DÉBITMÈTRES - GUIDE

1. Qu’est-ce qu’un débitmètre ?

Un débitmètre est un instrument qui mesure le débit massique ou volumique d’un gaz ou d’un liquide. Vous avez peut-être rencontré une multitude de termes se référant à un débitmètre, tels que capteur de débit, débitmètre massique, régulateur de débit massique, régulateur de débit, etc. 

Fondamentalement, le but d’un débitmètre est de mesurer le flux de gaz ou de liquide entre deux points au sein d’un procédé. Il est parfois nécessaire de contrôler ou de réguler le débit. Ceci est réalisé en combinant un débitmètre et une vanne, créant ainsi un régulateur de débit. Outre la mesure du flux, vous pouvez ainsi réguler celui-ci afin de modifier le débit. Le résultat peut vous aider à mieux comprendre votre procédé en vue de prendre des décisions concernant la qualité du produit fini, la rapidité du procédé et la réduction des coûts.

2. Comment fonctionne un débitmètre ?

Il existe deux types basiques de mesure de fluides – la mesure de débit massique et la mesure de débit volumique. La mesure de débit volumique dépend de la température et de la pression, particulièrement pour les gaz et elle s’affichera dans des unités de mesure telles que ml/min ou m3/h. Lorsque vous mesurez un débit massique, vous voyez des unités de masse telles que kg/h ou g/min. Parce que le gaz est compressible, il est plus pratique d'exprimer le débit massique en termes de volumes standardisés, p. ex. mls/min ou m3n/h. Par conséquent, vous pouvez choisir soit un débitmètre volumique, soit un débitmètre massique pour votre application. 

Outre ces deux types de mesure, il existe différents principes de mesure qui ont tous leurs avantages et inconvénients spécifiques :

Débitmètres pour gaz et liquides

Certains débitmètres sont développés pour les gaz, certains spécifiquement pour les liquides. Il existe également sur le marché des débitmètres qui sont indépendants des propriétés physiques du fluide et qui peuvent par conséquent fonctionner à la fois pour les gaz et les liquides.

Vous trouverez une page glossaire sur notre site internet, sur laquelle figure une multitude de termes et d’abréviations qui sont couramment utilisés dans le domaine de la mesure de débit.

3. Exemples d’applications dans lesquelles des débitmètres sont utilisés

Les débitmètres sont utilisés dans un large éventail d’applications ; voici quelques exemples :

• Débitmètres utilisés dans la chromatographie gazeuse
• Débitmètres utilisés dans les applications médicales
• Débitmètres utilisés en microfluidique
• Débitmètres utilisés dans l’industrie alimentaire pour la transformation des betteraves à sucre
• Débitmètres utilisés pour les applications de traitement de l’eau

Trouver votre débitmètre GAZ Trouver votre débitmètre LIQUIDE

4. Comment sélectionner le bon débitmètre pour votre application ?

Dans ce paragraphe, nous allons aborder certains des éléments essentiels qui entrent dans le processus de décision concernant la sélection d’un débitmètre. De cette façon, nous examinons les différences entre divers principes de mesure. Lisez les informations ci-dessous, afin de connaître les éléments à garder à l’esprit lors de la sélection d’un débitmètre. Il existe une grande différence entre les applications de laboratoire et les applications industrielles, mais la plupart des considérations sont nécessaires pour les deux domaines d'application.

Phase du fluide : gaz/liquide/vapeur 

Certains débitmètres peuvent être rapidement éliminés, du simple fait qu'ils ne sont pas compatibles avec l'application. Par exemple, les débitmètres électromagnétiques ne fonctionneront pas avec les hydrocarbures et nécessitent un liquide conducteur pour fonctionner. Ou encore de nombreux débitmètres ne sont pas destinés à mesurer les vapeurs ou les boues.  

Voici une liste des principales catégories de débitmètres associées au type de fluide pour lequel ils peuvent fonctionner :

• Gaz – massique thermique, massique Coriolis, à ultrasons, à section variable, à pression différentielle variable, à déplacement positif, à turbine 
• Liquide – massique Coriolis, à ultrasons, massique thermique, à pression différentielle variable, à déplacement positif, à turbine, électromagnétique 
• Vapeur – à vortex, à ultrasons, Coriolis, à diaphragme, à flotteur
   

Quel est le débit ?

Le débit est généralement la spécification la plus importante à prendre en compte lors de la sélection d’un débitmètre. La quantité de fluide peut être affichée sous forme de volume, volume standardisé et unités de masse réelles. Le débit est la quantité de fluide par unité de temps circulant à travers un appareil de mesure. 

Consultez le blog pour découvrir pourquoi il est important de connaître les conditions de référence avec lesquelles vous travaillez. Un fournisseur indique généralement la plage de pleine échelle minimale et maximale d’une série de produits. Ces valeurs doivent correspondre aux exigences de votre procédé.
  

Pour quel fluide utilisez-vous le débitmètre ?

Les propriétés chimiques et physiques du fluide peuvent avoir une influence sur le matériau du débitmètre, et par conséquent le fonctionnement de l’instrument. Généralement, les parties qui sont exposées ou en contact direct avec le fluide, peuvent être proposées dans les matériaux suivants :

• aluminium
• acier inoxydable
• Hastelloy et
• Monel en combinaison avec des joints élastomères Viton (FKM), Kalrez (FFKM) ou EPDM

Veuillez noter que les capteurs MEMS ou CMOS (à puce) qui sont employés dans certains débitmètres pour gaz, conviennent uniquement pour un nombre restreint de types de gaz non agressifs.

Un autre aspect que vous devez prendre en compte, est la viscosité du fluide, la densité et la dispersion (contenu solide). Toutes les technologies de mesure ne peuvent pas être utilisées pour tous les fluides ; par exemple, les débitmètres électromagnétiques peuvent être employés uniquement pour les liquides conducteurs.

Quelle est la pression d'entrée et la pression de sortie ?

Lorsque vous sélectionnez un débitmètre, il est important de savoir si vous avez besoin ou non d’une faible perte de charge. La perte de charge est définie comme étant la différence entre la pression d’entrée et la pression de sortie. À côté de ceci, les débitmètres ont une pression de fonctionnement maximale. Si vous avez une application à haute pression, vous devez prendre en compte cette pression nominale (PN).

En cas de régulation de débit massique, la pression d’entrée (P1) et la pression de sortie (P2) sont requises pour la sélection et le dimensionnement de la vanne de régulation la plus appropriée.

Calculs de Kv de vanne & Delta-P

Quelle est la température ambiante et la température du fluide ?

La température de votre fluide et de l’environnement de l’instrument sont les prochains éléments à contrôler sur la liste.

Des variations au niveau de la température du fluide peuvent affecter la précision de votre mesure. En cas de fluctuations de température, il pourrait s’avérer intéressant de sélectionner un débitmètre avec compensation de température (p. ex. les débitmètres EL-FLOW Prestige).

Des températures ambiantes trop élevées ou trop basses peuvent également endommager les composants électroniques de votre débitmètre, durant son utilisation ou son entreposage. Lorsque vous utilisez un débitmètre dans une application de fourneau ou de brûleur, ou dans des zones avec des températures très basses, il est important de vérifier si l’instrument est capable de supporter ces températures extrêmes. Par conséquent, contrôlez les spécifications de températures communiquées par le fournisseur avant de sélectionner votre débitmètre.

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5. Que souhaitez-vous obtenir avec votre débitmètre ?

Lorsque vous sélectionnez votre débitmètre, vous devez réfléchir à ce qui est important dans votre procédé. Que souhaitez-vous obtenir ?

Performances contre prix  

Les critères les plus courants pour sélectionner un débitmètre, sont le prix et les performances. Si vous placez le prix en tête de vos critères, vous risquez d’avoir un instrument « basique », avec des performances inférieures à la moyenne.  Outre le prix du composant, des éléments tels que l’installation, la maintenance et les réparations éventuelles au cours des années doivent être inclus dans le coût total d’acquisition. Le coût de fonctionnement du débitmètre, notamment en termes de consommation électrique, est également un facteur qui peut augmenter le coût global du débitmètre. 

Utilisation flexible

Parfois, il est judicieux de sélectionner un débitmètre qui peut être utilisé dans plusieurs applications. Par exemple, lorsque vous avez besoin d’un instrument dans un projet de recherche et que vous savez que d’autres projets vont suivre dans le futur, mais vous n’avez aucune idée des fluides qui seront utilisés à ce moment-là. Dans des cas tels que celui-ci, il peut s'avérer bénéfique de sélectionner un débitmètre dont la mesure est indépendante du fluide et a également une large plage de débit.

Dans le cas où vous avez une application avec des débits différents, vous préférez probablement un débitmètre avec une plage de fonctionnement étendue. La plage de fonctionnement est également couramment désignée par le terme de « rangeabilité ». Ceci indique la plage à l’intérieur de laquelle un débitmètre ou régulateur peut mesurer de manière précise le fluide. En d’autres termes, il s’agit simplement de la limite supérieure d’une plage de mesure comparée à la limite inférieure, exprimée sous la forme d’un ratio ; cette valeur est calculée en utilisant une formule simple : plage de fonctionnement = débit maximum / débit minimum. Consultez notre FAQ pour en savoir plus sur la rangeabilité.

 

6. Quelles conditions de procédé peuvent s’appliquer ?

Nettoyage

Dans l’industrie des produits alimentaires et des boissons, et l’industrie pharmaceutique, le nettoyage de vos instruments est important afin d’éviter toute contamination croisée. Le nettoyage en place (NEP) est une méthode de nettoyage des surfaces internes de tuyaux, cuves, équipements, filtres et raccords. Un cycle NEP type est constitué de diverses étapes incluant le lavage avec un produit nettoyant chaud et un acide chaud, à des températures jusqu’à 95 ºC. La stérilisation en place (SEP) désignée également par le terme de stérilisation à la vapeur, consiste en une phase au cours de laquelle l’instrument est stérilisé avec une vapeur saturée à une température maximale de 140 ºC. 

Tous les débitmètres ne conviennent pas pour ces méthodes de nettoyage ; par conséquent, il s’agit d’un facteur important à prendre en compte le cas échéant. Veuillez également noter que ces marchés requièrent souvent aussi l’utilisation de joints approuvés FDA.
 

Espace disponible

L’espace est limité au sein de votre procédé ? Dans ce cas, sélectionnez un débitmètre compact, qui ne nécessite pas de longueur droite à l’entrée ou à la sortie. Il existe des débitmètres ultra compacts sur le marché, basés sur la technologie MEMS (p. ex. le débitmètre pour gaz IQ+FLOW).

Options de communication

Vérifiez si vous avez besoin d’un débitmètre numérique ou analogique. En outre, vous devez savoir quel type de communication est utilisé au sein de votre procédé. Les types courants de communication par bus de terrain sont Profinet, EtherCAT, CANopen, Ethernet/IP et POWERLINK ; mais les versions plus établies telles que Modbus, Profibus et DeviceNet peuvent également être intégrées. 

Il existe également la possibilité d’utiliser la propre communication par bus de terrain d’un fabricant, tel que le FLOW-BUS de Bronkhorst. Ceci a l’avantage d’une configuration de réseau simple et économique qui peut être utilisé avec FlowSuite et les autres logiciels de Bronkhorst

 

Humidité

Certains débitmètres sont plus sensibles que d’autres à l’humidité ou aux particules. Une filtration appropriée afin de protéger vos instruments peut s’avérer un bon investissement ; ceci vous permet de limiter les coûts de nettoyage, ou parfois même de réparations, l’interruption de votre procédé, et éventuellement aussi les pertes de matière première ou de produit fini.

Besoin d'aide ?

Pour conclure, comprendre le fonctionnement d'un débitmètre, sélectionner l'instrument adéquat et bien appréhender l'objectif de votre application sont les facteurs clés pour optimiser vos points de mesure de débit.

Sélectionner son débitmètre implique des facteurs essentiels, tels que l’environnement de l’installation, les propriétés intrinsèques du fluide, la précision de mesure souhaitée, la température du fluide, et la pression d'entrée et de sortie. En outre, les conditions d’utilisation, telles que les exigences de nettoyage, l'espace disponible, les moyens d'assemblage et les possibilités de communication, doivent également être pris en compte.  

Si vous souhaitez en savoir plus sur les débitmètres et leurs applications, consultez nos articles de blog.

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