La chaudronnerie industrielle est un corps de métier en charge de concevoir et fabriquer divers équipements industriels à partir de métaux pour produire et stocker des gaz, solides ou liquides. Dans le cas des cuves que nous abordons ici, ces équipements industriels désignent les contenants cylindriques pour liquides et matières premières. Ces cuves sont utilisées dans une multitude de secteurs d’activité.
Les différents types de cuves
On désigne ici par cuve tout récipient ou réservoir destiné à contenir des liquides. Le terme de « cuve » se retrouve aussi bien dans les domaines industriels, agroalimentaires, pharmaceutiques ou encore cosmétiques. La cuve peut avoir une fonction de stockage ou faire partie d’un procédé de fabrication (fermentation, mélange, distillation, décantation, …)
Le terme de « citerne » est plus largement utilisé dans le domaine agricole ou le traitement de l’eau. On trouve notamment les citernes roulantes pour tracteur ou encore les tonnes à eau servant à transporter de l’eau mais aussi du purin ou du lisier. Ces citernes sont traditionnellement montées sur châssis de remorque.
Les récupérateurs d’eau de pluie peuvent être de forme cylindrique pour les gros contenants ou bien cubiques comme on en trouve dans le commerce pour le particulier. Les cuves peuvent s’installer à l’horizontale ou à la verticale suivant la fonction à laquelle elles répondent et les contraintes du lieu d’installation.
La chaudronnerie industrielle est la branche spécialisée dans la réalisation de cuves à base de métaux tels que l’acier inoxydable. Pour les barriques et fûts de chêne destinés à la production de vin, on se tournera vers des spécialistes souvent désignés par une entreprise de tonnellerie.
Les citernes agricoles et plus largement les récupérateurs d’eau de pluie que l’on trouve dans les enseignes de bricolage grand public sont fabriqués en thermoplastique PEHD et sont en vente dans des magasins spécialisés ou en ligne.
Quels secteurs professionnels utilisent des cuves ?
Pour toutes les problématiques de stockage et de manipulation de liquides, l’utilisation de cuves est largement répandue dans différents domaines professionnels. Le personnel responsable de la production et du contrôle qualité doit pouvoir effectuer des relevés dans le contenu des cuves. Cela passe souvent par le besoin d’accéder en hauteur de cuve au niveau d’une ouverture ou d’un dispositif d’affichage.
Le secteur industriel, l’utilisation de cuves comme parties intégrantes du processus de production et pour le stockage
Dans l’industrie, les cuves sont utilisées premièrement pour le stockage de liquides. Ces liquides peuvent ensuite être employés pour former des mélanges ou des prémélanges. Enfin beaucoup de procédés nécessitent des cuves ou autoclaves pour les étapes de fermentation, précipitation, concentration.
Les chimistes, personnels de laboratoire, qualiticiens, responsables de production, sont amenés à effectuer des relevés quotidiens ou au moins hebdomadaires pour garantir une qualité de production tout au long de l’année. Ces contrôles de routine nécessitent le plus souvent un accès en hauteur confortable et sécurisé afin de faciliter le travail de l’intervenant.
L’industrie agroalimentaire, pharmaceutique ou cosmétique : Des cuves qui respectent les règles d’hygiène en vigueur
Dans l’industrie agroalimentaire, le stockage de liquides et de ses mélanges associés en cuve nécessite un environnement contrôlé afin de respecter strictement les règles d’hygiène en vigueur. Un autre secteur nécessitant une parfaite hygiène pour le stockage des composants et produits liquides est le domaine pharmaceutique et cosmétologique.
Le secteur pétrochimique, des cuves résistant à des atmosphères corrosives.
Les industries pétrochimiques favorisent davantage des cuves enterrées en ce qui concerne les cuves à mazout ou à essence.
Le domaine viticole et des spiritueux, des cuves indispensables à la production et au stockage
Enfin pour le secteur viticole et celui des spiritueux, l’utilisation des cuves ou tonneaux est largement répandue pour la fermentation comme pour le stockage des alcools. Pour des procédés de fermentation et de maturation exigeant un certain temps, les contrôles peuvent être plus espacés mais nécessitent néanmoins l’accès à une trappe de contrôle ou une interface digitale de paramètres. Pour cela un dispositif d’accès en hauteur facile à manier et à transporter de cuves en cuves est souvent la meilleure option. Elle se doit cependant d’offrir des garanties en termes de sécurité et de confort.
Les différentes fonctions industrielles des cuves ?
La production industrielle nécessite parfois des traitements par voie physique ou chimique avec ou sans changement d’état des composants. Ces opérations ont lieu dans des cuves spécialement conçues à cet effet : Séparation, absorption, échange de température, réaction chimique, distillation, réfrigération, chauffage en température.
Voyons ci-dessous plus en détail les différentes fonctions que les cuves en inox aident à remplir.
Cuve de stockage
L’acier inoxydable reste le matériau le plus utilisé pour une cuve destinée au stockage. Il faut à la fois garantir une inertie du contenant avec le liquide contenu, mais surtout une stabilité dans le temps pour ne pas altérer les propriétés du liquide.
L’acier inoxydable 304L ou 316L, particulièrement résistant même en milieu corrosif est un matériau de choix. Les cuves peuvent être conçues en simple ou double peau suivant la corrosivité et la dangerosité du liquide contenu pour les personnes et l’environnement en cas de fuite.
La cuve reste généralement à pression atmosphérique et possède des parois de faible épaisseur. Pour des liquides requérant un maintien constant à une certaine température, la cuve peut être munie d’un système de chauffage ou d’une isolation thermique spécifique.
Les soudures de cuves de stockage doivent être particulièrement soignées et conformes aux normes européennes pour garantir une parfaite étanchéité dans le temps. Le prix d’une cuve de stockage en inox dépendra évidemment de la taille de son réservoir. Comptez jusqu’à 4000 € pour les cuves de 2000 Litres.
Cuve sous pression
La mise sous pression d’un équipement doit répondre aux exigences de la DESP 2014/68/UE (Directive des Equipements Sous Pression) et subir des tests réglementaires suivant le code de la construction.
Les cuves sous pression en acier inoxydable ou à base d’alliages à forte teneur en nickel pour sa résistance à la corrosion doivent satisfaire à un cahier des charges spécifiques. Leurs matériaux de conception, les procédés de fabrication employés ainsi que le respect des règles de dimensionnement sont des facteurs de garantie de leur tenue en pression (épaisseurs de viroles, contraintes, renforts, résistance au vent, au séisme, à la neige). Les cuves sous pression peuvent être conçues pour des pressions allant jusqu’à 100 bars et une épaisseur de virole jusqu’à 60 mm.
Les cuves sous pression se retrouvent notamment pour la fabrication de réacteur industriel pour les procédés de réactions chimiques.
Cuve pour échange thermique, distillation, absorption/désorption
Pour toutes ces opérations industrielles spécifiques aux industries chimiques, l’enjeu est de proposer une cuve dimensionnée en adéquation avec les exigences thermodynamiques. La cuve doit résister à des températures allant jusqu’à l’ébullition pour permettre la réaction des phénomènes souhaités.
Cuve de mélange
Partie intégrante du processus de production, les cuves de mélange comportent une motorisation mécanique afin d’offrir une fonction de mélange ou d’agitation.
Le cas particulier du domaine viticole : les tonneaux, barriques et foudres en bois
Le foudre (parfois appelés « tonneaux montres ») est un tonneau de très grande capacité, équivalente à celles de plusieurs tonneaux ou barriques de bois. Il contient le stockage des vins ou spiritueux jusqu’à plusieurs dizaines d’hectolitres.
Les tonneaux et barriques spécifiques pour la vinification et le stockage du vin utilisent depuis l’Antiquité le bois comme matériau de contenant. Le bois utilisé est le chêne, pour sa souplesse et sa légèreté. Il apporte également de nombreuses vertus lors du vieillissement du vin : Stabilité de la couleur du vin, libération et enrichissement des arômes du vin grâce à ces molécules (phénols, vanilline, aldéhydes,). Ces tonneaux ont donc une durée de vie limitée si l’on veut bénéficier des apports du bois dans le temps. Ce renouvèlement du parc de barriques est un vrai coût financier pour l’exploitation. Une barrique peut coûter jusqu’à 1000 €.
De nos jours, le processus de vinification commence par sa fermentation alcoolique dans des cuves inox et finit sa maturation en barriques ou fûts de chêne.
Les cuves inox possèdent alors pour la fermentation et la vinification des valves permettant de connecter une pompe pour des besoins de remontage et d’homogénéisation.
On désigne généralement par barrique les tonneaux en chêne allant jusqu’à 230L alors que le terme de fût est plutôt réservé à des tonneaux de 30 à 50 L.
Comment accéder en haut d’une cuve ?
Souvent disposés dans de grands hangars de production dont l’atmosphère est contrôlée, l’installation d’une plateforme d’accès en caillebotis n’est pas systématique pour accéder en haut de la cuve. Certaines installations ne peuvent se permettre de fixer un tel accès permanent qui représente un investissement conséquent et un encombrement non négligeable.
Secteur industriel, chimie
On procède alors avec des équipements d’accès en hauteur temporaire et modulable. Les Plateformes Individuelles Roulantes (PIRL) sont une solution idéale d’accès en haut d’une cuve. La sécurisation permise par la présence du garde-corps et celle de stabilisateurs télescopiques garantissent un travail en hauteur confortable. Les manipulations de routine telles que les visites de contrôle et autres prélèvements d’échantillons sont facilités et rendus surs.
Les opérateurs doivent pouvoir accéder à la partie haute d’une cuve industrielle pour effectuer des relevés de pression journaliers et des opérations trimestrielles de maintenance.
Secteur agricole, alimentaire
Concernant les exploitations agricoles, les cuves inox servant à la préparation et au stockage de liquides alimentaires subissent évidemment des contrôles qualités de routine. Ces contrôles quotidiens exigent un accès facile en haut de la cuve. Pour cela la solution optimale consiste à utiliser une échelle de meunier en aluminium possédant en son sommet une barre stabilisatrice que l’on peut venir souder directement sur la cuve inox.
Cette solution permet de créer un accès en hauteur permanent ou temporaire. En effet l’échelle munie de crochets peut se détacher de la barre stabilisatrice pour être utilisée sur une autre cuve.
Secteur viticole
Pour ce qui est des exploitations viticoles, les tonneaux et cuves inox sont localisés dans le chai, lieu de vinification généralement en rez-de-chaussée ou en dessous du niveau du sol. Le nombre de tonneaux de grande contenance ou de cuves inox destinés au stockage ou à la préparation du vin dans le chai élimine toute possibilité d’installer un système d’accès en hauteur permanent. Ici le moyen d’accès en hauteur se doit d’être facilement transportable pour l’utiliser d’un tonneau à un autre lors des opérations de contrôle.
Durant la fermentation alcoolique, plusieurs paramètres sont à contrôler quotidiennement :
La température est régulée tout au long de la fermentation pour que celle-ci soit totale et exempte de composés volatiles néfastes.
La densité du moût du vin est contrôlée à l’aide d’un mustimètre. C’est un indicateur important de l’évolution du processus fermentaire.
Les besoins éventuels en ajout d’oxygène, de vitamine ou encore d’azote pour optimiser la vinification.
Ces interventions peuvent nécessiter l’utilisation d’un moyen d’accès à la trappe d’ouverture ou au dispositif d’affichage de la cuve.
Pour ces opérations de contrôle ou de production sur des tonneaux de grande dimension en bois de chêne par exemple, l’utilisation d’une échelle en bois à base évasée est une option efficace et stable. Les marches striées et antidérapantes ajoutent à la sécurisation de cette échelle dont la base est élargie.
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