Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Claude GAILLEDREAU : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le marché du débitmètre industriel offre actuellement un grand nombre de types différents d’instruments qui, pour les principaux, peuvent être classés comme suit :
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débitmètres à pression différentielle (ou à orifice déprimogène), rotamètres ;
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déversoirs et chenaux ;
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débitmètres à turbine, compteurs ;
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débitmètres électromagnétiques, débitmètres à ultrasons ;
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débitmètres de type oscillant.
Chacun de ces types de débitmètres a son domaine d’application préférentiel en fonction du fluide, du besoin en étendue de mesure et en précision.
Les débitmètres à orifice déprimogène sont très largement utilisés dans l’industrie, tant pour les liquides que pour les gaz et vapeurs, propres ou légèrement chargés.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1981 par Claude GAILLEDREAU
- Version archivée 2 de mars 1999 par Claude GAILLEDREAU
- Version courante de oct. 2024 par Emmanuel THIBERT
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Aperçu théorique1. Principe de la mesure d’un débit par pression différentielle
L’écoulement d’un fluide à travers une constriction fut, dans son principe, exploité dès l’Antiquité : mesure du temps par sablier et clepsydre, « facturation » de l’eau distribuée par les aqueducs romains. La première analyse scientifique du débitmètre à pression différentielle ne remonte néanmoins qu’au début du 17e siècle, avec Castelli et Toricelli qui établirent que le débit dans un orifice est le produit de sa section par la vitesse d’écoulement du fluide, et qu’il varie comme la racine carrée de la chute de pression entre l’amont et l’aval. Bernouilli, un siècle plus tard, énonça le théorème qui décrit de façon rigoureuse ce phénomène, alors qu’Henri Pitot avait, quelques années auparavant, inventé une sonde permettant de mesurer de façon ponctuelle la vitesse d’écoulement d’un fluide. Venturi, un peu plus tard, avait décrit le premier instrument de mesure du débit dans une conduite. Avec l’ère industrielle, enfin, apparurent les premiers dispositifs standardisés : plaques à orifice aux États-Unis, au début du 20e siècle dans l’industrie du pétrole, tuyères normalisées vers 1930, en Allemagne [1].
La figure 1 schématise l’écoulement d’un fluide dans une conduite fermée cylindrique et de section constante, au passage d’un diaphragme sans épaisseur percé d’un orifice de section circulaire, centré. À débit constant, dans une conduite complètement remplie, chacune des sections droites 1, 2 et 3 est traversée en des temps égaux par des masses égales de matière ; la vitesse d’écoulement est donc, par exemple, plus élevée en 2 qu’en 1, de sorte que l’énergie cinétique du fluide s’accroît localement à la traversée de l’étranglement. L’évolution de la pression est également schématisée par le bargraph figuré au-dessus de la conduite. Il est à noter que ce n’est pas au droit de la constriction que la veine fluide active est la plus étroite mais un peu en aval, dans le plan dit « Vena Contracta » qui correspond à la section 2, figure 1.
La chute de pression statique à la traversée de la constriction entraîne une diminution...
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Principe de la mesure d’un débit par pression différentielle
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SPINK (L.K.) - « Principles and Practice of Flow Meter Engineering ». - The Foxboro Company, Foxboro, Massachussets, USA, 9th edition, nov. 1975.
-
(2) - * - NF EN ISO 5167-1. Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire – Partie 1 : principes généraux et exigences générales. Association française de normalisation Afnor, juin 2003.
-
(3) - Shell Flow Meter Engineering Handbook. - Royal Dutch/Shell Group ; Bataafse Internationale Petroleum Maatschappij NV (1968).
-
(4) - HENGSTENBERG (J.) - Messen und Regeln in der Chemischen Technik. - Springer Verlag.
-
(5) - * - British Standard BS 1042 : Part 1 (1992).
-
(6) - Perry's Chemical Engineers' Handbook. - ...
NORMES
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Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire – Partie 2 : diaphragmes. Indice de classement : X10-102-2. Statut : norme homologuée. - NF EN ISO 5167-2 - 06-03
-
Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire – Partie 3 : tuyères et Venturi-Tuyères. Indice de classement : X10-102-3. Statut : norme homologuée. - NF EN ISO 5167-3 - 06-03
-
Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes dans des conduites en charge de section circulaire – Partie 4 : tubes de Venturi. Indice de classement : X10-102-4. - NF EN ISO 5167-4 - 06-03
ANNEXES
(liste non exhaustive)
Appareils déprimogènes ISO
Flow Measurement Technology http://www.heracles.be/hfold/fra/flow-measurement-technology.htm
Berger SA http://www.berger-sa.fr/
Il convient par ailleurs de rappeler que tout atelier de mécanique disposant d'un équipement standard à la profession est en mesure de réaliser un élément primaire normalisé ISO. Le cahier des charges, néanmoins, doit être détaillé, explicite, et ne doit rien laisser dans l'ombre : il importe, à titre d'exemple et pour illustrer ce qui précède, que l'arête centrale du biseau de l'orifice soit vive (tranchante).
Orifices intégrés
Prisma Automation http://www.prismaautomation.com/
Emerson Process Management, division Rosemount http://www.emersonprocess.fr/excom/18/2/Products
Sondes Multipitot
Endress + Hauser http:/www.fr.endress.com/
Étoile International
Emerson Process Management http://www.emersonprocess.fr/
Kimo Instrumentation http://www.kimo.fr/
Mesureur http://www.ets-mesureur.fr/
Rappelons que les orifices intégrés et les sondes multipitot sont des dispositifs non couverts par la norme ISO, qui ne sont disponibles qu'auprès des sociétés qui en sont les propriétaires, lesquelles ont l'entière responsabilité de leur étalonnage – particulier, en principe, à chaque fluide –. Il conviendra donc, avant de les acquérir, d'apprécier la crédibilité de leur constructeur...
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