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Gestion de température de cuve de vinification automatisé

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Gestion de température de cuve de vinification automatisé

Messagepar Sam AP » 10 Avril 2019, 10:01

Paul Berger, de formation d'ingénieur généraliste, a repris le domaine familiale, BERGER-RIVE, situé en Bourgogne sur la commune de Cheilly-les-Maranges. Il cultive 22ha de vignes et produit 150000 bouteilles par an en moyenne.


Paul a conçu un système de gestion de la température des cuves de vinification dans lesquelles sont réalisées les vinifications sur une durée d'environ 20 à 30 jours : Macération pré-fermentaire, fermentation et macération post-fermentaire.

Pourquoi :

Pourquoi gérer la température des cuves :


Au début de la vinification, la fermentation crée de la chaleur et risque de faire monter la cuve à une température dangereuse pour les levures, la température doit donc être maintenue en dessous de 32°C environ, au bout de 2 semaines de fermentation, la température redescend et il est intéressant de maintenir la température autour de 30 à 32°C pour favoriser une extraction souple en phase de macération post fermentaire.
Le système doit donc à la fois pouvoir refroidir et réchauffer la cuve.

Intérêt du système électronique de gestion de température :

Utiliser des tuyaux de circulation de l'eau intégrés à la cuve pour ne pas avoir à pomper le vin hors de la cuve pour le faire passer dans un échangeur externe : Avant d’installer ce système, Paul devait pomper le vin de chaque cuve pour le faire passer dans un échangeur thermique extérieur aux cuves. C’est une manœuvre qui demande beaucoup de temps et qui n’est pas optimale pour la vinification et qui a tendance à fatiguer les vins. Moins on les pompe et mieux ils se portent. Il était nécessaire de répéter ce processus tout les 2 jours pour chaque cuve.
Ne pas avoir à surveiller les températures plusieurs fois par jours et par nuit : Lors de la vinification, les cuves nécessitent une certaine surveillance, celle ci n’a pas besoin d’être en temps réel à la seconde près mais peut nécessiter plusieurs vérifications par jour et par nuit en l’absence d’un système automatique.
Avoir un système de commande centralisé et ne pas avoir besoin de se déplacer devant chaque cuve pour gérer l'électrovanne : Paul a trouvé des systèmes équivalents sur le marché mais ceux ci sont à placer sur chaque cuve et ne sont pas connectés entre eux, il faut donc passer devant chaque cuve à chaque changement d’état du circuit d’eau pour informer l’automate de la présence d’eau chaude ou froide dans les tuyaux. Tous les automates de Paul sont regroupés dans le même boîtier et sont connectés au système de gestion de la production d’eau chaude/froide, ce qui évite les déplacements devant chaque cuve.

Description de l’installation :

Partie électrique :

Paul utilise des cuves en inox possédant une ceinture de thermorégulation dans laquelle il peut faire circuler de l'eau.

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Cuve
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Il a fait installer par un plombier un circuit d'eau faisant tout le tour de sa salle de vinification et relié à un ballon d'eau sur lequel il a branché ses systèmes de chauffage et de refroidissement de l’eau.

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Circuit d'eau
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Ensuite Paul s'est occupé de brancher chaque cuve sur ce circuit d'eau en installant des électrovannes sur l'entrée de l'eau dans la ceinture de la cuve.

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électrovanne 1
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électrovannes 2
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Il a installé une sonde de température dans les doigts de chaque cuve prévu à cet effet.

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Branchement sur cuve
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Il a ensuite relié toutes les électrovannes et les sondes de température dans un boîtier électrique dans lequel il a installé des automates de gestion de température d'aquarium.

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Boîtier de commande
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Ces automates permettent de brancher une sonde de température et de définir des températures de seuils suivant lesquels il va activer 2 relais électriques. Il suffit de brancher l'électrovanne sur ces relais pour qu'elle se mette en position ouverte lorsque l'automate estime que la température a besoin d'être régulée.

Le problème qui s'est posé à Paul est que sa salle de vinification n'est composé que d'un seul circuit d'eau, il peut donc l'utiliser en chaud ou en froid mais pas les deux à la fois.
La pose d'un 2ème circuit aurait coûté trop chère et n'est pas vraiment nécessaire car l'inertie des cuves est suffisante pour qu'on puisse utiliser le même circuit pour réchauffer certaines cuves pendant un certain temps puis basculer le circuit en froid pour refroidir d'autres cuves pendant que les 1ères restent assez chaude pendant assez longtemps.
Le problème est qu'il faut tenir les automates au courant de l'état du circuit pour pas qu'il lance l'ouverture d'une vanne pour refroidir une cuve alors que le circuit est en mode chaud.
Pour cela Paul utilise 2 automates de plus pour gérer la production chaud/froid et il a rajouté 2 relais sur chaque automate d'électrovanne qui s'active en fonction de l'état du circuit :
  • Un automate est composé de 2 relais, lorsqu'il décide que sa cuve doit être thermorégulée il active l'un ou l'autre suivant le besoin de chaud ou de froid.
  • Sur chaque relais de l'automate est branché un 2ème relai relié à la commande de production chaud/froid, ainsi si l'automate active le relai pour refroidir la cuve mais que le circuit est en mode chaud, le 2ème relai branché sur la commande de production de froid ne sera pas activé et l’électrovanne ne s'ouvrira pas.

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Schéma
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Partie production d'eau chaude/froide :

Pour avoir de l'eau chaude ou froide à disposition pour alimenter le circuit, Paul à récupéré une chaudière à fuel et un vieux tank à lait.

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Production chaud/froid
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Chaudière
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Tank à lait
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Il a branché les 2 sur un ballon tampon muni d'une soupape pour éliminer la pression en trop.

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Ballon
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Il a placé un circulateur sur l'entrée de la sortie du ballon allant à la chaudière

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Circulateur chaudière
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Il a placé une pompe entre le tank à lait et le ballon

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Pompe tank à lait
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Il utilise un circulateur général fourni par le plombier pour faire circuler l'eau dans le circuit

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Circulateur général
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Le brûleur de la chaudière, la pompe et les circulateurs sont branchés sur un boîtier composé de relai de puissance reliés aux automates chaud/froid du boîtier principal.

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Contrôle production chaud/froid
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Détails techniques :
Un relai est un composant électromécanique permettant de contrôler l’ouverture d’un circuit électrique en fonction du courant présent dans un deuxième circuit indépendant du premier. C’est un composant très utilisé pour contrôler des appareils utilisant du courant de puissance (> 220V) par un courant de faible tension (< 24V). https://fr.wikipedia.org/wiki/Relais_%C ... %A9canique.

Matériel utilisé :


Coûts :


Ce qui coûte le plus chère dans l'installation de Paul est l'installation du circuit d'eau par un plombier professionnel (3000€) et les pompes et circulateur du circuit d'eau.
Dans l'installation électrique à proprement parler, l’élément le plus chère est l'électrovanne si on veut quelque chose de vraiment fiable et étanche (150€ par cuves).
On peut estimer le coûts des composants électrique par cuves à : 1 électrovanne (150€) + 1 automate (15€) + 2 relais (2x3€) + 1 interrupteur 3 positions (0,27€) + 1 LED (0,40€) = 171,67€ par cuve auquel il faut rajouter du fil électrique et le prix de l'installation général.

Améliorations envisagées :

Paul prévoit d'installer une pompe à chaleur eau-eau à la place de son système de chaudière/tank à lait pour gagner en efficacité et simplicité





Ces travaux de recensement bénéficient du soutien financier de l’Europe et du Réseau Rural National, par le biais de la Mobilisation Collective pour le Développement Rural coordonnée par l’Atelier Paysan sur "L’innovation par les Usage·R·E·s, un moteur pour l’agroécologie et les dynamiques rurales" (2018-2021).

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