Débitmètres à section variable

Résumé du document

Le terme de débitmètre à section variable renvoie aux débitmètres pour lesquels la section de passage du fluide mesuré varie en fonction du débit de ce dernier. Il s'agit principalement des rotamètres et des débitmètres à vanne mobile. La mesure du débit est alors donnée par une quantité géométrique comme une hauteur de ludion, ou un angle de vanne.

[...]
Vous trouverez ci-dessous les caractéristiques essentielles du débitmètre à section variable, qui sont des facteurs importants dans le choix de type de capteur en fonction d'une application :
- étendue de mesure utile de 10 à 100 % du débit maximal, soit un rapport de 10 à 1, comparé à celui (de 4 à 1) des organes déprimogènes (diaphragmes, tuyères ou tube de Venturi), mais de 100, voire 1 000, pour les débitmètres électromagnétiques, par exemple ;
- indication du débit essentiellement linéaire ;
- débits pratiques mesurables généralement compris entre 0,04 et 100 000 l/h d'eau à 20 °C et entre 0,7 et 500 000 l/h d'air à 1,013 bar abs à 20 °C ;
- perte de charge constante sur l'étendue de mesure de l'appareil, généralement plus faible que celle correspondante d'un déprimogène ; les notices constructeurs précisent ces pertes de charge (souvent situées entre 1 et 200 bar maximum) ;
- à monter verticalement, le fluide passant de bas en haut ;
- mesure de débit des fluides visqueux possible pour un nombre de Reynolds supérieur à 500 ; avec l'organe déprimogène, seulement pour un nombre de Reynolds supérieur à 20 000 ;
- mesure de fluides corrosifs ou opaques mais « propres » (sans particules afin d'éviter les blocages (surtout pour les petits diamètres)) ;
- classe d'incertitude souvent comprise entre 1,6 et 4 %, selon le type de matériel. Bien sûr, cette incertitude n'est garantie que si les caractères des fluides sont constants (...)

Extraits

[...] Son principe de fonctionnement (cf figure est le suivant : Un volet, qui ferme la canalisation à débit nul grâce à un dispositif de rappel (un ressort par exemple), va subir une force (due à la pression dynamique) dès qu'un débit sera établi dans la canalisation. On accède à la lecture du débit par une échelle indexant le déplacement de la vanne. Un étalonnage est donc nécessaire en fonction du fluide utilisé. Il est utilisé généralement plus comme un indicateur local, et non comme un débitmètre. Figure 5 Schéma du principe de fonctionnement du débitmètre à vanne mobile. [...]

[...] Soit en notant ρL la masse volumique du ludion et VL son volume. Ainsi que ρ la masse volumique du fluide, ceci nous donne l'équation suivante : P=πA+F ρL* VL = ρ* VL 5 VASSANT Clément FA8 AII vitesses au voisinage du ludion v Il ne manque plus que l'expression de la traînée (sans la démonstration) qui est : F = Avec Cx : coefficient de traînée qui est quasiment constant SL : section de ludion équivalente Il reste donc une constante de vitesse v qui est inconnu. [...]

[...] Il s'agit principalement des rotamètres et des débitmètres à vanne mobile. La mesure du débit est alors donnée par une quantité géométrique comme une hauteur de ludion, ou un angle de vanne. Caractéristiques Vous trouverez ci-dessous les caractéristiques essentielles du débitmètre à section variable, qui sont des facteurs importants dans le choix de type de capteur en fonction d'une application : étendue de mesure utile de 10 à du débit maximal, soit un rapport de 10 à comparé à celui (de 4 à des organes déprimogènes (diaphragmes, tuyères ou tube de Venturi), mais de 100, voire pour les débitmètres électromagnétiques, par exemple ; indication du débit essentiellement linéaire ; débits pratiques mesurables généralement compris entre 0,04 et l/h d'eau à 20 et entre 0,7 et l/h d'air à 1,013 bar abs à 20 ; perte de charge constante sur l'étendue de mesure de l'appareil, généralement plus faible que celle correspondante d'un déprimogène ; les notices constructeurs précisent ces pertes de charge (souvent situées entre 1 et 200 bar maximum) ; à monter verticalement, le fluide passant de bas en haut ; mesure de débit des fluides visqueux possible pour un nombre de Reynolds supérieur à 500 ; avec l'organe déprimogène, seulement pour un nombre de Reynolds supérieur à ; mesure de fluides corrosifs ou opaques mais propres (sans particules afin d'éviter les blocages (surtout pour les petits diamètres)) ; classe d'incertitude souvent comprise entre 1,6 et selon le type de matériel. [...]

[...] Bien sûr, cette incertitude n'est garantie que si les caractères des fluides sont constants. Principaux débitmètres à section variable Deux grandes familles se distinguent pour ce type de capteurs, les rotamètres et les débitmètres à vanne mobile VASSANT Clément FA8 AII Les rotamètres Description Le rotamètre est un débitmètre de constitution simple mais robuste pour les gaz et les liquides, il occupe une part importante sur le marché des canalisations inférieures à 100 mm. Il est constitué d'un tube en verre transparent, dont l'intérieur est conique, la section du cône la plus étroite est dirigée vers le bas. [...]

[...] La masse volumique et la forme de ce ludion (cf figure sont choisies en fonction du fluide et du débit maximal à mesurer. On préférera l'usage du terme ludion, plutôt que celui de flotteur puisqu'il est totalement immergé dans le fluide. Figure 2 Schéma d'un rotamètre Figure 3 différentes formes de ludions ii) Avantages et inconvénients Avantages : grande fiabilité utilisable pour une large variété de liquides et gaz portée typique pour de l'eau : 0,04 L/h à 150 m3/h portée typique pour de l'air : 0,5 L/h à 3000 m3/h rangeabilité de l'ordre de 10 imprécision de l'ordre de à du débit maximal 3 VASSANT Clément - FA8 AII insensible aux turbulences en amont (donc, pas de contrainte sur la forme de la conduite en amont) température maximale d'utilisation de l'ordre de 400 pression maximale d'utilisation de l'ordre de 40 bars faible coût faible prix d'installation Inconvénients : obligation de les installer verticalement non applicable pour les faibles débits. [...]