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Comment mesurer de faibles débits de liquides ?

21 juin 2022 Ferdinand Luimes

Instrument à ultrasons pour la mesure de débit de liquide

De plus en plus d'acteurs dans le domaine industriel vont vers des solutions à faibles débits. Dans le secteur de la chimie, pharmaceutique & de l'alimentaire en particulier, la tendance est de s’orienter vers une fabrication en continu, amenant à la diminution des déchets, la réduction des temps d'arrêts et plus de flexibilité.

Les débitmètres pour les liquides jouent un rôle important dans ce cas. Il existe une grande variété d’instruments pour les débits liquides sur le marché. Dans l’e-book « Comment gérer les faibles débits de liquide », vous pouvez vous informer sur les différents instruments que l’on peut mettre en œuvre et sélectionner l’appareil adéquat pour votre procédé.

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Débitmètre à ultrasons ES-FLOW

Instrument à ultrasons pour la mesure de débit de liquide

Dans cet article de blog, nous avons mis l’accent sur les instruments à ultrasons. Cette technologie est très répandue et adaptée pour les débits de liquide dans des canalisations supérieures à 1" mais il est beaucoup plus difficile de trouver des solutions pour les petits diamètres. Les débitmètres à ultrasons conventionnels emploient soit l'effet Doppler, soit la mesure par temps de transit. Ces techniques conviennent dans la pratique pour les grands diamètres de tuyauteries mais qu’en est-il pour les débits inférieurs à 1500 ml/min, et même pour un débit pouvant descendre à 2 ml/min ?

Mesurer des faibles débits de liquide

Du fait de la complexité de la physique et de la technologie, il n'existe pas beaucoup de principes de mesure dans ces gammes de débit précis, même avec les débitmètres à ultrasons. Par conséquent, le grand défi consistait à trouver une solution pour utiliser les ultrasons dans des tubes avec de très petits diamètres. En collaboration étroite avec la TNO (Organisation néerlandaise de recherche scientifique appliquée), Bronkhorst® a réussi à développer un instrument innovant utilisant la Technologie par Ondes Ultrasonores. Cette technologie est appliquée dans la gamme ES-FLOW pour mesurer des débits volumiques de liquides.

Principe de fonctionnement du débitmètre à ultrasons ES-FLOW

Disques de transducteur et tube de capteur
Disques de transducteur et tube de capteur

Comment fonctionne la Technologie par Ondes Ultrasonores ?

L’ES-FLOW repose sur cette technologie à ultrasons. La mesure du débit est effectuée dans un tube en acier inoxydable droit de petite section, sans obstacle ni volume mort. Plusieurs disques transducteurs sont présents sur la surface extérieure du tube capteur et créent des ondes ultrasonores par oscillation radiale. Chaque transducteur peut émettre et recevoir et par conséquent tous les trains d’ondes aval et amont sont enregistrés et traités. On calcule la vitesse du débit et du son en mesurant précisément le retard de temps entre les enregistrements (plage de nanosecondes).

En connaissant ces paramètres et la section transversale exacte du tube, l’ES-FLOW est capable de mesurer les débits volumiques du liquide. Ce qui distingue ce débitmètre, c'est qu'il est capable de mesurer la vitesse réelle du son. Cela signifie que la technologie est indépendante du liquide et que l'étalonnage par type de fluide n'est pas nécessaire. En outre, la vitesse du son mesurée est un indicateur du type de fluide présent dans le débitmètre.

débitmètre faible débit, débitmètre à ultrasons

Quels sont les avantages du débitmètre à ultrasons ES-FLOW ?

  1. Un seul capteur pour des liquides multiples. Avez-vous besoin de changer de conditions d’utilisation fréquemment ou d’utiliser différentes natures de fluide ? Étant donné que la technologie ES-FLOW est indépendante du fluide, il n'est pas nécessaire d'effectuer un réétalonnage à chaque changement de fluide. De plus, les liquides non-conducteurs comme l’eau déminéralisée ou de l’huile peuvent être mesurés.
  2. Conception compacte et hygiénique : Les processus de nettoyage prennent souvent du temps. Grâce à la conception de tube capteur droit sans volume mort, les particules ont moins de risque d'encrasser l'instrument. Le nettoyage peut être réalisé en quelques minutes et par conséquent, les temps d'arrêt seront limités.
  3. Paramètres de process avancés : La carte de régulation PID intégrée peut être utilisée pour piloter une vanne ou une pompe de régulation, ce qui permet aux utilisateurs d'établir une boucle de commande compacte complète avec un temps de réponse rapide.

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