4.2.4 LES DEBIMETRES MASSIQUES
1. Débimètre à effet Coriolis ( mathématicien français )
La force de Coriolis explique notamment pourquoi les cyclones tournent dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère sud ( idem pour la vidange des lavabos ) et en sens inverse dans l'hémisphère nord. Il est aussi question, dans un système en rotation, de la force qui agit perpendiculairement sur la masse en mouvement dans le système, selon le vecteur vitesse relative et sur l'axe de rotation du système.
Pour une masse m se déplaçant à une vitesse v, dans un système en rotation ayant lui-même une vitesse angulaire a , la force de Coriolis vaut Fc = 2 m a v. Le débimètre de Coriolis utilise comme détecteur un tube en U sans obstacle. Le tube de mesure vibre à sa fréquence naturelle à l'intérieur du boîtier du capteur. Le tube de mesure est actionné par un bobinage électromagnétique situé au centre de la courbure et vibre comme un diapason. Le fluide s'écoule dans le tube de mesure et le contraint de suivre le mouvement vertical du tube vibrant. Lorsque le tube monte pendant une moitié de sa période vibratoire, le fluide traversant le détecteur résiste à son entraînement vers le haut en repoussant le tube vers le bas.
A la sortie du détecteur, le fluide a un mouvement ascendant, induit par le mouvement du tube. Lorsqu'il franchit le coude du tube, le fluide résiste aux modifications de son mouvement vertical en repoussant le tube vers le haut. La différence de forces entraîne une torsion du tube de mesure. Lorsque le tube descend pendant la seconde moitié de sa période vibratoire, il se tord dans le sens opposé. C'est cette caractéristique de torsion qui est appelée effet de Coriolis. Du fait de la seconde loi du mouvement de Newton ( voir cours de mécanique générale ), l'amplitude de la torsion du tube de mesure est directement proportionnelle au débit massique du fluide traversant le tube.
Les détecteurs électromagnétiques situés de part et d'autre du tube de mesure enregistrent la vitesse du tube vibrant. Le débit massique se détermine en mesurant la différence de temps entre les signaux du détecteur de vitesse. En effet, la torsion du tube de mesure pendant l'écoulement du fluide entraîne une différence de temps qui est directement proportionnelle au débit massique traversant le tube et demeure indépendante des propriétés de ce fluide.
Note : Ces débimètres sont capables, de part leur principe, de fournir des mesures supplémentaires telles que la température et la masse volumique.
Domaine d'utilisation : Liquides propre et visqueux ( pâtes, boues ). Ce dispositif exige l'absence de toute bulle de vapeur formée momentanément dans le liquide et susceptible de perturber la mesure.
Diamètre de canalisation : < 13m
Précision : 1%
Avantages
Mesure directe de Qm
Pas de correction en p et T
Utilisable sur fluides chargés
Large gamme de 3 à 750 T/h
Très bonne dynamique de mesure ( entre 75 et 120 )
Inconvénients
Utilisable principalement sur les liquides
2. Débimètres massiques thermiques
Le principe est basé sur la mesure des transferts calorifiques par le fluide lui-même. Ces dispositifs sont constitués d'un tube métallique à paroi mince, des résistances chauffantes sont bobinées à l'extérieur du tube. La circulation du fluide provoque un déséquilibre thermique entre l'amont et l'aval du tube, le déséquilibre est proportionnel au débit massique.
Domaine d'utilisation : Liquide propre, gaz, vapeur.
Diamètre de canalisation : Tous diamètres
Précision: +/- 1%
Avantages
Mesure indépendante de la pression
Mesure peu perturbatrice
Bien adapté aux faibles débits ( 10 à 2000 g/h )
Pour les liquides et les gaz
Inconvénients
Accessoires pour adaptation aux grands débits
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