CEMIB : plateforme épandage

Inventé et breveté en 2005 par Irstea, le banc CEMIB mesure la répartition au sol d'un produit de type granulaire, épandu par voie centrifuge.

La haute technologie qu'il met en œuvre permet de réaliser les mesures dans un repère géographique polaire, et non plus cartésien, comme le faisait son prédécesseur, dénommé "banc transversal".

Cette caractéristique fondamentale lui confère 2 avantages très importants :

  - Économe en place nécessaire (un hall de 45m * 10m suffit (500m²) là où le banc transversal requiert aujourd'hui 90m * 60m (5400m²))

  - Techniquement parlant, la "nappe d'épandage 3D" étant mesurée, elle donne accès, outre à l'ensemble des courbes transversales classiques et de C.V., à des grandeurs d'un intérêt majeur pour améliorer tant les distributeurs centrifuges que les produits à épandre.

Mis en route en octobre 2006 sur le site de Montoldre d'Irstea (Allier), son utilisation est en croissance constante, par des industriels recherchant des moyens d'études plus rapides, fiables, scientifiques. Les différents logiciels développés à Montoldre permettent effectivement de valoriser pleinement la connaissance de la nappe d'épandage 3D.

La visite de ce site permettra de découvrir l'outil CEMIB (vidéo), les avantages à connaître la nappe 3D (illustrations des logiciels développés), et quelques fondamentaux de l'épandage pourront y être trouvés. Des documents issus de congrès ainsi que des publications pourront aussi y être téléchargés.

L'épandage centrifuge en bref

 

Principes...

Accélération par le disque et dispersion sur le sol

 
Le disque accélère le flux de particules à épandre, grâce à des pales de longueurs, inclinaisons,... variables, les dispersant ainsi selon un secteur angulaire d'épandage, à une portée de projection dépendante de plusieurs paramètres (machine, produit,...).
La "Nappe de produit distribuée au sol", aussi appelée "NPF" (Nappe à Poste Fixe) correspond à la distribution des densités de produit en gr/m².
 

Grandeurs caractéristiques de la nappe d'épandage

Lorsque l'on fixe les paramètres d'influence (longueur de pale, vitesse de rotation, inclinaison,...) à une seule valeur par grandeur pour chacune des pales composant le disque, la distribution peut être explicitée par deux distributions Gaussiennes, l'une sur la portée de projection, l'autre sur l'angle de projection. 4 grandeurs caractéristiques décrivent donc de façon analytique une nappe d'épandage :

  •    la portée moyenne et son écart-type (P_m et Sigma_P),
  •    l'angle moyen et son écart-type (Theta_m et Sigma_Theta).
La figure ci-dessous illustre ces grandeurs.
 
 
 

L'ensemble des capteurs (environ 90 au total) est enregistré par un système d'acquisition synchrone réglé à 10Hz (10 enregistrements de tous les capteurs par seconde).
 
La vidéo ci-dessus, réalisée à l'occasion du SIMA 2007, présente le fonctionnement de ce banc.

 

Le chantier...

Généralités
La "nappe d'épandage 3D", caractéristique de la distribution que génère un appareil avec un produit donné, est par nature hétérogène, en forme de demi-couronne et avec des densités de produit distribué variables.
 
Les déplacements de l'appareil dans la parcelle seront réalisés afin de permettre un "recouvrement" entre les passages successifs, de telle façon à ce qu'à la fin de l'opération de fertilisation, les quantités distribuées soient en tous points de la parcelle quasi identiques et proches de l'objectif de dose à atteindre.
 
La figure ci-dessus illustre les multi-recouvrements au sein d'une parcelle, sur plusieurs passages successifs. La nappe est représentée en fausse échelle, de façon à être visible. Avec ses formes et densités très spécifiques, elle apporte en chaque point de la trajectoire des quantités d'engrais qui viennent s'ajouter à celles distribuées lors des passages précédents. Les "coupes transversales" permettent de visualiser les notions de répartition transversale et de recouvrement. Les variations colorimétriques dans le sens longitudinal à l'avancement illustrent les conséquences des variations de débit d'alimentation des disques et/ou des variations de vitesse d'application.
La vidéo ci-dessus présente en dynamique le principe de recouvrement sur un aller-retour dans une parcelle. 

 
Suivant des trajectoires parfaitement rectilignes et parallèles, le dosage final est constant, égal à 100% de la dose souhaitée si le débit d'alimentation était correct.
 
Il n'en est pas ainsi partout dans les parcelles lors d'un épandage réel, les "tramlines" variant d'espacement. Ainsi, des défauts de dosage infra-parcellaire apparaissent (voir paragraphe suivant).
 
 

Défauts d'applications

 

Lorsque la distance entre les passages n'est pas constante (exemple de la figure ci-dessous), des défauts de dosage apparaissent (sur et sous-dosages).
 
Dans ces cas de figure fréquents, certaines caractéristiques d'épandage permettent un meilleur résultat global d'épandage à la parcelle, tout du moins en ce qui concerne l'épandage "plein champ" (ce n'est pas forcément le cas en ce qui concerne les bordures de parcelles). C'est en particulier le cas des répartitions transversales de formes proches du "triangle" (voir chapitre"Épandabilité"). Grâce aux facultés que présente ce type de distribution à "diluer" les défauts, une meilleure rusticité au travail est obtenue. Ainsi, les intensités des sur- ou sous-dosages dus aux erreurs de jalonnage sont moindres que dans les cas de répartitions en forme de "rectangle". La comparaison des deux figures ci-dessus, représentant les doses épandues sur la même trajectoire par deux "empreintes d'épandage" différentes (à gauche en triangle, à droite en rectangle) traduit cette sensibilité plus ou moins importante. L'explication physique de ces aptitudes est présentée dans le chapitre "Notion d'épandabilité".
Petites animations d'illustration :
 

Le banc CEMIB

Le principe retenu est de "scanner" la nappe d'épandage secteur angulaire après secteur angulaire, afin d'établir la distribution surfacique des densités d'engrais au sol, en grammes/m².

 
Illustration schématique du fonctionnement du banc :

Le banc est donc composé de deux éléments principaux :
  • un porteur rotatif : il supporte le distributeur de produit à épandre, et permet de lui faire décrire une rotation sur lui-même.
  • une partie "sensible" permettant le scan de la nappe d'épandage. Elle est composée de bacs de réception de 50cm*50cm et de capteurs de poids sensibles à 0,02 gramme ! Un capteur angulaire permet un référencement relatif en continu des bacs par rapport au distributeur centrifuge.