Vous avez identifié le besoin de vous équiper avec un débitmètre, que ce soit pour comprendre, contrôler ou surveiller un processus. Un débitmètre est nécessaire pour observer le comportement de votre fluide et traduire ces observations en informations sur lesquelles vous pourrez baser vos décisions.
Il existe de nombreux facteurs à prendre en compte lors du choix d'un débitmètre, tels que le coût, la marque, la technologie, les exigences d'installation, l'application, etc. Pour vous aider à répondre à ces questions, nous avons compilé une liste des 7 principaux critères à considérer pour choisir un débitmètre.
Fluide - Que mesurez-vous ?
Pour identifier quel type de débitmètre convient à une application spécifique, il est important de connaître l'état du fluide à mesurer : liquide ou gaz. Les gaz se compriment et ne peuvent pas être mesurés avec un débitmètre pour liquides. Cette information est essentielle dès le départ. Cet article se concentre sur la sélection d'un débitmètre pour la mesure des liquides.
Propreté du fluide
Une fois le fluide identifié, il est crucial d'évaluer s'il est propre. Un fluide sale contient des particules solides, généralement appelées boue, tandis qu'un fluide propre sera exempt de particules. Par exemple, les débitmètres qui ont des pièces mobiles en contact avec le fluide, comme les débitmètres à déplacement positif (débitmètre volumétrique) ou les débitmètres à turbine (débitmètre de vitesse), ne conviendraient pas aux fluides sales, car ils seraient plus susceptibles de subir une usure mécanique, un colmatage ou une érosion due à la présence de particules solides. Par conséquent, les débitmètres qui ont des pièces mobiles en contact avec le fluide sont essentiellement applicables uniquement aux fluides propres. En revanche, les fluides sales seraient adaptés pour des débitmètres sans contact tels que les débitmètres électromagnétiques (débitmètre de vitesse), à ultrasons (débitmètre de vitesse) ou à effet Coriolis (débitmètre massique). Ces derniers ont également leurs limites, mais gèrent mieux les particules.
Compatibilité avec les matériaux
Un autre facteur à considérer est la compatibilité du fluide avec les matériaux en contact, tels que le corps, les joints et les engrenages/rotors/palettes du débitmètre (ou du compteur pour une mesure volumétrique). Les acides et les bases sont corrosifs pour les métaux et seraient plus susceptibles d'être compatibles avec les thermoplastiques généralement, tandis que certains composés organiques peuvent ne pas convenir aux thermoplastiques et seraient peut-être compatibles avec les métaux à la place. Pour plus d'informations sur la compatibilité des matériaux, vous pouvez consulter des tableaux de compatibilité chimique et échanger avec notre équipe.
Viscosité et profil d'écoulement - Quelle est l'épaisseur ou la fluidité du liquide ?
L'un des principaux paramètres à considérer lors du choix d'un débitmètre est la viscosité du fluide, ou son épaisseur. Puisque le fluide à mesurer a été identifié, il est maintenant possible d'examiner ses propriétés liées à l'écoulement, comme la viscosité. Celle-ci est définie comme la mesure de la résistance à l'écoulement ou, alternativement, comme la friction interne d'un fluide, la quantité de friction que les molécules créent lorsqu'elles s'écoulent les unes sur les autres.
L'importance de ce paramètre dans la mesure du débit est qu'il détermine le degré de mélange d'un fluide et donc la répétabilité de la lecture.
Par exemple, un débitmètre à déplacement positif, comme un débitmètre à engrenages (ou débitmètre à roues ovales), est préférable à un débitmètre à turbine pour un fluide très visqueux (haute consistance). Cela s'explique par le fait que la plupart des fluides à haute viscosité auraient un écoulement laminaire caractérisé comme un mouvement régulier et constant. Comme vous pouvez le voir sur le diagramme ci-dessous, le profil de vitesse d'un écoulement laminaire est parabolique. Qu'est-ce que cela nous indique ? Cela signifie que la vitesse de l'écoulement à l'intérieur du tuyau n'est pas uniforme : le fluide s'écoulant près de la paroi du tuyau est plus lent en raison de la friction entre le fluide et la paroi, tandis que le fluide s'écoulant au centre du tuyau se déplace à un rythme plus rapide.
Dans un écoulement turbulent, qui est caractérisé comme chaotique et se produit principalement avec des fluides moins visqueux ou fluides, le profil de vitesse est "complètement développé", en d'autres termes, l'écoulement à l'intérieur d'un pipeline se déplace à la même vitesse en tous points. Un débitmètre à turbine est un débitmètre de vitesse, car il mesure directement la vitesse du fluide en mesurant la vitesse angulaire du rotor, qui est directement proportionnelle à la vitesse du fluide. Un débitmètre volumétrique est plus approprié pour les fluides à haute viscosité à faibles débits comme le miel, la mélasse ou les huiles épaisses. Un débitmètre de vitesse sera une bonne option pour un fluide peu visqueux ou fluide comme un solvant ou l'eau.
Pour déterminer si un fluide subira un écoulement laminaire ou turbulent, il est bon de savoir comment calculer le nombre de Reynolds. Vous pouvez trouver en ligne un calculateur de nombre de Reynolds. C'est un nombre sans dimension qui aide à déterminer la caractéristique ou le modèle d'écoulement d'un fluide. C'est une fonction de la densité et de la viscosité du fluide. Un écoulement laminaire aurait un Re<2300 et un écoulement turbulent aurait un Re>2300.
Il est également important de souligner que la viscosité est une fonction de la température. Dans les liquides, la viscosité est inversement proportionnelle à la température, c'est-à-dire que lorsque la température augmente, la viscosité diminue. Par conséquent, il est important de considérer la température de fonctionnement du système ou de l'application afin de comprendre comment l'écoulement du fluide se comportera par rapport à sa viscosité.
Informations sur le débit - Quels sont les débits maximum et minimum ?
Ce paramètre est tout aussi important que les paramètres précédents pour déterminer la taille appropriée du débitmètre qui conviendra à l'application. Le débit est le volume ou la masse d'un fluide s'écoulant par unité de temps. Vous pouvez convertir de la masse au volume grâce à la densité (la quantité de volume qu'un fluide occupe par unité de masse) ou la gravité spécifique (le rapport entre la densité de la substance et la densité de l'eau, ou combien pèserait un litre du fluide divisé par le poids du même volume d'eau).
En connaissant la plage de débit, il est maintenant possible d'évaluer si le débitmètre dans la liste sélectionnée a la capacité de gérer le débit requis. Cette étape est tout aussi cruciale que les étapes précédentes de sélection du débitmètre, car ce point détermine si le débitmètre fonctionnera comme prévu. Par exemple, sélectionner un débitmètre sous-dimensionné (cela signifie que le débit dépasse la capacité du débitmètre ou est proche de la capacité maximale) entraînerait des dommages ou une défaillance des composants internes du débitmètre, ou dans le pire des cas, conduirait à une défaillance complète du débitmètre. D'autre part, un débitmètre surdimensionné (cela signifie que le débit de l’installation est inférieur ou proche de la plage minimale du débitmètre) entraînerait une mauvaise précision ou une incapacité à lire/mesurer un débit.
Chez FLOMEC et REDWOOD INDUSTRIES, lors du dimensionnement des débitmètres, nous suivons une règle empirique, qui consiste à obtenir entre 20 % et 80 % du débit maximal pour déterminer la taille appropriée du débitmètre. Cela devrait correspondre aux débits minimum et maximum de l'application. Par exemple, un débitmètre avec une plage de débit de 1-40 L/min, en suivant la règle empirique, il est recommandé de faire fonctionner le débitmètre à 8-32 L/min pour optimiser les performances du débitmètre et maximiser sa durabilité et sa longévité. Cela permet au débitmètre de faire face à la fois aux débits de pointe qui pourraient l'endommager et aux débits inférieurs à la normale dus à une obstruction dans la ligne ou à un blocage qui pourrait ne pas être enregistré si le débitmètre est à ses limites.
Précision/Répétabilité/Linéarité - Quelle exactitude et précision ?
Certaines applications peuvent spécifier et nécessiter des débitmètres de haute précision, comme ceux utilisés dans les applications de dosage ou de transfert de garde (applications où un consommateur est facturé sur la base de la lecture). Des lectures inexactes entraînent une perte financière ou des problèmes de qualité sur un produit fabriqué. Il est important de sélectionner le débitmètre pour répondre à la précision souhaitée du processus.
Précision
La précision relative à la mesure du débit est la mesure de la proximité entre la valeur mesurée générée par le dispositif/instrument et le débit réel. Elle peut être exprimée en pourcentage de l'échelle complète ou en pourcentage de la lecture. La précision sur la plage ou la précision à l'échelle complète implique que l'erreur est constante sur toute la plage du débit pour le débitmètre. Par exemple, un débitmètre d'une capacité de débit de 100 L/min et d'une précision à l'échelle complète de 1 % aurait une erreur de 1 L/min, que la lecture soit de 10 ou de 100 L/min. D'autre part, le pourcentage de précision de lecture se calcule à partir de la lecture réelle. Un débitmètre avec une plage de débit de 10-100 L/min et une précision de lecture de 1 % aurait une erreur de 1 L/min à 100 L/min et de 0,5 L/min à 50 L/min. Par conséquent, il est évident qu'un débitmètre dont la précision est calculée sur la lecture sera plus précis pour les lectures à faible plage qu'un débitmètre avec une précision à l'échelle complète spécifiée.
Répétabilité
La répétabilité mesure la capacité du dispositif à produire le même résultat ou la même lecture dans les mêmes conditions, quelle que soit la précision du débitmètre. On dit que "vous pouvez avoir une haute répétabilité sans une haute précision, mais il n'est pas possible d'avoir une haute précision sans une haute répétabilité". La répétabilité est comme le regroupement de flèches sur une cible, elles peuvent être toutes ensemble, mais elles sont meilleures si elles sont proches du centre plutôt que près du bord.
Linéarité
De plus, la linéarité est un autre facteur important qui décrit les performances du débitmètre. Elle mesure la capacité du débitmètre à maintenir la précision spécifiée tout au long de la plage de débit spécifiée. Elle est généralement exprimée en pourcentage d'erreur dans la plage de débit du débitmètre et si le débit réel par rapport au débit indiqué sont tracés sur un graphique, une ligne droite est attendue dans un débitmètre avec une bonne linéarité. Un débitmètre idéal fournit une sortie linéaire sur toute la plage de débit, tandis que dans le monde réel, l'hydraulique signifie qu'il y a de la friction, du glissement et des différences de pression qui font que le débitmètre ralentit ou ne mesure pas le débit du fluide en fonction de la vitesse du fluide et de la nature de l'écoulement.
Installation - Quels sont les paramètres d'installation ?
À ce stade, votre choix de débitmètres devrait avoir été réduit ou peut-être avez-vous-même trouvé le bon débitmètre. Maintenant, pour pouvoir obtenir des performances optimales et atteindre la précision souhaitée, il est nécessaire de s'assurer de la bonne installation du débitmètre.
La configuration de la tuyauterie est l'une des choses clés à prendre en considération dans l'installation du débitmètre. Elle doit être construite de manière à ce que le débitmètre soit toujours plein de liquide pour fournir une mesure précise. De plus, l’orientation de la tuyauterie est un autre facteur : le débitmètre sera-t-il installé horizontalement ou verticalement ? Pour un montage vertical, il est nécessaire que l'écoulement se fasse de bas en haut pour s'assurer que le débitmètre est toujours plein de liquide et empêcher l'emprisonnement d'air dans le débitmètre.
Les débitmètres de vitesse (débitmètre à turbine par exemple) nécessitent une longueur droite de tuyau en amont et en aval pour obtenir un profil d'écoulement stable. C'est essentiel car un profil de vitesse irrégulier a un impact sur la précision et la répétabilité du débitmètre. Les installations existantes peuvent ne pas avoir suffisamment d'espace ou de dispositions pour accueillir la longueur droite de tuyau nécessaire, et le conditionnement de l'écoulement peut être une alternative pour stabiliser le profil d'écoulement en éliminant les tourbillons et les perturbations.
Enfin, il est également important que l'orientation du débitmètre soit strictement respectée. Par exemple, les engrenages des roues ovales doivent être installés de sorte que les arbres des rotors soient dans le plan horizontal, sinon le poids du rotor descendra sur le petit palier de butée qui maintient le bas du rotor hors du fond de la chambre du débitmètre. Cela entraînera une usure prématurée du palier et le frottement du rotor sur le sol de la chambre. Un autre bon exemple serait les débitmètres électromagnétiques qui devraient être installés légèrement inclinés (1 ou 2 heures) pour empêcher les sédiments de se déposer sur l'ensemble inférieur des électrodes de détection. Certains débitmètres sont unidirectionnels, tout comme notre débitmètre mécanique à engrenages ovales, et la flèche de l'écoulement doit être suivie en conséquence, tandis que nos débitmètres électroniques à engrenages ovales et certains débitmètres à turbine sont bidirectionnels et peuvent être installés dans la tuyauterie dans les deux sens. Pour les directives d'installation détaillées d'un débitmètre, il est nécessaire de lire le manuel d'instructions avant l'installation.
Sortie/Indication - Avez-vous besoin d'un affichage ou d'une sortie de signal ?
La dernière option à sélectionner pour obtenir un débitmètre fonctionnel est la façon dont le débitmètre traduira le débit en une forme de données utilisable. Cela est déterminé par l'utilisation qui sera faite des données de débit : contrôle de processus, facturation, rapports réglementaires ou surveillance. Le débit, le lot ou le volume accumulé doivent-ils être enregistrés manuellement ou électroniquement sur un enregistreur de données ou un système de contrôle ?
Initialement, nous devons décider si l’installation nécessite le montage d’un afficheur local et, si tel est le cas, la température de l'application doit être prise en compte et devrait coïncider avec la limite de température de l'électronique. Pour un montage à distance, la chose essentielle est de déterminer si la transmission est analogique ou numérique, car certains instruments peuvent ne pas avoir les deux options. Parallèlement à cela, vérifiez la disponibilité de l'alimentation électrique sur le site d'installation et évaluez si l'affichage proposé peut être auto-alimenté, alimenté en boucle ou alimenté en courant continu externe, etc. Dans le cas où l'alimentation électrique n'est pas disponible sur site, une solution alternative serait peut-être un débitmètre mécanique ou un débitmètre électronique pouvant fonctionner avec des piles.
En recherchant un afficheur électronique à coupler avec un débitmètre, assurez-vous que l'exigence de signal d'entrée de l'affichage correspond à la spécification du signal du débitmètre. Par exemple, la fréquence ou le nombre d'impulsions par seconde du débitmètre doit pouvoir être reçu par l’afficheur, sinon un convertisseur ou un accessoire supplémentaire peut être nécessaire. Une telle considération est à considérer pendant le processus de sélection pour éviter une modification coûteuse inutile par la suite.
Certaines applications de fluides peuvent nécessiter un dispositif ayant une certification pertinente. Par exemple, un débitmètre électronique situé dans une atmosphère de vapeurs inflammables doit être certifié comme sûr à utiliser. C'est une exigence réglementaire de répondre à la certification des zones dangereuses pour la zone où le débitmètre est utilisé. Pour l'Europe, il s'agit de l'ATEX, pour l'Amérique du Nord, il peut s'agir de FM ou CSA, en dehors des deux, l'IEC peut être requis. La responsabilité incombe à l'installateur et à l'opérateur de s'assurer que le débitmètre et l’électronique associée sont conformes aux réglementations nationales sur les zones dangereuses. D'autres certifications peuvent être une approbation des poids et mesures où la sortie du débitmètre est utilisée pour la facturation ou des certifications spécifiques à l'industrie telles que l'aptitude à l'utilisation avec des aliments et des boissons.
Comprendre non seulement quels sont les critères clés lors de la sélection d'un débitmètre, mais aussi pourquoi ils sont importants vous aidera à atteindre vos objectifs de mesure. Pour obtenir de l'aide concernant tous les critères évoqués dans cet article ou pour le transfert, le contrôle et la mesure des liquides en général, nous disposons de nombreuses ressources pour vous aider. Notre équipe est là pour vous accompagner.
