Le document traite des débitmètres massiques et de leur application dans le domaine médical, expliquant les différents types et principes de fonctionnement, tels que les débitmètres électromagnétiques, thermiques et à effet coriolis. Il met également en lumière l'importance de la mesure précise des débits dans des dispositifs médicaux comme les générateurs de dialyse et les débitmètres urinaires. Enfin, il souligne les caractéristiques, avantages et inconvénients de ces technologies pour garantir un fonctionnement efficace dans le contexte clinique.

1. Débitmètre Massique
2015/2016
MST. Génie Biomédical
Instrumentation & Maintenance
Réalisé par :
DAOU Abdelbasset
FADLI Hind
LABAKOUM Badr-eddine
Encadré par :
Mr. Az.MOHSSEN

2. Sommaire
Introduction
Généralité
Capteur de débit
Les différents types des D.M
Utilisation dans le domaine médical
Conclusion
2

3. Introduction
3

4. Généralité
4

5. 5
Le débit :
Le débit, c'est la quantité de fluide qui s'écoule ou qui est fournie par unité de
temps.
Exemple : Le débit d'un cours d'eau, d'une pompe...
Débit

6. 6
Le débit sera augmenté si :
Débit volumique: Débit massique:
Qv = v · S
Unités: m3/s, m3/d, GPM.
Qm =  · v · S
Unités: kg/s, lb/s,...
 La quantité (volume) de fluide augmente
Le temps (par unité de volume) diminue

7. 7
Types d’écoulement :
Laminaire Transitoires Turbulent

8. 8
Types d’écoulement :
Laminaire Transitoire Turbulent
 Deux particules voisines à un instant donné restent voisines aux instants
suivants.
 Les filets de liquides sont rectilignes.
Ecoulement laminaire

9. 9
Types d’écoulement :
Laminaire Transitoires Turbulent
 L'écoulement est plus ou moins rectiligne, avec un peu de mélange
(petits tourbillons).
Ecoulement transitoire

10. 10
Types d’écoulement :
Laminaire Transitoires Turbulent
 Replacements du liquide en tourbillonnant.
Ecoulement turbulent

11. 11
La vitesse:
le débit (Q) de fluide dépend directement de la vitesse (V) linéaire de
ce fluide et de la section (S).
on peut déterminer le débit d'un fluide à partir de sa vitesse :
Q(m³/s)=V(m/s)×S(m²)

12. 12
le nombre de Reynolds:
 Permet de connaître le comportement de l'écoulement d'un liquide.
 Sans dimension et se calcule comme suit:

Dv
Re 
Source (c) Guy Gauthier - Cours sur débitmètres
  = Vitesse du liquide du liquide (m/s)
  = Masse volumique (kg/m3)
• D = Diamètre interne du conduit (m)
  = viscosité du liquide (en Pa.s)
Un écoulement est turbulent pour Re > 2 200. Dans le cas contraire, l'écoulement et laminaire
Intervalle du nombre de Reynolds pour chaque régime

13. 13
Relation débit / vélocité:
Restriction
Pour avoir le même débit amont et aval, la
vélocité du liquide devra augmenter au
passage de cette restriction.
La vélocité sera supérieure en ‘B’ car la
pression peut être utilisée pour
permettre au fluide d’aller plus vite.
Quand la vélocité d’un liquide (ou gaz) sa pression.
Restriction sur conduite
Vanne sur conduite

14. 14
Capteur de débit
(Un débitmètre)

15. 15
Définition:
Un débitmètre est un appareil ou instrument destiné à mesurer
le débit linéaire, non linéaire, de masse ou volumétrique d’un liquide ou
d ’un gaz.

16. 16
Débit volumique:
Le débit volumique exprime un volume par rapport à une unité de temps :
m3/h.
Ce débit est dépendant des conditions de température et de pression (un gaz
pouvant se dilater ou se compresser en fonction des paramètres de température
et de pression). Ainsi une même installation dans des conditions ambiantes
différentes n’aura pas les mêmes débits volumiques aux deux endroits.
Débitmètre volumique:
Est un appareil de mesure de débit basé sur la masse et non pas sur le volume.

17. 17
Débit massique:
Le débit massique exprime une quantité (une masse) par unité de temps:
g/h, kg/h…
Le débit massique est indépendant de la température et de la pression, la
masse de matière est la même pour un volume différent.
Débitmètre massique:
Est un appareil de mesure de débit basé sur la masse et non pas sur le
volume.

18. 18
La déférence entre un débitmètre volumique & Massique :
Un débitmètre massique a le gros avantage, par rapport à un débitmètre
volumique, de mesurer la quantité de matière le traversant, plutôt que de
mesurer le volume le traversant qui devra souvent être corrigé ensuite par
la densité du produit considéré. Il est souvent plus chers et plus délicat à mettre
en œuvre, mais permet de s'affranchir de l'erreur due aux variations de densité
de matière le traversant.
Source Wikipédia
Débitmètres volumique Débitmètres massiqueVs

19. 19
Méthodes de mesure de débit :
En partant de l’équation fondamentale
Qv = v · S Qm =  · v · SOu
il y a plusieurs méthodes possibles pour mesurer le débit d’un fluide :
Par mesure directe de V.
Par mesure indirecte de V.
Par mesure de S.
Par mesure directe de Q.

20. Par mesure directe de V:
débitmètre M/V (Les débitmètres électromagnétiques)/ (La turbine)
Par mesure indirecte de V:
débitmètre V (Le tube de Pitot)
Par mesure de S:
débitmètre V (Débitmètre à ultra sons )
Par mesure directe de Q:
débitmètre V (Compteurs volumétriques)
20

21. 21
Les différents types des
débitmètre massique

22. 22
Débitmètre électromagnétique
Définition: Les débitmètres électromagnétiques sont une application
de la mesure des débits par mesure directe de la vitesse d’écoulement
Débitmètre électromagnétique Mr. Faraday 1832
1932
bonaventura thurlemann

23. 23
Les composants:
ELECTRODES
VOLTMETRE
BOBINESTUBE
MÉTALIQUE

24. 24
Principe de fonctionnement:
Schéma de principe de fonctionnement d’un Débitmètre électromagnétique

25. Selon la nature de la charge elle sera déviée dans un sens ou dans le
sens opposé. Cette force s’exprime de la façon suivante :
F=qV∧B
q :est la charge de la particule
v :est le vecteur vitesse
B :le vecteur champ magnétique
25

26. Basé sur la loi de Faraday:
U = k B D v
v = m/s
D = mètres
B = teslas
k = 1 (métrique)
U = Volts
26
Qm =  · v · S

27. 27
Caractéristiques :
Limites de température : - 25°C à + 180 °C
Pression : jusqu’à 40 bar
Vitesse du fluide : 0,2 à 10 m/s
Diamètre de raccordement : 2mm à 2m
Erreur de justesse : 0,2 % à 3 % de la valeur mesurée
Perte de charge : nulle
Temps de réponse : à partir de 0,1 s

28. Avantages :
 aucune perte de charge.
 la grandeur mesurée est directement proportionnel au débit(réponse linéaire).
 large gamme de diamètres de conduite possible(de quelques mm à 2 m).
 peut mesurer un écoulement bidirectionnel.
 utilisable avec des liquides agressifs et corrosifs, avec des boues.
 relativement insensible à la densité, viscosité et profil d’écoulement du fluide.
 le facteur d’étalonnage ne varie pas au cours du temps(si la maintenance
est suffisamment fréquente).
 peut être précédé d’une longueur droite courte(inférieure à 20 fois le diamètre).
Inconvénients :
 son prix.
 ne peut être utilisé que pour des liquides conducteurs du courant électrique
(ce qui exclu les hydrocarbures et solvants organiques).
28
Avantages/Inconvénients:

29. 29
Débitmètre massiques thermiques
Définition: Les débitmètres massiques thermiques sont une application
de la mesure des débits par utilisation des calories du fluide comme
conductivité pour déterminer le débit massique.
physicien canadien louis
Débitmètre massiques thermiques

30. 30
Les composants:
Capteur non
chauffé
Paroi
du conduit
Capteur chauffé
A PASSAGE DIRECT

31. 31
Principe de fonctionnement:
Le principe de fonctionnement des débitmètres massiques thermiques à
insertion ou passage direct repose sur la mesure de l’échange convectif entre le
fluide et un élément chauffé.
Schéma de fonctionnement d’un Débitmètre massiques thermiques
Pheater=Poffset+C*Qm

32. 32
Les composants:
Capteur de
Temp T1
Capteur de
Temp T2
Bobine de
chauffage
A DERIVATION

33. 33
Principe de fonctionnement:
Schéma électrique d’un Débitmètre électromagnétique
Le principe de fonctionnement des débitmètres massiques thermiques a dérivation
repose sur l'élévation de température que subit un fluide lorsqu'on lui apporte une
puissance thermique donnée.
ΔT=k*Cp*Qm

34. 34
Caractéristiques :
Limites de température : jusqu’à + 200°C
Pression : jusqu’à 3000 bar
Diamètre de raccordement : 10 à 100 mm
Erreur de justesse : 0,5 à 1 % à 5 %
Perte de charge : De l’ordre de 2 Pa
Conductivité nécessaire du fluide : Aucune influence

35. 35
Débitmètre à éffet Coriolis
Définition: Le débitmètres massique à éffet Coriolis est une application
de la mesure directement le débit massique, Ce capteur mesure la
vitesse de déplacement du tube de mesure.
gustave gaspard coriolisDébitmètre massiques à éffet Coriolis

36. 36
Les composants:
Capteur de
mouvement
Bobine excitatrice
Tube
De
mesure
Sonde de
température
pt100
Raccord de
procédé

37. 37
Les types :
À tube rectiligne
Àboucle oscillante

38. 38
La Force de Coriolis :
Lorsqu’un objet est soumis à la fois à une rotation et à une translation il subit
une accélération dite de Coriolis : ac = 2ω∧Vt où ω est le vecteur de rotation et
Vt le vecteur vitesse de translation.
Cette objet subit donc une force dite de Coriolis:
F=m.ac = 2mω ∧ vt

39. 39
Principe de fonctionnement:
On donne une oscillation à la canalisation grâce à une bobine mise sous tension.
Quand on a un débit qui passe dans le conduit, Il y a une déformation de
l’oscillation due à la force de Coriolis, ce qui crée un déphasage entre ses
extrémités. Deux bobines reliées à un transmetteur permettent de mesurer ce
déphasage. On en détermine le débit.
F = 2×m×ω×v

40. 40
Caractéristiques :
Limites de température : - 240°C à 200°C
Pression : jusqu’à 400 bar
Vitesse du fluide : 0,1 à 10 m/s
Diamètre de raccordement : 3mm à 200mm
Erreur de justesse : > 0,3 %
Perte de charge : nulle

41. Avantages :
 Très bonne exactitude.
 utilisable aussi pour les gaz dont la masse volumique dépasse 200 kg/m3.
 faible erreur (inférieure à 0,3 %).
 signal directement proportionnel au débit massique (réponse linéaire).
Inconvénients :
 Coût élevé.
 Procéder au réglage du zéro du capteur à débit nul).
 sensible aux vibrations du support et aux microcoupures électriques.
41
Avantages/Inconvénients:

42. 42
Débitmètre à fil ou film chaud
Définition: Un débitmètre à fil chaud utilise le phénomène de transfert de
chaleur entre un corps chaud et un gaz pour quantifier un débit.
Débitmètre fil chaud

43. Lorsque l’on place dans un écoulement un fil porté par effet Joule à une
température supérieure à la température de cet écoulement . Il se produit
alors un échange de chaleur par convection.
Principe de fonctionnement:
43
Schéma d’un débit mètre à fil chaud

44. La puissance Joule 𝑷𝒋 dissipée dans une résistance à la température T,
De valeur R(T), et traversée par un courant continu I , à pour expression:
44
𝑷𝒋 = 𝑹 𝑻 . 𝐈 𝟐
En admettant que les échanges thermiques se font uniquement par
convection du fluide à la température Ta ,la puissance échangée Pc peut
s’écrire :
𝑷 𝒄 = 𝒉. 𝑺𝒍 . 𝑻 − 𝑻 𝒂 𝑺𝒍 = 𝝅. 𝑫. 𝒍
𝒉: le coefficient d’échange thermique.
𝑺𝒍: la surface latérale du capteur(fil).

45. À l’équilibre thermique :
𝑹 𝑻 . 𝐈 𝟐
= 𝒉. 𝑺𝒍 . 𝑻 − 𝑻 𝒂
𝒉 = 𝒂 + 𝒃. 𝑼
La vitesse U du fluide intervient dans l’expression de h dont diverses
formulations empiriques ont été proposées.
Formule de King:
a et b : étant des constantes pour un fluide et un capteur
𝑸 𝒎 = 𝝆. 𝑼. 𝑺
45

46. 46
Caractéristiques :
Limites de température : -30°C à +80°C
Débit : jusqu’à 0 à 99 999 𝒎 𝟑/𝒉
Vitesse du fluide : 0,15 à 3 m/s et 3,1 à 30 m/s
Temps de réponse : inferieur à 0,001 s

47. 47 Avantages/Inconvénients:
Avantages :
 La fragilité.
Inconvénients :
 Très faible dimension
47

48. 48
Utilisation au domaine
médical

49. 49
- Une variété de dispositifs médicaux,
tels que les inhalateurs, les équipements
d’analyses, les moniteurs pour anesthésie
ou les respirateurs nécessitent une mesure
rapide et précise du débit afin d’être au
plus près des besoins de patients.

50. 51
GENERATEURS
DE DIALYSE
Le débitmètre
urinaire
Endoscopie

51. 51
Le débitmètre
urinaire

52. 52
La débitmétrie urinaire:
La débitmètrie urinaire est une procédure simple de diagnostic utilisée pour calculer le débit
d'urine au cours du temps qui dure envient 30 sec. Cette information est convertie en un
graphique (fig.1) et interprétée par un médecin spécialiste.
Paramètres déterminés à partir de la courbe du débit urinaire
Les deux paramètres principaux sont le débit maximum
(Qmax) et le volume uriné. Les paramètres accessoires
sont : le débit moyen (Qmoy), le temps au débit maximum,
la durée du débit, la durée de la miction.
La débitmétrie urinaire

53. 53
Objectif du test de débit d'urine:
→ pour déterminer si le patient présente des problèmes urinaires.
→ pour évaluer les effets de certains médicaments.
→ pour évaluer comment le patient urine avant et après une opération.
→ pour évaluer les résultats d’une intervention.
La débitmétrie urinaire

54. 54
Le débitmètre urinaire est équipé d’un capteur de débit placé dans une pièce à part où le
patient se sentira à l’aise pour uriner. les éléments essentiels qui entrent dans la composition
de cet appareil forment le schéma synoptique suivant.
MATERIELS ET METHODE:
Schéma synoptique du débitmètre urinaire

55. 55
Endoscopie

56. 56
Endoscopie:
Est une technique chirurgicale mini-invasive permettant d’intervenir dans la cavité
abdominale a travers des petites incisions (donc sans ouverture de la paroi abdominale).
Elle est effectuée grâce à une optique (camera), à l’insufflation de gaz carbonique dans la
cavité abdominale et à l’utilisation des trocarts pour l’insertion des différents instruments.

57. 57
Endoscopie
Endoscopie réalisée comme projet de fin d’étude

58. 58
GENERATEURS
DE DIALYSE

59. 59
Les générateurs d'hémodialyse:
Les générateurs d'hémodialyse sont les machines qui rendent possible la séance
de dialyse. Ce sont des dispositifs complexes et couteux.
Le générateur d’hémodialyse a pour fonction :
→ De préparer et d’assurer le débit du dialysat dans l’hémodialyseur.
→ D’assurer le débit du sang dans le circuit extracorporel et dans l’hémodialyseur.
→ D’assurer la maîtrise de l’ultrafiltration (contrôle de l’extraction d’excès d’eau
donc de la perte de poids du patient).
→ De contrôler les paramètres de la dialyse pour assurer la sécurité du patient.

60. 60
Le schéma de principe d’un générateur-moniteur :
Diagramme du circuit sanguin en haut et du circuit du dialysat en bas avec indication
des dispositifs de surveillance et de régulation correspondants.
schéma de principe d’un générateur-moniteur
Installation d’un générateur-moniteur

61. 61
Maîtrise débimétrique
 Cette maîtrise repose sur l’emploi de débitmètres et sur le principe suivant
: le débit du dialysat en sortie du générateur est égal à la somme du débit
dialysat en entrée et du débit d’ultrafiltration (QDout = QDin + UF)
QE QS
QS-QE = UF
Pompe de
dépression
le dialyseur
Circuit simplifié d’un dialyseur

62. 62
On utilise une pompe UF et le maîtriseur doit alors assurer que le débit d’entrée est
strictement égal au débit de sortie ( Hospal, avec deux débitmètres à ailettes, Bellco
avec un débitmètre de Coriolis )
Préparation
dialysat
Mesure débit
Dialysat entrant QDe
Pompe entrée
Mesure débit
Dialysat sortant QDs
QDs = QDe
Pompe UF
Pompe de sortie
Schéma d’un Maîtrise débimétrique

63. 63

64. 30
Thank You!
Merci pour votre attention:)

65. Bibliographie :
65
 Générateur de dialyse, Dr. Mohamed Amine KHALFAOUI Service de Néphrologie-
Hémodialyse et Transplantation rénale CHU Ibn Rochd Casablanca.
 Instrumentation CIRA Chap. V : Capteurs de débit.
 Guide d’achat MESURES 812- FÉVRIER 2009 - www.mesures.com.
 Centre de formation de HMD Mesure de Débit (I-FLWMSUR)PETROFAC.
 LE DEBITMETRE ELECTROMAGNETIQUE,Ludovic JEZEQUEL,BTS chimiste‐lycée Coeffin‐Baie Mahault.
 Mesure de debit (c) Guy Gauthier - Cours sur débitmètres.
 Laboratoire d’étude des matériaux électroniques pour applications médicales (LEMEA MED) Constantine,
Algérie(Mise au point d’un débitmètre urinaire).
 INSUFFLATEUR CO2 EQUIPE PAR UNE CARTE DE REGULATION DE PRESSION ABDOMINALE LORS
L’INTERVENTION PAR LA COELIOSCOPIE(Université Mentouri _ Constantine)