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Bien choisir un capteur de niveau

Dans tous les procédés industriels qui utilisent des cuves, des silos ou des réservoirs de stockage, il est nécessaire de connaître le niveau des éléments stockés, ou a minima de détecter les niveaux remarquables (cuve pleine ou vide). C’est le rôle des détecteurs et capteurs de niveau. Même si les deux termes peuvent paraître synonymes, dans l’absolu il y a une différence fondamentale entre les deux : un détecteur indique si le niveau atteint une hauteur déterminée alors qu’un capteur donne une mesure de la hauteur du niveau en continu. Les détecteurs sont donc utilisés pour la gestion d’alertes ou de consignes de niveau. Il existe plusieurs technologies de mesure, mais on ne peut pas dire qu’il y en ait une meilleure que les autres, on choisira comme souvent la technologie en fonction de l’application.

Consulter les capteurs de niveau

  • Comment choisir un capteur de niveau ?

    Capteurs de niveau de la marque VEGA

    Pour choisir la technologie qui sera la plus adaptée à votre processus, il est important de connaître la nature du produit qui sera mesuré. S’agit-il d’un liquide, d’une pâte ou de solides en vrac ? S’il s’agit d’un liquide, y a-t-il de la mousse à la surface du liquide ?

    Les technologies de mesure de niveau peuvent être réparties en deux groupes, celles avec ou sans contact entre le capteur et le produit. Les technologies sans contact seront plus indiquées dans les environnements extrêmes ou avec des produits agressifs. La mesure de niveau sans contact présente également l’avantage de ne jamais risquer de contaminer le produit.

    Comme pour tout capteur, la plage de mesure est un critère essentiel et il faudra faire attention à prendre en compte l’emplacement du capteur par rapport au produit. Par exemple, si j’installe un capteur en haut d’un silo et qu’il y a 1 mètre de hauteur entre le capteur et la hauteur maximum du produit dans le silo, je dois tenir compte de ce mètre de décalage dans mon évaluation de la plage de niveau à mesurer.

    Comme toujours, on choisira un capteur de niveau qui résiste au conditions de pression et de température du process et qui possède un signal de sortie compatible avec la chaîne de mesure : sortie analogique ou numérique, affichage ou non, présence d’une sortie relais, etc.

    Type de capteur Type de fluide Avantages Inconvénients
    Capteur à flotteur
    • Liquides
    • Mesure précise
    • Insensible à la présence de mousse et à la viscosité
    • Peu coûteux, pas de maintenance
    • Sensible aux vagues
    • Faible plage de mesure (< 1 m)
    • Inadapté aux produits corrosifs
    Capteur hydrostatique
    • Liquides
    • Mesure précise
    • Insensible à la présence de mousse et à la viscosité
    • Montage facile
    • Large plage de mesure
    • Maintenance régulière
    • Obligation de vidanger pour effectuer des interventions
    Capteur radar
    • Liquides
    • Solides
    • Pâtes
    • Mesure sans contact
    • Pas de maintenance, installation facile
    • Mesure très précise
    • Plage de mesure réglable
    • Peut supporter des températures élevées jusqu’à 450 °C
    • Sensible aux produits électro-conducteurs
    Capteur radar guidé
    • Liquides
    • Solides
    • Pâtes
    • Mesure sans contact
    • Mesure très précise
    • Insensible aux perturbations à la surface du produit
    • Insensible à l’environnement
    • Large plage de mesure
    • Sensible aux produits électro-conducteurs
    Capteur à ultrasons
    • Liquides
    • Solides
    • Mesure sans contact
    • Mesure précise
    • Auto-nettoyage, pas d’entretien
    • Large plage de mesure
    • Facile à monter
    • Sensible aux variations de température
    • Sensible aux pressions et températures extrêmes
    • Inadapté aux produits moussants et qui dégagent des poussières
    • Sensible aux produits électro-conducteurs
    Capteur capacitif
    • Liquides
    • Produits granulaires
    • Poudres
    • Facile à monter
    • Peut supporter des températures et des pressions très élevées
    • Robuste
    • Insensible aux produits visqueux et colmatants
    Capteur radiométrique
    • Tous types de fluides
    • Adapté pour toutes les applications
    • Mesure sans contact
    • Insensible aux caractéristiques du produit
    • Résistant aux produits agressifs
    • Résistant aux températures et pressions extrêmes
    • Technologie chère
    • Maintenance régulière
  • Pourquoi choisir un capteur de niveau à flotteur ?

    Capteur de niveau à flotteur de la marque WIKA

    Capteur de niveau à flotteur de la marque WIKA

    Le principe d’un capteur de niveau à flotteur est relativement simple : un flotteur coulisse sur un axe vertical au gré des variations de niveau d’un liquide. Pour mesurer le niveau du liquide, il suffit de mesurer la position du flotteur sur l’axe vertical.

    C’est un type de capteur précis, utilisant un procédé simple et éprouvé, la mesure est insensible à la viscosité du liquide ou à la présence de mousse à sa surface. Néanmoins, la mesure est sensible aux perturbations de la surface du liquide, telles que les vagues. Ces capteurs sont peu coûteux et ne nécessitent pas d’entretien régulier mais ne sont pas adaptés aux produits corrosifs.

    L’étendue de la mesure est limitée par la longueur de l’axe de guidage et est en général inférieure à un mètre.

  • Pourquoi choisir un capteur de niveau hydrostatique ?

    Capteur de niveau hydrostatique de la marque BinMaster

    Les capteurs de niveau hydrostatiques sont des capteurs de pression immergeables. Ils mesurent la pression hydrostatique qui est proportionnelle à la hauteur du liquide situé au-dessus du capteur. Cette technologie est adaptée uniquement aux liquides.

    Les capteurs de niveau hydrostatiques offrent une large plage de mesure et ne sont pas perturbés par la formation de mousse. En revanche, la mesure dépend de la densité du liquide et de la pression dans le réservoir. À la fois précise et simple à installer (le capteur est souvent monté en fond de cuve), cette technologie est très utilisée dans l’industrie agroalimentaire et dans les usines de traitement des eaux. Il vous faudra néanmoins entretenir le capteur car des dépôts peuvent se former sur la membrane et fausser la mesure. De plus, pour toute intervention sur un capteur monté en fond de cuve (montage, démontage, etc.), il sera forcément nécessaire de faire une vidange préalable du réservoir.

  • Pourquoi choisir un capteur de niveau radar ?

    Capteur de niveau radar de la marque AMETEK Drexelbrook

    Le capteur de niveau radar s’installe en haut du réservoir, au-dessus du produit. Il envoie des micro-ondes vers la surface du produit qui les réfléchit à son tour vers le capteur. En mesurant le temps de parcours entre l’onde émise et l’onde réfléchie, on peut déduire la distance entre le capteur et la surface du produit. À partir de là, il est possible de calculer le niveau du produit.

    Le premier avantage de ce type de capteur, c’est qu’il permet de mesurer le niveau de n’importe quel type de produit (liquides, pâtes, solides, etc.) à condition qu’il ne soit pas électro-conducteur. Les capteurs radars sont extrêmement précis et insensibles aux propriétés du produit (température, pression, densité, conductivité, etc.).

    C’est une technologie absolument sans contact donc ces capteurs ne craignent pas les environnements difficiles, les produits abrasifs, corrosifs, etc.

    Autre avantage, ces capteurs s’installent au-dessus du niveau de produit, la plupart du temps en haut du réservoir, ils sont donc facilement démontables sans aucune opération de vidange préalable.

    Il existe une variante intéressante à la technologie radar : le capteur radar guidé ou à onde guidée. Ce capteur fonctionne sur le même principe mais les micro-ondes sont guidées le long d’une tige ou d’un câble qui plonge dans le produit. Le guidage de l’onde à l’aller comme au retour permet de rendre le capteur moins sensible aux perturbations, en particulier à celles liées à la surface du produit (surface agitée, formation de mousse, cônes de vidange pour les solides en vrac, etc.) et aux éléments présents dans la cuve (éléments structurels internes ou équipements présentant des surfaces réfléchissantes pour les ondes).

  • Pourquoi choisir un capteur de niveau à ultrasons ?

    Capteurs de niveau à ultrasons de la marque Microsonic

    Comme les capteurs de niveau radar les capteurs de niveau à ultrasons s’installent au-dessus du produit. Leur principe est similaire, ils émettent des impulsions d’ultrasons qui sont réfléchies par la surface du produit. La mesure du temps de parcours de l’onde entre l’émission et la réception de l’onde réfléchie permet de calculer la distance entre le capteur et la surface du produit.

    Cette technologie permet une mesure sans contact et on retrouve les mêmes avantages qu’avec les capteurs radars : ce type de capteur est facile à monter et à démonter, il ne nécessite aucune vidange de la cuve.

    Avantage supplémentaire, les vibrations ultrasonores du capteur assurent un auto-nettoyage permanent empêchant tout colmatage du capteur, notamment par des dépôts de poussières.

    Ces capteurs offrent aussi une large plage de mesure, ce qui rend leur utilisation possible dans de nombreuses applications.

    Les capteurs à ultrasons permettent de mesurer le niveau des liquides et des solides mais il ne sont pas adaptés aux produits moussants ou dégageant des poussières, qui amortissent les ondes. De plus, ces capteurs sont sensibles aux variations de température et ils sont inadaptés aux hautes températures et hautes pressions.

  • Pourquoi choisir un capteur de niveau capacitif ?

    Capteur de niveau capacitif de la marque UWT

    Le principe du capteur de niveau capacitif est simple à appréhender : le capteur et le réservoir forment un condensateur électrique dont la valeur de la capacité électrique dépend directement de la hauteur du produit situé dans la cuve.

    Les capteurs capacitifs sont avant tout particulièrement robustes : ils peuvent résister à des températures et des pressions très élevées. Ils sont faciles à monter et restent fiables, même avec des produits visqueux ou fortement colmatants. Ils peuvent être utilisés avec des liquides, des produits granulaires ou des poudres. De plus, contrairement aux capteurs à ultrasons et aux capteurs radars, les capteurs capacitifs ne sont pas sensibles aux produits électro-conducteurs.

    Ces capteurs sont généralement utilisés dans l’industrie chimique, l’industrie agroalimentaire et la plasturgie.

  • Pourquoi choisir un capteur de niveau radiométrique ?

    Les capteurs de niveau radiométriques utilisent une source radioactive émettant des rayons gamma qui sont atténués lorsqu’ils traversent de la matière. Cette technologie nécessite une source et un capteur disposés de manière à ce que les rayons gamma traversent le réservoir. Les rayons gamma seront ainsi plus ou moins atténués en fonction de la hauteur du produit dans le réservoir.

    Le principal atout de ce type de capteur est qu’il fonctionne pour toutes les applications. Il permet une mesure sans contact et non intrusive, avec un montage à l’extérieur du réservoir (les rayons gamma traversent les parois), ce qui autorise une installation sans arrêt de la production. Ce capteur est insensible aux caractéristiques du produit et peut donc être utilisé avec des produits agressifs et dans des conditions extrêmes (température et pression).

    Cette technique est fiable et malgré l’utilisation de rayons gamma, elle est très sûre pour le personnel.

    Au final, même si elle pourrait être utilisée partout, cette technologie est très coûteuse et elle n’est déployée que quand il n’est pas possible d’avoir recours à un autre type de capteur.

     

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