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Distribution automatique de nourritures liquides


Denisio

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Bonjour,
 
Je souhaite simplement exposer ici, le système de nourrissage d'un bac essentiellement dédié aux suspensivores microphages. Il s'agit d'un bac expérimental de 160 litres connecté (et déconnectable) à un ensemble constitué actuellement d'un bac à boutures et d'une cuve technique. Le système d'alimentation est conçu en prévision d'un bac plus gros à venir dans quelques mois.
 
Les animaux hébergés sont microphages, c'est à dire que la nourriture est plus petite que leur bouche. Il sont suspensivores, il s'agit donc d'animaux se nourrissant de particules en suspension. Cette population n'est pas figée, c'est le but de cet aquarium de cerner ce que je pourrai maintenir. Elle peut comprendre des coraux zooxanthellés bien sûr, mais plutôt des coraux azooxanthellés ou faiblement zooxanthellés, pour lesquels les apports de nourritures en suspension sont essentiels (octocoralliaires et quelques Scléractiniaires). Elle inclut également tous invertébrés filtreurs actifs tels que tuniciers, bivalves, échinodermes (holothuries, ophiuridés et crinoïdes planctonophages), vers à panaches, éponges, crustacés (balanes, chtamales)... ainsi que des filtreurs dits passifs en mesure de capter de manière opportuniste des particules en suspension (cérianthes, anémones, antipathaires, zoanthidés, corallimorphaires etc.).
 
Doté d'un système de nourrissage qui pourra convenir à de tels animaux, l'aquarium final pourra bien sûr accueillir d'autres invertébrés détritivores ou limivores en mesure de digérer les particules déposées sur le fond (gastéropodes, vers, macro/meio/micro faune) sans oublier quelques vertébrés comme Pseudanthias, Chromis, Nemateleotris et d'autres poissons planctonophages...ou pas. La liste est longue.
 
Mais revenons au nourrissage.
 
Compte tenu des animaux cités, la nourriture est composée de particules planctoniques de tailles variées de 20 µm à environ 1 mm issus de matières végétales et animales. Mon objectif est de mettre en place un système pouvant fonctionner en totale autonomie durant 7 à 10 jours, une durée d'absence pas trop contraignante pour la personne chargée de la surveillance. Je me suis donc axé sur des nourritures inertes en excluant les élevages de planctons... dans un premier temps ;)  . Ces nourritures ayant la forme de poudres et particules plus ou moins grossières,  lyophilisées ou en présence d'eau, à température ambiante ou congelées, associées à des additifs liquides, j'ai visé une installation réfrigérée permettant une distribution de liquides plus ou moins visqueux.
 
De tels systèmes ont déjà été mis en place et son décrits sur les forums notamment US. Je m'en suis donc grandement inspiré. Certains points restaient obscurs à mes yeux, seule l'expérimentation m'a permis d'en cerner les subtilités.
 
Le réfrigérateur
J'ai utilisé dans un premier temps un petit frigo de 4 litres sur 12V CC, refroidi par effet Peltier. Dès lors que j'ai commencé à envisager un volume de nourriture pour une semaine et la nécessité d'agiter le liquide, il s'est vite avéré trop petit.
 
Je l'ai remplacé par un réfrigérateur de 50 litres : un FRIGELUX Cube 50A++ choisi pour son volume utile de 48 litres, la possibilité de refroidir en dessous de 5 °C en été, sa consommation raisonnable, la possibilité d'utiliser ou non des tablettes de rangement et son prix inférieur à 100 €. Il possède un petit bac à glaçon de 4 litres mais totalement inutile pour la fonction ; ce dernier prend de la place et nécessite un dégivrage régulier. Je n'ai malheureusement pas trouvé un modèle sans bac à ce niveau de prix.

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Important pour suivre la bonne conservation des produits, j'ai rajouté un petit capteur de température à 5 €, encastrable et fonctionnant sur pile. Il suffit de le déclipser pour les changer.

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Centré sur la porte, question de visibilité quel que soit l'emplacement du frigo.

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A l'intérieur, la sonde ne débouche pas trop près du bac à glaçons, de manière à communiquer une température réaliste. Après  comparaison avec un thermomètre étalonné, la précision s'avère bien suffisante, inférieure à 0,5 °C.

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Stockage de la préparation nutritive
 
Le volume de stockage dépend de la quantité à distribuer et la période d'utilisation. Afin d'éviter de colmater les tuyaux, notamment avec les plus grandes particules, il est nécessaire de ne pas trop concentrer les produits. Une distribution par 20 ml de 2 à 4 fois par jour sur 10 jours nécessite un récipient de 0,5 à 1 litre. 1 litre me parait raisonnable pour répondre à mon objectif de nourrir régulièrement sur la journée.
 
De préférence, le récipient devrait être transparent, au moins localement, de manière à suivre le niveau résiduel et le degré d'encrassement. En effet, quel que soit le système utilisé, il y a dépôt de particules alimentaires sur les bords.
 
J'utilise actuellement le le Pack DIGIDOSER+++PRO solo de Neo3plus. Les flacons de 0,5 litre et 1 litre disposent d'une petite bande verticale opaque permettant de distinguer, pas facilement il faut l'avouer, le niveau résiduel de nourriture mais pas le niveau d'encrassement. Ce Digidoseur permet de paramétrer le volume du contenant et le taux de remplissage de telle sorte que, connaissant le volume injecté, il déclenche une alarme sonore. Cette fonction est bien utile, quand le niveau résiduel, paramétrable, est atteint. L'équipement s'arrête alors de fonctionner jusqu'à intervention.
 
J'ai coupé la clayette du frigo pour y insérer le récipient et son système de dosage. Super, ça passe bien, je pourrai installer deux équipement qui devraient suffire, mais le compartiment à glaçons deviendrait encombrant avec trois dispositifs.

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Mélangeage

Je ne connais pas de nourriture dont les particules restent continuellement en suspension dans une eau statique. Leur flottabilité, même légèrement positive ou négative, conduit à ce qu'elle flotte en surface  ou sédimente au fond ou les deux. Il est donc indispensable  d'assurer une agitation régulière et surtout, plusieurs secondes avant le prélèvement.
 
Mes premiers essais dans le mini frigo imposaient un système compact. L'agitation était obtenue dans un premier temps, par bulleur. A l'inconvénient du bruit de la pompe à air et des bulles en résonance dans le récipient, s'ajoutait un encrassement rapide des parois au fur et à mesure que le niveau descendait.
 
J'ai ensuite utilisé un agitateur magnétique, électronique, très compact. Ces modèles sont toutefois peu puissants pour remuer un litre d'eau. De plus, les différents barreaux magnétiques utilisés se déportaient régulièrement à l'extérieur pour devenir statiques. je n'ai jamais trouvé le bon équilibre pour un fonctionnement sûr. Ce principe peut surement être utilisé mais à condition dé résoudre l'équation puissance/volume à agiter/compacité, ce que je n'ai pas su faire.

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J'ai adopté depuis 3 mois, le Pack DIGIDOSER+++PRO solo PRO de Neo3plus.

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L'agitateur est constitué d'une roue au bout d'une tige mise en rotation par un petit moteur au sommet du récipient. Après quelques coincements initiaux et un minimum de précautions au montage, le tube de prélèvement dans le récipient n'entrave pas la rotation de la roue.
Le programmateur (notice) permet d'agiter sur une durée (de 5 s à 4 h) : soit à intervalles réguliers (de 1 à 90 s) en mode cyclique soit sur une durée juste avant le prélèvement en mode suivi automatique. La première solution me paraissait préférable pour disposer d'un produit toujours homogène mais, non coordonnée avec le prélèvement, elle présente le risque d'avoir une nourriture déposée au fond. Le prélèvement du produit anormalement concentré, surtout quand il contient des particules grossières de zooplancton,  entrainait le colmatage du tuyau de prélèvement surtout à l'entrée de la pompe péristaltique. Je suis donc contraint d'utiliser la seconde solution, après avoir pris soin d'agrandir les diamètres intérieurs des connexions des tuyaux de prélèvements. L'idéal aurait été de pouvoir utiliser les modes à la fois cyclique et suivi automatique.

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Prélèvement et dosage
 
Je n'ai utilisé que des pompes doseuses péristaltiques. Initialement couplées à un automate programmable, bien pratique pour coordonner le nourrissage avec la déconnexion de l'aquarium du reste du système, la photopériode ou le cycle du brassage. J'opterai probablement pour un tel pilotage dans mon installation finale.
 
Le DIGIDOSER+++PRO actuellement utilisé dispose aussi d'une pompe péristaltique alimentée par du tube de diamètre 2 x 4 mm qui remplit sa fonction sans se colmater... si toutefois les particules ne sont pas trop grosses et bien dispersées. Un système destiné à des grosses particules comme des Artemia adulte (par exemple pour des hippocampes) nécessiterait un diamètre supérieur.
 
Le programmateur permet de distribuer le volume journalier (ou tous les x jours) en une seule fois ou réparti sur 1, 2, 4, 8, 12 ou 24h, par doses de 1, 5, 10 ou 50 ml. Mais bon sang, pourquoi aucune possibilité entre 10 et 50 ml ? Etant dans une phase d'essai, entre les différents paramétrage et pour ne pas avoir a reconsidérer à chaque fois mes dilutions, j'aurais bien besoin de pouvoir délivrer 20 ou 30 ml. De la même manière, j'aurais bien aimé pouvoir distribuer à telle ou telle heure selon d'autres contraintes (ne serait-ce que pour pouvoir observer durant ma présence). La régularité des distributions ne le permet pas. C'est donc un équipement intéressant pour le nourrissage automatique, mais qui souffre de quelques lacunes.
 
Pour retirer le système de dosage afin de le remplir ou le nettoyer, j'ai intercalé des robinets de goutteurs d'irrigation, étanches. Comme précisé précédemment, j'ai agrandi le diamètre intérieur de toutes les connexions de tubes afin de limiter les risques de colmatage.
 
Transfert vers l'aquarium
 
Comme bien souvent, le réfrigérateur n'est pas à proximité immédiate de l'aquarium de destination. La pompe doseuse ne peut alors débiter directement dans la cuve. Cela nécessite un circuit de transfert vers l'aquarium. La sortie de la pompe doseuse débouche donc dans un circuit d'eau continu qui va de la cuve au frigo et retour. Dans mon installation, la  distance de la cuve au frigo est de 2 mètres, soit 4 mètres de tuyau. Cette longueur n'est pas négligeable. Pour limiter les pertes de charge et pour le nettoyer annuellement, j'ai choisi un diamètre pas trop fin : 6 x 9 mm. Ce tuyau est en PVC souple et translucide pour vérifier son niveau d'encrassement. Afin de ne pas se charger trop vite en algues, il est installé dans une goulotte pour circuit électrique.
 
Afin de ne pas réchauffer inutilement le réfrigérateur, la totalité du circuit de transfert est à l'extérieur de ce dernier. On voit sur la photo, la sortie du réfrigérateur et la goulotte PVC.

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La hauteur d'eau étant limitée à 60 cm, le transfert est assuré par une pompe Newjet NJ600, c'est à dire un débit théorique de 500 l/h. En fait le débit réel est réglé bien inférieur. Le retour de nourriture dans l'aquarium est positionné à mi profondeur, devant une pompe de brassage.

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Connexion entre pompe doseuse et circuit de transfert
 
La pression dans le tuyau de transfert n'est pas négligeable et facilement supérieure à celle en sortie de pompe doseuse. Il y a donc un risque de reflux de l'eau de l'aquarium vers le récipient de nourriture. En effet, l'expérience montre que le pincement du tuyau au niveau des molettes de la pompe péristaltique (bas de gamme) ne suffit pas à empêcher ce reflux. J'ai pu me rendre compte aussi qu'intercaler un clapet anti retour est une fausse bonne idée puisqu'il devient vite inefficace quand des particules de nourriture viennent empêcher la fermeture du clapet, sans compter le risque d'oxydation d'un ressort ou de détérioration de la valve en caoutchouc au contact de l'eau de mer.
 
Confrontés à ce problème, de nombreux récifalistes aux US utilisent un venturi destiné au traitement de l'eau d'arrosage, comme ci-dessous,  la dépression au sein du venturi devant aspirer l'eau nourricière.

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Tout cela est bien théorique et ce fonctionnement est incompréhensible quand on sait que cette dépression n'est obtenue que si la vitesse (donc la pression) dans le circuit principal est suffisamment importante. En effet, ces venturis ne fonctionnent qu'avec une pression entre 0,7 et 9,5 bar. 0,7 bar, c'est la pression à la sortie d'une pompe en mesure de remonter de l'eau à 7 mètres, bien loin de ma NJ600. Quand bien même on utiliserait une pompe plus puissante, il faut savoir que, tant que cette pression mini n'est pas atteinte, le venturi ne fonctionne pas et l'eau a alors tendance à être refoulée par l'orifice transversal. C'est pourquoi ces venturis disposent d'un clapet avec ressort.
 
Mais alors, pourquoi utilisent-ils ce venturi et surtout, comment ? A vrai dire, cet objet est bien pratique à installer, du fait de ses connexions rapides avec filetages et son étanchéité. Finalement il est utilisé pour ces raisons et fonctionne comme un simple Té de connexion. Mais pour que l'eau ne soit pas refoulée vers la pompe doseuse, il faut que la pression au niveau de la connexion soit égale dans les deux entrées et la sortie. L'astuce consiste donc à choisir une pompe de transfert de faible puissance, tout juste capable de remonter la hauteur d'eau compte tenu des pertes de charges dans le tuyau de transfert (dans mon cas la pompe NJ600 est encore trop puissante) et/ou en réduisant son débit (ce que j'ai du faire). Une pompe à débit variable est préférable pour un ajustement précis. Il suffit pour régler, de déconnecter l'entrée du fluide alimentaire et de descendre le débit jusqu'à ce que l'eau de transfert n'en sorte pas. Ce dispositif est alors efficace, c'est pourquoi je l'ai adopté.
 
Ce venturi dispose d'un clapet (un anti retour utile quand la pression est inférieure à 0,7 bar). Pour notre usage, la bille et le ressort (non inox) sont inutiles. On conserve le siège du clapet en silicone, qui fait office de joint d'étanchéité. 

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Pour le raccordement, j'ai percé le venturi afin d'y insérer et coller un raccord de tube d'arrosage (1) ; un robinet (2) aurait pu faire l'affaire mais dans mon installation, j'ai préféré déporter ce dernier à l'intérieur du frigo. J'ai aussi agrandi le diamètre intérieur du raccord, toujours pour limiter les obstructions.

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Le "venturi" est inséré à l'intérieur d'un trou pratiqué dans la paroi du réfrigérateur. Ainsi la quantité de nourriture non agitée reste limitée au minimum et elle est constamment conservée fraiche avant d'être transférée vers l'aquarium.

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Juste mon installation, qui fonctionne correctement mais qui évoluera surement encore, après vos critiques attendues  ;)

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C'est vrai, mais quand ça marche, ça peut étendre le spectre des animaux possibles et sans craindre de louper une distribution. Donner à la main c'est bien, mais en cas d'absence... Je pense à certains Pseudanthias difficiles, aux hippocampes qui se sont habitués au congelé... Et puis pour les azoox c'est une fonction essentielle. En contre partie, l'éclairage n'est plus un souci, et la consommation électrique devient raisonnable ;)

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