L'aération des grains


Fiche technique - ISSN 1198-7138  -  Imprimeur de la Reine pour l'Ontario
Agdex : 110/717
Date de publication : 08/87
Commande no. 87-053
Dernière révision : 08/87
Situation :
Rédacteur : D. Hilborn - services du génie agricole/MAAARO.

Table des matières

  1. Introdution
  2. Quand faut-il aérer?
  3. Durée de l'aération
  4. Débits d'air pour l'aération
  5. Direction du mouvement de l'air
  6. Pré-conditionnement des grains pour l'aération
  7. Surveillance du grain stocké
  8. Systèmes d'aération disponibles
  9. Conception des systèmes de conduits d'aération
  10. Choix des ventilateurs d'aération
  11. Aide disponible
  12. Remerciements

Introdution

L'aération est le procédé qui consiste à forcer de petites quantités d'air à travers les grains stockés pour en maintenir la qualité. Pour ce faire, l'aération doit réduire ou éliminer les conditions suivantes :

Les écarts de température et d'humidité dans la masse de grain

À mesure que l'on remplit le silo d'entreposage, la température des grains rajoutés peut varier à cause de la différence dans leur maturité, des conditions climatiques et de la fluctuation dans le séchage. Même si la condition moyenne du grain est très bonne, il peut se créer, dans le silo, des zones d'échauffement ou de détérioration.

Le grain tiède ou chaud

Malgré une teneur en eau faible, il peut quand même survenir des problèmes avec du grain stocké tiède ou chaud (figure 1). La température élevée des grains peut être causée par une chaleur élevée au champ ou par un refroidissement inadéquat des grains après leur passage au séchoir.

Rapport de la température et de l'humidité des grains stockés avec l'accroissement des insectes, l'abaissement du taux de germination (jusqu'à 95 % sur une durée de 35 semaines) et le développement de moisissure attribuable aux grains humides.

Figure 1. Rapport de la température et de l'humidité des grains stockés avec l'accroissement des insectes, l'abaissement du taux de germination (jusqu'à 95 % sur une durée de 35 semaines) et le développement de moisissure attribuable aux grains humides.

Les écarts de température entre la masse de grain et l'air ambiant (extérieur)

Les écarts de température entre la masse des grains et l'air extérieur ambiant occasionneront des problèmes de migration de l'humidité. La figure 2 illustre un phénomène typique de migration automnale causée par des températures ambiantes inférieures.

Migration automnale de l'humidité.

Figure 2. Migration automnale de l'humidité.

Les écarts de température vont créer des courants d'air dûs au phénomène naturel de convection : l'air frais descend au travers des grains froids le long de la paroi extérieure et remonte à travers les grains chauds au centre du silo. À mesure qu'il remonte, l'air se réchauffe, accroît sa capacité de rétention d'eau et recueille de l'humidité provenant des grains. Toutefois, lorsque l'air s'approche de la surface supérieure plus fraîche, il se rafraîchit, perd de sa capacité de rétention d'eau et libère l'humidité absorbée plus tôt. Il se crée ainsi une zone plus humide, plus susceptible à la dégradation, vers le centre supérieur du silo.

Au printemps, le flux de l'air est inversé (figure 3) à cause des températures ambiantes plus élevées.

Migration printanière de l'humidité.

Figure 3. Migration printanière de l'humidité.

La condensation susceptible de causer une dégradation du grain se produira au centre inférieur du silo.

Quand faut-il aérer?

On doit aérer le grain dès que possible après l'avoir stocké. Cela est d'autant plus important s'il existe de grands écarts de température ou d'humidité, ou si la masse au complet est chaude au départ. À l'automne, on doit abaisser la température du grain pour qu'elle s'apparente à la température moyenne de l'extérieur. L'aération doit s'effectuer dès que la température moyenne de l'air à l'extérieur est d'au moins 5 oC plus froide que la température la plus chaude à l'intérieur du silo. Le refroidissement s'effectue, par étapes, jusqu'à ce que l'ensemble du grain atteigne de 0 à -5 oC. Au printemps, on doit procéder au réchauffement du grain si l'on prévoit le garder pour une période de temps prolongée (après juin) ou si la température de la masse de grain est inférieure à 0 oC. Le cas échéant, les ventilateurs sont actionnés dès que la température moyenne à l'extérieur atteint 5 à 7 oC de plus que la température du grain.

Durée de l'aération

Semblable au séchage du grain effectué par le passage d'un « front de séchage » dans un séchoir, le refroidissement ou le réchauffement du grain par aération est le résultat d'un front d'aération qui se déplace vers le haut ou vers le bas à travers la masse de grains (dépendant de la direction de la circulation d'air). Le tableau 1 indique le temps nécessaire pour que le « front d'aération » se déplace à travers le grain. Le temps de déplacement dépend du taux de circulation de l'air par unité de volume, du grain et du temps nécessaire pour refroidir ou réchauffer la masse.

Tableau 1. Temps requis pour le déplacement du front d'aération à travers le grain.
L/s/m3 Débit d'air
pi3/min/boisseau
Refroidissement du grain à l'automne (h) Refroidissement du grain l'hiver (h) Refroidissement du grain au printemps (h)
0,65 1/20 300 400 240
1,3 1/10 150 200 120
2,6 1/5 75 100 60
3,2 1/4 60 80 48
4,3 1/3 45 61 36
6,5 1/2 30 40 24
9,7 3/4 20 27 16
13,0 1 15 20 12

Une fois commencée, l'aération doit se poursuivre (même durant les périodes de grande humidité) jusqu'à ce que le front d'aération ait traversé la masse de grains au complet. Après le passage du front, la température du grain sera relativement uniforme; toutefois si l'on poursuit l'aération, particulièrement durant les périodes de grande humidité, un nouveau front sera créé.

Débits d'air pour l'aération

Les débits d'air normaux pour l'aération varient de 1 à 2 litres d'air par seconde par mètre cube de grains (1-2 L/s/m3) (0,08-0,16 pi3/m/boisseau). Certains systèmes plus gros utilisent des débits d'air moindres (0,3-0,5 L/s/m3); cette façon de procéder exige toutefois des méthodes de travail soignées et de bonnes installations. On emploiera des débits plus élevés (2-6 L/s/m3) si le grain stocké a une teneur en eau plus élevée ou si la différence d'humidité avec l'extérieur est prononcée.

Il ne faut pas s'attendre à ce qu'un système d'aération soit un système de séchage du grain, car la vitesse d'opération à l'air naturel est au moins dix fois inférieure à celle obtenue avec l'air chauffé.

Direction du mouvement de l'air

L'air servant à l'aération peut se déplacer vers le haut ou vers le bas à travers la masse de grains. La plupart des ventilateurs peuvent tirer ou pousser l'air; toutefois, il arrive souvent que la direction ait une influence sur les volumes d'air déplacé et sur les besoins en puissance.

Comme l'illustrent les figure 4 et figure 5, chaque système a ses avantages et ses désavantages.

Déplacement de l'air vers le haut.

Figure 4. Déplacement de l'air vers le haut.

 

Déplacement de l'air vers le bas.

Figure 5. Déplacement de l'air vers le bas.

Bref, l'aération peut se faire dans les deux directions. Ce qui importe c'est de comprendre les principes de la méthode choisie et de savoir où effectuer la surveillance selon chaque système.

Pré-conditionnement des grains pour l'aération

Les produits fins, les graines de mauvaises herbes et autres particules étrangères entravent l'aération, particulièrement si elles se concentrent à certains endroits. Parce que l'aération fait appel à des débits d'air faibles, tout accroissement de résistance aura un effet prononcé sur la configuration des mouvements d'air à travers la masse de grains. Le front d'aération se déplacera beaucoup plus lentement à travers la zone de particules fines (figure 6).

Chronologie du mouvement du front d'aération vers le haut (ou vers le bas) dans la masse de grains.

Figure 6. Chronologie du mouvement du front d'aération vers le haut (ou vers le bas) dans la masse de grains.

Pour éviter ce problème, on peut employer une ou plusieurs des méthodes suivantes :

  1. Nettoyer le grain avant son entreposage.
  2. Prévenir le fractionnement du grain en évitant un débit trop rapide à son entrée dans l'aire de stockage.
  3. Assurer la distribution uniforme (y compris celle des particules fines) dans le silo. Il en résultera toutefois une densité plus forte dans l'ensemble du silo et une augmentation générale de la résistance à la circulation de l'air.
  4. Retirer une partie du grain du centre du silo, ce qui pourra éliminer une partie des particules fines accumulées à cet endroit. Le volume retiré est remplacé par du grain propre.
  5. S'assurer que le front d'aération traverse l'ensemble du grain. Cela peut vouloir dire un temps d'aération plus long, une augmentation de la puissance du ventilateur ou une réduction de l'épaisseur de la masse de grain.

Surveillance du grain stocké

Pour bien contrôler le grain stocké, l'exploitant doit pouvoir mesurer la température du grain partout dans le silo, particulièrement au dernier point du front d'aération. Dans les petits silos, les sondes peuvent s'avérer très efficaces; toutefois, dans les silos de grande capacité, on doit souvent faire appel à un système de surveillance à distance utilisant des thermocouples.

Si l'exploitant doit pénétrer dans le silo pour y inspecter le grain, il doit respecter de bonnes mesures de sécurité.

  1. Ne jamais pénétrer à l'intérieur du silo lorsque l'appareil de déchargement fonctionne.
  2. Si le silo a été partiellement vidé, faire attention aux ponts de grains qui cachent des cavités.
  3. Procéder à l'installation d'échelles à l'intérieur des silos pour permettre un accès facile et sécuritaire. Utiliser une corde de sécurité lorsque l'exploitant quitte l'échelle.

Systèmes d'aération disponibles

On peut aérer les petites quantités de grains à l'aide d'un système portatif qui est disponible dans le commerce et qui se compose d'un tuyau perforé pouvant s'insérer dans la masse de grains. Un petit ventilateur est installé au bout du tuyau. Les cellules de stockage plus importantes nécessitent un système plus complexe. Dans les silos ronds, on utilise un des systèmes suivants :

  1. Un conduit perforé simple;
  2. Un conduit perforé en forme de croix;
  3. Un conduit en forme de V;
  4. Une section perforée de forme rectangulaire dans le centre du plancher;
  5. Un plancher entièrement perforé.

Les trois premiers systèmes peuvent être placés au-dessus ou en dessous du plancher. Les systèmes placés au-dessus du plancher sont habituellement moins coûteux et plus faciles à nettoyer. Les systèmes aménagés sous le plancher permettent la rotation sans entrave d'une vis à balayage horizontal, ce qui entraîne des économies substantielles de main-d'oeuvre.

Dans les silos rectangulaires, on utilise un ou plusieurs conduits parallèles placés au-dessus ou au-dessous du plancher.

Conception des systèmes de conduits d'aération

Le tableau 2 offre des directives quant aux choix des dimensions du système. On doit suivre les étapes suivantes pour utiliser correctement le tableau dans la conception d'un système.

Tableau 2. Directives relatives au système de circulation d'air.
Débit d'air (L/s) Aire minimum de la section du conduit (m2) Aire minimum de la section perforée de plancher (m2) Aire minimum de la prise d'air (m2)
250 0,03 2,5 0,05
500 0,07 5,0 0,10
750 0,10 7,5 0,15
1 000 0,13 10,0 0,20
1 250 0,17 12,5 0,25
1 500 0,20 15,0 0,30
1 750 0,23 17,5 0,35
2 000 0,27 20,0 0,40
2 250 0,30 22,5 0,45
2 500 0,33 25,0 0,50
3 000 0,40 30,0 0,60
3 500 0,47 35,0 0,70
4 000 0,53 40,0 0,80
4 500 0,60 45,0 0,90
5 000 0,67 50,0 1,00
5 500 0,73 55,0 1,10
6 000 0,80 60,0 1,20
6 500 0,87 65,0 1,30
7 000 0,93 70,0 1,40
7 500 1,00 75,0 1,50
8 000 1,07 80,0 1,60
8 500 1,13 85,0 1,70
9 000 1,20 90,0 1,80
9 500 1,27 95,0 1,90
10 000 1,33 100,0 2,00
  1. Établir la capacité d'entreposage en m3.
  2. Choisir le débit d'air souhaitable en L/s/m3.
  3. Établir la circulation d'air totale : (l) ´ (2) L/s.
  4. Consulter le tableau 2. Trouver l'aire minimum de la section du conduit (m3), l'aire minimum de plancher (m2) et l'aire minimum de la prise d'air (m2).
  5. Planifier le système en utilisant des composantes qui répondent aux minimums énumérés ci-dessus ou qui les dépassent.

On doit aussi tenir compte de la variation dans la distance que l'air doit parcourir à travers le grain, particulièrement dans les silos rectangulaires. Une manière de savoir si on a les bonnes dimensions est de calculer le trajet le plus long entre le conduit et la surface du grain et de s'assurer qu'il ne dépasse pas une fois et demie (1 1/2) le trajet le plus court. La figure 7 indique le nombre et la position des conduits dans un bâtiment rectangulaire.

Conduits latéraux requis dans un bâtiment rectangulaire.

Figure 7. Conduits latéraux requis dans un bâtiment rectangulaire.

Choix des ventilateurs d'aération

Les ventilateurs hélicoïdaux (figure 8) sont les plus employés mais on utilise également les ventilateurs centrifuges. Le choix du ventilateur doit dépendre du débit requis et de la pression statique.

Figure 8. Ventilateur d'aération typique.

Figure 8. Ventilateur d'aération typique.

La pression statique dépend du débit d'aération voulu, de la profondeur, de la masse et du genre de grain (tableau 3)

Tableau 3. Pression statique approximative en pascals (pouces).
Grain entreposé Épaisseur de grain en mètres (pieds) Taux daération en L/s/m3
(pi3/min/boisseau)
2,6 (1/5) 1,3 (1/10) 0,65 (1/20)
mäis et soya 3 (10) 125 (0,5) 110 (0,45) 100 (0,4)
4,5 (15) 150 (0,6) 140 (0,55) 125 (0,5)
6 (20) 190 (0,75) 160 (0,65) 140 (0,55)
9 (25) 250 (1,0) 200 (0,8) 160 (0,65)
blé, avoine et sorgho 3 (10) 290 (1,15) 250 (1,0) 240 (0,95)
4,5 (15) 380 (1,5) 310 (1,25) 260 (1,05)
6 (20) 540 (2,15) 400 (1,6) 300 (1,2)
9 (25) 750 (3,0) 510 (2,05) 360 (1,45)

On peut utiliser la figure 9 pour établir le modèle et la puissance de ventilateur requis. Pour ce faire, on reprend le débit d'air établi à l'étape 3 de la conception du système de conduits.

Figure 9. Graphique de rendement de ventilateurs hélicoïdaux typiques.

Figure 9. Graphique de rendement de ventilateurs hélicoïdaux typiques.

Aide disponible

On peut obtenir de l'aide supplémentaire auprès des Services de génie agricole du ministère de l'Agriculture, de l'Alimentation et des Affaires rurales de l'Ontario. Plusieurs fabricants et dépositaires disposent de renseignements et de personnel qualifié pour résoudre vos problèmes.

Facteurs de conversion métrique

1 pouce d'eau = 250 Pa (pascals)

1 pied cube par minute = 0,47 L/s (litres par seconde)

100 boisseaux = 3,6 m3 (mètres cubes)

1 pied cube par minute par boisseau = 13 L/s/m3 (litres par seconde par mètres cubes)

1 pied = 0,3 m (mètre)

1 pied carré = 0,1 m2 (mètres carrés)

1 cheval-vapeur = 0,75 kW (kilowatts)

Remerciements

Tableau 1 Managing and Aeration System in Your Grain Storage; Farm Information Service, Union des producteurs de grains Ltée, Winnipeg.

Tableau 2, figures 2, 3, 7 - Movement of Natural Air Thru Grain; O.H. Friesen & H.P. Harnes, Section de l'ingénierie, Agriculture Manitoba.

Nous remercions le Secrétariat d’État pour sa contribution financière à la réalisation de la présente fiche technique.

 

Pour plus de renseignements :
Sans frais : 1 877 424-1300
Local : 519 826-4047
Courriel : ag.info.omafra@ontario.ca