Pour des besoins spécifiques non couverts par le matériel conventionnel, nous concevons des capteurs à séparateur sur mesure résistant aux conditions extrêmes dans des secteurs tels que la chimie, le pétrole et le gaz, la papeterie, et l’agroalimentaire.
Une technologie de fabrication de capteur de pression à séparateurs “sur-mesure”
Les industries de pointe telles que la chimie, le pétrole et le gaz, la papeterie, l’agroalimentaire, soumettent leurs appareils de mesure à rude épreuve.
Les procédés de fabrication exigent des capteurs de pression avec une précision et une fiabilité élevée.
La réduction des coûts de fabrication nécessite d’éviter les rebus et les arrêts de production.
L’obsolescence de certains appareils de mesure requiert de trouver des instruments de remplacement qui puissent s’adapter en lieu et place.
Lorsque votre besoin est spécifique et si aucun matériel conventionnel ne s’adapte aux particularités de votre installation, nous construisons un capteur à séparateur sur-mesure.
Construction
Les séparateurs sont utilisés avec les capteurs de pression différentielle, relative ou absolue.
Ils peuvent être montés de manière rigide, directe sur le capteur ou à l’aide d’un capillaire qui relie le séparateur au transmetteur.
Le séparateur et le capteur sont assemblés par soudure sans aucun joint, et ensuite remplis avec une huile adaptée à l’application.
Principe de mesure des capteurs de pression à séparateurs
Dans certaines applications chimiques ou hygiéniques, il est nécessaire d’isoler l’instrument de mesure de la pression du fluide du processus.
Le séparateur à membrane sert d’interface de protection entre la cellule de mesure et le fluide à mesurer.
La membrane et les parties en contact sont fabriquées dans un matériau résistant au fluide du procédé soudé à la base de la cellule de mesure.
Un tube capillaire ou un manchon de liaison assure la jonction entre la membrane du séparateur et la cellule de mesure du capteur.
Cette espace doit être dégazé sous vide puis remplit avec un huile de remplissage appropriée puis scellé.
La pression mesurée exerce une force sur la surface extérieure de la membrane.
Lorsque la membrane fléchit vers l’intérieur, elle tente de comprimer le fluide de remplissage à l’intérieur de l’instrument. Ce fluide de remplissage est conçu pour résister à la compression, de sorte que la force est canalisée directement vers la cellule de mesure. L’ensemble du fonctionnement du capteur de pression à séparateur à membrane est basé sur le principe de Pascal. Celui-ci stipule qu’une pression exercée sur un fluide est transmise sans perte à travers ce fluide et dans toutes les directions.
Pour que ce processus fonctionne, la force de déplacement de la membrane doit être supérieure à la force requise pour déplacer l’élément sensible dans la cellule de mesure. En pratique, cela signifie que plus la force requise pour déplacer l’élément de mesure est faible, plus il est facile de construire un système d’étanchéité précis.
Quelles sont les applications des capteurs de pression à séparateurs ?
Afin d’assurer l’intégrité du procédé de fabrication, il est nécessaire de savoir quand installer un capteur de pression à séparateurs.
Les capteurs de pression à séparateurs permettent de mesurer des fluides à des températures élevées.
Les applications des capteurs à séparateurs sont multiples : mesure de débit d’un liquide, de débit de gaz, de débit de vapeur, mesure de niveau d’un fluide dans une cuve, mesure de densité d’un fluide ou mesure pression.
Pour les applications agroalimentaires, hygiéniques et pharmaceutiques, des séparateurs sont disponibles avec des raccords hygiéniques et des membranes affleurantes pour répondre aux règles et aux exigences sanitaires.
On utilise les capteurs à séparateurs dans les cas suivants :
la température du fluide est très élevée ou très basse,
le fluide est corrosif et risque d’attaquer les matériaux en contact,
le fluide est chargé et risque d’obturer la conduite de raccordement au capteur, ce qui empêche la pression d’atteindre la cellule de mesure d’un capteur de pression conventionnel,
le fluide est visqueux ou risque de se solidifier (séchage ou polymérisation) dans la conduite de raccordement au capteur, ce qui empêche la pression d’atteindre la cellule de mesure ou rend immobile la membrane d’un capteur de pression conventionnel,
le fluide risque de geler lorsque la température chute,
pour les applications hygiéniques et sanitaires qui nécessitent des états de surface spécifiques pour éviter la formation de bactéries,
pour les applications à perméation de l’hydrogène : lorsqu’ il y a une présence d’ions hydrogène (H+) qui peut traverser la membrane,
pour des connexions spécifiques au procédé ou pour déporter l’affichage de la mesure
pour remplacer la colonne de liquide lors d’une mesure de niveau sur une cuve
pour faciliter l’entretien et la maintenance.
Comment choisir les transmetteurs de pression à membrane ?
Conception fiable et robuste
Construction fiable de l’assemblage
Conception entièrement soudée sans raccords filetés
Testée à 100 % à l’hélium pour contrôler les fuites
Les circonvolutions sur la membrane protègent l’intégrité du séparateur.
Large choix de connexion au procédé
Suivant les contraintes de montage et d’utilisation, plusieurs types de séparateurs sont disponibles :
Séparateurs à brides DN40 à DN100 avec membrane affleurante pour les applications générales
Séparateurs avec extension (de 50 à 200 mm) pour les applications sur fluides visqueux avec des risques de colmatage ou pour celles installées au ras de la paroi intérieure du réservoir pour éviter l’obturation du processus.
Séparateurs avec adaptateurs à bride, avec embout à souder ou à visser pour améliorer les performances sur les raccords procédés de petit diamètre.
Séparateurs avec raccord alimentaire DIN, SMS ou Clamp pour les applications hygiéniques
Le montage avec adaptateur permet d’adapter le séparateur aux raccordements particuliers et surtout d’améliorer la sensibilité du capteur lors de conditions particulières. Consulter nous pour des séparateurs spécifiques.
Montage rigide
Les capteurs de pression à séparateurs peuvent être à montage rigide, direct si la température n’excède pas 150°C.
Montage à capillaires
L’utilisation d’un capillaire permet de limiter les effets de la température du processus sur la précision de l’instrument.
Une longueur de capillaire de 500 mm permet de diminuer la température de l’instrument à la température ambiante.
La longueur du capillaire doit être aussi courte que possible, car elle influence la précision de la mesure et le temps de réponse.
Les capillaires sont disponibles de 0.5 m à 15 m avec des gaines de protection en PVC (-10 à +80° C) ou en inox (-40 à 350° C).
Le diamètre intérieur est de 1 mm pour les applications standards et de 2 mm pour les applications spécifiques.
Les variations de température sur la longueur du capillaire peuvent influencer la précision de l’instrument.
La longueur du capillaire s’applique aux côtés basse et haute pression pour les systèmes équilibrés.
Se monte du côté basse pression uniquement pour un montage rigide et du côté haute pression uniquement pour les systèmes à séparateur simple montés à distance avec capillaire.
Une compensation de température doit être effectuée en usine pour garantir la précision.
Materiaux des separateurs
Pour les applications avec des fluides corrosifs, les séparateurs sont disponibles en différents matériaux résistants à la corrosion (inox, Hastelloy C, Monel, Tantale, Titane, Zirconium, Nickel, ..).
Veuillez nous consulter pour définir le matériau le plus adapté à votre application.
État de surface
La qualité de la surface de la membrane et des pièces en contact avec le fluide est très importante pour les applications hygiéniques et sanitaires (nettoyage en place).
Afin de prévenir les risques de contamination par des substances telles que des résidus de produits ou des micro-organismes, il est nécessaire de contrôler l’état de surface.
Différentes valeurs moyennes de rugosité sont disponibles pour les membranes des séparateurs : Ra inférieur de 0,4 à 0,8 µm pour les surfaces lisses, Ra inférieur à 1,6 µm près des soudures.
Épaisseur et matériau de la membrane
La membrane est un élément de mesure métallique élastique.
Elle doit être la plus grande possible pour être la plus flexible et la plus sensible possible.
Elle est disponible en différents matériaux (inox, Hastelloy C, Monel, Tantale, ..) et peut être équipée de revêtements (PFA, PVDF, Or, ..) pour résister aux agressions chimiques des fluides mesurés.
Son épaisseur varie en fonction des matériaux. La membrane est soudée sur le séparateur et nous vérifions l’étanchéité avec un test à l’hélium.
Fluides de remplissage
Le fluide de remplissage utilisé doit être adapté à la plage de température de l’application.
Les températures minimales et maximales du fluide mesuré ainsi que la température ambiante doivent être considérées.
En outre, le fluide de remplissage doit être compatible avec le fluide mesuré, en particulier pour des fluides tels que l’oxygène.
Pour les applications dans l’industrie alimentaire, des huiles de remplissage minérales sont disponibles pour éviter de contaminer le fluide mesuré dans le cas où la membrane serait rompue.
Désignation
Température d’utilisation (°C)
Densité (25°C)
P abs > 1 bar
P abs < 1 bar
Huile Silicone
-40 à 180
-40 à 120
0,95
Huile Fluorée
-20 à 200
-20 à 120
1,84
Huile alimentaire
-10 à 250
-10 à 120
0,94
Huile Silicone
20 à 200
1,07
Huile Silicone
0 à 300
20 à 200
1,07
Huile Silicone
10 à 350
20 à 200
1,09
Les valeurs indiquées sont valables pour les utilisations les plus courantes. Pour les applications spéciales, vous pouvez nous consulter en indiquant la température ambiante et de procédé, la pression à mesurer, la pression statique et les valeurs de vide. Suivant vos conditions de service spécifiques, nous pouvons utiliser d’autres liquides de remplissage.
Anneau de rinçage
Les anneaux de rinçage sont disponibles en option pour les systèmes de séparateur à membrane avec un large choix de matériaux.
L’anneau de rinçage est monté entre le séparateur à membrane et le raccord à bride du procédé.
C’est une pièce en contact avec le fluide.
L’anneau comporte un ou deux orifices qui peuvent être utilisés pour rincer et nettoyer la surface de la membrane.
Il peut également être utilisé comme anneau d’étalonnage en appliquant une pression à travers les orifices.
Caractéristiques techniques
Précision : à 20°C ±0,1 %
Ces valeurs doivent être ajoutées à la classe de précision du capteur de pression ±0.065 % pour la gamme de pression différentielle et relative, et de 0,2% pour la gamme de pression absolue.
La précision du vide ne peut cependant pas être garantie au-delà de 20 Torr (27mbar abs) dans les exécutions standards.
Ceci est dû au fait que la plupart des fluides de remplissage contiennent des quantités microscopiques d’air ou de gaz piégés, qui ont tendance à se dilater de manière significative lorsque l’on s’approche d’une pression de zéro absolu.
Cette expansion affecte la cellule de mesure de l’instrument.
Température du fluide de process : minimum -90°C, maximum +400°C, selon le type de fluide de remplissage utilisé, et le matériau de la membrane.
Influence de la température
Le capteur de pression à séparateur est composé d’un séparateur à membrane (avec ou sans capillaire) et d’une cellule de mesure de pression.
L’instrument est rempli avec un fluide de remplissage à une température spécifique (généralement +20 ±2° C) appelée température de référence.
Une variation de la température ambiante ou du fluide mesuré entraîne une variation proportionnelle du volume du fluide de remplissage.
Par conséquent, cela a un effet sur la pression interne du système de mesure et ajoute une erreur.
Pour minimiser cette erreur, il est nécessaire de compenser la variation de volume causée par la température.
Les diaphragmes de faible diamètre ne peuvent compenser qu’une faible variation de volume.
Il est donc recommandé d’utiliser, en fonction des conditions du procédé, des séparateurs avec des membranes du plus grand diamètre possible.
Lorsque la température du processus est comprise entre +150° C et +250° C, il est nécessaire d’utiliser un dissipateur thermique entre le séparateur et la cellule de mesure pour éviter la diffusion de la température.
Au-dessus de 250° C, il faut utiliser des séparateurs à capillaires pour protéger l’instrument des températures élevées du procédé.
La température de la cellule de mesure est ainsi réduite à une valeur proche de la température ambiante.
Afin de minimiser l’influence de la température :
Utiliser un fluide de remplissage approprié,
Choisir un diamètre de membrane aussi grand que possible,
Réduire le volume à l’intérieur de l’instrument pour qu’il soit aussi faible que possible,
Réduire l’effet de la température sur la cellule en utilisant des montages à capillaires ou des dissipateurs thermiques.
Isoler le capteur et les capillaires des contraintes de températures ambiantes et/ou tracer les capillaires
Exiger la compensation en pression et température en usine
Ne soyez pas freiné dans vos messures et choisissez les capteurs de pression à séparateurs conçus pour vous !
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