Comment sélectionner le bon débitmètre pour votre application ?

Comment sélectionner le bon débitmètre ? Bronkhorst donne des conseils pour choisir le régulateur ou débitmètre pour votre application et aborde différents points clés.

Chris King
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Sélectionner le bon débitmètre est la clé du succès alors que sélectionner le mauvais est une source d'ennuis. Il existe un large choix de débitmètres pour tous les types d'application. Un débitmètre adapté est essentiel pour la collecte de données sensibles : un débitmètre inadapté peut s'avérer très coûteux en termes de budget et de temps de production perdu. Dans ce post, je vais traiter de certains éléments à considérer lorsqu'on décide du choix du débitmètre à utiliser, en tenant compte des différences entre la mesure du débit volumique et du débit massique. Vous trouverez ci-dessous des informations pour vous aider à sélectionner plus facilement un débitmètre pour votre application.

Prix versus notoriété

Les critères les plus courants pour la sélection du débitmètre sont le prix et la notoriété. Gardez-vous de vous fier aux deux critères les plus courants que l'on a tendance à utiliser dans le processus de sélection : le coût et la notoriété. Si vous placez le prix en haut de votre liste de critères, vous risquez d'utiliser soit un débitmètre inadapté à l'application, soit un débitmètre qui ne tient pas la route au niveau physique et/ou de la performance. Vous aurez cru avoir fait une bonne affaire, mais celle-ci ne tardera pas à se transformer en perte pour le budget.

Débitmètres massiques Coriolis

Si l'appareil de mesure et ses accessoires nécessitent une maintenance fréquente et coûteuse, tout ce que vous aurez économisé en choisissant ce débitmètre sera vite dilapidé. De plus, le prix plus élevé d'un débitmètre à l’achat peut être compensé par des économies en termes de coûts de maintenance et d'utilisation. Ainsi, les débitmètres massiques Coriolis sont initialement plus chers à l'achat que bien d'autres types de débitmètres mais peuvent représenter un gain d'argent considérable dans la durée du fait de leur maintenance plus simple, ce qui se traduit par des temps d'immobilisation moindres.

Coriolis Mini-Coriflow

Installation d'un débitmètre massique Coriolis (Mini-CORI-FLOW)

Alors qu'il est important de vérifier quel type de débitmètre est le plus couramment utilisé dans votre secteur, sélectionner uniquement ce qui se fait le plus souvent peut également conduire au désastre. Si le débitmètre n'est pas adapté à l'application, les mesures peuvent être en-deçà ou au-delà, ce qui signifie que des produits de valeur peuvent être perdue et que la marge du chiffre d'affaires en souffre.

Débitmètres volumiques à ultrasons

Grâce aux avancées technologiques, des instruments peuvent être introduits sur le marché sans être bien connus mais en fournissant néanmoins une meilleure solution. Par exemple, par le passé, les débitmètres à ultrasons en ligne devaient être ré-étalonnés à l'introduction d'un nouveau fluide et ne pouvaient pas être utilisés dans des applications où l'hygiène était importante. Aujourd'hui, de nouveaux débitmètres à ultrasons ont résolu ces problèmes, permettant l'utilisation des débitmètres à ultrasons en ligne pour ces types d'applications.

Un débitmètre est un appareil hautement technique qui est influencé par quantité de paramètres. Nous allons aborder les plus importants, mais n'oubliez pas que chaque application est unique.

Débitmètre volumétrique

Débitmètre volumique (ES-FLOW)

Mesure de débit volumique ou massique

Il existe deux mesures de débit des fluides, la mesure volumique et la mesure massique. Par conséquent, un débitmètre est soit un débitmètre volumique, soit un débitmètre massique. Toutefois, on peut calculer le volume à partir de la masse et la masse à partir du volume si la densité est connue et que l'on a défini les paramètres. Pour savoir si c’est un débitmètre volumétrique ou bien un débitmètre massique qui offre la meilleure solution, il faut prendre en compte tant l'application et ses composants que l'objectif de la mesure.

Vous voulez en savoir plus sur le débit volumique et le débit massique et savoir pourquoi les conditions de référence pression / température des unités de mesure de débit massique gaz sont importantes ?

Débit volumique contre débit massique

Catégories de débitmètres en fonction du fluide

Certains débitmètres peuvent être rapidement éliminés du simple fait qu'ils ne fonctionneront pas avec l'application. Par exemple, les débitmètres électromagnétiques ne fonctionneront pas avec les hydrocarbures car ils nécessitent un liquide conducteur pour fonctionner. De nombreux débitmètres ne sont pas aptes à mesurer les gaz ou les boues. Voici une liste des principales catégories de débitmètres, associées au type de fluide qu'ils peuvent traiter.

  • Gazmassique Coriolis, massique thermique, à ultrasons, à section variable, à pression différentielle variable, à déplacement positif, à turbine
  • Liquide – massique Coriolis , massique thermique, à ultrasons, à pression différentielle variable, à déplacement positif, à turbine, électromagnétique
  • Boue – massique Coriolis, certains sous-ensembles des débitmètres à pression différentielle variable, électromagnétique, à ultrasons
  • Vapeur – à vortex, à ultrasons, à diaphragme, à élément flottant.

Propriétés du fluide

Il est essentiel de connaître les propriétés du fluide qui est mesuré. En voici quelques-unes parmi les plus importantes :

  • Type de fluide – liquide, gaz, boue, vapeur
  • Densité
  • Viscosité
  • Température
  • Pression
  • Conditions du fluide – corps étrangers présents à l'intérieur, particules en suspension, bulles d'air
  • Autres contaminants
  • Débit – régulier ou interrompu, remplissage de la conduite ou remplissage partiel ou variable
  • Plage de débit – la valeur minimum et maximum du débit
  • Nature corrosive du matériau – le liquide ou le gaz corrosif peut détériorer les capteurs en ligne

Propriétés physiques

Il est également important de connaître les dynamiques physiques du site d'application. Voici certaines des propriétés physiques du site à prendre en compte :

  • La configuration de la conduite avant et après le débitmètre et la longueur du tuyau droit à l'entrée et à la sortie du débitmètre
  • La taille de la conduite. Certains débitmètres ont une performance médiocre avec des conduites très petites et certains ne peuvent pas mesurer les fluides dans des conduites plus grandes
  • Le matériau de la conduite
  • L'environnement et sa stabilité ou variabilité
  • La question de savoir si le débitmètre fonctionnera monté avec un certain angle. Cela peut affecter gravement la performance d'un débitmètre

Lisez notre article qui explique pourquoi le choix de la conduite est important pour les débitmètres massiques thermiques.

Conduite en débitmétrie

Spécifications du débitmètre

Enfin, les spécifications elles-mêmes doivent également être prises en considération dans le choix du bon débitmètre.

La justesse – Il va de soi que la justesse est un facteur important pour un débitmètre. Dire que la justesse est un paramètre est même un peu ridicule. Qui voudrait d'un débitmètre imprécis ? Cependant, tous les débitmètres n'ont pas la même précision, et certaines applications n'ont même pas besoin de précision.

La répétabilité – Par répétabilité, il faut entendre le nombre de fois (%) que vous obtenez les mêmes résultats en réalisant le même test ou la même mesure dans les mêmes conditions. La justesse nécessite de la répétabilité, mais la répétabilité ne nécessite pas de la justesse. Il ne lui faut que de la constance. Par conséquent, on peut dire que, souvent, la répétabilité d'un débitmètre s'avère être plus importante que sa justesse.

Rangeabilité, plage de mesure – Cela concerne la plage dans laquelle le fluide peut être mesuré avec précision par le débitmètre. Généralement, il vaut mieux choisir un débitmètre avec la plus grande plage disponible sans transiger sur d'autres composantes qui sont plus critiques.

Exigences concernant l’hygiène – Les débitmètres pour les produits alimentaires, les produits pharmaceutiques et le secteur médical exigent notamment des environnements stériles.

Coût – Comme indiqué ci-dessus, il faut tenir compte de l'installation, de la maintenance et des réparations sur la durée. Quel est le coût de fonctionnement du débitmètre, notamment en termes de consommation électrique ? C'est également un facteur qui peut augmenter le coût général du débitmètre.

Vous voyez, de nombreux paramètres entrent dans le choix du bon débitmètre et nous n'avons listé que les paramètres de base, sans même prendre en compte les diverses options sur les différents modèles. La meilleure façon d'acquérir le bon débitmètre est de vous faire aider dans votre recherche par des experts du domaine. Ce qui compte, c'est l'expérience.

Il est important que les informations vous soient fournies par des personnes qui connaissent bien ces appareils complexes. Pour que Bronkhorst vous aide à trouver le bon débitmètre répondant à vos besoins, contactez-nous.

Lorsque vous aurez sélectionné le bon débitmètre, la prochaine étape sera d'installer cet instrument. James Walton vous donne quelques astuces utiles pour l'installation d'un débitmètre massique.

Besoin de sélectionner un débitmètre ? Demandez conseil à notre équipe.

Article connexes :

Comment réguler et mesurer le débit d’un fluide supercritique?

Qu'est-ce qu'un fluide supercritique et comment mesurer et réguler le débit d'un fluide supercritique comme le CO2? Nous vous l'expliquons dans notre article de blog

Mickaël Soobaroyen
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Je travaille au sein de la société Bronkhorst France depuis plus de 10 ans et il faut bien avouer que le métier de l’instrumentation m’amène, encore aujourd’hui, à découvrir un grand nombre d’applications dans des secteurs variés tels que l’industrie chimie, l’industrie environnementale ou les domaines de la recherche pour lesquels des solutions de régulation et de mesure de débit s’avèrent généralement essentielles. Parmi ces applications, celles qui emploient des fluides supercritiques sont souvent complexes du fait même de l’état de ces fluides.

C’est lors d’une visite que j’ai rencontré Jérémy Lagrue, dirigeant et fondateur de SFE PROCESS avec qui je discutais de l’utilisation des débitmètres Coriolis dans les procédés de CO2 supercritique.

Qu’appelons-nous un « fluide supercritique » ?

A titre d’exemple, le CO2 supercritique se réfère au dioxyde de carbone qui, à l’état de fluide, est soumis à une température et à une pression égales ou supérieures à leur point critique et dont ces conditions lui confèrent des propriétés plutôt inhabituelles. La densité, la viscosité et la diffusivité du fluide sont alors intermédiaires entre celles de la phase liquide et celles de la phase gazeuse.

Le CO2 supercritique dans les procédés d’extraction

Selon moi, le plus connu des fluides supercritiques est le CO2 supercritique. Ce fluide est un important solvant commercial et industriel en raison de son rôle dans l’extraction chimique, sa basse toxicité et son faible impact sur l’environnement.

On peut retrouver le CO2 supercritique dans les procédés d’extraction d’algues, des huiles , des arômes et des principes actifs. Il est également utilisé dans les techniques de fractionnement pour les boissons fermentées, la désodorisation de corps gras dans le domaine de la cosmétique et les procédés de purification des polymères.

Ce fluide inerte est intéressant car il atteint sa phase supercritique à une pression (73.8 bara) et une température (31.1°C.) relativement faibles. La basse température du procédé et la stabilité du CO2 permettent d’extraire la plupart des composés avec peu de dommage ou de dénaturation.

Le dioxide de carbone se comporte habituellement comme un gaz à la température et à la pression standard (STP) ou comme un solide appelé carboglace ou glace sèche lorsqu’il est gelé. Si la température et la pression sont toutes deux augmentées et passent du STP au point critique du CO2, il peut adopter des propriétés à mi-chemin entre celles d’un gaz et celles d’un liquide. Plus précisément, il se comporte comme un fluide supercritique au-delà de sa température critique (31.1°C) et sa pression critique fait qu’il se dilate comme un gaz pour remplir son contenant mais avec une densité similaire à celle d’un liquide.

Mais surtout, le CO2 offre l’avantage d’être inodore, non toxique et non inflammable. Il n’altère pas le produit à extraire ou à purifier.

Diagramme fluide supercritique

Diagramme CO2 supercritique

Le CO2 supercritique est un solvant "écologique" et économique

Pour des raisons environnementales, de plus en plus d’industries tendent à utiliser le CO2 supercritique dans leur procédé puisqu’il se positionne comme une alternative aux solvants organiques. En effet, contrairement aux solvants qui sont produits à partir de pétrole, le CO2 est disponible et abondant naturellement, il est de ce fait moins coûteux. Néanmoins, il existe très peu de solutions pour le mettre en œuvre car installer un tel système reste onéreux.

Qu’est-ce que SFE Process ?

Jérémy Lagrue - Président et fondateur de SFE Process

Jérémy Lagrue - Président et fondateur de SFE Process

Jérémy Lagrue: “Chez SFE Process, nous travaillons sur des applications nécessitant des équipements haute pression. La spécialité de SFE Process est la conception et production de machines et de dispositifs spécifiques utilisant les fluides supercritiques tel que le CO2 supercritique. Fort de notre expertise en design et innovation process, nous proposons des solutions complètes - clés en main - et des services de conseils (notamment en métrologie), de la maintenance et des formations. SFE Process a développé un design novateur de pompes haute pression pour les procédés de fluides supercritiques, utilisées soit pour compresser le CO2 liquide jusqu’à 1000 bar soit pour la recirculation à l’état supercritique.

Débitmètre Coriolis et pompe SFE Process

Débitmètre Mini-Coriflow et pompe SFE Process

Quel problème souhaitait résoudre SFE Process?

“Nos clients, qu’ils soient acteurs dans le secteur de l’industrie chimique, biotechnologique ou pharmaceutique, veulent injecter du CO2 dans un procédé de séparation ou de fraction des molécules. Dans le cas qui nous intéresse, l’objectif est de séparer les molécules. Pour ce faire, de l’équipement spécifique est nécessaire. SFE Process fabrique ce type de matériel, notamment des pompes pour générer le débit de ce fluide particulier. Ces pompes doivent répondre aux exigences de stabilité, répétabilité et de précision.”

Quelle solution SFE Process a-t-elle choisie?

“Je voulais offrir à mes clients la possibilité d’établir le bilan matière de leur procédé chimique. Pour avoir travaillé depuis longtemps avec bon nombre d’industries et de laboratoires, je connais l’importance du paramètre débit pour déterminer l’efficacité du procédé, ses coûts de production, son rendement et réaliser le passage de l’échelle laboratoire à l’échelle industrielle.”

SFE Process a une bonne expérience du CO2 supercritique mais elle avait besoin de prouver la fiabilité de l’équipement et devait garantir que l’injection de CO2 était très précise et répétable.

“La difficulté était de trouver un débitmètre fiable et précis, capable de garantir la véracité des résultats et bien sûr qui se prête parfaitement aux utilisations de CO2 supercritique. J’ai choisi le débitmètre Coriolis proposé par Bronkhorst. En plus du design, la réputation de ce débitmètre et la garantie constructeur de 3 ans ont orienté ma prise de décision. Les essais effectués et les résultats obtenus avec ce débitmètre m’ont conforté dans ce choix.”

En savoir plus sur les Coriolis utilisés dans cette solution.

Quels sont les résultats de cette solution?

“Je vois les bénéfices que le débitmètre apporte aux clients finaux : ils peuvent s’assurer de la quantité de fluide qu’ils injectent dans leur procédé. SFE process peut justifier d’une grande précision et répétabilité de la pompe à travers la mesure du débit faite par le débitmètre Coriolis. On constate l’amélioration de la précision.

J’ai intégré le débitmètre Coriolis dans tous les équipements que je propose aux utilisateurs ayant le besoin fondamental de constituer leur bilan matière et de se référer à une valeur de débit fiable.

Ce débitmètre est un outil de mesure fiable nous permettant d'avoir accès à tous les paramètres pour une maîtrise optimale du process.

Débitmètre massique Coriolis (principe de fonctionnement)

Ce qui nous a amené à développer l'option de data-logging pour visualiser en continue ces paramètres, les enregistrer et pouvoir faire un post-traitement de ces derniers".

Mesures et data-logging

SFE Process a perfectionné ses pompes en ajoutant l’option de data-logging. Une page spécifique a été créée sur l’interface homme machine permettant l’enregistrement des données de pression, de débit et de volume. Ces valeurs sont relevées toutes les 10 secondes, à date et heure précises permettant un aperçu sous forme de tableau mais également de courbes de suivi (pression, débit et volume) directement accessibles sur l’interface de la pompe.

L’enregistrement de ces données permet un post-traitement pour l'analyse complète du process, l'optimisation des paramètres de pompage, la détection des anomalies…

Elles sont exportées au format CSV, automatiquement converties en tableau sur Excel et peuvent être récupérées via le port USB prévu à cet effet.

Data-logging interface homme machine

Salon Pharmacosmetech

Bronkhorst et SFE Process présenteront leurs solutions au salon Pharmacosmetech qui se tiendra du 15 au 17 septembre à Chartres. Demandez votre badge gratuit aujourd’hui et retrouvez-nous sur le stand F38

Bannière pharmacosmetech 2020

l’importance de la mesure de débit massique et la pertinence de la technologie Coriolis

Pourquoi la mesure du débit massique est importante dans les procédés industriels et quels avantages présentent les débitmètres et régulateurs Coriolis?

James Walton
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Pourquoi la mesure du débit massique est importante et quels avantages présentent les débitmètres et régulateurs Coriolis ?

Qu'il s'agisse d'un liquide ou d'un gaz, la mesure du débit est généralement un paramètre critique dans de nombreux procédés. Pour la plupart des opérations, il est essentiel d'être sûr que le bon fluide est au bon endroit au bon moment. Certaines applications critiques nécessitent que l'on puisse mesurer les débits avec précision afin de garantir la qualité des produits. La santé et la sécurité est un facteur à ne pas négliger lorsque l'on travaille avec des liquides et des gaz. Il est donc essentiel d'investir pour garantir que votre équipe opère dans un environnement sûr et productif. Le fait de mesurer le débit et la pression peut assurer la sécurité du procédé et du personnel.

Avec la plupart des débitmètres pour les gaz et les liquides, le débit est déterminé par inférence en mesurant la vitesse des fluides ou la variation de l'énergie cinétique.

D'autres facteurs ayant une influence sur le débit d'un liquide sont sa viscosité et sa densité, de même que la friction du liquide en contact avec la conduite.

Étant donné la grande diversité en matière de technologies de débitmètres disponibles sur le marché, il peut s'avérer difficile de choisir celle qui soit la plus adaptée à l'application visée.

Une question importante et à laquelle on ne pense peut-être pas toujours consiste à examiner ce que l'instrument est supposé faire et si ses capacités répondent à cette attente.

Mesure directe du débit

La mesure directe du débit massique est un développement important au sein de l'industrie car elle élimine les imprécisions dues aux propriétés physiques du fluide, dont - et non des moindres - la différence entre le débit massique et le débit volumique. Les variations de température et de pression n'ont pas d'influence sur la masse. Ce simple fait donne toute son importance à cette méthode de mesure de débit de fluide. En termes de précision, le débit volumique reste valide du moment que les conditions du procédé et que les conditions d'étalonnage de référence sont respectées. Les appareils de mesure volumétrique, tels que les débitmètres à bille et les débitmètres à turbine, sont incapables de distinguer les variations de température ou de pression.

Débit massique contre débit volumique

Débit massique contre débit volumique

Une des méthodes de mesure de débit massique utilise le phénomène de la force de Coriolis.

Le principe de mesure du débit Coriolis

Le principe de mesure du débit Coriolis est présent tout autour de nous dans le monde physique, par exemple dans la rotation de la terre et son effet sur les conditions météorologiques. Le principe de fonctionnement est basique mais très efficace.

Une énergie est appliquée sur un tube par une vibration fixe. Lorsqu'un fluide passe à l'intérieur de ce tube, l'impulsion du débit massique provoque une variation de la vibration du tube. Celle-ci fait osciller le tube, ce qui se traduit par un déphasage. Cette oscillation peut être mesurée et on en déduit une sortie linéaire proportionnelle au débit.

Ce principe mesure le débit massique indépendamment de la substance présente à l'intérieur du tube. Il peut donc être appliqué directement à n'importe quel fluide circulant dans le tube, que ce soit un liquide ou un gaz. De plus, en parallèle avec le déphasage de fréquence entre l'entrée et la sortie, il est également possible de mesurer la variation réelle de la fréquence naturelle. Cette variation de fréquence est directement proportionnelle à la densité du fluide – et on peut en déduire une sortie de signal supplémentaire. Il est intéressant de constater qu'en ayant mesuré à la fois le débit massique et la densité, il est possible d'en déduire le débit volumique.

Par rapport à d'autres principes, les débitmètres massiques Coriolis présentent des caractéristiques intéressantes :

  • Pas besoin de (ré)étalonnage du champ – mesure et régulation de débit indépendantes du fluide
  • Possibilité de mesurer le gaz et le liquide avec le même capteur
  • Capacité à mesurer un mélange indéfini ou variable
  • Paramètres multiples

Appliqué à un débitmètre massique, le principe de Coriolis a toute sa place dans la mesure et la régulation de fluides dans de nombreuses industries.

Débitmètres et régulateurs de débit Mini CORI-FLOW

Bronkhorst a conçu la série Mini CORI-FLOW, une gamme de débitmètres / régulateurs de débit massique Coriolis compacts et économiques pour mesurer et réguler de façon précise des débits de gaz et de liquide (ultra) faibles.

Ces débitmètres et régulateurs de débit offrent d'excellentes performances même en cas de modification des conditions de service : pression, température, densité, conductivité et viscosité. Découvrez la gamme.

Débitmètre coriolis mini-CORIFLOW

Débitmètre massique Coriolis Mini CORI-FLOW

Si vous souhaitez plus d'informations au sujet des débitmètres et régulateurs de débit massique Coriolis, contactez notre équipe.

Débitmètres massiques Coriolis - articles connexes

Mesure de débit en microfluidique

Les applications microfluidiques se trouvent dans des domaines très variés et les liquides dans les dispositifs microfluidiques se comportent différemment par rapport à un écoulement dans des canaux "normaux".

Vincent Morin
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Les têtes d'impression à jet d'encre et les « Lab-on-a-chip » (laboratoires sur puce) ont été les premiers représentants de la microfluidique, avec la circulation de liquides à l'intérieur de canaux d'un diamètre de l’ordre du micron. Les dispositifs microfluidiques sont fabriqués par impression lithographique et autres procédés qui trouvent leur origine dans la fabrication de circuits intégrés.

Dans ces dispositifs, les liquides se comportent différemment par rapport à un écoulement dans des canaux « normaux ». En raison de la petite taille des canaux, le phénomène « effet de bord » joue un rôle déterminant.

Les applications microfluidiques se trouvent dans des domaines extrêmement variés telles que la pharmacie, la biotechnologie, la microbiologie, la microchimie (catalyse) et la culture cellulaire où ces procédés réduisent la quantité de produits chimiques et la durée des expériences nécessaires. Ces problématiques sont également présentes dans l’optique ou la microéléctronique et plus particulièrement dans les applications d’encapsulation (Drug encapsulation) et de Lab-on-a-chip.

Une société française produisant des systèmes pour les applications microfluidiques utilise actuellement des débitmètres massiques thermiques dans son système. L’expérience a montré que les mesures de débit massique thermique de son application étaient trop instables et non reproductibles. Bronkhorst lui a proposé une solution alternative utilisant la technologie Coriolis.

Système microfluidique

Après avoir étudié les applications du client, Bronkhorst a proposé au client de tester le débitmètre massique ML120 mini CORI-FLOW et de comparer les résultats obtenus avec ceux des débitmètres massiques thermiques habituellement utilisés. Le client a testé et validé le ML120 après quelques semaines d’essais.

Enthousiaste, le client en a conclu rapidement que le ML120 apportait une amélioration notable en matière de précision, de stabilité et de répétabilité. De plus, il était possible de remplacer cinq débitmètres massiques thermiques par un seul débitmètre Coriolis pour couvrir les mêmes besoins. Exprimant toute sa confiance en Bronkhorst et en son professionnalisme, le client a décidé d'intégrer le ML120 à sa gamme de produits. Dans le cadre d'une plus ample coopération avec Bronkhorst, le client a développé en outre un guide destiné aux utilisateurs, ainsi qu'un guide de vente pour les ingénieurs commerciaux. De plus, certains travaux de programmation ont été effectués dans LabVIEW afin de communiquer avec les appareils de Bronkhorst.

Après plusieurs mois d’utilisation chez les clients finaux, le Mini CORI-FLOW ML120 emporte une large adhésion. Il a permis l’amélioration, la fiabilisation et la simplification des applications demandant le plus de précision. L’interface développée sous LabVIEW par la société partenaire est très appréciée des utilisateur.

Cette vidéo montre le principe de fonctionnement du débitmètre Coriolis Mini CORI-FLOW

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Contrôler une pompe à l'aide d'un régulateur de débit massique peut optimiser la couleur du détergent

Découvrez comment le contrôle d' une pompe à l'aide d'un débitmètre massique Coriolis permet de doser des colorants liquides de manière appropriée.

Ron Tietge
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Les régulateurs de débit massique avec le contrôle d’une pompe offrent des solutions uniques de dosage précis pour les produits chimiques ménagers tels que les détergents et les produits de nettoyage.

Utiliser le contrôle de la pompe pour doser les colorants non dilués

Les grandes entreprises de produits ménagers du monde entier utilisent des colorants liquides pour ajouter de la couleur à leurs détergents, à leurs produits de lavage et de nettoyage. Les colorants sont très concentrés et, souvent, une petite quantité suffit pour donner la bonne couleur au produit fini.

Les deux exigences les plus importantes sont par conséquent :

  • La reproductibilité : l'uniformité de la couleur du produit final est d'une importance capitale, car chaque flacon doit être de la même couleur. Le dosage de la couleur doit donc être d'une régularité invariable.
  • L'exactitude : les colorants ayant tendance à ne pas être bon marché, un dosage précis du colorant est fortement souhaitable.

Comment doser ces colorants liquides de manière appropriée ?

La première solution qui vient à l'esprit consiste à utiliser une pompe pour doser le colorant. Cette manière de doser n'est cependant pas très précise, du moins pas pour cette application. Associer une pompe à un régulateur de débit massique Coriolis ou à un régulateur de débit volumique à ultrasons vous permettra de contrôler la pompe et par conséquent, le dosage, de manière beaucoup plus précise.

Débitmètre Coriolis et pompe

Débitmètre massique Coriolis associé à une pompe Tuthill

Comment fonctionne le contrôle de la pompe ?

Le débit généré par une pompe est un débit volumétrique, avec toutes les caractéristiques que cela implique. La précision dépendra fortement des propriétés du fluide, et le débit dépendra de la température et de la pression. En outre, la plupart des pompes ne peuvent pas gérer une fluctuation de la contre-pression, car cela entraîne une instabilité et d'importantes déviations du débit.

Une méthode pour améliorer l'exactitude consiste à mesurer le débit de la pompe avec un débitmètre, puisque ces instruments mesurent le véritable débit massique (en kg/h, g/h, etc.). La sortie du débitmètre est souvent reliée à un régulateur PID qui corrige la fréquence de rotation (tr/min) de la pompe. L'un des inconvénients de cette méthode est que le débit d'une pompe n'est pas stable, ce qui oblige à filtrer le signal de sortie, qui subit par conséquent un ralentissement. Parce que ce signal est aussi utilisé comme signal de commande, la réponse et le contrôle seront ralentis.

Utiliser un régulateur de débit pour contrôler la pompe

Pour éviter cela, vous pouvez utiliser un débitmètre massique Coriolis ou un débitmètre volumique à ultrasons avec régulateur PID intégré et signal de commande séparé pour contrôler la vitesse de la pompe. Parce que ce signal de commande, contrairement au signal de sortie, ne subit pas l'interférence du filtre, la combinaison du débitmètre et de la pompe peut atteindre une stabilité et une vitesse de contrôle sans équivalent. En cas de changement de la contre-pression, le débit est immédiatement corrigé par une accélération ou un ralentissement presque instantané du fonctionnement de la pompe, ce qui assure le maintien de la précision requise.

Cette méthode de mesure du débit est indépendante des propriétés des fluides, et il n'est donc pas nécessaire de recalibrer ou de faire appel à des facteurs de conversion en cas de changement de liquide.

Débitmètre à ultrasons avec une pompe pilotée

Contrôle de la pompe à bas débit

Dans notre exemple de dosage de colorants liquides, un régulateur de débit massique Coriolis à débit (ultra) faible permet de doser du colorant non dilué. Il devient dès lors superflu de mélanger le colorant avec de l'eau pour créer un débit suffisamment élevé. Non seulement le colorant non dilué est beaucoup plus concentré et donc, d'une qualité bien meilleure que les mélanges avec de l'eau, mais il est également possible d'économiser l'eau et d'éviter le développement d'algues à l'intérieur de l'équipement.

Principe de mesure d'un débitmètre massique Coriolis

Vous voulez en savoir plus?

Vous pouvez consulter nos systèmes de dosage liquide sur notre site ou nous contacter.

Série d'articles de blog : Comment traiter les faibles débits de liquide ? Partie 5/5

Quelle influence les conditions ambiantes, tels que les tuyaux et les vibrations, peuvent-elles avoir sur votre débitmètre ? Bronkhorst, spécialiste des solutions pour les faibles débits de liquide, partage des conseils pour optimiser votre procédé.

Bart de Jong
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5ème partie - Comment gérer les conditions externes ?

Dans le monde de la régulation et de la mesure de débits, nous faisons une distinction entre « faibles débits » et « forts débits ». Mais qu’est-ce que cela signifie réellement ? Bronkhorst fournit des débitmètres et des régulateurs dans la gamme « faible débit ». Savez-vous ce que signifie « faible débit » ? Dans notre série d’articles, nous expliquons la différence et partageons nos conseils et nos astuces sur les installations à faible débit de liquide. Dans cette dernière partie de notre série d’articles, vous en apprendrez plus sur l’influence des conditions ambiantes sur les instruments.

Quelle influence les conditions ambiantes peuvent-elles avoir sur votre débitmètre ?

Les débitmètres Bronkhorst mentionnés dans les précédents articles de la série, qui sont capables de mesurer des (ultra) faibles débits, y sont très sensibles. Cela implique que même les perturbations les plus infimes du procédé d’un client ou des conditions ambiantes peuvent être perceptibles. Toute perturbation éventuellement déjà présente dans le procédé est désormais vue par le capteur, grâce aux mesures beaucoup plus précises de ces débitmètres très sensibles. Un client peut alors réagir en se disant que « quelque chose ne va pas avec ce débitmètre ! » Mais n’oubliez pas que nos outils ne sont que des transmetteurs d’information ! Et utilisez plutôt les informations de cette série d’articles de blog pour optimiser votre propre procédé. Vérifiez les éléments externes tels que les tuyaux qui en amont et en aval du débitmètre, l’influence de tout équipement vibrant dans l’environnement ou l’éventuelle présence de particules solides dans le liquide.

Pour mettre ce qui précède en pratique : lors du choix d’un régulateur de débit ou d’un débitmètre massique Coriolis, une pression amont relativement élevée sera nécessaire pour compenser la chute de pression (perte de charge) relativement élevée de l’appareil, ce qui est globalement le cas lorsque les instruments Coriolis fonctionnent dans leur plage de débit nominale. Toutefois, pour les instruments Coriolis ayant une large gamme de mesure (jusqu’à 1 % de la pleine échelle), la perte de charge dans la partie inférieure de l’échelle est généralement négligeable et comparable à celle des débitmètres thermiques.

Bien que les mesures faites avec un débitmètre Coriolis soient beaucoup plus précises qu’avec un débitmètre thermique, une forte pression amont d’un volume sous pression va causer la dissolution d’une plus grande quantité de gaz dans le liquide. La libération de ce gaz dissous sous forme de bulles lors de la détente à une pression inférieure dans le procédé entraîne une instabilité. Cette série d’articles sur les faibles débits est destinée à vous sensibiliser à tout ce que vous pouvez faire pour améliorer la configuration de votre procédé, chaque méthode ayant ses propres avantages, ses inconvénients et ses effets induits.

Quels tuyaux dois-je choisir ?

Choisissez le plus petit tuyau possible. En minimisant la longueur et le diamètre du tuyau d’alimentation de liquide entre le débitmètre et le procédé, le temps nécessaire au remplissage et au renouvellement sera aussi court que possible. La chute de pression sur les débitmètres massiques Coriolis est beaucoup plus importante que sur les débitmètres thermiques parce que le capillaire de ces derniers est environ 20 fois plus court et que son diamètre est plus large. Trouvez la solution optimale entre la perte de charge et le plus petit volume intérieur de tuyau possible. Pour les faibles débits jusqu'à 100 g/h, il est recommandé d’utiliser un tuyau d’un diamètre extérieur de 1/16 pouce (~ 1,6 mm). Pour les débits supérieurs, nous recommandons des tuyaux de 1/8 pouce (~ 3,2 mm) afin de limiter la perte de charge. Essayez d’utiliser aussi peu que possible des raccords, coudes ou connecteurs en T, car ils risquent de provoquer une accumulation de bulles d’air et une instabilité du débit. Si nécessaire, utilisez des raccords de petit volume.

conduites

Le choix de tuyaux rigides (en acier inoxydable, par exemple) ou souples dépend principalement de la pression d’utilisation. Il est rare que des tuyaux souples soient utilisés à haute pression. Pour les débits inférieurs à 2 g/h, l’utilisation de tuyaux rigides est fortement recommandée parce qu’elle permet de prévenir les changements de volume interne et perturber la mesure. Pour les débitmètres avec capillaires en hastelloy, nous recommandons d’utiliser des tuyaux en hastelloy. Du polyétheréthercétone, ou PEEK, est de préférence appliqué pour les liquides agressifs qui attaquent l’acier inoxydable.

Se prémunir des coups de bélier en évitant les changements soudains de diamètres des tuyaux

Le coup de bélier est un phénomène qui nécessite une attention particulière. Vous le connaissez déjà de par vos toilettes ou votre lave-vaisselle à la maison : il s’agit du choc hydraulique qui se produit lorsqu’un liquide en mouvement est soudainement forcé à s’arrêter ou à changer de direction. Il en résulte alors des variations de pression nettement supérieures aux valeurs de pression (statique) pour lesquelles un système a généralement été dimensionné.

Préservez-vous des coups de bélier en évitant les changements soudains de diamètre d’un tuyau à l’autre, en installant un petit amortisseur de pulsations (lorsqu’une colonne de gaz isolée avec une membrane a un effet d'amortissement), en augmentant progressivement une pression appliquée ou en évitant de faire fonctionner une pompe alors qu’une vanne est fermée.

Comment gérer les vibrations ?

Les vibrations d’une pompe ou d’un autre équipement environnant peuvent avoir un impact négatif sur les performances des débitmètres massiques Coriolis. En effet, le principe de fonctionnement des instruments Coriolis repose sur les vibrations. Il convient donc de s’assurer que les pompes et autres machines environnantes vibrent à des fréquences différentes de celle du débitmètre Coriolis. Afin d’empêcher ces vibrations extérieures d’atteindre le débitmètre Coriolis, vous pouvez utiliser un tuyau en PEEK (légèrement flexible), ou le débitmètre/régulateur de débit peut être dissocié mécaniquement en faisant faire une boucle au tuyau rigide (« lyre en cor de chasse »). Pour les instruments Coriolis, Bronkhorst dispose de blocs massiques de 2 kg et 4 kg avec amortisseurs de vibrations, des éléments tampons supplémentaires pour absorber les vibrations.

bloc massique mini-coriflow

Bloc massique pour débitmètres Coriolis

Lisez notre article : Que faire en cas de vibrations lors de l'utilisation de débitmètres massiques Coriolis

Et concernant l’étalonnage ?

Nous vous recommandons d’étalonner les débitmètres thermiques tels que les appareils μ-FLOW et LIQUI-FLOW une fois par an. Pour les appareils Coriolis comme le mini CORI-FLOW ML120, aucun étalonnage n’est nécessaire, car leur principe de mesure est moins sensible au vieillissement. Dans certains secteurs (automobile, pharmacie et alimentation, par exemple), un étalonnage régulier est toutefois exigé par la législation ou par la normalisation. Dans ces secteurs, il est d’une importance vitale que les appareils de mesure indiquent des valeurs exactes. À des fins d’étalonnage, il peut être utile d’appliquer des tuyaux flexibles transparents, en Téflon, par exemple, afin de pouvoir détecter visuellement toute bulle de gaz présente dans le liquide d’étalonnage.

Centre d'étalonnage Bronkhorst

Centre d'étalonnage Bronkhorst

Utilisez des filtres à particules pour éviter tout encrassement

Afin d’empêcher les tuyaux et capillaires de débitmètres de petit diamètre de s’encrasser, ou de prévenir les dommages des vannes de régulation piézoélectriques, il est recommandé d’intégrer en amont un ou plusieurs filtres à particules. Cette démarche est importante en cas d’utilisation de capteur à petit diamètre et de vannes de régulation pour les débits les plus faibles. Les pores du filtre doivent être au moins dix fois plus petits que le capillaire de mesure, orifice ou restriction de régulation dans le système et, en amont d’une vanne de commande piézoélectrique, la taille recommandée pour les pores est de 5 microns. Une grande surface de filtre peut compenser une perte de charge importante causée par la petite taille des pores.

Plus d'information sur les filtres de Bronkhorst

Vous souhaitez en savoir plus ?

Cet article est la dernière partie des 5 articles de blog de cette série. Consultez les parties précédentes :

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