Débitmètres électroniques

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Bien que les technologies de mesure de débit abordées dans ce chapitre (Magnétiques, à Tourbillons et Ultrasoniques) ne sont ni exclusivement ni exhaustivement électroniques par nature, elles représentent néanmoins un regroupement logique de technologies de mesure de débit. Toutes sont dépourvues de pièces mobiles (à l'exception peut-être des pièces vibrantes), sont relativement non intrusives

et sont rendues possibles par la technologie électronique sophistiquée d'aujourd'hui. Les débitmètres magnétiques , par exemple, sont les plus directement électriques par nature, leur principe de fonctionnement découlant de la loi de Faraday. Les débitmètres à vortex dépendent de capteurs piézoélectriques pour détecter les tourbillons émis par une

barre de déversement

fixe. Et les débitmètres à ultrasons d'aujourd'hui doivent leur succès à un traitement numérique sophistiqué du signal . Débitmètres magnétiques Le fonctionnement des débitmètres magnétiques repose sur la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique. Les débitmètres magnétiques ne peuvent détecter que le débit de fluides conducteurs. Les premières conceptions

de débitmètres magnétiques nécessitaient une conductivité minimale du fluide de 1 à 5 microsiemens par centimètre pour le fonctionnement. Les modèles plus récents ont réduit cette exigence d'un facteur cent, la ramenant entre 0,05 et 0,1. Le débitmètre magnétique se compose d'un tuyau non magnétique recouvert d'un matériau isolant. Une paire de bobines magnétiques est placée comme indiqué à la figure 4-1, et une paire d'électrodes traverse le tuyau et son revêtement. Si un fluide conducteur s'écoule dans un tuyau de diamètre (D) à travers un champ magnétique (B) généré par les bobines, la tension (E) développée entre les électrodes,

telle

que prédite par la loi de Faraday, sera proportionnelle à la vitesse (V) du liquide. La densité du champ magnétique et le diamètre du tuyau étant des valeurs fixes, ils peuvent être combinés en un facteur d'étalonnage (K) et l'équation se réduit à : E = KV Les différences de vitesse

à différents

points du profil d'écoulement sont compensées par un facteur de pondération du signal. La compensation est également assurée par la forme des bobines magnétiques, de sorte que le flux magnétique soit maximal là où le facteur de pondération du signal est le plus bas, et vice versa. Figure 4-1 Les fabricants déterminent le facteur K de chaque débitmètre magnétique en effectuant l'étalonnage de chaque tube

d'écoulement à l'eau. La valeur K ainsi obtenue est valable pour tout autre liquide conducteur et est linéaire sur toute la plage du débitmètre. Pour cette raison, les tubes d'écoulement sont généralement étalonnés à une seule vitesse. Les débitmètres magnétiques peuvent mesurer le débit dans les deux sens, car l'inversion du sens modifie la polarité mais pas

l'amplitude du signal.

La valeur K obtenue par l'étalonnage à l'eau peut ne pas être valable pour les fluides non newtoniens (dont la viscosité dépend de la vitesse) ou les boues magnétiques (contenant des particules magnétiques). Ces types de liquides peuvent affecter la densité du champ magnétique dans le tube. Un étalonnage en ligne et des conceptions de compensation spéciales doivent être envisagés pour ces deux types de liquides. Excitation du

débitmètre magnétique La tension qui se développe au niveau des électrodes est un signal en millivolts. Ce signal est généralement converti en un courant standard (4-20 mA) ou en une sortie de fréquence (0-10 000 Hz) au niveau ou à proximité du tube d'écoulement. Les transmetteurs magnétiques intelligents avec sorties numériques permettent une connexion directe à un système de contrôle distribué. Le signal du débitmètre magnétique étant faible, le fil conducteur doit être blindé et torsadé si le transmetteur est distant. Les bobines du débitmètre magnétique peuvent être alimentées en courant alternatif ou continu (Figure 4-2). En cas d'excitation en courant alternatif, la tension secteur

short-image-description mais le est appliquée aux bobines magnétiques. Par conséquent, le signal de débit (à débit constant) ressemblera également à une onde sinusoïdale. L'amplitude de l'onde est proportionnelle à la vitesse. En plus du signal de débit, des tensions parasites peuvent être induites dans la boucle d'électrodes. Le bruit hors phase est facile à filtrer,

bruit en phase nécessite l'arrêt du débit (avec le tuyau plein) et la mise à zéro de la sortie du transmetteur. Le principal problème des débitmètres magnétiques à courant alternatif est que le bruit peut varier en fonction des conditions du processus et qu'il est nécessaire de remettre fréquemment le compteur à zéro pour maintenir la précision. Dans les conceptions

à excitation CC, une impulsion CC à basse fréquence (7-30 Hz) est utilisée pour exciter les bobines magnétiques. Lorsque les bobines sont activées par impulsions (Figure 4-2), le transmetteur lit à la fois les signaux de débit et de bruit. Entre les impulsions, le transmetteur ne voit que le signal de bruit. Par conséquent, le bruit peut être éliminé en continu après chaque

cycle. Figure 4-2 Cela permet d'obtenir un zéro stable et d'éliminer la dérive du zéro. En plus d'être plus précis et capables de mesurer des débits plus faibles, les débitmètres à courant continu sont moins encombrants, plus faciles à installer, consomment moins d'énergie et

ont un coût de possession inférieur à celui des débitmètres à courant alternatif. Une nouvelle conception à courant continu consomme beaucoup

plus d'énergie que les générations précédentes et crée ainsi un

signal plus fort dans le tube d'écoulement. Une autre nouvelle conception utilise un système unique à double excitation qui pulse les bobines à 7 Hz pour

la stabilité du zéro et également à 70 Hz pour obtenir

un signal plus fort. Les transmetteurs de débitmètres magnétiques peuvent être alimentés en courant alternatif ou continu. Un débitmètre magnétique à courant continu à deux fils alimenté en boucle est également disponible dans une conception à sécurité intrinsèque, mais ses performances sont réduites en raison des limitations de puissance. Des compteurs à

impulsions CA ont également été

introduits récemment, éliminant les problèmes de stabilité du zéro des conceptions CA traditionnelles. Ces appareils contiennent des circuits qui interrompent périodiquement l'alimentation CA, annulant automatiquement les effets du bruit du processus sur le signal de sortie. Aujourd'hui, l'excitation CC est utilisée dans environ 85 % des installations et les débitmètres magnétiques CA représentent les

15 % restants lorsque les conditions suivantes le justifient : Lorsqu'il y a de grandes quantités d'air entraînées dans le flux du processus Lorsque le flux de processus est une boue et que la taille des particules solides n'est pas uniforme et/ou que la

phase solide n'est pas mélangée de manière homogène dans le liquide ; ou Lorsque le débit est pulsé à une fréquence inférieure à 15 Hz. Lorsque l'une des trois conditions ci-dessus est remplie, la sortie d'un débitmètre à courant continu pulsé est susceptible d'être bruyante. Dans certains cas, il est possible

de minimiser le problème de bruit (en maintenant les fluctuations à moins de 1 % du point de consigne) en filtrant et en effectuant l’amortissement du signal de sortie. Si un amortissement de plus de 1 à 3 secondes est obligatoire pour éliminer le bruit, il est toujours préférable d'utiliser un débitmètre à courant alternatif. Tubes de débit, chemises et sondes Les dimensions face à face des tubes de débit à brides (longueurs de pose) sont généralement conformes aux recommandations de l'Organisation internationale de normalisation (ISO). Les dimensions des débitmètres magnétiques

courts

sont généralement conformes à ces directives. Les tubes d'écoulement magnétiques et les chemises sont disponibles dans de nombreux matériaux et sont largement utilisés dans toutes les industries de transformation, notamment l'alimentation, les produits pharmaceutiques, l'exploitation minière et les métaux. Certains matériaux de chemise (en particulier le PFA) peuvent être endommagés lors de l'installation ou du retrait de la tuyauterie de process à l'aide de barres de levage. Ils peuvent également être endommagés par un serrage excessif des boulons de bride. Des protections de revêtement sont disponibles pour aider à prévenir de tels

short-image-description fois des dommages. Tout tube de débit peut généralement être utilisé avec n'importe quel transmetteur proposé par le même fabricant. Selon sa construction et ses caractéristiques, le coût d'un débitmètre magnétique de 2 pouces peut varier entre 1 500 et 5 000 dollars. Ce coût a baissé, mais reste supérieur à celui des capteurs de débit les moins chers. Les débitmètres magnétiques peuvent également être conditionnés sous forme de sondes et insérés dans les tuyaux de traitement à l'aide de robinets. Ces sondes contiennent à la

électrodes et des

bobines magnétiques. Le fluide de traitement en circulation induit une tension au niveau des électrodes, qui reflète la vitesse à l'extrémité de la sonde et non la vitesse moyenne du fluide dans le tuyau. Ces débitmètres magnétiques sont peu coûteux et rétractables. Il n'est donc pas nécessaire d'arrêter le processus pour les installer ou les retirer. La précision de la mesure dépend fortement de la relation entre la vitesse mesurée et la vitesse moyenne dans

la conduite. Électrodes Dans les tubes de débit conventionnels, les électrodes sont en contact avec le fluide de process. Elles peuvent être amovibles ou permanentes si elles sont produites à partir d'une gouttelette de platine liquide qui se fritte à travers un revêtement céramique et fusionne avec l'oxyde d'aluminium pour former un joint parfait. Cette conception est préférée en raison de son faible coût, de sa résistance à l'abrasion et à l'usure, de son insensibilité aux rayonnements

nucléaires et

de son adéquation aux applications sanitaires, car elle ne comporte aucune cavité dans laquelle des bactéries pourraient se développer. En revanche, le tube en céramique ne tolère pas la flexion, tension ou refroidissement soudain et ne peut pas supporter les acides oxydants ou les substances caustiques chaudes et concentrées. Dans une conception plus récente à couplage capacitif, des électrodes sans contact sont utilisées. Ces conceptions utilisent des zones métalliques prises en

sandwich entre des couches de matériau de revêtement. Elles sont disponibles dans des tailles inférieures à huit pouces de diamètre et avec des revêtements en céramique. Les débitmètres magnétiques utilisant ces électrodes sans contact peuvent « lire » des liquides dont la conductivité est 100 fois inférieure à celle obligatoire pour actionner les tubes de débit conventionnels. Comme l'électrode se trouve derrière le revêtement, ces conceptions sont également mieux adaptées

aux applications de revêtement difficiles. Figure 4-3 Développements récents Lorsqu'un débitmètre magnétique est équipé d'un capteur de niveau capacitif intégré dans le revêtement, elle peut également mesurer le débit dans des tuyaux partiellement remplis. Dans cette conception, les électrodes du débitmètre magnétique sont situées au fond du tube (à environ 1/10 du diamètre du tuyau) afin de rester recouvertes par le fluide. Une compensation est prévue pour l'action des vagues et un étalonnage est prévu pour le fonctionnement à tuyau plein,

sans débit (niveau statique) et à tuyau partiellement rempli. Une autre innovation récente est le débitmètre magnétique avec un tube d'écoulement en acier au carbone non revêtu. Dans cette conception, les électrodes de mesure sont montées à l'extérieur du tube

d'écoulement non revêtu

et les bobines magnétiques génèrent un champ 15 fois plus puissant que dans un tube conventionnel. Ce champ magnétique pénètre profondément dans le fluide de process (et pas seulement autour de l'électrode comme c'est le cas avec les sondes de débitmètre magnétique standard). Le principal avantage réside dans les faibles coûts initiaux et de remplacement, puisque seuls les capteurs doivent être remplacés. Sélection et dimensionnement Les débitmètres magnétiques peuvent détecter le

débit de liquides et de boues propres, multiphases, sales, corrosifs, érosifs ou visqueux, à condition que leur conductivité dépasse le minimum requis pour la conception particulière. L'imprécision et la gamme de mesure attendues des meilleures conceptions sont comprises entre 0,2 et 1 % du débit, sur une plage de 10:1 à 30:1, si la vitesse d'écoulement dépasse 1 ft/sec. À des vitesses d'écoulement plus faibles (même inférieures à 0,1 ft/s), l'erreur de mesure augmente, mais les lectures restent reproductibles. Il est important que la conductivité du fluide de process soit uniforme. Si deux

short-image-description bruité. Pour liquides sont mélangés et que la conductivité d'un additif est très différente de celle de l'autre liquide de processus, il est important qu'ils soient complètement mélangés avant que le mélange n'atteigne le débitmètre magnétique. Si le mélange n'est pas uniforme, le signal de sortie sera

éviter cela,

les poches de conductivité variable peuvent être éliminées en installant un mélangeur statique en amont du débitmètre magnétique. La taille du débitmètre magnétique est déterminée par les tableaux ou graphiques de capacité publiés par le fabricant. La figure 4-3 fournit un nomogramme de capacité de débit pour des tailles de conduite de 0,1 pouce à 96 pouces. Pour la plupart des applications, les vitesses d'écoulement doivent être comprises entre 3 ft/sec et 15 ft/sec. Pour les liquides corrosifs, la plage de vitesse normale doit

être comprise entre 3 et 6 ft/sec. Si le tube d'écoulement fonctionne en continu à une vitesse inférieure à 3 ft/sec, la précision de mesure se détériore, tandis qu'un fonctionnement continu dépassant la limite supérieure de la plage de vitesse normale réduit la durée de vie du compteur. La nature sans obstruction du débitmètre magnétique réduit le risque de colmatage et limite la perte de charge non récupérée

à celle d'une longueur équivalente de tuyau droit. La faible perte de charge est souhaitable car elle réduit les coûts de pompage et facilite les systèmes d'alimentation par gravité. Applications problématiques Le débitmètre magnétique ne peut pas distinguer l'air entraîné du fluide de process ; par conséquent, les bulles d'air entraîneront une lecture trop élevée du débitmètre magnétique. Si l'air

emprisonné n'est pas dispersé de manière homogène, mais prend la forme de bouchons d'air ou de grosses bulles d'air (de la taille de l'électrode), cela rendra le signal de sortie bruité, voire le perturbera. Par conséquent, dans les applications où l'entraînement d'air est probable, le débitmètre doit être dimensionné de manière à ce que la vitesse d'écoulement dans des conditions normales soit comprise entre 6 et 12 pi/sec. Le revêtement des électrodes est un autre problème courant des débitmètres

magnétiques. L'accumulation de matière sur les surfaces internes du débitmètre peut isoler électriquement les électrodes du fluide de process. Cela peut entraîner une perte de signal ou une erreur de mesure, soit en modifiant le diamètre du tube d'écoulement, soit en provoquant des décalages de l'échelle et du zéro. La meilleure solution est bien sûr la prévention. Une mesure préventive consiste à dimensionner le débitmètre de manière à ce que, dans des conditions d'écoulement normales, la vitesse d'écoulement soit relativement élevée : au moins 6 à 12 pi/sec, ou aussi élevée que possible compte tenu des risques d'érosion et de corrosion. Une autre méthode de prévention consiste à utiliser des électrodes qui dépassent dans le flux afin de tirer parti

short-image-description toujours de la turbulence et de l'effet de lavage. Dans des conditions d'utilisation plus difficiles, un système de nettoyage mécanique peut être installé et utilisé de manière intermittente ou continue pour éliminer les dépôts et les accumulations. Figure 4-4 Installation Le débitmètre magnétique doit

être rempli de

liquide. Par conséquent, l'emplacement préféré pour les débitmètres magnétiques est dans les conduites à écoulement vertical ascendant. L'installation dans des conduites horizontales est acceptable si la section de conduite se trouve à un point bas et si les électrodes ne sont pas situées au sommet de la conduite. Cela empêche l'air d'entrer en contact avec les électrodes. Lorsqu'il s'agit d'une boue et que le débitmètre magnétique est installé à un point bas, il doit être supprimé pendant les longues périodes d'arrêt, afin que les solides ne se déposent pas et

ne recouvrent pas les parties internes. S'il est indispensable de vidanger périodiquement le débitmètre magnétique, celui-ci doit être équipé d'une option de remise à zéro du tube vide. Lorsque cette option est activée, la sortie du transmetteur est bloquée à zéro. La détection des conditions de tube vide est assurée par un circuit connecté à des jeux d'électrodes supplémentaires

dans le tube d'écoulement. La fonction de remise à zéro du tube vide peut également être activée par un contact externe, tel qu'un contact de statut de pompe. Les débitmètres magnétiques nécessitent cinq diamètres de tuyau droit en amont et deux diamètres en aval afin de maintenir leur précision et de minimiser l'usure du revêtement. Des protections de revêtement sont disponibles pour protéger le bord avant des revêtements contre les effets abrasifs des liquides de traitement. Si le débitmètre magnétique est installé dans un

tuyau horizontal de

plus de 30 pieds de long, le tuyau doit être soutenu des deux côtés du débitmètre. Le débitmètre magnétique doit être mis à la terre électriquement au liquide de process. En effet, le débitmètre magnétique fait partie du cheminement de tout courant parasite circulant dans la canalisation ou dans le liquide de process. La mise à la terre du débitmètre aux deux extrémités du liquide de process crée un court-circuit pour les courants parasites, qui sont alors détournés autour du tube d'écoulement au lieu de le traverser. Si le système n'est pas

correctement mis à la terre, ces courants peuvent créer un décalage du zéro dans la sortie du débitmètre magnétique. La liaison électrique au fluide de process peut être réalisée à l'aide de bandes de mise à la terre métalliques. Ces bandes relient chaque extrémité du tube d'écoulement aux brides de la canalisation adjacente, qui sont elles-mêmes en contact avec le liquide de process. Les bandes sont utilisées lorsque la tuyauterie est conductrice d'électricité. Lorsque la tuyauterie est non conductrice ou revêtue, des anneaux de mise à la terre sont utilisés. L'anneau de mise à la terre est semblable à une plaque à orifice avec un alésage égal à la taille nominale (diamètre intérieur) du tube d'écoulement.

short-image-description un Elle est installée entre les brides du tube d'écoulement et la tuyauterie de process adjacente en amont et en aval. Le tube d'écoulement est connecté au fluide de process par connexion aux anneaux de mise à la terre métalliques, et est mis à la terre par câblage à un bon conducteur, tel qu'un tuyau d'eau froide. Dans les grandes tailles et dans les matériaux exotiques, les anneaux de mise à la terre peuvent devenir coûteux ; des électrodes de mise à la terre (une troisième électrode placée dans le tube d'écoulement pour la liaison avec le fluide de traitement) peuvent être utilisées à la place. Une autre option économique consiste à utiliser

anneau de mise à la terre en plastique avec un insert d'électrode métallique. Figure 4-5 Débitmètres à vortex Alors qu'il pêchait dans les torrents des Alpes transylvaniennes, le jeune Theodor von Karman a découvert que lors de la présence d'un objet non profilé (également appelé corps non aérodynamique) dans le trajet d'un courant rapide, le fluide se sépare alternativement de l'objet sur ses deux côtés aval et, à mesure que la couche limite se détache et s'enroule sur elle-même, le fluide forme des tourbillons (également appelés remous ou tourbillons). Il a également remarqué

que la distance

entre les tourbillons était constante et dépendait uniquement de la taille du rocher qui les formait. Du côté du corps non profilé où le tourbillon se forme, la vitesse du fluide est plus élevée et la pression est plus faible. À mesure que le tourbillon se déplace vers l'aval, il gagne en force et en taille, puis finit par se détacher ou se dissiper. Un tourbillon se forme alors

de l'autre

côté du corps non profilé (figure 4-4). Les tourbillons alternés sont espacés à distances égales. Le phénomène de détachement des tourbillons peut être observé lorsque le vent est dévié d'un mât (qui agit comme un corps brutal) ; c'est ce qui provoque les ondulations régulières que l'on voit sur un drapeau. Les tourbillons sont également déviés par les piliers de ponts, les pieux, les supports de plates-formes de forage offshore et les immeubles de grande hauteur. Les forces causées par le phénomène de tourbillons doivent être prises en compte lors de la conception de ces structures. Dans un système de tuyauterie fermé, l'effet de

tourbillon se dissipe à quelques diamètres de tuyau en aval du corps non aérodynamique et ne cause aucun dommage. Conception du débitmètre

à vortex Un débitmètre

à vortex est généralement fabriqué en acier inoxydable 316 ou en Hastelloy et comprend un corps non profilé, un ensemble de capteurs à vortex et l'électronique du

transmetteur,

bien que cette dernière puisse également être montée à distance (Figure 4-5). Ils sont généralement disponibles dans des tailles de bride allant de 1/2 pouce à 12 pouces. Le coût d'installation des débitmètres à vortex est compétitif par rapport à celui des débitmètres à orifice de moins de six pouces. Les débitmètres à corps plat (sans bride) sont les moins coûteux, tandis que les débitmètres à bride sont préférables si le fluide de process est dangereux ou à haute température. Différentes formes (carrée, rectangulaire, en T, trapézoïdale) et dimensions

de corps de déviation ont été testées afin d'obtenir les caractéristiques souhaitées. Les tests ont montré que la linéarité, la limitation du faible nombre de Reynolds et la sensibilité à la distorsion du profil de vitesse ne varient que légèrement en fonction de la forme du corps non profilé. En termes de taille, le corps non profilé doit avoir une largeur suffisamment importante par rapport au

short-image-description non diamètre du tuyau pour que l'ensemble du flux participe au détachement. Deuxièmement, le corps non profilé doit avoir des bords saillants sur la face amont afin de fixer les lignes de séparation du flux, quel que soit le débit. Troisièmement, la longueur du corps non aérodynamique dans le sens du débit doit être un certain multiple de la largeur du corps

aérodynamique. Aujourd'hui, la majorité des débitmètres à vortex utilisent des capteurs piézoélectriques ou de type capacitif pour détecter l'oscillation de pression autour du corps tronqué. Ces détecteurs réagissent aux oscillations de pression en émettant un signal de sortie à basse tension dont la fréquence est identique à celle des oscillations. Ces capteurs sont modulaires, peu coûteux, faciles à remplacer et peuvent fonctionner dans une large gamme de températures, des liquides cryogéniques à la

vapeur surchauffée. Les capteurs peuvent être situés à l'intérieur ou à l'extérieur du corps du débitmètre. Les capteurs en contact avec le fluide sont directement soumis aux fluctuations de pression des tourbillons et sont enfermés dans des boîtiers renforcés pour résister aux effets de la corrosion et de l'érosion. Figure 4-6 Les capteurs externes, généralement des jauges de contrainte

piézoélectriques, détectent

indirectement le détachement des tourbillons grâce à la force exercée sur la barre de détachement. Les capteurs externes sont préférés dans les applications hautement érosives/corrosives afin de réduire les coûts d'entretien & service, tandis que les capteurs internes offrent une meilleure gamme de mesure (meilleure sensibilité aux faibles débits). Ils sont également moins sensibles aux vibrations des tuyaux. Le boîtier électronique

est généralement classé comme résistant aux explosions et aux intempéries, et contient le module émetteur électronique, les connexions de terminaison et, en option, un indicateur de débit et/ou un totalisateur.

Dimensionnement et gamme de mesure La fréquence de détachement des tourbillons est directement proportionnelle à la vitesse du fluide dans la conduite, et donc au débit volumétrique. La fréquence de détachement est indépendante des propriétés du fluide telles que la densité, la viscosité, la Conductivité, etc., sauf que le flux doit être turbulent pour que le détachement des tourbillons se produise. La relation entre la fréquence des tourbillons et la vitesse du fluide est la suivante : St = f(d/V) Où St est le nombre de Strouhal, f est la fréquence de

détachement des tourbillons,

d est la largeur du corps non aérodynamique et V est la vitesse moyenne du fluide. La valeur du nombre de Strouhal est déterminée expérimentalement et s'avère généralement constante sur une large gamme de nombres de Reynolds. Le nombre de Strouhal représente le rapport entre l'intervalle entre le détachement des tourbillons (l) et la largeur du corps non aérodynamique (d), qui est

d'environ six (figure 4-4). Le nombre de Strouhal est un facteur d'étalonnage sans dimension utilisé pour caractériser divers corps non aérodynamiques. Si leur nombre de Strouhal est identique, deux corps non aérodynamiques différents auront alors des performances similaires. Étant donné que le

débit volumétrique Q est le produit de la vitesse moyenne du fluide et de la section transversale disponible pour l'écoulement (A) : Q = AV = (A f d B)/St où B est le facteur de blocage, défini comme la surface ouverte laissée par le corps tronqué divisée par la surface totale de l'ouverture

du tuyau. Cette équation peut à son tour être réécrite comme suit : Q = fK où K est le coefficient du compteur, égal au produit (A f d B). Comme pour les turbines et autres débitmètres à fréquence, le facteur K peut être défini comme le nombre d'impulsions par unité de volume (impulsions par gallon, impulsions par pied cube, etc.). Il est donc possible de déterminer le débit en comptant les impulsions par unité de temps. Les fréquences des tourbillons varient de une à plusieurs milliers d'impulsions par seconde, en fonction de la vitesse

d'écoulement, des

caractéristiques du fluide et de la taille du débitmètre. Dans les applications gazières, les fréquences sont environ 10 fois plus élevées que dans les applications liquides. Le facteur K est déterminé par le fabricant, généralement par étalonnage à l'eau dans un laboratoire de débit. Comme le facteur K est le même pour

les applications liquides, gazeuses et vapeur, la valeur déterminée à partir d'un étalonnage à l'eau est valable pour tout autre fluide. Le facteur d'étalonnage (K) à des nombres de Reynolds modérés n'est pas sensible à la netteté des bords ou à d'autres changements dimensionnels qui affectent les débitmètres à orifice à bords carrés. Bien que les équations des débitmètres à vortex soient relativement

simples par rapport à celles des plaques à orifice, il existe de nombreuses règles et considérations à garder à l'esprit. Les fabricants proposent des logiciels gratuits pour le dimensionnement, dans lesquels l'utilisateur saisit les propriétés du fluide (densité, viscosité et plage de débit souhaitée) et le programme dimensionne automatiquement le débitmètre. Figure 4-7 La force générée par l'impulsion de pression vortex est fonction de la densité du fluide multipliée par le carré de la vitesse du fluide. La nécessité d'un écoulement turbulent et d'une force suffisante pour actionner le

capteur détermine la plage de mesure du débitmètre. Cette force doit être suffisamment élevée pour être distinguable du bruit. Par exemple, un débitmètre à vortex typique de 2 pouces a une plage de débit d'eau de 12 à 230 gpm. Si la densité ou la viscosité du fluide diffère de celle de l'eau, la plage du débitmètre changera. Afin de minimiser le bruit de mesure, il est important de choisir un débitmètre capable de gérer de manière adéquate les débits minimaux et maximaux du processus à mesurer. Il est recommandé que le débit minimal à mesurer soit au moins deux fois supérieur au débit minimal détectable par le débitmètre. La capacité maximale du débitmètre doit être au moins cinq fois supérieure au débit maximal prévu. Précision et

short-image-description réel. Alors gamme de mesure Comme le nombre de Reynolds diminue lorsque la viscosité augmente, la gamme de mesure des débitmètres à vortex diminue également lorsque la viscosité augmente. La limite de viscosité maximale, en fonction de la précision et de la gamme admissibles, se situe entre 8 et 30 centipoises. On peut s'attendre à une gamme supérieure à 20:1 pour les applications gaz et vapeur et supérieure à 10:1 pour les applications liquides à faible viscosité si le débitmètre à vortex a été correctement dimensionné pour l'application. L