Dosage des engrais avec des vannes à actionnement électrique

Dosage des engrais avec des vannes à actionnement électrique

le dosage des engrais en agriculture

L'agriculture est l'épine dorsale de toute économie. Avec la modernisation de l'agriculture et le développement de nouvelles techniques agricoles, il existe des méthodes efficaces et rentables pour produire des cultures de haute qualité qui peuvent répondre aux besoins d'une plus grande population. Les vannes à commande électrique jouent un rôle important dans le dosage efficace des engrais. Il est essentiel de choisir le bon type de vanne et les bons matériaux pour limiter la corrosion et obtenir des performances élevées.

Utilisation d'engrais

Les engrais, qu'ils soient naturels ou artificiels, sont des matières ajoutées au sol pour fournir les nutriments essentiels à la production végétale. Lorsque des cultures sont pratiquées sur de vastes étendues de terre, le sol perd des éléments nutritifs et n'est pas en mesure d'en fournir davantage au lot de cultures suivant. Les engrais permettent donc de recharger le sol en nutriments essentiels. Les trois principaux éléments nutritifs fournis par les engrais sont l'azote, le potassium et le phosphore.

Corrosion induite par les engrais

L'équipement utilisé pour livrer les engrais est souvent sujet à la corrosion, en fonction de la nature des engrais utilisés. Ces engrais ont tendance à endommager ou à attaquer divers métaux en réagissant avec eux pour produire des substances telles que l'ammoniac ou le sulfure d'hydrogène. Les solutions acides d'engrais contenant du chlorure ont tendance à être très corrosives. En général, une solution acide forte dont le PH est inférieur à 3,5 est considérée comme très corrosive.

La base de l'engrais utilisé peut conduire à certaines réactions typiques des engrais liquides comme ci-dessous :

  1. Les solutions à base d'azote telles que le nitrate d'ammonium et l'urée réagissent lentement avec l'acier et peuvent avoir une réaction accélérée au niveau des joints soudés, des boulons, des trous, etc.
  2. Les solutions à base de phosphate, comme le phosphate d'ammonium, sont moins réactives et forment une couche protectrice de phosphate qui protège le métal contre toute attaque supplémentaire par des solutions à base d'azote.

Même lorsque les engrais sont conservés dans des conditions sèches, ils peuvent absorber l'humidité de l'atmosphère et devenir corrosifs. Les tests de corrosion ont montré qu'avec les engrais à base d'azote, l'acier au carbone est susceptible d'être attaqué, alors que les aciers inoxydables à base d'aluminium, de chrome et de chrome-nickel ne sont pas attaqués. Dans les solutions d'engrais en mélange complet, seuls les aciers inoxydables chrome-nickel ne sont pas attaqués. Dans une certaine mesure, le processus de galvanisation de l'acier aide à résister à la corrosion.

Contrôle de la corrosion

Les dommages causés aux parties métalliques par les solutions d'engrais peuvent être minimisés par une meilleure conception de l'équipement et une amélioration de l'entretien et du nettoyage.

Des inhibiteurs peuvent être ajoutés aux engrais pendant leur utilisation, comme la thiourée, le thiocyanate d'ammonium et le Z- mercapto benzothiazole pour l'acier doux exposé au nitrate d'ammonium ou à l'ammoniac. Ou utilisation de polysulfates (polyphosphate de sodium, phosphate d'ammonium dibasique) pour le nitrate d'ammonium aqueux, l'ammonium et l'urée.

Les matériaux suivants sont les mieux adaptés pour contenir et manipuler les engrais. En ce qui concerne la résistance à la corrosion et les propriétés chimiques générales, elles peuvent être classées comme suit, par ordre de préférence :

  • Acier inoxydable de type 304
  • Aluminium
  • Acier (carbone)
  • PVC
  • Laiton

Les aciers inoxydables présentent une combinaison de solidité, de résistance à la corrosion, de facilité de nettoyage et de résistance à l'abrasion. Les aciers inoxydables 304 et 316 sont le plus souvent utilisés pour la manipulation des engrais liquides. La teneur en nickel de l'acier inoxydable lui confère ténacité et résistance à la corrosion, tandis que le chrome forme un mince film d'oxyde qui protège la surface contre les attaques de la corrosion. Bien qu'ils résistent à une large gamme de produits chimiques, ils sont sujets à la fissuration par corrosion sous contrainte.

L'aluminium et ses alliages sont généralement résistants à la corrosion car ils forment une couche d'oxyde protectrice à la surface du métal. Ils offrent cependant une faible résistance à la corrosion des produits chimiques capables d'attaquer cette couche. Ils sont peu utiles avec les solutions d'engrais mélangés et sont sensibles aux attaques des acides et des solutions caustiques. En présence de chlorures, les alliages d'aluminium peuvent présenter une fissuration par corrosion. Ils offrent la meilleure résistance à la corrosion dans la plage de pH de 4,5 à 7,0.

L'acier au carbone convient normalement à la manipulation de l'ammoniac anhydre. Il est sensible aux acides et aux engrais acides. Il existe de nombreux types d'acier au carbone avec différentes teneurs en carbone et un large éventail de propriétés. Ils ont cependant une résistance limitée à la corrosion des solutions d'engrais.

Les plastiques tels que le PVC sont utilisés dans des applications à faible coût et, comme ils ne se corrodent pas, ils sont utilisés pour manipuler des solutions d'engrais corrosifs. Mais ils ont une résistance limitée à la température, à la pression et à l'abrasion.

Le laiton offre une résistance et une ténacité modérées, ainsi qu'une faible résistance à la corrosion en ce qui concerne les solutions d'engrais liquides composées de nitrate d'ammonium et de phosphate d'ammonium.

D'autres alliages tels que le Monel, l'Hastelloy, l'Inconel et les alliages de tantale, de zirconium, de titane et de nickel, offrent une excellente résistance à la corrosion, mais ne sont pas largement utilisés dans la manutention des engrais en raison de leur coût très élevé.

Utilisation des valves pour le dosage des engrais

Les vannes de dosage d'engrais sont utilisées pour réguler la quantité d'engrais ou d'acide à ajouter à l'eau d'irrigation. Ils peuvent délivrer avec précision les engrais nécessaires et faire partie d'un système d'irrigation plus important. De nombreux types de vannes peuvent être utilisés pour cette application. Les vannes de dosage d'engrais traditionnelles utilisent la sous-pression pour créer une aspiration et un écoulement à l'aide du "principe de Venturi"

La demande de systèmes d'irrigation de plus grande taille augmente considérablement avec l'accroissement de la production agricole et la gestion des serres. Plus les systèmes d'irrigation sont grands, plus la quantité d'engrais à ajouter à l'eau augmente. Étant donné que seul un rapport fixe de 1:100 entre la solution d'engrais et l'eau est possible, il est nécessaire de disposer de systèmes de distribution d'engrais plus performants et plus efficaces. Cette augmentation de taille a rendu les vannes de dosage traditionnelles restrictives.

Étant donné qu'un volume élevé de solution fertilisante doit passer par ces vannes, une aspiration plus importante de l'injecteur est nécessaire pour atteindre le débit requis. En raison de cette capacité de débit plus élevée, la perte de pression dans la vanne doit être augmentée de manière exponentielle par rapport au débit. Cela peut parfois provoquer une cavitation. La cavitation est une dépressurisation du liquide au point qu'il devient gazeux.

Avec l'arrivée des nouvelles vannes à commande électrique, des capacités de dosage plus élevées et des options de contrôle accrues sont possibles.

Types de vannes utilisées pour le dosage des engrais

Vanne à aiguille

La vanne la plus simple et la plus couramment utilisée pour le dosage des engrais est une vanne à pointeau. Ils permettent un contrôle très précis du débit grâce à une aiguille qui contrôle l'ouverture de l'orifice. L'inconvénient est que le débit est limité en raison de la taille de l'orifice. Des vannes à pointeau plus grandes ne sont pas réalisables en raison des contraintes de taille. Il est donc nécessaire de disposer d'un volume d'injection maximal avec une grande précision.

vanne à aiguille

Les vannes à pointeau régulent avec une grande précision.

Robinets à siège incliné et robinets à soupape

Ces vannes sont utilisées dans les systèmes d'irrigation des serres et des cultures de plein champ. Ils ont généralement un corps sphérique et sont constitués d'un bouchon relié à un diaphragme à ressort. Ils sont généralement utilisés pour réguler le débit dans un pipeline. Un robinet à soupape électrique consiste en une électrovanne qui peut être actionnée électriquement pour obtenir le débit requis. Ils sont construits à l'aide de matériaux durables et sans corrosion. Les orifices d'entrée et de sortie peuvent être en ligne droite ou former un angle l'un par rapport à l'autre.

Ils peuvent fonctionner à une large gamme de débits, de presque zéro à un débit maximal selon la capacité.

Robinets à siège incliné et robinets à soupape

Les vannes à siège incliné et les robinets à soupape sont robustes et conviennent aux débits élevés.

Robinets à bille électriques J + J

Les vannes à bille électriques sont des vannes simples et fiables utilisées pour contrôler le débit dans les systèmes de dosage d'engrais. Ils possèdent une boule à commande électrique qui peut être ouverte ou fermée en fonction du flux d'électricité. Elles sont plus rentables que les vannes à diaphragme. Ils sont généralement installés en amont de la conduite de dérivation pour contrôler le débit vers les injecteurs venturi utilisés pour fournir des solutions fertilisantes à l'eau d'irrigation. Les vannes à bille revêtues de fluoropolymère sont normalement résistantes à la corrosion de divers engrais.

vannes à bille électriques sélection en ligne

Robinets à bille électriques

Les vannes à bille électriques sont fiables et robustes et sont généralement utilisées comme une vanne ouverte/fermée.

Vannes de contrôle à solénoïde

Les électrovannes à 2 voies sont utilisées pour contrôler le débit de l'eau d'irrigation et le dosage ou le mélange des engrais. Ces vannes sont commandées électriquement. Lorsque la bobine du solénoïde est alimentée, la vanne est ouverte et lorsque la bobine est désalimentée, la vanne est fermée. L'électrovanne pilote introduit de l'eau de contrôle dans la chambre de la membrane et ensuite dans l'orifice de sortie pendant le fonctionnement. Dans une vanne à 2 voies, le débit est simplement activé ou désactivé.

Electrovanne

Les électrovannes sont des vannes actionnées électriquement. Ils sont adaptés aux milieux propres et ont un temps de réponse court.

Les électrovannes à 3 voies ont le même principe de fonctionnement que les électrovannes à 2 voies, mais possèdent 3 orifices où le flux est commuté entre deux orifices de sortie. Plusieurs électrovannes peuvent être placées ensemble sur un collecteur.

Electrovannes à 3 voies

Les électrovannes à 3 voies ont 3 ports de connexion et peuvent avoir différentes fonctions de circuit.

Les électrovannes offrent une commutation rapide et sûre, une grande fiabilité, une longue durée de vie, une faible consommation d'énergie et une conception modulaire. Ces vannes sont dotées d'un diaphragme qui sépare l'électricité du fluide en raison de l'effet de corrosion possible des engrais.

Vannes à pression contrôlée

Les vannes de régulation de pression sont utilisées pour contrôler la pression d'entrée de l'eau d'irrigation à une pression de sortie plus contrôlable. Ces vannes sont généralement utilisées en combinaison avec des injecteurs venturi qui fournissent des engrais à l'eau d'irrigation. Ces injecteurs sont installés en dérivation de la ligne principale et le réducteur de pression fournit la pression différentielle requise pour faire fonctionner l'injecteur venturi.

Les vannes de régulation de la pression peuvent également produire le différentiel de pression nécessaire au fonctionnement des réservoirs d'engrais. Ces réservoirs mélangent l'eau et les engrais en utilisant la pression de l'eau d'irrigation.

Joints et matériaux de joints

Divers joints sont utilisés dans les vannes de dosage d'engrais, tels que le PTFE (polytétrafluoroéthylène), le NBR (BUNA-N), l'EPDM (éthyl-propylène), le FKM, etc. Ces matériaux offrent une grande résistance à la corrosion ainsi que d'autres propriétés.

Les joints enPTFE (communément appelé Téflon) sont non réactifs et les plus stables chimiquement par rapport à tous les plastiques. Ils possèdent d'excellentes propriétés d'isolation thermique et électrique. En raison de leur faible coefficient de frottement, ils conviennent à de nombreuses applications à faible couple.

LeNBR est un matériau polymère présentant une bonne résistance à l'eau et aux fluides hydrauliques. Il présente une bonne résistance à la traction et à la compression et une bonne résistance à l'abrasion.

L'EPDM offre une très bonne résistance chimique à divers acides et à des solutions alcalines faibles. Il présente une bonne résistance à l'abrasion, à la déchirure et à la chaleur, ainsi que la capacité de résister à diverses conditions climatiques. Il présente toutefois une faible résistance aux acides concentrés et aux solutions alcalines fortes.

LeFKM, plus connu sous le nom de Viton, est l'un des joints les plus populaires utilisés dans les vannes de dosage d'engrais. Il est chimiquement compatible avec diverses solutions de concentration et peut être utilisé dans une large gamme de températures. Il peut être utilisé avec divers acides minéraux et solutions salines. Il présente également une excellente résistance à la chaleur.

Conclusions

La corrosion induite par les engrais représente un véritable défi dans la sélection des différentes valves pour les applications de dosage. Afin de choisir une vanne résistante à la corrosion pour une solution d'engrais spécifique, il existe une variété de choix de matériaux et de construction :

  • Acier inoxydable de type 304
  • Laiton
  • Aluminum
  • Acier (carbone)
  • PVC

La disponibilité de différents types de vannes facilite le dosage des engrais pour les cultures à haut rendement. Les vannes à commande électrique augmentent l'efficacité et permettent de réaliser des économies à long terme.

Des joints, notamment en Viton, PTFE, NBR, EPDM et FKM, sont disponibles pour assurer la compatibilité avec les produits chimiques agricoles les plus agressifs.

En fonction des exigences spécifiques, il faut choisir le bon type de soupape, le bon matériau de soupape et d'étanchéité pour améliorer la qualité du dosage.