Bien choisir un débitmètre

Il existe plusieurs technologies de débitmètres qui exploitent différents phénomènes physiques. La plupart des technologies permettent de mesurer un débit volumique (soit le volume de fluide circulant dans une canalisation pendant une durée de temps déterminée), mais il existe aussi des technologies qui permettent de mesurer le débit massique (soit la masse de fluide circulant dans une canalisation pendant un laps de temps donné). On peut toujours calculer le débit volumique à partir du débit massique, et vice versa, lorsqu’on connaît les caractéristiques du fluide (masse volumique, etc…) mais il vaut mieux se poser dès le départ la question de savoir quelle information de débit est nécessaire et s’orienter vers les technologies correspondantes.

Un autre facteur important dans le choix d’une technologie de débitmètre est la nature du fluide qui circule, le tableau suivant indique quels sont les fluides compatibles avec chaque type de débitmètre.

Les conditions de montage du futur débitmètre sont également un point important à prendre en compte. Dans un réseau de tuyauterie, les singularités (coudes, vannes, rétrécissement, etc.) génèrent des perturbations dans l’écoulement du fluide et certaines technologies de mesure sont sensibles à ce genre de perturbations. Pour éviter des erreurs de mesure, on définit pour chaque technologie une portion de tuyauterie droite plus ou moins longue en amont du débitmètre nécessaire pour que l’écoulement du fluide ne soit plus perturbé. Cette longueur de tuyauterie droite en amont est exprimée en fonction du diamètre de la canalisation. Par exemple, 10 à 30 D signifie qu’il faut une longueur de 10 à 30 fois le diamètre intérieur de la canalisation. Si dans notre exemple le diamètre de la canalisation est de 10 cm, la tuyauterie droite en amont du débitmètre devra mesurer entre 100 et 300 cm.

Le tableau ci-dessous donne une estimation des longueurs droites amont et des diamètres de tuyauterie courants pour les différentes technologies :

En plus de ces paramètres, le choix d’un débitmètre se fera également en fonction des conditions de température et de pression du fluide, de la plage de mesure envisagée et du signal de sortie (lecture directe, sorties analogiques ou numériques, etc.).

Débitmètre à diaphragme de la marque ROSEMOUNT

Si vous devez mesurer le débit volumique d’un fluide liquide ou gazeux propre, nous vous conseillons l’utilisation d’un débitmètre à diaphragme.

Le principe du débitmètre à diaphragme est relativement simple : une plaque à orifice est insérée dans l’écoulement, le rétrécissement provoqué par la plaque génère une perte de charge. Le débitmètre mesure la différence de pression entre l’amont et l’aval de la plaque à orifice et détermine le débit volumique.

Les débitmètres à diaphragme supportent mal les fluides chargés en particules car l’abrasion provoquée par les particules en suspension finit par éroder l’orifice, modifiant sa forme et sa taille, ce qui tend à fausser la mesure.

Les débitmètres à diaphragme sont populaires en raison de leur précision, mais aussi de leur prix peu élevé.

Pour pouvoir utiliser un débitmètre à diaphragme, il vous faudra remplacer une portion de la canalisation par le débitmètre.

Débitmètre à venturi de la marque Arthur Grillo

Les débitmètres à venturi permettent de mesurer le débit volumique d’un fluide liquide ou gazeux, propre ou chargé. Ce type de débitmètre mesure la différence de pression générée par le passage du fluide dans un venturi, cette différence étant proportionnelle au débit du fluide.

Ces débitmètres ont une bonne précision, de l’ordre de 0,5 %. Cette technologie est moins sensible aux particules que les débitmètres à diaphragme, elle est donc plus adaptée aux fluides chargés.

Pour pouvoir utiliser un débitmètre à venturi, il vous faudra remplacer une portion de la canalisation par le débitmètre.

Débitmètre à engrenage de la marque KRACHT

Les débitmètres à engrenage permettent de mesurer le débit volumique de fluides liquides. Dans ces débitmètres, le fluide circule entre deux engrenages ovales. Le volume circulant à chaque rotation des engrenages étant fixe, il suffit de compter le nombre de tours par unités de temps pour déterminer le débit volumique. Grâce à leur construction robuste, les débitmètres à engrenage sont particulièrement bien adaptés aux fluides à haute viscosité.

Débitmètre électromagnétique de la marque LTH Electronics

Les débitmètres électromagnétiques permettent de mesurer le débit des liquides conducteurs d’électricité, même fortement chargés ou abrasifs. Le fluide conducteur circule à travers un champ magnétique, une tension proportionnelle au débit est induite dans une électrode au passage du fluide, ce qui permet de calculer le débit très précisément. Particulièrement résistants, ces débitmètres vous permettront d’établir des mesures dans des milieux difficiles.

Du fait qu’ils n’ont pas de pièce mobile, les débitmètres électromagnétiques ne nécessitent pas d’entretien, et bien qu’ils soient très précis, ils ont un coût modéré.

Débitmètre à turbine de la marque MEDENUS

Les débitmètres à turbine permettent de calculer le débit des gaz et des liquides. Une turbine est placée dans l’axe de l’écoulement, sous l’effet de l’écoulement du fluide la turbine est entraînée et sa vitesse de rotation est proportionnelle à la vitesse du fluide.

Cette technologie marche très bien pour les débits conséquents, pour les faibles débits, la turbine tourne trop lentement pour une bonne mesure.

Ces débitmètres sont précis et offrent un temps de réponse faible aux variations de débit, ils sont indépendants de la pression et de la température du fluide et peuvent fonctionner à des pressions et températures élevées.

Par contre la turbine est une pièce mobile soumise à l’usure, donc ces débitmètres nécessitent une maintenance régulière.

Débitmètre à ultrasons de la marque BLUE-WHITE

Les débitmètres à ultrasons permettent de mesurer le débit de liquides propres, chargés, très chargés, voire visqueux mais sont déconseillés pour les liquides à haute viscosité.

Le principe de fonctionnement de ces débitmètres est relativement simple : deux transducteurs émettent et reçoivent alternativement des ultrasons à travers le fluide. La différence de temps de parcours est proportionnelle à la vitesse du fluide donc au débit.

Le principal avantage des débitmètres à ultrasons est que les transducteurs n’ont pas besoin d’être insérés dans l’écoulement, on peut donc les monter sur des piquages ou sur l’extérieur de la canalisation, sans aucun perçage. On peut utiliser cette technologie pour des mesures ponctuelles sans avoir besoin d’arrêter le circuit pour mettre en place les transducteurs.

Néanmoins, les débitmètres à ultrasons ont un coût élevé et ils ne sont pas adaptés aux faibles débits.

Débitmètre à flotteur de la marque KOFLOC

Les débitmètres à section variable permettent de mesurer le débit volumique de liquides propres, chargés et visqueux, ainsi que de gaz propres. Cependant, nous vous déconseillons l’utilisation de ce type de technologie pour des liquides à haute viscosité ou des liquides très chargés.

Ce type de débitmètre doit obligatoirement être monté verticalement, car le fluide circule du bas vers le haut en poussant un flotteur profilé. La hauteur à laquelle le flotteur se stabilise correspond au débit et permet une lecture directe sur une échelle graduée, imprimée sur les parois transparentes du tube.

Ces débitmètres très peu onéreux fournissent uniquement une lecture visuelle de la mesure du débit (le débitmètre étant gradué).

Débitmètre à vortex de la marque Bronkhorst

Ce type de capteur exploite le phénomène de création de vortex en aval d’un obstacle, à l’image des vortex formés par le vent qui souffle sur les piliers d’un pont. Un obstacle est placé dans l’écoulement, des vortex vont alors se former et se détacher de l’obstacle, entraînés par l’écoulement. Un capteur de pression permet de détecter l’impulsion créée par le détachement d’un vortex. Le nombre de vortex et donc d’impulsions est proportionnel au débit du fluide.

Les débitmètres à vortex permettent de mesurer le débit de liquides, gaz et vapeurs. Il est possible de travailler avec des fluides chargés, mais un entretien régulier sera alors indispensable.

Ce type de débitmètre est adapté aux débits élevés, si les débits sont trop faibles, la formation des vortex sera trop limitée, et la lecture du débit sera soit impossible, soit imprécise.

Débitmètre massique thermique de la marque Vögtlin

Les débitmètres massiques thermiques permettent de mesurer directement le débit massique de liquides propres et de gaz propres ou chargés. Le principe des débitmètres thermiques est relativement simple : une sonde de température chauffée est refroidie par la circulation du fluide, ce refroidissement étant proportionnel au débit massique du fluide.

Ces débitmètres possèdent plusieurs avantages : ils donnent directement un débit massique indépendamment de la température et de la pression du fluide, ils ne possèdent aucune pièce mobile (entretien réduit), ils perturbent peu l’écoulement (pertes de charge négligeables) et compte tenu de la taille réduite de la sonde, on peut les trouver en configuration « à insérer » sur un piquage de la tuyauterie.

Débitmètre à effet Coriolis de la marque YOKOGAWA

Les débitmètres Coriolis permettent de mesurer le débit massique d’un fluide. Ils peuvent être utilisés pour presque tous les fluides : liquides et gaz propres, chargés et très chargés. Néanmoins, ils ne sont pas recommandés pour un fluide visqueux, conducteur ou polyphasique.

Un débitmètre Coriolis est constitué d’un tube droit ou en en forme de U équipé de capteurs de vibrations disposés à l’entrée et à la sortie du tube. Lorsqu’un fluide traverse le tube, celui-ci est mis en vibration perpendiculairement au sens de l’écoulement ce qui a pour effet de générer des forces de Coriolis qui provoquent un déphasage de fréquence des vibrations. Ce déphasage, mesuré grâce aux deux capteurs, est proportionnel au débit massique du fluide qui traverse le tube.

Les débitmètres Coriolis ont l’avantage de fournir simultanément trois informations sur le fluide qui circule : son débit massique, sa masse volumique et sa température. Toutefois, cette technologie reste très onéreuse et l’appareil est plus volumineux que la moyenne.

On utilise généralement les débitmètres Coriolis dans l’industrie pharmaceutique, les installations de traitement des eaux, les installations nucléaires, ainsi que dans la mesure et le transfert de gaz naturel.

Au niveau du montage, un débitmètre Coriolis s’installe en remplacement d’une portion de la canalisation.