4.4 INSTRUMENTS POUR LA MESURE DES PRESSIONS
1. Les colonnes de liquide: Elles offrent des possibilités intéressantes, facile à installer et ne coûte pratiquement rien, un tube plongeur suffit. A partir de mm c.e (≈ 10 Pa ), le principe consiste à mesurer une hauteur ( h ) et appliquer la relation de Pascal.
Liquides utilisés ( il faut éviter les produits toxiques, y compris le mercure ):
- Huile de vaseline colorée en rouge : d = 851 kg/m³ à 20°C ; point de congélation à - 35°C
- Eau colorée en vert ou en rouge : d = 1000 kg/m³ à 20°C ; point de congélation à 0°C
- Mercure ( pour mémoire ) : d = 13 535,8 kg/m³ à 20°C : point de congélation à -38°C
La section du tube n'a pas d'importance, puisque l'on mesure h. Un tube en vinyl transparent f 4 x 6 fait l'affaire.
- Manomètre à tube en U ( Fig 1-241a ) : La différence d'altitude h du liquide manométrique, entre les deux côtés d'un tube en U donne une mesure de la différence de pression p entre les deux extrémités du tube.
- Manomètre à puits ou à réservoir ( Fig 1-241b ) : L'échelle de lecture de la colonne doit être graduée spécialement pour tenir compte de la baisse de niveau dans le réservoir ( h' sur l'échelle doit correspondre à la hauteur h réelle ).
- Manomètre hydrostatique ou incliné ( Fig 1-241c ) : La hauteur de liquide fournit une mesure de la pression : h (m) =
L = 2 h. La conversion en mbar se fait directement sur la règle graduée.
- Baromètre de Torricelli ( Fig 1-241d ) : Tube en verre de +/- 90 cm de hauteur rempli de mercure clos à une extrémité. La hauteur h indique une mesure de la pression atmosphérique . Ex: 760 mmHg ( Torr ) = 1012 mbar = 10,33 mce. Cette pression peut varier de +/- 25 mbar avec la pluie ou le beau temps. Sa valeur décroît quand l'altitude augmente.
2. Les instruments métalliques: Ils sont certes plus commode d'emploi, mais leur contrôle ne peut se faire avec un simple mètre ruban.
a) Le manomètre à tube Bourdon ( 19è siècle ) Fig 1-242
Un tube métallique cintré et de section ovale est fixé à l'une de ses extrémités. L'extrémité libre est obturée et se déplace sous l'effet de la pression appliquée dans le tube. Le mouvement est transmis à l'index par l'intermédiaire d'une bielle et d'un pignon. La plage d'utilisation varie entre 1 à 700 barg. Les matériaux entrant dans sa constitution sont variés et dépendent du type de fluide.
- En cas de vibrations, il faut isoler le manomètre des sources de ces vibrations en l'éloignant vers une paroi fixe ou en utilisant un manomètre amortisseur à bain.
- Les pulsations proviennent de l'instabilité de la pression ( à -coups et répétés ), on utilisera un raccord amortisseur Fig 1-243a, ou un manomètre à bain amortisseur. Il en est de même pour les coups de bélier. Les manomètres seront positionnés, cadran dans le plan vertical, embout fileté vers le bas. Il existe divers types de manomètres, tels que les manomètres à contacts électriques permettant à partir d'un relais électrique, de former le départ d'une régulation de pression et les manomètres à membrane utilisés pour de faibles pressions ( 16 mbar à 40 bars ) ainsi que les manomètres à capsule.
b) Les manomètres à soufflet Fig 1-244
Cet appareil très précis consiste en une enveloppe déformable avec un ressort de rappel. Le déplacement est transmis à l'index via un ressort hélicoïdal. Il possède une plage d'utilisation de 0 à 5 barg ou permet d'indiquer toutes dépressions.
Principe : Il transforme une pression en une force F = p x section du soufflet.
c) Manomètre à pression différentielle ( Δp )
Ces appareils sont constitués soit :
- De deux tubes Bourdon ( Fig 1-245 a & b )
- De deux soufflets en opposition ( Fig 1-246 )
On enferme le soufflet dans une chambre étanche et on établit une pression dans le soufflet, l'autre ( la plus faible ) dans la chambre. Ils permettent d'indiquer le Δp entre deux points sur un même circuit ou sur deux circuits de deux installations différentes afin de permettre l'équilibrage en pression des circuits considérés ( l'aiguille indiquant, dans ce cas la valeur 0 ).
3. Les pressostats Fig 1-247
Les appellations en " Stat " ( pressostat, manostat, thermostat,.... ) désignent des appareils déclenchant un contact à une valeur préréglée de la grandeur mesurée. Ce ne sont pas des appareils de régulation, mais bien des appareils de sécurité ou d'alarme .
4. Remarque : cas du vide
La zone de pression comprise entre 0 et la pression atmosphérique s'appelle le VIDE, c'est un domaine particulier, les matériaux y ont un comportement également particulier.
Unité : 1 TORR = 1 mm Hg = 133,3 Pa ( pression absolue )
Les vides poussés sont exprimés en fraction décimale de TORR ( ex. 10 -3 TORR soit 1/1000 TORR )
Le vide se mesure avec un appareillage électronique très spécial. Notons que le zéro absolu ne peut être obtenu sur terre.
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