Mesures physiques : Les débitmètres à effet · PDF file48 MESURES 812 -...

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    G uide dachatMESURES PHYSIQUES

    Les dbitmtres effet CoriolisLa technologie Coriolis est aujourdhui accepte et ses avantages ne sont plus dmontrer : elle mesure un dbit massique avec une prcision typiquement inf-rieure 0,1 %. Elle fonctionne aussi bien pour tous les fluides, liquides ou gaz. Elle est insensible la temprature, la pression, la compressibilit ou la nature du fluide. La principale limite des dbitmtres Coriolis reste le prix parce que leur conception ncessite un savoir-faire important. Cest la raison pour laquelle il ny a pas plthores de fournisseurs. Loin dtre banalise, la technologie volue toujours.

    T out le monde est convaincu et nous enfonons aujourdhui des portes ouvertes , assure Patrick Baudet, responsable produits dbitmtrie industrielle chez ABB. Sils le pouvaient, les industriels en mettraient partout. Depuis plus de trente ans dexistence, les dbitmtres effet Coriolis nont pas failli et leur rpu-tation semble aujourdhui assure. Une pr-cision de mesure typiquement 0,1 %, voire 0,05 % dans certaines conditions dtalon-

    nage, en fait lquipe-ment le plus prcis pour mesurer un dbit. Le dbit masse est r-solument largument majeur. Cest comme une vidence, soutient Christian Jay responsa-ble dbitmtrie massi-que, vortex et ultrasons chez Krohne. Que ce soit en pharmacie, en chimie, en agroalimentaire, toutes les formulations chimiques se font en masse. Mmes dans les silos de stockage, les ex-ploitants grent des masses non des vo lumes. Lorsque lon mesure

    un volume, il est toujours possible de se tromper, car le volume varie en fonction de la temprature, de la pression, de la com-pressibilit du fluide. La masse, elle, cest toujours la mme masse, presque insensible aux conditions de mesure et aux caractris-tiques du fluide.Les tudes de march corroborent cet en-gouement. Une tude amricaine ralise par Flow Research estime que le march mon-dial des dbitmtres Coriolis a atteint 662 millions de dollars en 2007 et prvoit une croissance moyenne de 7,5 % par an jusquen 2012, pour atteindre alors 950 mil-lions de dollars. En France, au sein du Gimlec, les fournisseurs dinstrumentations ont ga-lement additionn des chiffres la hausse. Si la dbitmtrie lectromagntique reste le plus gros march en nombre de pices, la valeur du march de la dbitmtrie Coriolis se rapproche fortement. Le prix dun dbit-mtre Coriolis peut en effet tre facilement trois fois plus lev quun lectromagnti-que. Il est le seul frein cette technologie. Cest la principale raison pour laquelle les industriels nen mettent pas partout. Ainsi, retrouve-t-on les dbitmtres Coriolis dans le domaine de la ptrochimie, chimie, phar-macie, sur des produits haute valeur ajou-te. Ils ont galement pntr les marchs de

    lagroalimentaire, de la pharmacie. Pour leau, il faut bien reconnatre que les Coriolis restent trop chers et ont du mal dtrner le traditionnel dbitmtre lectromagnti-que (DEM). Sur les gros diamtres, (au-del de 150 mm), limplantation dun Coriolis est difficile a argument face, notamment, aux technologies par ultrasons ou lectro-magntique.Mais pourquoi un Coriolis reste encore si cher ? Question de marketing, de volume ? Pas uniquement. La fabrication dun Coriolis ne simprovise pas au fond dun garage , prcise Patrick Baudet (ABB). Le cot de fabrication de cet quipement reste encore lev et il faut tout un savoir-faire qui est loin de se banaliser. Aprs avoir fait ses preuves pendant trois dcennies, la technologie reste entre les mains dun nombre limit de fabricants. Une dizaine, gure plus, se partagent aujourdhui le march. Micro Motion (Emerson Process Management), qui fut le premier pro-poser la technologie, a pendant longtemps dtenu lessentiel du march. Dautres four-

    nisseurs dinstrumentations tels que Krohne ou Endress + Hauser ont russi peu peu trouver leur place. Aujourdhui, les princi-paux acteurs du contrle de process se posi-tionnent galement. Nous mettons fermement laccent sur cette technologie, indique Patrick Baudet (ABB). Nous sommes aujourdhui au mi-lieu du peloton et nous avons encore des parts de mar-ch gagner.

    Alors comment se diffrencie un dbitmtre Coriolis dun autre dbitmtre Coriolis ? Pas facile. Etant donn la technologie que cet appareil exige, tous les fournisseurs ont in-vesti beaucoup dargent pour dvelopper des quipements fiables, surtout la hauteur de la demande et pouvant rpondre toutes les applications. A ce prix-l, il faut que cela fonctionne. En dautres termes, ce march

    nest pas (encore ?) contamin par des qui-pements bas de gamme, de mauvaise qualit. Il existe bien sr des diffrences dun cons-tructeur lautre mais elles rsident dans des fonctionnalits ou des particularits parfois subtiles.

    Le tube de mesure, plus ou moins courbeLa forme du tube reste encore un lment de diffrenciation important dun fournisseur lautre. A lorigine, chacun sest impos sur le march avec une forme qui lui tait sp-cifique en double S allong, en U, en V, en omga Chacun protgeant sa forme par de nombreux brevets. Aujourdhui, avec la diversification des applications sur des gros ou petits diamtres, sur des fluides chargs ou non, les fournisseurs ont modul leur forme initiale. Beaucoup proposent des mo-notubes ou des bitubes plus ou moins droits, plus ou moins courbes.Plus le tube est incurv, plus la perte de charge et les phnomnes dencrassement sont importants mais mieux il vibre. Si celui-ci est double, les deux tubes rentrent en r-sonance, ce qui augmente encore la sensibi-lit de vibration et donc son seuil de dtection. La majorit des fournisseurs pr-conisent donc un bitube. Nous proposons un monotube droit uniquement pour des fibres longues, des produits qui peuvent figer, ou pour tout ce qui peut entraner un colmatage , souligne Jean Yvert, responsable produits dbitmtrie et densi-mtrie chez Emerson Process Management. La socit Krohne se distingue en revendiquant le monotube droit pour la plupart des appli-cations. Nous avons construit notre rputation avec le monotube droit, souligne Christian Jay. Nous avons investi beaucoup en recherche et dveloppement pour lui apporter les mmes caractristiques mtro-logiques quun bitube. Ainsi, notre appareil pour transactions commerciales rpond aux mmes classes de prcision selon la directive MID, et sur les mmes tendues de mesure. Lune des astuces de Krohne est de recrer la fonction bitube par un tube coaxial qui enveloppe le tube de mesure. Lensemble est insr sur la conduite par un dispositif pendulaire pour immuniser la mesure des vibrations extrieures.A loppos, la socit allemande Rheonik a choisi la forme la plus courbe possible : lomga. Les deux tubes sont par ailleurs associs une barre de torsion qui renforce la rsonance entre les deux et minimise

    Le choix dun dbitmtre Coriolis est toujours un compromis trouver :

    Entre ltendue de mesure, la prcision et la sensibilit recherches.

    En minimisant les pertes de charge, lencombrement de lappareil, les risques dencrassement ou de colmatage.

    Les paramtres modifiables au niveau du tube de mesure sont :

    Sa forme, son paisseur, son matriau.

    Lessentiel

    IMPOSANT ! Les dbitmtres effet Coriolis simposent dans un grand nombre dapplications presque comme une vidence. Dbit massique, incertitude, absence dinfluences des caractristiques du fluide, ses arguments sont connus. Seul le prix peut tre un frein cette technologie, notamment pour les conduites de diamtre important.

    Contrairement dautres technologies, les dbitmtres Coriolis, nexigent pas un grand nombre de longueurs droites, en amont ou aval, ce qui autorise des installations relativement compactes limites la simple longueur du tube de mesure.

    ABB

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    linfluence des vibrations du process : Nous avons un trs bel effet Coriolis et une forte sensibilit, insiste Guy Courtois, directeur commercial de Metra (distributeur de Rheonik en France). Ceci nous permet de jouer sur lpais-seur du matriau et donc de monter en pression. Aujourdhui notre dbitmtre tient en pression jusqu 1 200 bar. En ralit, on laura dj compris, tout est affaire de compromis : forme, mat-riau, paisseur du tube, chaque fournisseur

    a dvelopp son savoir-faire pour proposer ensuite lindustriel, selon son application, lquipement qui assurera le meilleur qui-libre entre la sensibilit, la prcision, lten-due de mesure, la perte de charge.La mesure directe du dbit massique est lar-gument majeur du dbitmtre massique. Pourtant, celui-ci sait faire plein dautres choses. Il est, de toute lhistoire de linstru-mentation, le premier instrument de mesure

    multivariable. Par la mesure de la frquence de vibration et du dphasage, on accde la fois au dbit massique et la masse volumique du produit.

    Intrinsquement multivariable Les industriels semblent dcouvrir aujourdhui les vertus de la masse volumique , remarque Patrick Baudet (ABB). Appele souvent tort densit (rappelons que la densit est une grandeur sans dimension), la masse volumique auto-rise lidentification dun produit, la dtection de passage dun nouveau produit, la diff-renciation des sous-produits. La masse

    Les dbitmtres CoriolisFournisseur srie

    Caractristiques et particularits

    ABB CoriolisMaster

    Emerson Process Management(Micro Motion)srie F et H

    Emerson Process Management(Micro Motion)srie T

    Emerson Process Management(Micro Motion)srie Elite

    List

    e no

    n ex

    haus

    tive

    Forme des tubes :double S allong ou monotube spiral suivant diamtresMatriaux : Inox 316Ti, 316L, Hastelloy

    Gamme d