Comment mesurer le débit massique ou volumétrique de liquide, d’eau, de gaz ou de vapeur ?
Nos experts vous expliquent la définition, le fonctionnement et le principe, et vous présentent les différents types de débitmètres, leurs installations et leur maintenance.
Tout savoir sur la mesure du débit.
Les débitmètres mesurent le débit des fluides dans les tuyaux et sont utilisés dans la plupart des processus industriels. Il existe plusieurs catégories de débitmètres.
Afin de choisir le type de débitmètre le plus adapté à une application particulière, il est important de prendre en compte les conditions du processus, la gamme et la précision souhaitées, les exigences de propreté du fluide et le fait qu’il sera utilisé pour la mesure des liquides ou des gaz.
Quelle est la définition d’un débitmètre ?
On distingue le débitmètre volumique et le débitmètre massique. Un débitmètre volumétrique est un instrument polyvalent qui mesure la quantité de fluide (volume) qui passe par un point donné dans un certain laps de temps. Cet appareil mesure le volume et le débit du fluide qui s’écoule dans une tuyauterie, généralement un débit liquide comme l’eau, un débit de gaz et un débit de vapeur.
Certains instruments de mesure mesurent le débit massique, c’est-à-dire la masse de fluide qui s’écoule dans un tuyau pendant une période donnée. La conversion entre le débit volumique et le débit massique est possible lorsque la densité du fluide est connue et que d’autres caractéristiques comme la pression et la température sont également connues.
Note : Les débitmètres et les indicateurs de débit ne doivent pas être confondus, car les indicateurs de débit ne mesurent pas la valeur du débit, mais indiquent simplement si le fluide se déplace ou non dans un circuit.
Quelle est l’unité de mesure de débit ?
Le débit volumétrique pour mesurer le débit des liquides et des gaz, généralement représenté par le symbole Q, est normalement exprimé en m3/h ou en l/s.
Le débit massique est exprimé en grammes par seconde (g/s) ou en kilogramme par heure (kg/h). Une erreur courante commise lors de l’installation de débitmètres consiste à confondre les compteurs totaux avec les unités de débit.
Les compteurs totaux mesurent le débit qui a traversé le compteur depuis sa mise en marche initiale.
Comment bien choisir un débitmètre ?
Les débitmètres modernes sont fabriqués à l’aide de nombreuses technologies, qui exploitent une variété de phénomènes physiques. Leur recherche et leur sélection nécessitent la vérification d’un certain nombre de paramètres.
Les débitmètres pour applications liquides et ceux pour applications gazeuses ne sont pas les mêmes, il faut donc tenir compte de ce qui circulera dans la tuyauterie.
Par exemple, vous devez savoir si vous mesurez un débit de liquide, de gaz (air par exemple) ou de vapeur.
- Débitmètre volumique ou massique
La plupart des débitmètres sont capables de mesurer des débits volumétriques, mais dans certains cas, vous pouvez souhaiter mesurer également des débits massiques.
- Conditions de service du fluide
Quelle est la pression maximale du fluide à mesurer ?
Quelle est la température minimale et maximale du fluide à mesurer ?
La capacité d’un capteur à mesurer la température dépend de son type.
Certains capteurs ne conviennent que pour mesurer une seule température, tandis que d’autres permettent de mesurer une large gamme de températures.
Quels débits minimaux et maximaux allez-vous mesurer ?
Dimension de la canalisation- Les pertes de charge
Pour un faible débit, les pertes de charge induite par l’installation d’un débitmètre sont un facteur de coût important.
Minimiser la perte de pression signifie minimiser les pertes par friction dans les tuyauteries.
L’un des principaux objectifs de la conception d’un débitmètre est de minimiser autant que possible la perte de charge due à la friction.
La perte de charge à travers un débitmètre doit être minimale et constante dans différentes conditions d’utilisation.
- L’environnement extérieur
- Conditions d’installation:
d’une manière générale, il convient également de prendre en compte les conditions d’installation des futurs débitmètres.
Lorsqu’un réseau de canalisations comporte des coudes, des vannes, des changements de diamètre et autres irrégularités, des perturbations naissent dans l’écoulement du fluide et certaines technologies de mesure sont sensibles à ces perturbations.
Afin d’éviter les erreurs de mesure liées à ces perturbations, il est nécessaire de placer suffisamment de longueur de tuyau droite devant le débitmètre pour que l’écoulement du fluide ne soit pas perturbé.
Cette longueur droite de tuyauterie devant le débitmètre est exprimée en fonction du diamètre de la conduite (DN).
Parmi les autres facteurs à prendre en compte figurent la précision et la répétabilité du débitmètre, mais aussi le signal de sortie analogique ou impulsionnelle et le protocole de communication.
- La précision doit être stable, c’est-à-dire que la variation de l’erreur de mesure lorsque l’environnement opérationnel change est comprise dans une plage fixe.
- Le débitmètre doit avoir une répétabilité élevée, c’est-à-dire que la différence entre deux mesures consécutives doit être comprise dans une plage fixe. Cela garantit que le compteur peut mesurer le même débit dans différentes conditions de pression et avec des débits d’entrée variables.
- Le signal de sortie est disponible en sorties 4-20mA, 0-10V, 4-20mA/0-10V, impulsions, numérique HART, MODBUS.
Comment fonctionne un débitmètre et quel est son principe ?
Vous êtes-vous déjà demandé quel est son principe de fonctionnement du débitmètre ? Discutons des différentes technologies populaires pour mesurer le débit des liquides, du gaz et de la vapeur.
Quelles sont les différentes technologies de débitmètres ?
Les débitmètres électromagnétiques sont composés d’un transmetteur et d’un capteur qui mesurent le débit.
Lorsqu’un fluide passe dans une tuyauterie, le capteur du débitmètre électromagnétique placé à l’extérieur, mesure une tension induite générée par le liquide. Le transmetteur mesure la tension produite par le capteur, la transforme en valeur du débit. Un débitmètre électromagnétique mesure le débit avec l’utilisation d’une paire d’électrodes et d’une collection de bobines. Les bobines du débitmètre électromagnétique sont entraînées par le transmetteur à la suite de courants appliqués. Une fois alimenté, un champ magnétique se forme entre les deux bobines. Lorsque le tuyau est rempli et que le fluide commence à couler, la force du champ magnétique sépare les particules chargées négativement et positivement du fluide.
La Loi de Faraday, décrite mathématiquement par E = k*B*D*V, est un principe d’écoulement des débitmètres magnétiques.
La tension induite (E) est directement proportionnelle à la vitesse (V) du fluide circulant dans le champ magnétique (B).
Le circuit d’électrodes transmet la tension induite au transmetteur qui en transforme la vitesse en mesure quantitativement.
La quantité volumique du fluide est évaluée à partir de cette vitesse connue et de la superficie de la conduite.
Pourquoi choisir un débitmètre à électromagnétique ?
- Economique pour les liquides tels que l’eau, les eaux usées, les produits chimiques agressifs et les boues
- Peu d’entretien (pas sensibles aux particules, pas de pièces mobiles, pas d’obstruction)
- Grande variété d’applications (matériaux de revêtement, options d’électrode, diamètres de tuyauterie)
- Mesure bidirectionnelle
- Grande dynamique de mesure (mesure de très petits et très grands débits volumiques)
Les débitmètres à ultrasons :
Les débitmètres à ultrasons utilisent la méthode par différence de temps de transit ou effet doppler. La méthode par temps de transit repose sur le fait que la vitesse de transmission d’un signal ultrasonore dépend de la vitesse d’écoulement du milieu. Une onde ultrasonore se déplaçant avec le flux se déplace plus rapidement qu’une onde se déplaçant à contre-courant. Deux capteurs sont installés face à face sur la paroi extérieure de la conduite. Les capteurs émettent chacun à leur tour une impulsion ultrasonore et détectent la différence de temps de transit de l’impulsion pour calculer le débit.
Pourquoi choisir un débitmètre à ultrasons ?
La technologie des débitmètres à ultrasons à pinces non-intrusifs offrent de nombreux avantages et révolutionne la mesure de débit à travers l’histoire :
Les débitmètres à pression différentielle et organe déprimogène
La technologie par capteur de pression différentielle (DP) pour la mesure de débit par organe déprimogène utilise une variation du principe de Bernoulli pour mesurer le débit volumétrique du fluide dans un tuyau.
Dans notre application du principe de Bernoulli, il est stipulé que la vitesse du flux augmente et que la pression diminue lorsque le flux traverse une restriction dans le tuyau. Cela permet de déterminer la pression différentielle à travers la restriction. La racine carrée de cette pression différentielle est proportionnelle au débit. Un débitmètre par pression différentielle (DP) est constitué de deux éléments, un élément primaire qui provoque une chute de pression et un élément secondaire (un capteur de pression) pour mesurer la pression différentielle.
Pourquoi choisir un débitmètre à pression différentielle et organe déprimogène ?
- Dispositif simple, sans pièces mobiles
- Economique
- Installation dans n’importe quelle position
- Large éventail d’applications et de process (gaz, liquides, vapeur)
Comment installer un débitmètre ?
Lors de l’installation des débitmètres, n’oubliez pas d’installer le compteur dans une section droite de canalisation afin d’éliminer les perturbations dues aux coudes, aux vannes et autres obstructions.
Comment configurer un débitmètre ?
Si vous voulez mettre en place un débitmètre, vous devez effectuer la mise en service.
La mise en service d’un débitmètre
L’installation des instruments et le raccordement des tuyaux sont appelés mise en service.
C’est un travail complexe qui nécessite une équipe de personnes qualifiées avec une grande expérience.
Cette opération peut être effectuée par des techniciens formés en instrumentation ou par les services techniques du fabricant.
La formation au débitmètre
L’étape de formation aux instruments pour l’utilisateur est très importante afin de configurer le débitmètre selon les attentes.
Cette formation permet de garantir la connaissance des savoirs nécessaires à la lecture, de l’écran du débitmètre, l’utilisation du menu de configuration et des paramètres.
Vous pourrez ainsi poser toutes vos questions.
Quelle maintenance pour un débitmètre ?
L’importance d’une maintenance efficace et régulière des débitmètres est que dans leur fonctionnement normal, les débitmètres sont exposés à une grande variété de contaminants.
Ceux-ci peuvent se présenter sous la forme de solides en suspension transportés par le milieu à mesurer (comme la saleté dans l’eau) ou de dépôts liquides/solides formés sur la surface extérieure du débitmètre (comme le tartre ou les produits corrosifs). Pour minimiser le risque d’encrassement et assurer une mesure précise sur de longues périodes, il est nécessaire de le nettoyer régulièrement.
Idéalement, un débitmètre doit être nettoyé une fois par an, voire plus fréquemment s’il est exposé à des conditions particulièrement difficiles.
Le nettoyage des débitmètres en ligne permet non seulement de prolonger leur durée de vie, mais aussi de garantir des performances optimales à tout moment.Un nettoyage régulier permet d’éviter l’accumulation de saletés et d’autres blocages dans vos compteurs, éliminant ainsi les fausses lectures et garantissant que vous obtenez une mesure précise à chaque fois que vous les utilisez.
Les débitmètres non intrusifs ont l’avantage de ne pas être en contact direct avec le fluide et de ne pas nécessiter d’entretien.
L’étalonnage est important, car il garantit la précision des relevés. Si un compteur n’est pas étalonné correctement, il ne fournira pas de données fiables pouvant être utilisées pour la maintenance et l’amélioration de l’usine. Il est également important d’étalonner les compteurs avant leur mise en service, car un mauvais étalonnage peut entraîner une baisse de la précision au fil du temps. Un étalonnage permet de garantir que les mesures sont prises à un point constant qui fournit des résultats précis à chaque fois.
La meilleure façon d’assurer la précision continue de votre équipement est de recourir à des services de vérification, d’entretien et d’étalonnage permanents.
Un débitmètre bien entretenu fonctionnera plus efficacement qu’un débitmètre qui ne l’est pas, ce qui se traduit par une réduction des coûts d’exploitation pour votre entreprise.
Comment tester un débitmètre et étalonner un débitmètre ?
Un débitmètre doit être régulièrement étalonné pour garantir qu’il continue à fournir des relevés précis.
L’étalonnage est le processus qui consiste à vérifier que le compteur fonctionne correctement et fournit des mesures précises.
L’étalonnage doit être effectué conformément aux spécifications du fabricant, généralement tous les ans.
L’étalonnage du débitmètre implique la comparaison de sa sortie avec une entrée connue.
Ceci peut être réalisé en utilisant une référence externe en comparant la sortie avec un autre dispositif, tel qu’un débitmètre secondaire. L’étalonnage de l’appareil par un professionnel est généralement effectué par le fabricant ou le fournisseur de l’équipement de mesure du débit. Toutefois, si la période de garantie a expiré ou si le fabricant ou le fournisseur ne fournit pas de service d’étalonnage, vous pouvez envoyer votre débitmètre à une entreprise spécialisée pour qu’elle l’étalonne.
Quels sont les domaines d’application des débitmètres ?
Les différentes catégories de débitmètres sont utilisées pour la mesure et le contrôle du débit dans plusieurs applications, dont l’industrie du papier et carton, les mines et la métallurgie, l’eau propre et les eaux usées, les process agroalimentaires, la chimie et la pétrochimie, le pétrole et le gaz.
Leur utilisation convient à un large éventail d’applications, allant des liquides propres ou chargés, en passant par les gaz hautement corrosifs ou abrasifs, ou la vapeur saturée et surchauffée. Il convient de choisir la technologie adaptée en fonction de l’application et des contraintes du milieu industriel.
Fuji Electric France est à votre disposition pour vous aider à trouver le débitmètre adapté à votre application
