Débitmetre debitmetre flow metre

1. INTRODUCTION :
Débitmètres : Définition Et Fonctionnement
Les débitmètres sont des instruments destinés à contrôler, mesurer ou enregistrer les taux de débit, le volume
ou la masse des liquides ou des gaz. Avoir accès à ces données précises, fiables et à jour et pouvoir contrôler
le débit est essentiel pour garantir la qualité des produits, une sécurité accrue de fonctionnement, un contrôle
des coûts et la conformité réglementaire des opérations.
Les débitmètres sont des instruments destinés à contrôler, mesurer ou enregistrer les taux de débit, le volume
ou la masse des liquides ou des gaz. Vous les connaissez aussi peut-être sous les noms suivants : indicateurs
de débit, détecteurs de débit ou compteurs de liquides. Ces appareils permettent de surveiller précisément
et/ou de contrôler ce qui circule dans un tuyau ou une canalisation, que ce soit de l'eau, de l'air, de la vapeur,
du pétrole, des gaz et autres liquides. Les débitmètres adaptés à des applications spécifiques permettent aux
gestionnaires d'installations, entrepreneurs en systèmes de contrôle, ingénieurs consultants et autres parties
prenantes de :
 Comprendre et contrôler les débits
 Identifier les problèmes et améliorer l'efficacité des systèmes
 Remédier aux problèmes d'équipement et au gaspillage
Avoir accès à ces données précises, fiables et à jour et pouvoir contrôler le débit est essentiel pour garantir la
qualité des produits, une sécurité accrue de fonctionnement, un contrôle des coûts et la conformité
réglementaire des opérations.
Différents types de débitmètres
Les différents types de débitmètres qui permettent d'améliorer les opérations dans les industries du bâtiment,
du pétrole et du gaz, de l'eau et des eaux usées, de la chimie et de la pétrochimie, parmi lesquels on trouve les
suivants :
 Débitmètres à pression différentielle (PD)
 Débitmètres volumétriques
 Débitmètres à ultrasons
 Débitmètres à effet vortex
 Débitmètres Coriolis
 Débitmètres électromagnétiques
 Débitmètres à section variable
 Débitmètres à turbine

2. 1- Débitmètres À Pression Différentielle
Les débitmètres à pression différentielle mesurent le débit d'un liquide dans un tuyau en y introduisant un
rétrécissement qui crée une baisse de pression. Des capteurs de pression mesurent la pression avant et après
le rétrécissement. La baisse de pression qui se produit à travers le rétrécissement est relative au carré du débit.
Une baisse de pression plus importante est égale à un débit plus important.
Ces appareils conviennent à des utilisations avec des filtres, des échangeurs thermiques, des disconnecteurs
hydrauliques, des pipelines, des conduits et plus encore. L'une des principales raisons pour lesquelles les
gestionnaires d'installations optent pour les débitmètres à PD est qu'ils ne contiennent aucune pièce mobile, ce
qui implique un entretien minimal.
Elle existe deux types prissent :
1- Diaphragme
Il s'agit d'un disque percé en son centre, réalisé dans le matériau compatible avec le liquide utilisé.
Le diaphragme concentrique comprime l'écoulement du fluide, ce qui engendre une pression
différentielle de part et d'autre de celui-ci. Il en résulte une haute pression en amont et une basse pression
en aval, proportionnelle au carré de la vitesse d'écoulement. C'est le dispositif le plus simple, le moins
encombrant et le moins coûteux.
2- Tube de Venturi
Il est constitué d'un tronc de cône convergent, d'un col cylindrique et d'un tronc de cône divergent. Le
dispositif offre une bonne précision, mais reste coûteux et encombrant. Il dispose d'un bon
comportement du point de vue perte de charge, usure et encrassement. Comme avec le diaphragme,
les mesures de pression différentielle sont converties en débit volumique.

3. DÉBITMÈTRES VOLUMÉTRIQUES
Les débitmètres volumétriques mesurent le débit volumétrique d'un liquide ou d'un gaz passant dans l'appareil
en l'emprisonnant à intervalles répétés à l'aide de roues afin d'en mesurer le volume. Ce type de débitmètre
inclut les modèles à piston rotatif, à disque oscillant, industriels et autres. Ces débitmètres sont souvent choisis
pour leur haute précision, leur excellente répétabilité et leurs larges de taux de variation.
DÉBITMÈTRES À ULTRASONS
C : vitesse de propagation du son dans le fluide
V : vitesse du fluide
L :distance entre émetteur et récepteur
Les débitmètres à ultrasons mesurent la vitesse d'un fluide circulant à travers un tuyau soit grâce à l'effet
Doppler, soit grâce à la méthode du temps de transit. La technique de l'effet Doppler mesure le décalage de
fréquence des ondes sonores réfléchies par les bulles de gaz ou les particules présentes dans le flux
d'écoulement. Elle est adaptée aux liquides aérés ou sales. La méthode du temps de transit mesure le
différentiel de temps entre un signal envoyé vers l'amont et un signal envoyé vers l'aval du flux d'écoulement.
Le différentiel est directement proportionnel à la vitesse de l'eau.
Les débitmètres à ultrasons sont souvent choisis pour leur exceptionnelle précision, leur entretien minimal et
leur faible coût d'utilisation. Les modèles à pinces constituent des solutions non invasives et simples à installer,
puisqu'elles ne requièrent ni incision de la conduite ni interruption du service.
Avantages :
 Pas de pénétration dans le tuyau (modèles à pinces)
 Aucune pièce mobile
 Excellente performance avec les fluides à particules (modèles à effet Doppler)
 Indépendants des propriétés des fluides
Inconvénients :
 Exigent une installation correcte sur des surfaces propres.
 Les modèles reposant sur la méthode à temps de transit requièrent un filtrage des fluides (modèles en ligne)

4. DÉBITMÈTRES À EFFET VORTEX
Un débitmètre à effet vortex est basé sur ce phénomène de génération de tourbillons, appelé effet de Karman.
Lorsqu'un fluide rencontre un corps non profilé, il se divise et engendre de petits tourbillons ou vortex alternés, de
part et d'autre et en aval du corps non profilé. Ces tourbillons engendrent des zones de pression variable, détectées
par un capteur capacitif doté d'un cristal piézo-électrique1. La fréquence de génération des tourbillons est
directement proportionnelle à la vitesse du fluide.
La sortie d'un débitmètre à effet vortex dépend du facteur K. Le facteur K est lié à la fréquence de génération des
tourbillons par rapport à la vitesse du fluide. Le facteur K varie en fonction du nombre de Reynolds, mais est
pratiquement constant sur une vaste plage de débit. Les débitmètres à effet vortex mesurent des débits extrêmement
précis si on les utilise sur cette plage linéaire.
Les débitmètres vortex sont utilisés dans de nombreuses industries pour mesurer le débit volumique des liquides,
des gaz et de la vapeur. Ces domaines recouvrent la chimie, la pétrochimie, l'énergie et de la chaleur. Le débit des
fluides les plus divers peut être mesuré comme la vapeur saturée, surchauffée, l'air comprimé, l'azote, les gaz
liquéfiés, les gaz de combustion, le dioxyde de carbone, l'eau déminéralisée, les solvants, les fluides caloporteurs,
l'eau de chaudière ou les condensats1
.
es débitmètres à effet vortex traditionnels mesurent le plus souvent des débits élevés, ce qui explique que ces
instruments aient tendance à ignorer les faibles débits (en raison des coupures à bas débit)2
. Des dispositifs
permettent de limiter cet inconvénient, en utilisant un corps de débitmètre de plus faible diamètre pour abaisser le
seuil de mesure fiable .

5. DÉBITMÈTRES CORIOLIS
Les débitmètres Coriolis mesurent le débit massique et la densité par inertie. L'appareil à débit ouvert et sans
obstruction détermine le débit en mesurant directement la masse du fluide sur une large gamme de
températures avec un degré de précision élevé. Lorsque le fluide circule dans les tubes du capteur, les forces
induites par le débit massique provoquent une torsion des tubes, qui est proportionnelle à la masse. Les
débitmètres Coriolis sont reconnus pour leur degré de précision impressionnant, leur facilité d'installation et leur
capacité à mesurer à la fois le débit massique et la densité.
DÉBITMÈTRES ÉLECTROMAGNÉTIQUES
Les débitmètres électromagnétiques fonctionnent selon la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique pour
mesurer la vélocité des liquides. Un débitmètre électromagnétique (DEM) est un type de débitmètre utilisant le
principe de l'induction électromagnétique. Pour ce faire, un champ magnétique est appliqué au fluide dont on
souhaite mesurer le débit, ce qui crée une force électromotrice d'autant plus forte que le débit est élevé. Ce type
de débitmètre nécessite que le fluide ait une conductivité électrique suffisante. Cette loi stipule qu’un conducteur
qui se déplace dans un champ magnétique produit un signal électrique à même le conducteur, de façon
directement proportionnelle à la vélocité de l’eau qui se déplace dans le champ. Lorsqu'un liquide s’écoule dans
le champ magnétique, les particules conductrices présentes dans le liquide créent des variations de la tension
dans le champ magnétique. Ceci permet de mesurer et de calculer la vitesse du débit d'eau dans la conduite.
Étant donné que les débitmètres électromagnétiques ne comportent aucune pièce mobile, ils constituent un
choix idéal pour les applications de traitement des eaux usées, ou de tout au liquide sale ou à base d'eau. Les
avantages qu'ils présentent incluent : un niveau minimal d'entretien, une large gamme de variations et une
compatibilité avec les produits chimiques corrosifs. Ils sont également conformes aux exigences sanitaires
requises pour les applications alimentaires.
Avantages :
 Non intrusion dans le débit
 Entretien réduit
 Vérification électronique en ligne des paramètres d'usine

6.  Pas de chute de pression
Inconvénients :
 Le coût initial élevé est compensé par les économies à long terme
Ne fonctionne qu'avec les fluides conducteurs
DÉBITMÈTRES À SECTION VARIABLE
Les débitmètres à section variable mesurent le débit volumétrique des liquides et des gaz. Un orifice, placé à
l'intérieur du piston, forme une ouverture annulaire avec le cône de mesure étalonné. Le dispositif du piston
contient un aimant cylindrique en céramique couplé à un indicateur de débit externe, qui se déplace
précisément en réponse directe aux mouvements du piston. Un ressort étalonné s'oppose à la poussée du
liquide, réduisant ainsi la sensibilité à la viscosité. Les principaux avantages que présentent les débitmètres à
section variable incluent : un faible coût, une simplicité de fonctionnement et d'entretien et le fait qu'ils n’exigent
aucun composant électronique pour obtenir un relevé.
DÉBITMÈTRES À TURBINE
Les débitmètres à turbine utilisent l'énergie mécanique d'un liquide pour actionner un rotor se trouvant dans le
flux d'écoulement. La vitesse de rotation du rotor est directement proportionnelle à la vitesse du fluide traversant
la turbine. Ces débitmètres, qui mesurent avec fiabilité la vitesse des liquides, des gaz et des vapeurs, sont
souvent choisis pour les avantages suivants : leur structure durable, le haut degré de précision qu'ils offrent
pour un faible coût et leur répétabilité remarquable sur une vaste gamme de températures et de pressions.
Avantages :
 Faible coût total d'utilisation
 Précision pour les faibles débits
 Mesure haute résolution

7.  Bon taux de variation (gamme de débit)
 Compensation de la température
Inconvénients :
 Pièces mobiles
 Sensibilité aux turbulences faibles
 Incompatible avec les eaux contenant des particules/débris
Débitmètres à hélice
Une hélice est insérée dans l'écoulement du fluide, qui entraîne la rotation de l'hélice. Quand le liquide circule
dans un tuyau, les pales de l'hélice se mettent à tourner, de la même façon que dans un moulin à eau,
enclenchant le détecteur qui génère un signal de sortie proportionnel au débit du courant. Les débitmètres à
hélice peuvent être soit à insertion, soit en ligne. En raison de leur conception simple et de leur coût
relativement peu élevé, ils sont souvent utilisés dans les applications de mesure de l'eau non critiques, comme
l'irrigation paysagère et le recyclage de l'eau de pluie.
Les débitmètres à hélice offrent une plus grande tolérance à la présence de débris dans les canalisations que
les modèles à turbine.
Avantages :
 Faible coût total d'utilisation
 Faible chute de pression
 Économique
 Tolérance plus grande aux débris dans les canalisations que les modèles à turbine
Inconvénients :
 Pièces mobiles
 Faible précision pour la mesure des bas débits