4 - debitmetre massique a acceleration de coriolis

4 - DEBITMETRE MASSIQUE A ACCELERATION DE CORIOLIS
41 - PRINCIPE
Lorsqu’un objet est soumis à la fois à une rotation et à une translation il subit une accélération
dite de Coriolis : ac = 2ω∧vt où ω est le vecteur de rotation et vt le vecteur vitesse de
translation.
Cette objet subit donc une force dite de Coriolis Fc = mac = 2mω∧vt .
Le débitmètre met en œuvre un système qui mettra en rotation une portion de masse m du
liquide qui s’écoule dans la canalisation. La connaissance de la vitesse de rotation ω et la
mesure nous permettent alors d’accéder directement à mvt puis à la valeur du débit massique.
42 - MISE EN ŒUVRE INDUSTRIELLE
La solution d’un dispositif en rotation uniforme est peu adaptée à une réalisation industrielle :
les constructeurs ont mis au point des systèmes oscillants qui mettent en œuvre une rotation
dont la vitesse varie sinusoïdalement.
Deux types de système existent, le capteur à boucle oscillante et le capteur à tube rectiligne.
Les tubes de mesure sont portés à une fréquence de résonance par un excitateur
électromagnétique. Lorsque le fluide s'écoule dans les tubes, il se crée alors des forces de
Coriolis qui génèrent une déformation des tubes de mesure. La superposition du mouvement
de Coriolis sur l’oscillation initiale montre une différence de phase, détectée par deux
capteurs électromagnétiques. Cette différence de phase est une mesure directe du débit
massique. La fréquence de résonance des tubes est une mesure directe de la masse volumique
du fluide dans le capteur.
Les capteurs à boucle oscillante sont constitués de deux tubes en U oscillant en opposition de
phase autour d’un même axe.
Doc. Techniques de l’ingénieur
« mesures et contrôles »
Documentation Yokogawa
Ludovic JEZEQUEL BTS chimiste‐lycée Coeffin‐Baie Mahault Page 0 Le capteur à tube rectiligne est composé de deux tubes fixes à leur extrémité qui subissent en
leur milieu une oscillation en opposition de phase.
Capteur à tube rectiligne
1 : Sans débit
2 et 3 : avec débit
Documentation Endress et Hauser
Etendues de mesure et conditions de service :
-
vitesse du fluide de 0,1 à 10 m.s-1
diamètre de 3 à 200 mm
erreur sur la masse volumique de 2 10-3 à 5 10-4 g.cm-3
dynamique de mesure de 1 à 50 voir de 1 à 100 (au dépend de la précision)
43 - AVANTAGES ET INCONVENIENTS
Avantages : - signal délivré relativement indépendant de la viscosité,
de la densité, de la pression et de la température du fluide
- signal directement proportionnel au débit massique
(réponse linéaire)
- faible erreur (inférieure à 0,3 %) ,voir diagramme page suivante
- utilisable aussi pour les gaz dont la masse volumique
dépasse 200 kg/m3
- utilisable pour tous les liquides et particulièrement intéressant
pour les produits à forte viscosité, corrosifs, sujet à dépôt et peu
tolérants à l’agitation (produits alimentaires), multi phase liquide
(si mélange homogène) et fluide non newtonien
- délivre la densité en ligne et souvent la température
Inconvénients : - débitmètre le plus cher
- sensible aux vibrations du support et aux microcoupures
électriques
Ludovic JEZEQUEL BTS chimiste‐lycée Coeffin‐Baie Mahault Page 1 44 – INSTALLATION
Ce sont évidemment les notices des constructeurs qui détaillent le montage de ces
débitmètres, mais on peut rappeler quelques grandes lignes.
- Il doit être disposé afin de ne pas accumuler de dépôt ni de poche de gaz .
Une canalisation verticale permet en principe une meilleur vidange par
gravité.
- Les pertes de charge au sein des tubes peuvent diminuer la pression
du liquide. Faire en sorte d’éviter le dégazage et les phénomènes de cavitation.
Assurer en amont une pression suffisante.
- Une longueur droite en amont n’est pas obligatoire, mais une modification nouvelle
de l’écoulement en amont doit entraîner un nouvel étalonnage.
- Fixer le débitmètre au sol ou à un mur stable et fixer les tuyauteries en amont
et en aval pour diminuer les vibrations extérieures.
Exemples typiques :
Débitmètre Yokogawa
Débitmètre Krohne
Ludovic JEZEQUEL BTS chimiste‐lycée Coeffin‐Baie Mahault Page 2 Diagramme illustrant la perte de charge et la précision :
Doc. Krohne
Ludovic JEZEQUEL BTS chimiste‐lycée Coeffin‐Baie Mahault Page 3