
Unités
Puissance effective de l’évaporateur Q0.eff 21.907 3.187 0.544 kW
Quantité du froid produite Q0 127.3 127.88 128.01 kJ/kg
Débit masse du fluide �) 0.172 0.025 0.004 Kg/s
Débit volume réellement aspiré I) 19.205 2.721 0.455 m3/h
Taux de compression τ 2.75 2.657 2.35
Rendement volumétrique WF 0.863 0.867 0.883
Débit volume balayé I)E 22.267 3.138 0.516 m3/h
Travail dépensé par le compresseur W 26.07 25.16 21.61 kJ/kg
Puissance théorique /�0 4.486 0.627 0.092 kW
Puissance effective absorbée /�11 6.935 0.964 0.139 kW
Tableau 27: Calculs pour le dimensionnement des compresseurs
Pour la chambre froide, les caractéristiques techniques du compresseur choisi sont les suivantes.
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
43
Compresseur semi-hermétique BITZER 4CC-9.2Y
� Puissance frigorifique : 30.1 [kW]
� Puissance absorbée : 8.21 [kW]
� Débit de masse : 857 [kg/h]
� Mode de travail : standard
� Intensité max : 20 [A]
� Démarrage direct : 380V-3 phases-50 Hz
� Volume déplacé : 32.48 [m3/h]
� Nombre de cylindre-percement-course :
4-55mm-39.3mm
� Poids : 90.5 kg
� Raccord d’aspiration : 28 mm-1 1/8''
� Raccord de refoulement : 22 mm-7/8''
� Huile BSE55
� Charge en huile 2 [dm3]
Tableau 28: compresseur sélectionné pour la chambre froide
En consultant les catalogues de la société BITZER, les caractéristiques du compresseur pour le
vivier de stockage sont les suivantes :
Compresseur semi-hermétique BITZER 4KC-05.2Y
� Puissance frigorifique : 3.66 [kW]
� Puissance absorbée : 0.96 [kW]
� Débit de masse : 103.7 [kg/h]
� Mode de travail : standard
� Intensité max : 2.7 [A]
� Démarrage direct : 380V-3 phases-50 Hz
� Volume déplacé : 4.06 [m3/h]
� Nombre de cylindre-percement-course :
2-30mm-33mm
� Poids : 43 kg
� Raccord d’aspiration : 16 mm-5/8''
� Raccord de refoulement : 12 mm-1/2''
� Huile BSE55
� Charge en huile 1 [dm3]
Tableau 29 : Caractéristiques du compresseur pour le vivier de stockage
Pour le présentoir à crustacés, on a :
Compresseur semi-hermétique BITZER 4KC-05.2Y
� Puissance frigorifique : 3.87 [kW]
� Puissance absorbée : 0.89 [kW]
� Débit de masse : 108.8 [kg/h]
� Mode de travail : standard
� Intensité max : 2.7 [A]
� Démarrage direct : 380V-3 phases-50 Hz
� Volume déplacé : 4.06 [m3/h]
� Nombre de cylindre-percement-course :
2-30mm-33mm
� Poids : 43 kg
� Raccord d’aspiration : 16 mm-5/8''
� Raccord de refoulement : 12 mm-1/2''
� Huile BSE55
� Charge en huile 1 [dm3]
Tableau 30 : Caractéristiques du compresseur pour le présentoir à crustacés
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
44
CHAPITRE 4 : SELECTION DES AUTRES COMPOSANTS
4.1. Bilan d’énergie
Avant de sélectionner les autres composants frigorifiques, passons d’abord au bilan d’énergie.
4.1.1. Calcul du coefficient d’effet frigorifique
[ ^ ]U/� _2.35b
]U : puissance frigorifique produite dans l’évaporateur déjà sélectionné [kW] ;
/� : puissance absorbée aux bornes du compresseur [kW].
4.1.2. Calcul du coefficient de performance frigorifique d’un compresseur idéal
[H ^ F� �&GH a F� _2.36b
4.1.3. Rendement frigorifique de l’installation
W ^ [[H _2.37b
Les résultats sont alors récapitulés dans le tableau suivant
Q0
[kW]
/�
[kW]
ε Tvap
[K]
Tcond
[K]
[H η
Chambre froide 25.22 8.21 3.072 276 313 7.46 0.412
Vivier de stockage 3.26 0.96 3.396 277.11 313 7.72 0.439
Présentoir à crustacés 0.72 0.89 0.809 277.11 308 8.97 0.09
Tableau 31 : Bilan d’énergie
En interprétant ces résultats en prenant par exemple le cas de la chambre froide, on a
besoin de dépenser environ 0.326 [kWh] (�� ) pour obtenir une production frigorifique de 1 kWh.
Et le rendement frigorifique de l’installation par rapport à celui de Carnot est égal à 41.18%.
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
45
4.2. Sélection des condenseurs
Les données nécessaires pour la sélection des condenseurs sont dans le tableau suivant.
Tcond Température
d’entrée d’eau
Puissance
absorbée par le
compresseur
Production
frigorifique du
compresseur
Puissance du
condenseur
Chambre froide 40 [°C] 25 [°C] 8.21 [kW] 30.1 [kW] 38.31 [kW]
Vivier de stockage 40 [°C] 25 [°C] 0.96 [kW] 3.66 [kW] 4.62 [kW]
Présentoir à crustacés 35 [°C] 25 [°C] 0.89 [kW] 3.87 [kW] 4.76 [kW]
Tableau 32: Dimensionnement du condenseur
En consultant les catalogues de la société BITZER, voici les caractéristiques des
condenseurs choisis.
• Cas de la chambre froide
Condenseur à eau Modèle K283H
� Puissance du condenseur : 38.4 [kW]
� Capacité maximale permise : 51.1 [kW]
� Nombre de passe : 2
� Température de condensation : 40 [°C]
� Température d’entrée de l’eau de
refroidissement : 25 [°C]
� Température de sortie d’eau : 31.9 [°C]
� Débit volumétrique : 4.78 [m3/h]
� Débit volumétrique minimal : 1.71 [m3/h]
� Débit volumétrique maximal : 8.56 [m3/h]
� Débit : 1.40 [m/s]
� Perte de charge : 0.12 [bar]
� Poids : 26 [kg]
� Largeur : 863 [mm]
� Hauteur : 257 [mm]
� Diamètre du tube protecteur : 159 [mm]
� Diamètre d’entrée du fluide frigorigène :
22mm-7/8''
� Diamètre de sortie du fluide frigorigène :
22mm-7/8''
� Entrée du fluide caloporteur : 2x3/4''
� Sortie du fluide caloporteur : 1’’
� Contenance réservoir fluide frigorigène :
11.3 [dm3]
� Contenance maximale en fluide
frigorigène 90% à +20[°C] : 10.9 [kg]
Tableau 33 : Condenseur sélectionné pour la chambre froide
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
46
• Pour le vivier de stockage (VS) et le présentoir (PC) à crustacés, les condenseurs choisis
appartiennent au même modèle « Condenseur à eau Modèle K033N ». Cependant,
certaines caractéristiques sont les mêmes, d’autres sont différentes selon le tableau ci-
après :
Caractéristiques différentes Caractéristiques communes (suite)
VS PC � Débit volumétrique minimal : 0.43 [m3/h]
� Débit volumétrique maximal : 1.38 [m3/h]
� Poids : 26 [kg]
� Largeur : 602 [mm]
� Hauteur : 184 [mm]
� Diamètre du tube protecteur : 108 [mm]
� Diamètre d’entrée du fluide frigorigène :
12mm-1/2''
� Diamètre de sortie du fluide frigorigène :
10mm-3/8''
� Entrée du fluide caloporteur : 2x1/2''
� Sortie du fluide caloporteur : 3/4"
� Contenance réservoir fluide frigorigène :
3.8 [dm3]
� Contenance maximale en fluide
frigorigène 90% à +20[°C] : 3.7 [kg]
Puissance du condenseur [kW] 4.62 4.76
Température de condensation [°C] 40 35
Température de sortie d’eau [°C] 32.6 29.9
Débit volumétrique [m3/h] 0.45 0.84
Débit [m/s] 0.53 0.98
Perte de charge [bar] 0.01 0.05
Caractéristiques communes
� Température d’entrée de l’eau de
refroidissement : 25 [°C]
� Capacité maximale permise : 8 [kW]
� Nombre de passe : 2
Tableau 34: Caractéristiques du condenseur pour le vivier de stockage et le présentoir à crustacés
4.3. Calcul des tuyauteries du fluide frigorigène
4.3.1. Diamètre des tuyauteries
Les caractéristiques techniques des compresseurs et des condenseurs nous fournissent
déjà les diamètres d’une tuyauterie d’aspiration, de refoulement ou de liquide. Cependant, il faut
vérifier si ces valeurs sont correctes et redimensionner si c’est nécessaire. Pour cela, nous allons
déterminer la vitesse d’écoulement du fluide frigorigène dans chacune de ces tuyauteries. Sa
valeur est obtenue d’après la formule suivante :
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
47
\ ^ 4� � ]U.�11_!� a !`b. T. ��� ��/(� _2.38b
Par ailleurs, cette vitesse doit rester dans les limites selon le tableau ci-après.
Désignation de la tuyauterie Vitesse recommandée en m/s
Tuyauterie d’aspiration 6 à 12
Tuyauterie de refoulement 6 à 15
Tuyauterie de liquide 0.3 à 1.2
Tableau 35: Vitesse d’écoulement admissible du fluide frigorigène dans les différentes tuyauteries d’une installation frigorifique
4.3.2. Longueur des tuyauteries
La longueur équivalente totale réelle de la tuyauterie considérée est égale à la somme de
la longueur géométrique et de celle des singularités. Ces singularités comprennent les coudes, les
robinets, les filtres déshydrateurs, les vannes et on a :
$é'�&� ^ $%é& q $é' ��� (2.39) �é' ^ 0.3. �%é& ��� _2.40b
En appliquant les précédentes formules, on a les résultats ci-dessous :
Tuyauterie ]U.�11 [kW] di [m] ρ [kg/m3] ω [m/s] $%é& [m] $é'�&� [m]
Aspiration 21.907 0.028 42.97 6.527 29 37.7
Refoulement 21.907 0.014 167.71 6.666 3 3.9
Liquide 21.907 0.022 1042 0.436 25 32.5
Tableau 36: Diamètre et longueur des tuyauteries pour la chambre froide
Tuyauterie ]U.�11 [kW] di [m] ρ [kg/m3] ω [m/s] $%é& [m] $é'�&� [m]
Aspiration 3.187 0.010 44.45 7.1387 1.8 2.34
Refoulement 3.187 0.004 165.88 11.9557 1 1.3
Liquide 3.187 0.008 1059 0.468 1.4 1.82
Tableau 37: Diamètre et longueur des tuyauteries pour le vivier de stockage
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
48
Tuyauterie ]U.�11 [kW] di [m] ρ [kg/m3] ω [m/s] $%é& [m] $é'�&� [m]
Aspiration 0.544 0.004 40.55 8.34 1.8 2.34
Refoulement 0.544 0.002 124.99 10.834 1 1.3
Liquide 0.544 0.004 1068 0.317 1.4 1.82
Tableau 38: Diamètre et longueur des tuyauteries pour le présentoir à crustacés
4.4. Sélection des détendeurs
Le choix du détendeur dépend de sa capacité nominale, définie par :
]G ^ ]U.�11. �∆ . �� ��"� (2.41)
Etant donné que le facteur de correction �∆ est fonction de la chute de pression que doit
assurer le détendeur. Il nous faut donc calculer la pression en amont et en aval du détendeur.
La pression 2�3& en amont du détendeur est la différence entre la pression à la sortie du
détendeur notée 2� et la somme des pertes de charges dans la conduite de liquide qui sont :
4.4.1. Perte de charge dans la tuyauterie de liquide
Elle est déterminée par la formule suivante, y compris les singularités:
∆2 ^ z�%é& q ��'{. 0.03�� . T2 . \�. 1101325 ��j�� _2.42b
4.4.2. Perte de charge dans les accessoires qui se trouvent en amont du détendeur
Cette perte de charge peut être estimée à 0.2 bar. D’où ∆2��� = 0.2 [bar]
4.4.3. Perte de charge dans la tuyauterie de liquide ascendante
Cette perte de charge ascendante est définie par :
∆2� ^ T. �. � . 1101325 ��j�� _2.43b
� = 9.81 [m/s2]
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
49
Par ailleurs, nous allons choisir un détendeur à égalisation externe, la pression à la sortie
du détendeur est donc égale à :
2�F�� ^ 2F� q 0.5 ��j�� (2.44)
D’où le détendeur à sélectionner doit être capable d’assurer une chute de pression :
∆2 ^ 2�3&G� a 2�F�� ��j�� (2.45)
En outre, la valeur du facteur de correction �� dépend de la température d’évaporation et
la température du liquide en amont du détendeur.
Les tableaux suivants récapitulent tous les résultats afin de donner la capacité nominale
du détendeur.
Calcul des pertes de charge dans la tuyauterie de liquide
∆pt [bar] z [m] ∆pz [bar] pk [bar] ∆pt+ ∆pacc+∆pz [bar] 2�3& [bar]
0.043 3 0.3027 18.15 0.546 17.604
Calcul de la capacité nominale du détendeur
2�F�� [bar] ∆2 [bar] Q0.eff [kW] �∆ �� Qn [kW]
7.1 10.504 21.907 0.995 1.014 22.103
Tableau 39: Dimensionnement du détendeur pour la chambre froide
Calcul des pertes de charge dans la tuyauterie de liquide
∆pt [bar] z [m] ∆pz [bar] pk [bar] ∆pt+ ∆pacc+∆pz [bar] 2�3& [bar]
0.0078 0.8 0.0820 18.15 0.2898 17.8602
Calcul de la capacité nominale du détendeur
2�F�� [bar] ∆2 [bar] Q0.eff [kW] �∆ �� Qn [kW]
7.33 10.5302 3.187 0.9935 1.009 3.195
Tableau 40: Dimensionnement du détendeur pour le vivier de stockage
CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE FRIGORIFIQUES
50
Calcul des pertes de charge dans la tuyauterie de liquide
∆pt [bar] z [m] ∆pz [bar] pk [bar] ∆pt+ ∆pacc+∆pz [bar] 2�3& [bar]
0.0072 0.75 0.0776 16.05 0.2848 15.7652
Calcul de la capacité nominale du détendeur
2�F�� [bar] ∆2 [bar] Q0.eff [kW] �∆ �� Qn [kW]
7.33 8.435 0.544 1.1096 0.912 0.55
Tableau 41: Dimensionnement du détendeur pour le présentoir à crustacés
Les caractéristiques des détendeurs sélectionnés pour chaque unité de stockage sont les
suivantes :
Chambre froide
Détendeur thermostatique à égalisation de pression externe
série TCLE 850SW-ALCO
Capacité nominale 29 kW, fluide R404A
Vivier de stockage
Détendeur thermostatique à égalisation de pression externe
série TCLE 150SW-ALCO
Capacité nominale 5.6 kW, fluide R404A
Présentoir à crustacés
Détendeur thermostatique à égalisation de pression externe
série TCLE 25SW-ALCO
Capacité nominale 1.3 kW, fluide R404A
Tableau 42: Caractéristiques des détendeurs
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
51
PARTIE III :
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU
LOGICIEL
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
52
CHAPITRE 1 : TRANSPORT FRIGORIFIQUE
1.1. Généralités
Le transport frigorifique constitue un maillon essentiel de la chaîne du froid, dont la
finalité est de fournir aux consommateurs des produits avec toute garantie de sécurité et de
qualité. De plus, il intervient à plusieurs reprises dans le circuit d’approvisionnement et
d’expédition.
Le transport routier est le seul en mesure d’assurer la mise en place terminale des produits
sur les points de vente (grandes surfaces, magasins de détail, et restaurants) à partir des entrepôts
frigorifiques. De plus, vu la situation actuelle à Madagascar dont le développement des
infrastructures routières ne cesse d’augmenter, le transport routier semble le plus abordable. Pour
ces raisons, dans notre étude, nous allons concevoir un camion-vivier permettant le transport
national des crustacés vivants.
1.2. Caractéristiques du camion-vivier
Un camion-vivier est un engin isotherme équipé des bacs frigorifiques contenant tous les
matériels nécessaires qui permettent d’assurer le transport de ces animaux.
La caisse d’un engin isotherme est construite avec des parois isolantes, y compris les
portes permettant de limiter les échanges de chaleur entre l’intérieur et l’extérieure des véhicules.
1.3. Contrôles avant chargement
Dans cet ouvrage, rappelons que l’implantation du lieu de stockage se trouve à
Tolagnaro. De ce fait, la durée moyenne des transports varie de 1 à 4 jours pour l’expédition des
produits, selon la destination, le climat et le chemin à emprunter. Par ailleurs, les mortalités
observées durant le transport sont de 3% à 5% pour les crabes ; elles sont presque nulles pour le
homard et les langoustes.
1.4. Technologies du froid dans le transport
En règle générale, les équipements de transport frigorifique sont conçus pour maintenir
en température les produits transportés, et non pour les refroidir. Par ailleurs, on utilise le mode
autonome pour entraîner le groupe frigorifique afin de maintenir une température constante
durant le trajet et d’éviter toute variation brusque de la température.
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
53
1.5. Caisse isotherme du camion
Tous les véhicules de transport frigorifique ont une caisse isotherme constituée d’un
assemblage de panneaux sandwich. Concernant les dimensions intérieures de cette caisse, elles
sont standardisées et en consultant les catalogues de la société FRIO, on a les dimensions
suivantes.
1 pouce = 0.0254 m ; 1 pieds = 0.3048 m
Largeur 97" 2.4638 m
Longueur 26 pieds 5" 8.0518 m
Hauteur 90" 2.286 m
Tableau 43: Dimensions intérieures de la caisse isotherme
L’isolation de la caisse isotherme est illustrée dans le tableau ci-après :
Acier Al Mousse rigide de
polyuréthane
Contre
plaqué
Fibre de
verre
Résine K
[W/m2.K]
Toit [mm] 2 2 96 - - - 0.204
Murs [mm] 2 2 66 - - - 0.295
Plancher [mm] 2 - 60 10 8 2 0.297
Tableau 44: Caractéristiques des matériaux utilisés pour la caisse isotherme
1.6. Calculs et dimensionnements des équipements frigorifiques
1.6.1. Dimensionnement du bac frigorifique
La quantité des crustacés à transporter dans chaque bac est égale à 100kg et on a les
dimensions suivantes : 2.032m x 1.736m x 0.8m.
Figure 8: Schéma descriptif d’un camion-vivier
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
54
1.6.2. Charge thermique par transmission à travers les parois
La température à l’intérieur d’un camion isotherme ne dépasse pas 25°C malgré la
variation de la température extérieure. Comme on va placer le bac frigorifique dans la caisse
isotherme du camion, le tableau suivant va nous montrer la charge thermique par transmission à
travers les parois.
Paroi S [m2] Text [°C] Qi [W]
1 1,389 25 14,048
2 1,626 25 16,443
3 1,389 25 14,048
4 1,626 25 16,443
Toit (vide) 3,528 25 333,184
Plancher 3,528 25 35,681
Total : Qpbac [W] 429,847
Tableau 45: Charges parois du bac
1.6.3. Charges thermiques par renouvellement d’air et à l’éclairage
En utilisant les mêmes procédés de calculs que ceux appliqués dans les autres unités de
stockage, on a donc les résultats suivants :
Charge due au renouvellement d’air
Unités Vivier de stockage
Vae m3/s 117,593
hae kJ/kg 66
haa kJ/kg 25
hae-haa kJ/kg 41
ρ0 Kg/m3 1.293
ρaa Kg/m3 1.256
mae Kg/s 0,0017
Qra W 70,099
Charge due à l’éclairage
Qécl [W] 21,165
Tableau 46: Charges dues au renouvellement d’air et à l’éclairage
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
55
1.6.4. Charge thermique totale
Le tableau suivant nous permet d’élaborer le bilan frigorifique dans le camion-vivier.
C
H
A
R
G
E
S
Qpbac [W] 429,847
Qra [W] 70,099
]� [W] 21,165
]��J �"� 503,501
]��E�� [W] 73,182
]�J��� [W] 173,005
]�&����� [W] 1270,800
Puissance frigorifique
intermédiaire [W]
1906,201
Puissance frigorifique
prévisionnelle [W]
2287,441
Tableau 47: Puissance frigorifique prévisionnelle du bac frigorifique
En se reportant au catalogue de la société LU-VE, voici les caractéristiques de l’évaporateur:
Evaporateur non ventilé Modèle A 200 161
� Tube cuivre Ø 16 mm, ailette aluminium
� Fluide R404A
� Puissance frigorifique : 2 120 [W]
� Dimensions LxPxH [mm] : 2 000x800x140
� Ecartement des ailettes: 16 [mm]
� Poids : 16.4 [kg]
� Protection par résine acrylique anaphorèse (alimentaire)
La puissance frigorifique effective de l’évaporateur est égale à : Q0.eff = 1906,201 [W]
Comme la puissance frigorifique de l’évaporateur présélectionné est proche de cette
valeur, nous allons donc fixer sur ce choix.
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
56
1.6.5. Sélection du compresseur et du condenseur
Les étapes à suivre pour la sélection du compresseur sont similaires que celles utilisées
dans les autres installations frigorifiques vues auparavant. Ainsi, on a les résultats suivants :
Signification Désignation Bac
frigorifique
Unités
Puissance effective de l’évaporateur Q0.eff 1,906 kW
Quantité du froid produite Q0 124,72 kJ/kg
Débit masse du fluide �) 0,015 Kg/s
Débit volume réellement aspiré I) 1,669 m3/h
Taux de compression τ 2,788
Rendement volumétrique WF 0,861
Débit volume balayé I)E 1,994 m3/h
Travail dépensé par le compresseur W 26,36 kJ/kg
Puissance théorique /�0 0,403 kW
Puissance effective absorbée /�11 0,493 kW
Tableau 48: Dimensionnement du compresseur
En consultant les catalogues des fabricants, on a sélectionné le compresseur suivant :
Compresseur semi-hermétique BITZER 2KC-05.2Y
� Puissance frigorifique : 3,51 [kW]
� Puissance absorbée : 0,99 [kW]
� Facteur de puissance : 3,54
� Débit de masse : 102,1 [kg/h]
� Mode de travail : standard
� Intensité max : 2,7 [A]
� Démarrage direct : 380V-3 phases-50 Hz
� Volume déplacé : 4,06 [m3/h]
� Nombre de cylindre-percement-course :
2-30mm-33mm
� Poids : 43 kg
� Raccord d’aspiration : 16mm-5/8''
� Raccord de refoulement : 12mm-1/2''
� Huile BSE55
� Charge en huile 1 [dm3]
Tableau 49 : Compresseur sélectionné
Le tableau qui suit nous montrera la puissance du condenseur avant de procéder à sa sélection.
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
57
Tcond Température
d’entrée d’eau
Puissance
absorbée par le
compresseur
Production
frigorifique du
compresseur
Puissance du
condenseur
42 [°C] 25 [°C] 0,99 [kW] 3,51 [kW] 4,5 [kW]
Tableau 50: Puissance du condenseur pour le bac frigorifique
Le catalogue du fabricant BITZER propose un condenseur à eau Modèle K033N dont les
caractéristiques sont les suivantes :
� Puissance du condenseur : 4,5 [kW]
� Capacité maximale permise : 8 [kW]
� Nombre de passe : 2
� Température de condensation : 42 [°C]
� Température d’entrée de l’eau de
refroidissement : 25 [°C]
� Température de sortie d’eau : 34 [°C]
� Débit volumétrique : 0,43 [m3/h]
� Débit volumétrique minimal : 0.43 [m3/h]
� Débit volumétrique maximal : 1.38 [m3/h]
� Débit : 0,51 [m/s]
� Perte de charge : 0.01 [bar]
� Perte de charge : 0.01 [bar]
� Poids : 9 [kg]
� Largeur : 602 [mm]
� Hauteur : 184 [mm]
� Ø du tube protecteur : 108 [mm]
� Diamètre d’entrée du fluide
frigorigène : 12mm-1/2''
� Diamètre de sortie du fluide
frigorigène : 10mm-3/8''
� Entrée du fluide caloporteur : 2x1/2''
� Contenance réservoir fluide
frigorigène : 3.8 [dm3]
� Contenance maximale en fluide
frigorigène 90% à +20[°C] : 3.7 [kg]
Tableau 51: Condenseur sélectionné
1.6.6. Dimensionnement des tuyauteries
En procédant de la même méthode qu’auparavant on a le tableau qui suit :
Tuyauterie ]U.�11 [kW] di [m] ρ [kg/m3] ω [m/s] $%é& [m] $é'�&� [m]
Aspiration 1,906 0.004 44,45 6,839 2.2 2.86
Refoulement 1,906 0,004 165,88 7,331 1 1.3
Liquide 1,906 0,006 1033 0,523 1,2 1,56
Tableau 52: Diamètre et longueur des tuyauteries
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
58
1.6.7. Sélection du détendeur
En suivant les mêmes étapes et les mêmes procédés qu’auparavant, on a les résultats suivants:
Calcul des pertes de charge dans la tuyauterie de liquide
∆pt [bar] z [m] ∆pz [bar] pk [bar] ∆pt+ ∆pacc+∆pz [bar] 2�3& [bar]
0,011 0.8 0,080 19,04 0,291 18,749
Calcul de la capacité nominale du détendeur
2�F�� [bar] ∆2 [bar] Q0.eff [kW] �∆ �� Qn [kW]
7,33 11,427 1,906 0,953 1,045 1,898
Tableau 53: Dimensionnement du détendeur
Détendeur thermostatique à égalisation de pression externe
série TCLE 75SW-ALCO, capacité nominale 2.6 kW, fluide
R404A
Tableau 54 : Détendeur sélectionné pour le bac frigorifique
1.7. Système de régulation des installations frigorifiques
Pour assurer le bon fonctionnement d’une installation frigorifique, on est amené à définir
un système de régulation. Dans les unités de stockage et de transport des crustacés vivants, nous
adopterons la régulation « tout ou rien » par vidange de l’évaporateur. Cette opération est aussi
désignée par le terme en anglais de « pump down ». La vidange de l’évaporateur se procède à la
fin de chaque cycle de production de froid, afin d’éviter les coups de liquide.
Le coup de liquide se produit lorsque le compresseur aspire des vapeurs humides, c'est-à-
dire un mélange de gouttelettes de frigorigène liquide et de vapeur. Pour cette raison, le coup de
liquide peut avoir des conséquences néfastes pour le compresseur. Le liquide, étant
incompressible, peut provoquer la rupture de certaines pièces mécaniques, telles que bielle,
vilebrequin.
Le système pump down consiste donc à arrêter le fonctionnement du compresseur par le
pressostat basse pression suivant la cascade d’événements suivants :
� Le thermostat d’ambiance coupe l’alimentation de l’électrovanne sur la ligne de liquide
lorsque le niveau de froid est atteint,
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
59
� L’évaporateur n’est plus alimenté en fluide frigorifique,
� Le pressostat basse pression maintient en marche le compresseur jusqu’à ce que la basse
pression soit suffisamment réduite,
� Une fois le pressostat basse pression détecte l’insuffisance de pression, le compresseur
est arrêté,
� L’installation s’arrête jusqu’à ce que la sonde d’ambiance informe le thermostat d’une
remontée en température,
� Le thermostat alimente l’électrovanne qui s’ouvre,
� Le fluide frigorigène envahit l’évaporateur,
� La pression remonte et finira par réenclencher le pressostat basse pression,
� Le compresseur se remet en marche et le cycle continue.
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
60
CHAPITRE 2 : SIMULATION DES MOYENS DE STOCKAGE
DES CRUSTACÉS VIVANTS
2.1. But de la simulation
Le but de cette simulation est avant tout de répondre aux besoins des clients pour le choix
des moyens de stockage des crustacés vivants selon les possibilités financières et le type de
modèle voulu. Grâce à ses manipulations faciles, elle permet aux manipulateurs de gagner
beaucoup plus de temps pour le dimensionnement des composants frigorifiques quelles que
soient les quantités à stocker. Elle facilite aussi les sélections de ces équipements dans les bacs
frigorifiques ainsi que dans la chambre froide spécialement conçue pour stocker ces produits
halieutiques.
Dans notre étude, on a conçu le logiciel pour le dimensionnement des unités de stockage
avec les composants frigorifiques correspondants en établissant les programmes avec le langage
C# (C Sharp).
2.2. Description du langage C#
C# est un langage récent. Il a été disponible en versions beta depuis l’année 2000 avant
d’être officiellement disponible en Février 2002, en même temps que la plate-forme NET de
Microsoft à laquelle il est lié. C# ne peut fonctionner qu’avec cet environnement d’exécution,
environnement disponible pour le moment que sur les machines Windows NT, 2000 et XP.
C# a été conçu pour la plate-forme .NET. Il s’agit du premier langage moderne orienté
objet composant dans la famille C et C++. Il est largement une « copie » de Java. Mais la
différence réside sur le fait que C# ne s’exécute que sur les machines Windows alors que Java
s’exécute sur des différents systèmes d’exploitation comme Windows, Unix, macintosh).
Certaines de ses principales fonctionnalités sont : les classes, les interfaces, les délégués,
le boxing et l’unboxing, les espaces de noms, les propriétés, les indexeurs, les événements….
C# est un nouveau langage spécialement conçu pour la création d’application .NET.
Néanmoins, il est vraiment facile de créer des applications Windows (des applications
comportant des fenêtres) avec le langage C#.
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
61
2.3. Présentation du logiciel
2.3.1. Ecran de départ
Figure 9: Fenêtre d’accueil
La fenêtre d’accueil montrée par la figure 10 dispose 3 boutons :
• Continuer : permettant d’aller dans le menu principal
• Aide : permettant de donner quelques informations sur le logiciel
• Quitter : permettant de quitter le logiciel
2.3.2. Menu principal
Comme indique la figure 11, la fenêtre de menu principal contient 3 boutons:
• Chambre froide : pour lancer la simulation du dimensionnement de la chambre froide
avec les équipements frigorifiques.
• Vivier de stockage : pour simuler la conception d’un vivier de stockage frigorifique.
• Présentoir à crustacés : pour simuler le dimensionnement d’un présentoir à crustacés et
ses composants frigorifiques.
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
62
Figure 10: Fenêtre principale du logiciel
2.3.3. Fenêtre de simulation de la chambre froide
En cliquant sur le bouton « Chambre froide », on a la fenêtre suivante :
Figure 11: Simulation du dimensionnement de la chambre froide
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
63
La fenêtre comporte 2 parties principales :
• La première partie consiste à entrer les données nécessaires pour dimensionner la chambre
froide et de présélectionner l’évaporateur.
• La deuxiéme partie permet d’insérer les caractéristiques nécessaires de l’évaporateur
présélectionné: le nombre des ventilateurs et la puissance absorbée afin d’obtenir la
puissance frigorifique effective.
Pour le dimensionnement du compresseur et du condenseur, on a la fenêtre suivante :
Figure 12: Dimensionnement du compresseur et du condenseur
Pour le dimensionnement des autres composants frigorifiques, on fait un clic sur le
bouton « Continuer » et on obtient une nouvelle fenêtre. Cette dernière comporte 2 parties
principales :
• La première partie consiste à simuler les diamètres intérieurs de chaque conduite.
• La deuxième partie permet de déterminer la longueur de chaque tuyauterie et la capacité
nominale du détendeur.
Les détails concernant ces deux parties seront illustrés dans la fenêtre ci-après :
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
64
Figure 13 : Simulation du dimensionnement des tuyauteries et du détendeur
2.3.4. Fenêtre de simulation du vivier de stockage
En cliquant sur le bouton « Vivier de stockage», la fenêtre suivante se montre.
Figure 14 : Simulation du dimensionnement du vivier de stockage
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
65
2.3.5. Simulation du présentoir à crustacés
En faisant un clic sur le bouton « Présentoir à crustacés», une fenêtre affichant les données
nécessaires pour le dimensionnement de cette unité de stockage se montre.
Figure 15: Simulation du dimensionnement du présentoir à crustacés
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
66
CHAPITRE 3 : REGARD SUR L’ENVIRONNEMENT
Actuellement « Prendre soin de l’environnement » est l’engagement numéro 7 du Plan
d’Action pour Madagascar ou MAP. Le MAP qui en tant que programme gouvernemental,
assurera la réduction de la pauvreté actuelle et de lancer un saut qualitatif dans le moyen terme.
Pour atteindre ces objectifs, chaque région bénéficie d’un programme de développement adapté
aux ressources dont elle dispose et aussi aux besoins de la population résidente.
Ceci nous a donc conduit à la « Technologie d’une unité de stockage et de transport
frigorifiques des crustacés vivants avec conception du logiciel STOCRUSTACE». Ce procédé de
stockage et transport utilise la technologie du froid pour assurer la survie des crustacés dans un
milieu artificiel adapté à leur condition de vie dans le milieu naturel.
Ce chapitre nous amène à définir le projet, puis de faire l’analyse qui est d’une
importance capitale afin d’en tirer des impacts possibles liés à la mise en œuvre du projet. Et
finalement, de proposer des mesures pour prévenir, supprimer ou de réduire les impacts négatifs,
si nécessaire d’envisager une mesure de compensation pour sauvegarder l’environnement.
3.1. Projet
Actuellement le secteur pêche représente un enjeu économique essentiel pour le pays.
Cependant, les filières langouste et crabe n’occupent que très peu de place dans la production en
raison d’une insuffisance de stockage approprié apte à faire face à la concurrence nationale
qu’internationale et d’une surexploitation abusive.
Ce travail a pour objectif de satisfaire les conditions nécessaires et suffisantes pour
assurer la survie des crustacés sur tout le long de la chaîne afin de fournir aux clients des
crustacés toujours vivants et suivant les normes nationales qu’internationales de qualité.
Par ailleurs, la technologie du froid occupe une place importante dans les unités de
stockage. Elle satisfait les conditions requises pour assurer la survie de ces crustacés pendant une
longue durée sans apport de nourriture. En outre, le présent ouvrage présente une bonne
condition de stockage et de transport afin de minimiser la mortalité et les maladies, et de fournir
aux consommateurs des produits sains suivant les normes internationales en vigueur.
3.2. Etudes d’impacts environnementaux
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
67
D’après l’article 3 loi 99-021 : l’environnement est l’ensemble des milieux naturels ou
façonnés par l’homme, y compris les milieux humains et les facteurs sociaux et culturels qui les
déterminent ainsi que les éléments biotiques et abiotiques de la nature. Par la suite, la protection
de l’environnement, la préservation des équilibres biologiques et la sauvegarde des ressources
naturelles contre toutes causes de dégradation ou d’altération par les pollutions industrielles sont
d’intérêt général.
Concernant la pollution industrielle, l’article 4 loi 99-021 affirme qu’il y a pollution
industrielle lorsque l’environnement est altéré dans sa composition par la présence d’une
substance polluante ayant comme origine une activité industrielle qui lui fait subir des
modifications quantitatives et qualitatives. Ainsi, l’article 9 loi 99-021 informe que tout
exploitant industriel a l’obligation de sauvegarder l’environnement par une production plus
propre et une réduction, valorisation, traitement et élimination des déchets.
3.2.1. Impacts négatifs
3.2.1.1. Les rejets solides, liquides, gazeux
Les rejets du présent travail peuvent être classés comme suit :
-Rejets solides : le sable et le charbon actif qui assurent la filtration de l’eau de mer, les
excrès des crustacés. Leur entassement entraîne des mauvaises odeurs pour les voisinages.
-Rejets liquides : eau de rinçage et de nettoyage des viviers de stockage. La présence des
éléments chimiques comme les toxines présentes dans ces liquides peuvent être néfastes pour la
nappe phréatique et les cultures.
-Rejets gazeux : fluide frigorigène des divers équipements frigorifiques utilisés dans les
viviers de stockage et les conteneurs frigorifiques, les gaz d’échappement du camion. Ils sont
très néfastes surtout pour la couche d’ozone qui est très sensible aux attaques des composés
naturels contenant de l’hydrogène, de l’azote et du chlore. Ces éléments émergent dans
l’atmosphère à cause des fuites de fluides frigorigènes.
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
68
3.2.1.2. L’effet de serre
L’effet de serre résulte de la diminution de la couche d’ozone. Celui-ci se manifeste par
un réchauffement de la planète entrainant l’instabilité du climat. Les gaz à effet de serre sont : le
H2O, le CO2, CH4, N2O, O3. Certains de ces gaz sont naturels, d’autres sont dus à l’activité
humaine provenant des gaz d’échappement et du fluide frigorigène. Ils retiennent et accumulent
de la chaleur. Ainsi, à trop grande quantité, ils sont responsables du réchauffement de la planète.
3.2.1.3. Disparition de l’espèce
Cette dégradation résulte de la surexploitation abusive et sauvage des crustacés. Elle se
manifeste lorsqu’on ne respecte pas les périodes de pêches et la taille minimale à capturer.
3.2.2. Impacts positifs
Comme les crustacés concernés sont à forte valeur marchande et ils sont plus recherchés
et coûtent plus chers vivants que congelés, le projet apportera ainsi des devises et un grand
développement du secteur pêche dans notre pays. De plus, ce projet va fournir des emplois pour
les habitants de la région et améliorera leur condition de vie.
3.3. Mesures prises
3.3.1. Les normes à suivre
Pour réussir sur le marché régional et international, il est donc nécessaire de suivre
certaines normes qui assurent la satisfaction des besoins du client et le respect de
l’environnement.
Les « valeurs limites » de rejet sont fixées sur la base des caractéristiques particulières du
milieu récepteur. Elles doivent être fixées pour le débit des effluents, la température, le pH, les
flux et les concentrations des polluants principaux. En outre, la pratique des normes de qualité
ISO 9000, et l’ISO 14 000 normes relatives à la protection de l’environnement, constituera à
terme un objectif favorisant la compétitivité.
TECHNOLOGIE DU TRANSPORT FRIGORIFIQUE ET CONCEPTION DU LOGICIEL
69
3.3.2. Les solutions adoptées pour les rejets solides, liquides, gazeux
D’une part, pour réduire la quantité des déchets solides qui sont, dans notre cas, les
sables et les charbons actifs, la transformation de ces produits en engrais organiques sera
bénéfique au secteur agriculture. Le procédé de transformation peut être inclus à la chaîne de
réalisation du projet ou assurer par une autre petite usine.
D’autre part, les effluents liquides seront traités avant de les déverser dans
l’environnement. De plus, on déverse les eaux usées même traitées dans les canalisations
jusqu’aux dalles prévues pour cette effet.
Finalement, les rejets gazeux sont parfaitement évitables. L’utilisation du fluide R404a
faisant parti de la nouvelle génération, dans toutes les installations, préserve l’environnement.
3.3.3. Sensibilisation des pêcheurs
Les mesures portent sur : le maintien de la taille minimale à la première capture, le
maintien de l’interdiction de capture des femelles ovées, la fixation de la période de fermeture de
la pêche sur toute l’étendue du territoire.
Cette étude ne représente qu’une petite partie de ce qu’on entend par étude d’impacts
environnementaux. Par ailleurs, elle doit être élaborée en même temps que le projet afin
d’obtenir le permis environnemental. De plus, elle nous a permis d’évaluer et d’analyser les
risques potentiels résultants de la réalisation de ce projet. Cependant, on peut gérer facilement les
effets indésirables. Enfin, ce projet est un grand développement socio-économique tant pour la
région d’implantation que pour le pays.
70
CONCLUSION
L’adoption de cette nouvelle technique industrielle concernant le stockage des crustacés
vivants permet de minimiser les pertes surtout les mortalités rencontrées durant les
manipulations de ces animaux. Cela est nécessaire pour réussir sur le marché régional et
international avec des produits extrêmement compétitifs, de haute qualité et à forte valeur
ajoutée.
La réalisation du présent travail est basée en fonction de l’étude de faisabilité à
Madagascar. La Région d’Anosy a été spécialement choisie pour l’implantation du site en raison
de sa richesse en ces produits de mer de haute valeur marchande (langouste, crabe).
Étant donné la fragilité de ces crustacés, le maintien en vie de ces animaux exige un
milieu favorable à leur survie. Ceci requiert de diverses techniques et beaucoup d’entretien.
Parmi eux, l’application du froid permet de réduire et de maintenir la température dans l’eau afin
de diminuer l’absorption en oxygène, la multiplication des micro-organismes.
Le présent ouvrage est consacré sur les installations frigorifiques nécessaires dans les
unités de stockage et le transport frigorifique des crustacés vivants. De plus, la conception du
logiciel STOCRUSTACE répond aux exigences des clients. Cela leur permet de bien déterminer
la quantité des crustacés à stocker avec le modèle du bac qu’ils veulent utiliser.
Finalement, le respect de la période de pêche de ces produits maritimes ainsi que les
critères nécessaires pour la première capture évitent la surexploitation de ces animaux et de
maintenir une activité durable bénéficiant ainsi la région ainsi que la nation.
BIBLIOGRAPHIE
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[22] http://izos.czech-trade.fr/verre-isolant
[23] http://www.gls.fr/mementoc30.htm
[24] http://www.eauplaisir.com/annuaire/doc_filtrations.php
[25] http://www.ifremer.fr/lpo/speich/COURS/PO1_03TSrho.pdf
LISTE DES ANNEXES
ANNEXE n°1 : Capacité thermique massique (J.kg-1.K-1) d’eau à différentes pressions, températures et salinités
ANNEXE n°2 : Masse volumique d’eau (kg.m-3) à différentes pressions, températures et
salinités ANNEXE n°3 : Cycle frigorifique de la chambre froide
ANNEXE n°4 : Cycle frigorifique du vivier de stockage
ANNEXE n°5 : Cycle frigorifique du présentoir à crustacés
ANNEXE n°6 : Cycle frigorifique du bac frigorifique
ANNEXE n°7 : Diagramme de l’air humide
ANNEXE n°8 : Schéma fluidique de la chambre froide
ANNEXE n°9 : Schéma descriptif de la chambre froide
ANNEXE n°1 : CAPACITE THERMIQUE MASSIQUE (J.kg-1.K-1) D’EAU A
DIFFERENTES PRESSIONS, TEMPERATURES ET SALINITES
P en dbar Température °C 0°C 10°C 20°C 30°C Salinité
0 1 000 2 000 5 000
10 000
4 048.4 4 011.5 3 978.0 3 896.3 3 807.7
4 041.8 4 012.9 3 986.3 3 919.6 3 842.3
4 044.8 4 020.2 3 976.2 3 938.6 3 966.7
4 049.1 4 026.9 4 006.2 3 952.0 3 883.0
25
0 1 000 2 000 5 000
10 000
4 017.2 3 982.1 3 950.3 3 872.5 3 788.2
4 013.8 3 896.2 3 960.8 3 897.0 3 823.2
4 019.1 3 995.4 3 973.3 3 916.7 3 847.4
4 024.7 4 003.2 3 983.1 3 930.6 3 863.6
30
0 1 000 2 000 5 000
10 000
3 986.5 3 953.3 3 923.1 3 849.3 3 769.1
3 986.3 3 959.9 3 935.7 3 874.7 3 804.4
3 993.9 3 970.9 3 949.6 3 895.0 3 828.3
4 000.7 3 979.7 3 960.2 3 909.2 3 844.3
35
0 1 000 2 000 5 000
10 000
3 956.4 3 925.0 3 896.4 3 826.4 3 750.6
3 959.3 3 934.1 3 910.9 3 852.8 3 785.9
3 968.9 3 946.8 3 926.2 3 973.5 3 809.3
3 977.0 3 956.6 3 937.6 3 888.1 3 825.1
40
ANNEXE n°2 : MASSE VOLUMIQUE D’EAU (kg.m-3) A DIFFERENTES
PRESSIONS, TEMPERATURES ET SALINITES
P en dbar Température °C 0°C 10°C 20°C 25°C 30 Salinité
0 100 1 000 2 000 5 000
10 000
999.843 1 000.351 1 004.873 1 009.790 1 023.885 1 045.337
999.206 998.664
1 002.739 1 007.178 1 019.962 1 039.652
998.206 998.664
1 002.739 1 007.178 1 019.962 1 039.652
997.048 997.499
1 001.512 1 005.884 1 018.479 1 037.902
995.651 996.096 1 00.062 1 004.382 1 016.827 1 036.031
25
0 100 1 000 2 000 5 000
10 000
1 24.071 1 024.552 1 028.826 1 033.477 1 046.840 1 067.280
1 023.051 1 023.507 1 027.563 1 031.982 1 044.708 1 064.296
1 020.954 1 021.393 1 025.306 1 029.571 1 041.871 1 060.866
1 019.569 1 020.003 1 023.866 1 028.076 1 040.221 1 058.995
1 017.985 1 018.414 1 022.238 1 026.406 1 038.430 1 057.023
30
0 100 1 000 2 000 5 000
10 000
1 028.106 1 028.582 1 032.818 1 037.429 1 050.678 1 070.958
1 026.952 1 027.404 1 031.431 1 035.817 1 048.451 1 067.907
1 024.763 1 025.199 1 029.087 1 033.325 1 045.547 1 064.428
1 023.343 1 023.774 1 027.613 1 031.798 1 043.871 1 062.538
1 021.729 1 022.155 1 025.956 1 030.100 1 042.057 1 060.551
35
0 100 1 000 2 000 5 000
10 000
1 032.147 1 032.619 1 036.818 1 041.389 1 054.526 1 071.650
1 030.862 1 031.311 1 035.307 1 039.661 1 052.206 1 071.531
1 028.582 1 029.016 1 032.879 1 037.089 1 049.235 1 068.004
1 027.127 1 027.556 1 031.371 1 035.531 1 047.533 1 066.096
1 025.483 1 025.907 1 029.686 1 033.807 1 045.698 1 064.092
40
ANNEXE n°3 : CYCLE FRIGORIFIQUE DE LA CHAMBRE FROIDE
ANNEXE n°4 : CYCLE FRIGORIFIQUE DU VIVIER DE STOCKAGE
ANNEXE n°5 : CYCLE FRIGORIFIQUE DU PRESENTOIR A CRUSTACES
ANNEXE n°6 : CYCLE FRIGORIFIQUE DU BAC FRIGORIFIQUE
ANNEXE n°7 : DIAGRAMME DE L’AIR HUMIDE
ANNEXE n°8 : SCHEMA FLUIDIQUE DE LA CHAMBRE FROIDE: SCHEMA FLUIDIQUE DE LA CHAMBRE FROIDE
: SCHEMA FLUIDIQUE DE LA CHAMBRE FROIDE
ANNEXE n°9 : SCHEMA DESCRIPTIF DE LA CHAMBRE FROIDE
TABLE DES MATIERES
INTRODUCTION ........................................................................................................................... 1
PARTIE I : ETUDES PRELIMINAIRES .........................................................................................
CHAPITRE 1 :ÉTUDE BIOLOGIQUE DES CRUSTACÉS ......................................................... 3
1.1. Généralités sur les crustacés concernés ............................................................................ 3
1.1.1. Les langoustes ........................................................................................................... 3
1.1.2. Homard ...................................................................................................................... 3
1.1.3. Les crabes .................................................................................................................. 3
1.2. Physiologie des crustacés ................................................................................................. 3
1.2.1. Croissance et mue ...................................................................................................... 4
1.2.2. Reproduction ............................................................................................................. 4
1.2.3. Système circulatoire .................................................................................................. 4
1.2.4. Excrétion ................................................................................................................... 4
1.2.5. Respiration en eau ..................................................................................................... 4
1.2.6. Respiration aérienne .................................................................................................. 4
CHAPITRE 2 :LES INSTALLATIONS DE STOCKAGE ............................................................ 5
2.1. Les techniques et engins de pêche .................................................................................... 5
2.2. Stockage des crustacés ...................................................................................................... 5
2.2.1. Stockage à bord des bateaux ..................................................................................... 5
2.2.2. Stockage intermédiaire .............................................................................................. 6
2.2.3. Stockage à terre ......................................................................................................... 6
CHAPITRE 3 :NOTIONS SUR LE PRINCIPE DE LA PRODUCTION DU FROID ................. 7
3.1. Production du froid ........................................................................................................... 7
3.2. Circuit frigorifique ............................................................................................................ 7
3.3. Les transferts de chaleur ................................................................................................... 8
3.3.1. Rayonnement ............................................................................................................. 9
3.3.2. Conduction ................................................................................................................ 9
3.3.3. Convection ................................................................................................................ 9
CHAPITRE 4 :LA MAITRISE DE LA QUALITE ...................................................................... 11
4.1. Les objectifs à atteindre .................................................................................................. 11
4.2. Facteurs affectant la survie des crustacés ....................................................................... 11
4.2.1. Facteurs mécaniques et biotiques ............................................................................ 11
4.2.2. Facteurs affectant la survie en eau .......................................................................... 12
4.2.3. Les facteurs affectant la survie hors d’eau .............................................................. 12
4.2.4. Les maladies ............................................................................................................ 12
4.3. Solutions prises ............................................................................................................... 12
4.3.1. Contrôle des produits lors du chargement ou de la réception dans les unités de
stockage ................................................................................................................................. 12
4.3.2. Maîtrise de la contamination et de la prolifération.................................................. 12
CHAPITRE 5 :OPTIMISATION DU STOCKAGE ..................................................................... 13
5.1. Les critères à respecter ................................................................................................... 13
5.1.1. Eau de mer ............................................................................................................... 13
5.1.2. Sable de filtration .................................................................................................... 13
5.2. Principe de fonctionnement d’une unité de stockage ..................................................... 14
5.2.1. Le pompage ............................................................................................................. 14
5.2.2. La filtration .............................................................................................................. 15
5.2.3. Oxygénation ............................................................................................................ 15
5.2.4. Thermorégulation .................................................................................................... 15
CHAPITRE 6 :ETUDE DE LA REGION D’IMPLANTATION ................................................. 16
6.1. Présentation de la Région ............................................................................................... 16
6.2. Climat ............................................................................................................................. 16
6.3. Milieu humain ................................................................................................................. 16
6.4. Situation de l’emploi ...................................................................................................... 17
6.5. Pêche et ressources halieutiques ..................................................................................... 17
PARTIE II : CALCULS ET DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE
FRIGORIFIQUES .............................................................................................................................
CHAPITRE 1 :MODE DE CALCUL ........................................................................................... 19
1.1. Dimensionnement des unités de stockage ...................................................................... 19
1.2. Calcul des charges thermiques externes ......................................................................... 20
1.2.1. Charges thermiques par transmission à travers les parois ....................................... 20
1.2.2. Charge thermique due au renouvellement d’air ...................................................... 20
1.2.3. Charge thermique par ouverture des portes ............................................................. 21
1.3. Calcul des charges thermiques internes indépendantes des denrées entreposées ........... 23
1.3.1. Charge thermique due à l’éclairage ......................................................................... 23
1.3.2. Charge thermique due aux personnes ...................................................................... 23
1.4. Charges thermiques internes dépendantes des denrées entreposées ............................... 23
1.4.1. Charge thermique due à la respiration des crustacés et aux bulles d’air ................. 25
1.5. Puissance frigorifique intermédiaire de l’évaporateur .................................................... 25
1.6. Puissance frigorifique de l’évaporateur .......................................................................... 25
1.7. Charge thermique due aux moteurs des ventilateurs des évaporateurs .......................... 25
1.8. Puissance frigorifique effective de l’évaporateur ........................................................... 26
CHAPITRE 2 :DIMENSIONNEMENTS DES UNITES DE STOCKAGE ET CALCUL DES
CHARGES THERMIQUES ......................................................................................................... 27
2.1. Chambre froide de stockage ........................................................................................... 27
2.1.1. Dimensionnements des bassins et de la chambre froide ........................................ 27
2.1.2. Calcul des charges thermiques ................................................................................ 27
2.2. Vivier de stockage .......................................................................................................... 32
2.2.1. Dimensionnement du vivier de stockage ................................................................ 32
2.2.2. Isolation du vivier de stockage et calcul de la charge thermique par transmission 32
2.2.3. Calcul des charges thermiques dues au renouvellement d’air et à l’éclairage ........ 33
2.2.4. Charges dues aux denrées entrantes ........................................................................ 34
2.3. Présentoir à crustacés ...................................................................................................... 34
2.3.1. Dimensionnement du présentoir à crustacés ........................................................... 34
2.3.2. Isolation du présentoir à crustacés et calcul des charges par transmission ............. 35
2.3.3. Calcul des charge thermiques dues au renouvellement d’air et à l’éclairage .......... 36
2.3.4. Charges dues aux denrées entrantes ........................................................................ 36
CHAPITRE 3 :SELECTION DES EVAPORATEURS ET DES COMPRESSEURS ................. 37
3.1. Bilan frigorifique et sélection des évaporateurs ............................................................. 37
3.2. Sélection des compresseurs ............................................................................................ 40
3.2.1. Paramètres thermodynamiques ............................................................................... 40
3.2.2. Calculs préalables pour sélectionner les compresseurs. .......................................... 41
CHAPITRE 4 :SELECTION DES AUTRES COMPOSANTS ................................................... 44
4.1. Bilan d’énergie ............................................................................................................... 44
4.1.1. Calcul du coefficient d’effet frigorifique ................................................................ 44
4.1.2. Calcul du coefficient de performance frigorifique d’un compresseur idéal ............ 44
4.1.3. Rendement frigorifique de l’installation ................................................................. 44
4.2. Sélection des condenseurs .............................................................................................. 45
4.3. Calcul des tuyauteries du fluide frigorigène ................................................................... 46
4.3.1. Diamètre des tuyauteries ......................................................................................... 46
4.3.2. Longueur des tuyauteries ........................................................................................ 47
4.4. Sélection des détendeurs ................................................................................................. 48
4.4.1. Perte de charge dans la tuyauterie de liquide .......................................................... 48
4.4.2. Perte de charge dans les accessoires qui se trouvent en amont du détendeur ......... 48
4.4.3. Perte de charge dans la tuyauterie de liquide ascendante ........................................ 48
PARTIE III : TECHNOLOGIE DU TRANSPORT ET CONCEPTION DU LOGICIEL
CHAPITRE 1 :TRANSPORT FRIGORIFIQUE .......................................................................... 52
1.1. Généralités ...................................................................................................................... 52
1.2. Caractéristiques du camion-vivier .................................................................................. 52
1.3. Contrôles avant chargement ........................................................................................... 52
1.4. Technologies du froid dans le transport ......................................................................... 52
1.5. Caisse isotherme du camion ........................................................................................... 53
1.6. Calculs et dimensionnements des équipements frigorifiques ......................................... 53
1.6.1. Dimensionnement du bac frigorifique ..................................................................... 53
1.6.2. Charge thermique par transmission à travers les parois .......................................... 54
1.6.3. Charges thermiques par renouvellement d’air et à l’éclairage ................................ 54
1.6.4. Charge thermique due à l’eau et au sable de filtration ............................................ 55
1.6.5. Sélection du compresseur et du condenseur ............................................................ 56
1.6.6. Dimensionnement des tuyauteries ........................................................................... 57
1.6.7. Sélection du détendeur ............................................................................................ 58
1.7. Système de régulation des installations frigorifiques ..................................................... 58
CHAPITRE 2 :SIMULATION DES MOYENS DE STOCKAGE DES CRUSTACÉS VIVANTS
....................................................................................................................................................... 60
2.1. But de la simulation ........................................................................................................ 60
2.2. Description du langage C# ............................................................................................. 60
2.3. Présentation du logiciel .................................................................................................. 61
2.3.1. Ecran de départ ........................................................................................................ 61
2.3.2. Menu principal ........................................................................................................ 61
2.3.3. Fenêtre de simulation de la chambre froide ............................................................ 62
2.3.4. Fenêtre de simulation du vivier de stockage ........................................................... 64
2.3.5. Simulation du présentoir à crustacés ....................................................................... 65
CHAPITRE 3 :REGARD SUR L’ENVIRONNEMENT.............................................................. 66
3.1. Projet ............................................................................................................................... 66
3.2. Etudes d’impacts environnementaux ............................................................................ 66
3.2.1. Impacts négatifs ....................................................................................................... 67
3.2.2. Impacts positifs ....................................................................................................... 68
3.3. Mesures prises ................................................................................................................ 68
3.3.1. Les normes à suivre ................................................................................................. 68
3.3.2. Les solutions adoptées pour les rejets solides, liquides, gazeux ............................. 69
3.3.3. Sensibilisation des pêcheurs .................................................................................... 69
CONCLUSION…………………………………………………………………………………..70
Auteur : ANDRIANTSIMBA Riana Andoniavo
Tel : 032 40 478 24
Adresse : Bloc Scacco Isaha Fianarantsoa 301
Titre du mémoire: « TECHNOLOGIE D’UNE UNITE DE STOCKAGE ET TRANSPORT
FRIGORIFIQUES DES CRUSTACES VIVANTS AVEC CONCEPTION DU LOGICIEL
STOCRUSTACE »
Nombres de pages : 70
Nombre de figures : 15
Nombre de tableaux : 54
RESUME
Afin d’améliorer la croissance économique de Madagascar, il est important d’adopter des
nouvelles techniques plus performantes se rapprochant des filières potentielles dans chaque
région. Cette étude, qui repose sur des analyses bibliographiques, expose les besoins en froid du
stockage et transport des crustacés vivants. La conception du logiciel permet aussi de faciliter le
dimensionnement des équipements frigorifiques dans les diverses unités de stockage selon la
quantité à stocker et la possibilité financière de chaque personne ou entreprise intéressée.
Mots clés: crustacés, crabes, langoustes, stockage, transport, équipements frigorifiques.
ABSTRACT
In order to improve the growth economic of Madagascar, it’s important to adopt new
technique more highly efficient getting closer the potential channels in each region. Based upon
literature review, this study describes the need of cooling equipment associated to live crabs and
lobsters storage and transportation. The design of the ordinate software allow easy the
measurements of the refrigerated equipments in the varied units of storage according to the
quantity to be stocked and the financial possibility of each person or interested firm.
Keywords: shellfish, crabs, lobsters, storage, transport, refrigerated equipments
Rubrique: froid
Directeur du mémoire : Professeur Josoa Albert RANDRIAMORASATA