La mesure des faibles débits liquides est de plus en plus importante dans de nombreuses industries. Cependant, à mesure que les débits diminuent, il devient plus difficile de les contrôler et de les mesurer avec précision. Trouver une méthode de mesure appropriée à un coût raisonnable constitue un défi important.
Il n’existe pas de définition fixe du « faible débit » dans la manipulation des fluides, mais les faibles débits sont généralement caractérisés par des limitations de stabilité et de précision, qui ne sont pas présentes à des débits plus élevés. Les petits volumes de liquide impliqués rendent les débitmètres extrêmement sensibles, de sorte que même des perturbations mineures dans les conditions de processus ou d’environnement peuvent avoir un impact considérable sur la stabilité des mesures.
Sur les marchés où DDM Capteurs et Titan Enterprises fonctionnent, les débits inférieurs à 50 ml/min sont considérés comme « faibles ». Cependant, de nombreux clients ont besoin de solutions pour des débits compris entre 2 et 20 ml/min.
Neil Hannay, ingénieur principal en R-D chez Titan, explique : « Nous constatons une demande croissante de technologies qui mesurent les faibles débits. Diverses industries cherchent à transporter des liquides hautement concentrés, qui sont dilués au point d’utilisation. Cela entraîne des économies importantes dans les coûts de transport et d’entreposage et a un impact environnemental positif.
Des concentrés de nettoyage, sirops et arômes dans les boissons aux additifs chimiques dans l’huile ou le carburant, des débitmètres précis sont nécessaires pour assurer le dosage précis des liquides pour une dilution appropriée à la fin du processus.
Défis dans la mesure des faibles débits
La mesure des faibles débits liquides représente un défi important. L’énergie disponible dans le flux liquide est souvent trop faible pour que les débitmètres mécaniques conventionnels obtiennent des résultats précis. Par contre, les débitmètres électroniques peuvent être limités par la sensibilité, la dérive à zéro et les temps de réponse lents.
Ci-dessous, nous analysons cinq technologies communes de mesure du débit en fonction de leur adéquation aux faibles débits :
Débitmètre à ultrasons
Débitmètres à ultrasons mesurer la vitesse d’écoulement des liquides. Les modèles Atrato de Titan, qui utilisent une technologie brevetée de temps de vol, peuvent mesurer des débits aussi bas que 2 ml/min. Cependant, les faibles débits se traduisent par des différences de temps plus faibles et une plus faible résistance au signal, ce qui peut affecter la répétabilité des mesures.
Avantages: Haute précision, pas de chute de pression significative, adapté aux débits laminaires et turbulents.
Inconvénients Sensible aux vibrations, au bruit et aux bulles de gaz dans le liquide.
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Connection: 3/8” John Guest, 1/2” BSP, 1/2” NPT
Measurement range: 2 … 500ml/min to 0,1 … 20l/min
Repeatability: ±0.1% (25 to 100% v.MB); ±0.5% (< 25 v.MB)
Material of wetted parts: PEEK / 316 ; PEEK / Borosilikatglas
Output: Impuls (NPN or PNP); 4 – 20mA; 0 – 10V; 0 -5V; Display
Temperature range: -10 – 60°C, -10 – 110°C
Data sheet: pdf | 1 Mo
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Connection: 1/4″ BSPF, 1/4″ NPTF
Measurement range: 0,05… 0,5 l/min to 0,50 … 15,0 l/min
Repeatability: 0,1%
Material of wetted parts: PVDF or stainless steel
Output: Impuls (NPN or PNP)
Temperature range: -25 … 60°C or -25 … 125°C
Data sheet: pdf | 348 Ko
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Débitmètre de roue Pelton
L’énergie nécessaire pour faire tourner le rotor Débitmètre de roue Pelton est affectée par la résistance du système à faible débit. Les roulements de précision des turbines à roue Pelton peuvent compenser partiellement cet effet, ce qui permet de mesurer les débits jusqu’à 1 à 2 ml/min.
Avantages: Faible coût, vitesse de réponse élevée, bonne répétabilité.
Inconvénients Sensible aux changements de propriétés des fluides, nécessite une pression suffisante pour déplacer le liquide dans le boîtier de la turbine.
Oval Gear Flow Meter
Compteurs de déplacement positifs, tels que engrenages ovales, sont particulièrement efficaces pour mesurer les faibles débits de liquides visqueux. Pour atteindre une haute résolution, les engrenages doivent être petits et fabriqués avec précision.
Avantages: Idéal pour les liquides visqueux, dosage précis.
Inconvénients Ne convient pas aux liquides à base d’eau, à basse résolution.
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Connection: 1/4″ BSP F or NPT F
Measurement range: 0,01 … 1,0l/min at 30cst oil; 0,1 … 1,0l/min with water
Repeatability: ±0,1%
Output: Impuls NPN; voltage
Pressure Ranges: <10bar, <50bar, <400bar, <700bar
Temperature range: -20 – 80°C, -40 – 100°C, -40 – 150°C
Data sheet: pdf | 619 Ko
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Débitmètre thermique
Les débitmètres thermiques mesurent le débit en surveillant le transfert de chaleur. Ils sont très sensibles et peuvent mesurer les débits jusqu’à la gamme des nanolitres.
Avantages: Très sensible, adapté aux applications à faible pression.
Inconvénients Spécifique du fluide et non linéaire sur toute la plage de température.
Débitmètre Coriolis
Les débitmètres Coriolis mesurent directement le débit massique, indépendamment des propriétés liquides. Ils fournissent des résultats très précis et répétables, même avec des compositions fluides changeantes.
Avantages: Haute précision, indépendante des variables de processus.
Inconvénients Coût initial élevé, pas économique pour les applications OEM.
Le choix du bon capteur de débit est essentiel pour assurer des mesures stables et précises dans les applications liquides à faible débit. Les débitmètres sont un élément clé de nombreux processus où la précision est essentielle. « Nous voyons un potentiel important sur le marché des compteurs à faible débit et travaillons activement avec les OEM pour développer des solutions innovantes », explique Neil Hannay.