Dans l'industrie, la mesure des débits - qu'il s'agisse de liquides ou de gaz - joue un rôle essentiel dans le contrôle, la régulation et la surveillance des processus. Le bon choix d'une méthode de mesure est décisif pour l'efficacité et la sécurité des processus opérationnels. Dans cet article, nous donnons un aperçu des méthodes de mesure les plus courantes.
Le choix de la Méthodologie de mesure du débit dépend d'un grand nombre de facteurs, notamment du type de fluide, de la précision requise et du domaine d'application.
Mesure mécanique du débit
La mesure mécanique du débit fait partie des méthodes de mesure établies depuis le plus longtemps. Elle comprend des méthodes classiques telles que les compteurs à palettes, à roues à aubes et à roues ovales :
- Compteur à turbine: ici, l'écoulement du fluide entraîne une turbine. La vitesse de rotation de la roue est proportionnelle à la vitesse d'écoulement et donc au débit. débit volumétrique.
- Compteur à palettes: similaire au compteur à palettes, mais avec un ensemble de palettes qui détectent la vitesse d'écoulement.
- Compteur à roues ovales: deux roues dentées de forme ovale qui roulent l'une contre l'autre et dont la rotation permet de mesurer directement le débit volumétrique.
Ces appareils utilisent des composants physiques qui se déplacent dans le fluide. La partie en rotation est alors proportionnelle à la vitesse d'écoulement et donc au débit volumétrique.
Alors que les débitmètres mécaniques sont souvent robustes et de construction simple, ce qui les rend peu coûteux et polyvalents, l'usure mécanique au fil du temps entraîne des imprécisions de mesure, les solides s'écoulant dans le milieu nécessitant notamment des nettoyages et des contrôles réguliers.
Mesure calorimétrique du débit
La mesure calorimétrique de l'écoulement est une technologie polyvalente qui convient particulièrement bien à la mesure des débits et à la détection des écoulements dans les canalisations et les gaines d'air.
Le procédé utilise deux capteurs de température : un capteur température du fluide (capteur de référence) et un deuxième capteur qui chauffe le fluide (élément chauffant). Plus le fluide s'écoule rapidement, plus la chaleur apportée est dissipée rapidement. Le taux de refroidissement ou la différence de température entre les deux capteurs est une mesure de la vitesse d'écoulement du fluide et est utilisé pour calculer le débit.
Parmi les avantages de cette technique, on peut notamment citer
- Pas de pièces mobiles: Cela signifie moins d'usure et une grande fiabilité sur de longues périodes.
- Insensible à l'encrassement: comme aucune pièce mobile ne se déplace dans le milieu, les capteurs calorimétriques sont extrêmement robustes face à l'encrassement.
- Facilité d'installation et de maintenance: les capteurs calorimétriques sont faciles à intégrer et à entretenir dans les systèmes les plus divers.
- Grande flexibilité: ils peuvent être utilisés pour les gaz et les liquides, sur de larges plages de température et de pression et dans les tailles de conduites les plus diverses.
Les limitations de la mesure calorimétrique résultent des variations de température externes ou des sources de chaleur à proximité du capteur, car la mesure calorimétrique du débit est basée sur les variations de température. Il peut être difficile de mesurer des fluides contenant de grandes particules, des substances abrasives ou une forte teneur en particules solides, car celles-ci peuvent endommager la surface du capteur ou nuire à son transfert thermique.
Pour plus d'informations sur la mesure calorimétrique du débit, voir ici.
Mesure du débit par ultrasons
La mesure de débit par ultrasons s'est établie comme une méthode fiable de détection des débits de liquides et de gaz. Grâce à sa capacité à mesurer sans contact direct avec le fluide, elle offre une solution polyvalente pour les applications les plus diverses.
La mesure de débit par ultrasons repose sur l'utilisation d'ondes sonores à haute fréquence. Il existe deux types principaux de cette technique de mesure :
- Méthode de la différence de temps de transit: Dans cette méthode, deux capteurs à ultrasons sont montés à l'extérieur de la canalisation, entre lesquels des signaux ultrasoniques sont envoyés dans les deux directions. Le débit est déterminé en fonction de la différence de temps nécessaire au signal pour voyager en amont ou en aval. Plus la vitesse d'écoulement est élevée, plus la différence de temps est importante.
- Procédure par effet Doppler: Cette méthode est utilisée lorsque le fluide contient des particules ou des bulles. Les capteurs envoient des signaux ultrasoniques dans le fluide, qui sont réfléchis par les particules ou les bulles, puis reçus à nouveau. Le décalage de fréquence (effet Doppler) qui se produit lorsque les ondes sonores sont réfléchies par des particules en mouvement est une mesure de la vitesse du fluide.
Ces technologies sont non invasives et peuvent donc réduire le risque de contamination ou de fuite des canalisations. De plus, elles fonctionnent avec peu d'entretien et sont flexibles dans leur utilisation. Malgré une utilisation fondamentalement simple, l'orientation correcte des capteurs est souvent difficile et nécessite une connaissance précise des conditions d'écoulement locales.
Mesure de débit magnéto-inductive
La mesure de débit par induction magnétique ne fonctionne que pour les fluides conducteurs d'électricité. Elle repose sur la loi de Faraday de l'induction électromagnétique qui stipule qu'une tension est induite dans un conducteur qui traverse un champ magnétique. Lors de la mesure du débit, le fluide conducteur est guidé à travers un champ magnétique. Le liquide qui s'écoule fait office de conducteur. Perpendiculairement au sens de l'écoulement et au champ magnétique, il se forme une tension qui est mesurée par l'appareil de mesure. Cette tension est proportionnelle à la vitesse du fluide et donc directement au débit volumétrique.
Grâce à la mesure sans contact, il n'y a pas d'interférence avec le flux et aucune contamination du fluide. Les appareils offrent une grande précision de mesure et sont insensibles aux variations de pression et de température du fluide. En revanche, il faut savoir que cette méthode ne permet pas de mesurer le flux d'eau distillée, d'huile, de gaz ou de liquides non conducteurs. De plus, les appareils de mesure à induction magnétique sont souvent chers à l'achat.
Mesure du débit massique de Coriolis
Débitmètre massique de Coriolis est l'une des méthodes les plus précises pour déterminer le débit massique des gaz et des liquides. Les débitmètres massiques de Coriolis contiennent un ou plusieurs tubes vibrants à travers lesquels le fluide s'écoule. Lorsqu'aucun fluide ne circule dans les tubes, ceux-ci vibrent à une fréquence de résonance naturelle. Lorsque le fluide commence à s'écouler, une force supplémentaire est générée par l'effet Coriolis, ce qui provoque une modification de la forme de vibration. Cette modification est proportionnelle à la masse du fluide qui s'écoule. Les capteurs et l'électronique de l'appareil de mesure détectent ces changements et les convertissent en un signal représentatif du débit massique.
La mesure du débit massique de Coriolis est une technique très précise, particulièrement appréciée dans les applications où la précision et la fiabilité sont essentielles. En même temps, le principe de mesure est coûteux et peut être d'une application limitée dans les milieux corrosifs ou très visqueux.
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