Débitmètre volumétrique - Fonctionnement, types et sélection

Les débitmètres volumétriques mesurent le volume de fluide passant par un point spécifique d'un système par unité de temps. La valeur est généralement exprimée en unités telles que les litres par minute ou les mètres cubes par heure. La mesure du débit permet une surveillance et un contrôle plus précis des processus d'écoulement dans un grand nombre d'industries. Cet article présente les différents types de débitmètres volumétriques et les critères généraux de sélection.

Table des matières

• Débit volumétrique
• Débitmètre volumétrique
• Composants
• Types de débitmètres volumétriques
• Critères de sélection
• FAQ

Débit volumétrique

Le débit volumétrique est la quantité de fluide (Figure 2 étiquetée V) qui passe à travers une zone particulière (Figure 2 étiquetée A) pendant une période donnée. Il quantifie l'espace tridimensionnel du fluide lorsqu'il s'écoule dans l'appareil. Diviser le volume du fluide par le temps de passage pour obtenir le débit volumétrique.

Débitmètre volumétrique

Un débitmètre volumétrique mesure le débit volumétrique. Les débitmètres volumétriques sont couramment utilisés dans diverses industries, telles que le pétrole et le gaz, l'eau et les eaux usées, le traitement chimique et les produits pharmaceutiques. Ils sont essentiels pour surveiller et contrôler l'écoulement des fluides dans les pipelines, assurer des mesures précises pour l'optimisation des processus, la facturation et le maintien de l'efficacité du système.

Prenons l'exemple d'un débitmètre installé sur une conduite d'eau qui mesure une vitesse moyenne de 1,5 mètre par seconde. Si la section transversale du tuyau est de 0,25 mètre carré, le débitmètre calculera le débit volumétrique comme étant de 0,375 mètre cube par seconde (1,5 m/s * 0,25 m²). Lisez notre article sur les débitmètres pour plus d'informations sur la définition et les types de débitmètres.

Composants

Les différents composants d'un débitmètre volumétrique mesurent et fournissent des informations sur l'écoulement du fluide, ce qui permet de le surveiller, de le contrôler ou de l'analyser plus en détail. Ces composants peuvent varier en fonction du type de débitmètre ; les composants généraux d'un débitmètre volumétrique sont présentés ci-dessous :

• Élément primaire : L'élément primaire est la partie du débitmètre qui interagit directement avec l'écoulement du fluide et crée un effet mesurable. Il peut comprendre divers composants tels que des orifices, des buses, des venturis ou des tubes d'écoulement. Ces éléments provoquent une chute de pression ou d'autres changements physiques dans le fluide, qui peuvent être corrélés au débit volumétrique.
• Transducteur : Le transducteur de pression convertit les paramètres physiques générés par l'élément primaire en un signal électrique, généralement à l'aide de capteurs (tels que des capteurs de pression ou de température).
• Émetteur : Le transmetteur reçoit le signal électrique du transducteur, le traite et fournit des informations utiles sur la mesure du débit. Il peut remplir des fonctions telles que l'amplification, la compensation des facteurs environnementaux et la conversion en un format de sortie pour l'affichage ou la transmission.
• Affichage/Indicateur : L'affichage ou l'indicateur fournit une représentation visuelle du débit mesuré. Dans certains débitmètres avancés, l'affichage peut fournir des informations supplémentaires telles que les tendances du débit, les alarmes, les diagnostics ou les capacités de communication.
• Interface de communication : De nombreux débitmètres modernes sont dotés d'interfaces de communication permettant de transmettre les données de débit à des dispositifs externes ou à des systèmes de contrôle. Ces interfaces peuvent être analogiques (4-20 mA), numériques (comme RS-485 ou Modbus) ou sans fil (comme Bluetooth ou Wi-Fi), ce qui permet l'intégration des systèmes d'automatisation.

Types de débitmètres volumétriques

Débitmètres à ondes acoustiques de surface (SAW)

Les débitmètres SAW (figure 1) sont des dispositifs non intrusifs qui utilisent les ondes acoustiques de surface pour mesurer le débit d'un fluide. Ils fonctionnent en analysant les changements dans la propagation des ondes provoqués par l'écoulement des fluides. Les débitmètres SAW offrent des avantages tels que l'absence d'intrusion, une grande précision et une faible maintenance. Ils trouvent des applications dans l'industrie alimentaire, la gestion de l'eau, le traitement chimique, le pétrole et le gaz. Lisez notre article sur le débitmètre Burkert 8098 pour plus de détails sur le fonctionnement, le principe de fonctionnement et d'autres caractéristiques des débitmètres SAW.

Débitmètres à tête différentielle

Les débitmètres à tête différentielle mesurent la différence de pression du flux à travers une obstruction. Ils tirent parti du principe de Bernoulli, qui stipule que la pression différentielle à travers l'obstruction est proportionnelle au carré du débit. Les principaux types de débitmètres à hauteur d'élévation différentielle sont la plaque à orifice, le venturi et l'Annubar.

• Plaques à orifice : Les débitmètres différentiels à plaque à orifice sont dotés d'une obstruction formée par une plaque mince dont l'orifice est mesuré avec précision. L'orifice provoque une chute de pression dans le liquide ou le gaz qui le traverse.
• Venturi : Les compteurs Venturi sont dotés d'un tube conique qui réduit la surface d'écoulement, ce qui augmente la vitesse d'écoulement et diminue la pression.
• Annubar : Les débitmètres Annubar sont dotés d'orifices de détection de pression le long d'un tube ou d'une tige dans le flux d'écoulement. La pression différentielle est déterminée en mesurant la pression à différents orifices.

Surface différentielle (rotamètres)

Les rotamètres sont dotés d'un tube conique, semblable aux débitmètres à tête différentielle de type venturi, afin de provoquer une chute de pression dans le débitmètre. Ils possèdent également un flotteur équilibré par la force ascendante du fluide qui s'écoule. La position du flotteur indique le débit.

Débitmètres mécaniques

Les débitmètres mécaniques ou à turbine se distinguent des débitmètres électroniques par la présence d'un rotor à pales ou à ailettes sur le trajet du flux. Le flux fait tourner le rotor à une vitesse proportionnelle à la vitesse du flux. Pour en savoir plus, lisez notre article sur les débitmètres à roue à aubes.

Débitmètres à ultrasons

Les débitmètres à ultrasons transmettent des signaux ultrasoniques à travers le média afin de mesurer le temps nécessaire pour que les signaux se déplacent en amont et en aval. La différence de temps de transit permet de calculer le débit. Ces compteurs sont non intrusifs et conviennent à une variété de types de fluides.

Débitmètres à vortex

Les débitmètres à tourbillon utilisent l'effet von Kármán. À l'intérieur du compteur se trouve une zone émoussée et surélevée. Lorsque le fluide passe devant cette zone, des tourbillons alternatifs sont créés. Une languette de capteur flexible dans le débitmètre se plie et se déforme pour mesurer la fréquence des tourbillons. La fréquence des tourbillons est proportionnelle au débit. Ces débitmètres sont très précis et conviennent à une large gamme de fluides.

Débitmètres magnétiques

Les débitmètres magnétiques tirent parti de la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique. Ce débitmètre crée un champ magnétique. Lorsqu'un fluide conducteur s'écoule dans le champ magnétique, une force électromotrice (tension) proportionnelle au débit est produite. Ces débitmètres conviennent parfaitement aux fluides conducteurs tels que l'eau, les eaux usées et les produits chimiques. Ils ont des pertes de charge relativement faibles.

Critères de sélection

Les critères généraux suivants doivent être pris en compte lors de la sélection d'un débitmètre volumétrique :

1. Taille et type de connexion : S'assurer de la compatibilité avec la taille et le type de l'orifice de connexion (collier, bride ou filetage) pour garantir une installation correcte.
2. Exigences et approbations de l'industrie : Les débitmètres sont dotés de diverses certifications telles que Food grade (pour l'industrie alimentaire et des boissons), ATEX Zone 2 et ATEX Zone 22 (pour les environnements explosifs), UL, et ECEx Zone 2 et 22 (norme internationale pour les environnements explosifs).
3. Exigences électriques : Vérifier la compatibilité avec la plage de tension spécifiée et les types de connexion (presse-étoupe et type de fiche) pour assurer une intégration électrique correcte.
4. Type d'affichage et d'émetteur : Déterminer si un affichage est nécessaire pour la surveillance du débit sur site. Il faut également s'assurer que le transmetteur prend en charge les protocoles de communication, les formats de données et les options de connectivité requis pour une intégration transparente avec le système de contrôle ou de surveillance existant.
5. Paramètres de fonctionnement : S'assurer que le débitmètre peut fonctionner dans les plages de température et de pression requises.
6. Protocole de communication : Évaluer la compatibilité avec le protocole de communication spécifié (comme büS) afin de garantir une intégration transparente avec le système de contrôle ou de surveillance.

Lisez notre article sur l'installation des débitmètres pour plus d'informations sur les problèmes rencontrés lors de la mesure des fluides et sur les techniques de montage appropriées pour le débitmètre.

FAQ

Comment choisir le débitmètre adapté à mon application ?

Lors du choix d'un débitmètre, il faut tenir compte des propriétés du fluide, de la plage de débit, de la précision souhaitée, des exigences d'installation et des conditions environnementales.

Peut-on installer un débitmètre sur une canalisation existante ?

Oui, les débitmètres peuvent être installés dans des canalisations existantes en tenant compte des exigences d'installation, des dimensions des canalisations et des profils de débit afin de garantir la précision des mesures.