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Les débitmètres à effet CoriolisLa technologie Coriolis est aujourd’hui acceptée et ses avantages ne sont plus à démontrer : elle mesure un débit massique avec une précision typiquement infé-rieure à ± 0,1 %. Elle fonctionne aussi bien pour tous les fluides, liquides ou gaz. Elle est insensible à la température, la pression, la compressibilité ou la nature du fluide. La principale limite des débitmètres Coriolis reste le prix parce que leur conception nécessite un savoir-faire important. C’est la raison pour laquelle il n’y a pas pléthores de fournisseurs. Loin d’être banalisée, la technologie évolue toujours.

T out le monde est convaincu et nous enfonçons aujourd’hui des portes ouvertes », assure Patrick Baudet, responsable produits débitmétrie

industrielle chez ABB. S’ils le pouvaient, les industriels en mettraient partout. Depuis plus de trente ans d’existence, les débitmètres à effet Coriolis n’ont pas failli et leur répu-tation semble aujourd’hui assurée. Une pré-cision de mesure à typiquement 0,1 %, voire à 0,05 % dans certaines conditions d’étalon-

nage, en fait l’équipe-ment le plus précis pour mesurer un débit. Le débit masse est ré-solument l’argument majeur. « C’est comme une évidence, soutient Christian Jay responsa-ble débitmétrie massi-que, vortex et ultrasons chez Krohne. Que ce soit en pharmacie, en chimie, en agroalimentaire, toutes les formulations chimiques se font en masse. Mêmes dans les silos de stockage, les ex-ploitants gèrent des masses non des vo lumes. » Lorsque l’on mesure

un volume, il est toujours possible de se tromper, car le volume varie en fonction de la température, de la pression, de la com-pressibilité du fluide. La masse, elle, c’est toujours la même masse, presque insensible aux conditions de mesure et aux caractéris-tiques du fluide.Les études de marché corroborent cet en-gouement. Une étude américaine réalisée par Flow Research estime que le marché mon-dial des débitmètres Coriolis a atteint 662 millions de dollars en 2007 et prévoit une croissance moyenne de 7,5 % par an jusqu’en 2012, pour atteindre alors 950 mil-lions de dollars. En France, au sein du Gimélec, les fournisseurs d’instrumentations ont éga-lement additionné des chiffres à la hausse. Si la débitmétrie électromagnétique reste le plus gros marché en nombre de pièces, la valeur du marché de la débitmétrie Coriolis se rapproche fortement. Le prix d’un débit-mètre Coriolis peut en effet être facilement trois fois plus élevé qu’un électromagnéti-que. Il est le seul frein à cette technologie. C’est la principale raison pour laquelle les industriels “n’en mettent pas partout”. Ainsi, retrouve-t-on les débitmètres Coriolis dans le domaine de la pétrochimie, chimie, phar-macie, sur des produits à haute valeur ajou-tée. Ils ont également pénétré les marchés de

l’agroalimentaire, de la pharmacie. Pour l’eau, il faut bien reconnaître que les Coriolis restent trop chers et ont du mal à détrôner le traditionnel débitmètre électromagnéti-que (DEM). Sur les gros diamètres, (au-delà de 150 mm), l’implantation d’un Coriolis est difficile a argumenté face, notamment, aux technologies par ultrasons ou électro-magnétique.Mais pourquoi un Coriolis reste encore si cher ? Question de marketing, de volume ? Pas uniquement. « La fabrication d’un Coriolis ne s’improvise pas au fond d’un garage », précise Patrick Baudet (ABB). Le coût de fabrication de cet équipement reste encore élevé et il faut tout un savoir-faire qui est loin de se banaliser. Après avoir fait ses preuves pendant trois décennies, la technologie reste entre les mains d’un nombre limité de fabricants. Une dizaine, guère plus, se partagent aujourd’hui le marché. Micro Motion (Emerson Process Management), qui fut le premier à pro-poser la technologie, a pendant longtemps détenu l’essentiel du marché. D’autres four-

nisseurs d’instrumentations tels que Krohne ou Endress + Hauser ont réussi peu à peu à trouver leur place. Aujourd’hui, les princi-paux acteurs du contrôle de process se posi-tionnent également. « Nous mettons fermement l’accent sur cette technologie, indique Patrick Baudet (ABB). Nous sommes aujourd’hui au mi-lieu du peloton et nous avons encore des parts de mar-ché à gagner. »

Alors comment se différencie un débitmètre Coriolis d’un autre débitmètre Coriolis ? Pas facile. Etant donné la technologie que cet appareil exige, tous les fournisseurs ont in-vesti beaucoup d’argent pour développer des équipements fiables, surtout à la hauteur de la demande et pouvant répondre à toutes les applications. A ce prix-là, il faut que cela fonctionne. En d’autres termes, ce marché

n’est pas (encore ?) contaminé par des équi-pements bas de gamme, de mauvaise qualité. Il existe bien sûr des différences d’un cons-tructeur à l’autre mais elles résident dans des fonctionnalités ou des particularités parfois subtiles.

Le tube de mesure, plus ou moins courbeLa forme du tube reste encore un élément de différenciation important d’un fournisseur à l’autre. A l’origine, chacun s’est imposé sur le marché avec une forme qui lui était spé-cifique en double S allongé, en U, en V, en oméga… Chacun protégeant sa forme par de nombreux brevets. Aujourd’hui, avec la diversification des applications sur des gros ou petits diamètres, sur des fluides chargés ou non, les fournisseurs ont modulé leur forme initiale. Beaucoup proposent des mo-notubes ou des bitubes plus ou moins droits, plus ou moins courbes.Plus le tube est incurvé, plus la perte de charge et les phénomènes d’encrassement sont importants mais mieux il vibre. Si celui-ci est double, les deux tubes rentrent en ré-sonance, ce qui augmente encore la sensibi-lité de vibration et donc son seuil de détection. La majorité des fournisseurs pré-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 entraîner un colmatage », souligne Jean Yvert, responsable produits débitmétrie et densi-métrie chez Emerson Process Management. La société Krohne se distingue en revendiquant le monotube droit pour la plupart des appli-cations. « Nous avons construit notre réputation avec le monotube droit, souligne Christian Jay. Nous avons investi beaucoup en recherche et développement pour lui apporter les mêmes caractéristiques métro-logiques qu’un bitube. Ainsi, notre appareil pour transactions commerciales répond aux mêmes classes de précision selon la directive MID, et sur les mêmes étendues de mesure. » L’une des “astuces” de Krohne est de recréer la fonction bitube par un tube coaxial qui enveloppe le tube de mesure. L’ensemble est inséré sur la conduite par un dispositif pendulaire pour immuniser la mesure des vibrations extérieures.A l’opposé, la société allemande Rheonik a choisi la forme la plus courbe possible : l’oméga. Les deux tubes sont par ailleurs associés à une barre de torsion qui renforce la résonance entre les deux et minimise

Le choix d’un débitmètre Coriolis est toujours un compromis à trouver :

Entre l’étendue de mesure, la précision et la sensibilité recherchées.

En minimisant les pertes de charge, l’encombrement de l’appareil, les risques d’encrassement ou de colmatage.

Les paramètres modifiables au niveau du tube de mesure sont :

Sa forme, son épaisseur, son matériau.

L’essentiel

IMPOSANT ! Les débitmètres à effet Coriolis s’imposent dans un grand nombre d’applications presque comme une évidence. Débit massique, incertitude, absence d’influences des caractéristiques du fluide, ses arguments sont connus. Seul le prix peut être un frein à cette technologie, notamment pour les conduites de diamètre important.

Contrairement à d’autres technologies, les débitmètres Coriolis, n’exigent pas un grand nombre de longueurs droites, en amont ou aval, ce qui autorise des installations relativement compactes limitées à la simple longueur du tube de mesure.

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l’influence des vibrations du process : « Nous avons un très bel effet Coriolis et une forte sensibilité, insiste Guy Courtois, directeur commercial de Metra (distributeur de Rheonik en France). Ceci nous permet de jouer sur l’épais-seur du matériau et donc de monter en pression. Aujourd’hui notre débitmètre tient en pression jusqu’à 1 200 bar. » En réalité, on l’aura déjà compris, tout est affaire de compromis : forme, maté-riau, épaisseur du tube, chaque fournisseur

a développé “son savoir-faire” pour proposer ensuite à l’industriel, selon son application, l’équipement qui assurera le meilleur équi-libre entre la sensibilité, la précision, l’éten-due de mesure, la perte de charge.La mesure directe du débit massique est l’ar-gument majeur du débitmètre massique. Pourtant, celui-ci sait faire plein d’autres choses. Il est, de toute l’histoire de l’instru-mentation, le premier instrument de mesure

multivariable. Par la mesure de la fréquence de vibration et du déphasage, on accède à la fois au débit massique et à la masse volumique du produit.

Intrinsèquement multivariable« Les industriels semblent découvrir aujourd’hui les vertus de la masse volumique », remarque Patrick Baudet (ABB). Appelée souvent à tort densité (rappelons que la densité est une grandeur sans dimension), la masse volumique auto-rise l’identification d’un produit, la détection de passage d’un nouveau produit, la diffé-renciation des sous-produits. La masse

Les débitmètres CoriolisFournisseur série

Caractéristiques et particularités

ABB CoriolisMaster

Emerson Process Management(Micro Motion)série F et H

Emerson Process Management(Micro Motion)série T

Emerson Process Management(Micro Motion)série Elite

List

e no

n ex

haus

tive

Forme des tubes :double S allongé ou monotube spiralé suivant diamètresMatériaux : Inox 316Ti, 316L, Hastelloy

Gamme de mesure : 0,01 à 11 000 kg/minIncertitude de mesure : + 0,4 %/0,25 % /0,15 %/0,1 % de la mesure en précision intrinsèqueDiamètres disponibles (DN) : DN1,5 à DN150Nature des fluides : liquides, peut convenir sur mélanges biphasiquesGamme en température : - 50 °C à + 180 °CGamme en pression : jusqu’à PN 100 – Cl600Autres paramètres mesurés :- température ;

- masse volumique : de 0,5 à 3,5 g/l ;- mesure de concentration par exemple : sucre (Brix, Baumé), alcool, amidon de blé, amidon de maïs, soude…Autres fonctions :- autodiagnostics : simulation complète de l’appareil à partir du clavier ;- 40 alarmes et avertissements accessibles sur l’affichageSorties analogiques : 2 sorties analogiques configurables par clavierSorties numériques :sortie impulsions calibrées configurable, 1 sortie TOR et 1 entrée TOR configurable par clavier, bus Hart, Profibus PA,

Foundation FieldbusAgréments : Atex, FM, CSA/EHEDGParticularités :- précision jusqu’à 0,5 g/l ;- mesure de concentration à partir de la densité et d’une matrice de 100 valeurs avec correction en température (matrices standards ou suivant spécification client) ;- autovidangeableApplications spécifiques :- en concentration : matrice prédéfinie pour Brix, alcool, soude, amidon…- possibilité de sortie 4-20 mA et totalisation “net produit”

Forme des tubes : bitube courbe (débitmètre compact et autovidangeable)Gamme de mesure : 0 à 272 t/hIncertitude de mesure nominale :- débit (masse ou volume) : ± 0,10 % de la

mesure – options ± 0,15 % de la mesure et ± 0,20 % de la mesure ;- masse volumique : ± 1,0 kg/m3

(= ± 0,001 g/cm3) – option ± 2,0 kg/m3

(= ± 0,002 g/cm3) ;- applications gaz : ± 0,50 % de la mesure (masse uniquement)Diamètres disponibles : DN6 à DN80Nature des fluides : liquides, gaz, vapeurs, fluides chargésGamme en température : - 100 à 427 °CGamme en pression : du vide absolu à 148 bar

Autres paramètres mesurés :- température : de - 100 à 427 °C ;- masse volumique : de 0 à 5 000 kg/m3 ;- concentration (°Brix, °Plato, % matière sèche, % bases et % acides, volume d’alcool pur, etc.)Autres fonctions : diagnostic d’intégrité du transmetteur et des éléments internes du capteur (excitateur, détecteurs et sonde de température)Sorties numériques : Hart, Fielbus Foundation, Profibus PA ou DP, DeviceNet, Modbus

Agréments : Atex. Pour série H aseptique : autorisation 3-A et certification EHEDGParticularités :- étendue de mesure pour l’incertitude nominale spécifiée : rapport de 1 à 40 ;- constructions Inox 316L, HastelloyApplications spécifiques :série H : CIP/SIP - NEP/SEP (nettoyables et stérilisables en place), état de surface meilleur que 0,4 µmSorties analogiques : jusqu’à 2. Possibilité de 3 sorties avec module Hart Tri-Loop

Forme des tubes :monotube droit (débitmètres autovidangeables)Gamme de mesure : 0 à 87 t/hIncertitude de mesure nominale :- débit (masse ou volume) : ± 0,15 % de la mesure ;- masse volumique : ± 2,0 kg/m3

(= ± 0,002 g/cm3) ;

- applications gaz : ± 0,50 % de la mesure (masse uniquement)Diamètres disponibles : DN6 à DN40Nature des fluides : liquides, gaz, vapeurs, fluides chargésGamme en température : - 50 à 150 °CGamme en pression :du vide absolu à 100 barAutres paramètres mesurés :- température : - 50 à 150 °C ;- masse volumique : 0 à 5 000 kg/m3

- concentration (°Brix, °Plato, % matière sèche, % bases et % acides, etc.)

Autres fonctions : diagnostic d’intégrité du transmetteur et des éléments internes du capteur (excitateur, détecteurs et sonde de température)Sorties analogiques : jusqu’à 2. Possibilité de 3 sorties avec module Hart Tri-LoopSorties impulsions :jusqu’à 2Sorties numériques : Hart, Fielbus Foundation, Profibus PA ou DP, DeviceNet, ModbusAgréments : Atex,autorisation 3-A et certification EHEDG

Particularités :- étendue de mesure pour l’incertitude nominale spécifiée : rapport de 1 à 10 environ ;- construction en titane (tube de mesure et parties au contact du fluide)Applications spécifiques : CIP/SIP - NEP/SEP (nettoyables et stérilisables en place)Etat de surface meilleur que 0,4 µm

Forme des tubes :bitubes en delta (jusqu’au DN25) ou bitubes en U (DN40 et supérieurs)Gamme de mesure : 0 à 2 000 t/hIncertitude de mesure nominale :- débit (masse ou volume) : ± 0,10 % de la mesure (masse ou volume)

– option ± 0,05 % de la mesure ;- masse volumique : ± 0,5 kg/m3

(± 0,0005 g/cm3) – option : ± 0,2 kg/m3

(± 0,0002 g/cm3) ;- applications gaz : ± 0,35 % de la mesure (masse uniquement)Diamètres disponibles : DN3 à DN300Nature des fluides :liquides, gaz, vapeurs, fluides chargés, mélanges biphasiques avec transmetteur spécifique 2 400S. Exemple : batch vide-plein-vide (démarrage sur ligne vide et purge en fin de batch)Gamme en température : - 240 °C (cryogénie) à 427 °CGamme en pression : du vide absolu à 148 bar

Autres paramètres mesurés :- température : - 240 à 427 °C ;- masse volumique : 0 à 5 000 kg/m3 ;- concentration : °Brix, °Plato, % matière sèche, % bases et % acides, volume d’alcool pur, etc.Autres fonctions :- autocontrôle d’exactitude en place par analyse de la raideur du matériau des tubes de mesure ;- diagnostic d’intégrité du transmetteur et des éléments internes du capteur (excitateur, détecteurs et sonde de température)Sorties analogiques : jusqu’à 2. Possibilité de 3 sorties avec module Hart Tri-Loop

Sorties impulsions : jusqu’à 2Sorties numériques :Hart, Fielbus Foundation, Profibus PA ou DP, DeviceNet, ModbusAgréments : AtexParticularités :- version transmetteur 2 fils Atex disponible de DN6 à DN40 ;- étendue de mesure pour l’incertitude nominale spécifiée : rapport de 1 à 80 environ ;- certifications LNE (national) et MID pour comptage transactionnel sur liquides autres que l’eau ;- constructions Inox 316L, Inox 304L, Hastelloy

Optibatch 4 000 de Krohne est une conception compacte avec l’électronique intégrée. Le convertisseur, miniaturisé, se situe au niveau du tube de mesure. Les données sont transmises directement vers l’automate. Cet appareil est destiné à équiper les machines de remplissage tournantes, linéaires, ou monobec.

Entre deux étalonnagesEndress + Hauser a développé un outil spécifique pour le contrôle des débitmètres Coriolis en production. Le contrôle s’effectue en simulant les signaux du capteur. Cet outil ne tient pas compte du débit réel de liquide. Il peut être utilisé sans interrompre le process ou démonter les appareils. La simulation de dysfonction-nements et le fonctionnement en dehors des valeurs limites peuvent également être testés. Le temps d’immobilisation de la mesure correspondant à la simulation et à la prise en compte des résultats est d’environ dix minutes. Deux offres sont possibles : l’acquisition de l’outil Fieldcheck avec formation du personnel ou une prestation de service par les techniciens Endress + Hauser. Pour Alain Ciliento, chef produit débitmétrie, cet équipement vient en complément des autodiagnostics : « Les fonctions d’auto-diagnostics ont aussi leurs limites. C’est de l’intelligence injectée dans l’appareil. Mais elle peut subir les mêmes perturbations, les mêmes dérives que ce dernier. L’idée de Fieldcheck est de proposer un élément de contrôle séparé, stocké dans les meilleures conditions, réétalonnable en laboratoire et traçable métrologiquement ».

L’accélération de Coriolis apparaît lorsque l’on soumet une masse à la fois à un mouvement de rotation et à un mouvement de translation. A cette accélération correspond une force :

F = 2.m.ω.v

Avec ω la vitesse angulaire, v la vitesse de translation et m la masse du fluide. Dans un débitmètre, une bobine excitatrice placée en C, soumet le tube de mesure à un mouvement oscillant autour de l’axe de repos A-B. Lorsque les particules du fluide se déplacent avec la vitesse v, elles provoquent des forces de Coriolis qui agissent sur les deux moitiés du tube, dans des sens opposés.Le fluide retarde l’oscillation lorsqu’il doit lui-même en acquérir le mouvement (entre A et C) et l’accélère lorsqu’il restitue l’énergie prélevée (entre C et B). Il en découle une distorsion du tube très faible qui se superpose à l’oscillation de base. Le mouvement total est mesuré à l’aide de capteurs inductifs placés en A et en B. En présence de débit, un retard de phase est observé entre l’oscillation en A et l’oscillation en B. Déphasage auquel correspond un intervalle de temps Δ et directement proportionnel au débit masse Q (f étant la fréquence d’oscillation et k une constante).

Le principe de mesure

YBE
Zone de texte
Systèmes de positionnement Les systèmes de positionnement PSE 30/32-14 de Halstrup Walcher offrent une solution compacte pour le positionnement et le réglage des axes auxiliaires. Ils intègrent un moteur à commutation électronique, un codeur absolu multitour, un amplificateur de puissance, un système électronique de commande et des interfaces CANopen ou Profibus. Ils se prêtent notamment au réglage automatique des outils, butées ou broches sur des machines de traitement du bois, machines d’emballage, machines à imprimer, installations de soutirage et machines spéciales. • Avec moteur DC à commutation électronique • Tension d’alimentation 24 Vcc ± 10 % • Couple de rotation nominal 1/2/5 Nm • Vitesse de rotation nominale : 250 min- 1/125 min- 1/40 min- 1/50 min-1 • Zone de déplacement 256 rotations • Degré de protection IP54 • Interfaces : CAN-Bus/DS 301, Profibus, DeviceNet • Procédé de mesure de positionnement absolu ICA Systèmes Motion 62, rue de la République 67800 HOENHEIM Tél.Ł: 03Ł90Ł22Ł66Ł83 - FaxŁ: 03Ł90Ł22Ł66Ł84 [email protected] - www.icacontact.fr
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Les débitmètres Coriolis (suite)Fournisseur série

Caractéristiques et particularités

Endress + HauserPromass I

Endress + HauserPromass F

Endress + HauserPromass P

Kobold (groupe Heinrichs)TMU

Forme des tubes : monotube droitGamme de mesure : de 0 à 180 t/h

Incertitude de mesure :- débit massique liquide : ± 0,10 à 0,15 % (selon transmetteur) ;- débit massique gaz : ± 0,50 %- masse volumique : ± 2 kg/m3 (conditions de référence), ± 4 kg/m3 de 0 à 85 °C et de 0 à 1 800 kg/m3 (suite à étalonnage spécial en usine)Diamètres disponibles :DN8, 15, 25, 40, 50, 80Nature des fluides :liquides, gazGamme en température :- 50 à 150 °CGamme en pression :jusqu’à 100 bar

Autres paramètres mesurés :- température : de - 50 à 200 °C (± 0,5) ;- masse volumique : de 0 à 6 000 kg/m3 ;- mesure de concentration dérivée des grandeurs primaires : % en masse ou volume, % API, °Brix, °Plato ;- mesure de la viscosité (répétabilité de 0,5 %)Autodiagnostics :- en standard : détection de la présence produit, bon fonctionnement du transmetteur et du capteur, présence de liquide dans le gaz, ou de gaz dans le liquide ;- en option : détection préventive de colmatage, de corrosion ou d’abrasion…

Sorties analogiques :4 sorties parmi 4-20 mA, impulsion, fréquence, état entrée 4-20 mASorties numériques :1 parmi Hart, Profibus PA/DP, Fieldbus Foundation, ModbusAgréments :Atex gaz et poussière pour zone 1 et 2, FM classe 1 div 1 ou 2, NEPSI, TIIS… agrément SIL2, agrément 3-A, EHEDGObservations - particularités :- enceinte de réchauffage ;- écart de mesure typiquement de ± 0,0002 % de la fin d’échelle/°C ;- raccord triclamp excentrique vidangeable horizontalement

Forme des tubes :bitube légèrement coudéGamme de mesures :de 0 à 2 200 t/h

Incertitude de mesure :- débit massique liquide : ± 0,05 à 0,15 % (selon transmetteur et étalonnage) ;- débit massique gaz : ± 0,35 % ;- masse volumique : ± 0,5 kg/m3 (conditions de référence), 1 kg/m3 de 0 à 85 °C et de 0 à 1 800 kg/m3 (étalonnage spécial en usine)Diamètres disponibles :DN8, 15, 25, 40, 50, 80, 100, 150, 250Nature des fluides : liquides, gazGamme en température :- standard : de - 50 à 200 °C- options : de - 200 à + 350 °C

Gamme en pression : jusqu’à 100 barAutres paramètres mesurés :- température de - 200 à 350 °C (± 0,5) ;- masse volumique de 0 à 6 000 kg/m3 ;- mesure de concentration dérivée des grandeurs primaires : % en masse ou volume, % API, °Brix, °PlatoAutodiagnostics :- en standard : détection de la présence produit, bon fonctionnement du transmetteur et du capteur, présence de liquide dans le gaz, ou de gaz dans le liquide ;- en option : détection préventive de colmatage, de corrosion ou d’abrasion…

Sorties analogiques :4 sorties parmi 4-20 mA, impulsion, fréquence, état entrée 4-20 mASorties numériques :1 parmi Hart, Profibus PA/DP, Fieldbus Foundation, ModbusAgréments :Atex gaz et poussière pour zone 1 et 2, FM classe 1 div 1 ou 2, NEPSI, TIIS… agrément SIL2, agrément 3-A, EHEDGagrée transaction commerciale selon la directive des instruments de mesure (MID)Observations - Particularités :enceinte de réchauffage dédié et optimisé pour transférer un maximum de chaleur

Forme des tubes :monotube légèrement coudéGamme de mesure : de 0 à 70 t/h

Incertitude de mesure :- débit massique liquide : ± 0,10 % à ± 0,15 % (selon transmetteur) ;- débit massique gaz : ± 0,50 % ;- masse volumique :de 0,5 kg/m3 (conditions de référence), 2 kg/m3 de 0 à 85 °C et de 0 à 1 800 kg/m3 (étalonnage spécial en usine)Diamètres disponibles :DN8, 15, 25, 40, 50Nature des fluides : liquides, gazGamme en température :de - 50 à 200 °CGamme en pression : jusqu’à 63 barAutres paramètres mesurés :- température : de - 50 à 200 °C (± 0,5) ;- masse volumique : de 0 à 6 000 kg/m3 ;- mesure de concentration dérivée des

grandeurs primaires : % en masse ou volume, % API, °Brix, °PlatoAutodiagnostics :- en standard : détection de la présence produit, bon fonctionnement du transmetteur et du capteur, présence de liquide dans le gaz, ou de gaz dans le liquide ;- en option : détection préventive de colmatage, de corrosion ou d’abrasion…Sorties analogiques :4 sorties parmi 4-20 mA, impulsion, fréquence, état entrée 4-20 mASorties numériques :1 parmi Hart, Profibus PA/DP, Fieldbus Foundation, ModbusAgréments : Atex gaz et poussière pour zone 1 et 2, FM classe 1 div 1 ou 2, NEPSI,

TIIS… agrément SIL2, agrément 3-A, EHEDG, certificat de conformité ASME BPEObservations - Particularités :- enceinte de réchauffage dédié et optimisé ;- écart de mesure des capteurs Promass typiquement de ± 0,0002 % de la fin d’échelle/°C ;- raccord triclamp excentrique vidangeable horizontalementApplications spécifiques :industries biologiques comme le traitement des eaux, l’eau industrielle, les process de fermentation, la préparation de produits, les fermenteurs à batch, les process de stérilisation, les produits et solutions de nettoyage. Utilisable après des nettoyages NEP/SEP

Forme des tubes : en UGamme de mesures :de 60 à 2 200 000 kg/hIncertitude de mesure :± 0,1 % de la mesureDiamètres disponibles :DN10 à DN400Nature des fluides :liquides, gaz

Gamme en température :de - 40 à 260 °CGamme en pression :jusqu’à 40 barAutres paramètres mesurés :- température ;- masse volumique avec une précision de ± 0,003 g/cm3

Autodiagnostics :sortie status

Sorties analogiques : 4-20 mA, fréquenceSorties numériques :Hart, ProfibusAgréments :AtexObservations :- possibilités de matériaux pour les tubes : Inox, Hastelloy C22 ;- possibilités pour le réchauffage traçage

Les débitmètres Coriolis (suite)Fournisseur série

Caractéristiques et particularités

Kobold (groupe Heinrichs)TM

Kobold (groupe Heinrichs)TME

Forme des tubes : en omégaGamme de mesures : de 0,5 à 65 000 kg/hIncertitude de mesure :± 0,1 % de la mesureDiamètres disponibles :DN10 à DN150Nature des fluides : liquides, gazGamme en température :- 90 à 260 °C

Gamme en pression :jusqu’à 900 barAutres paramètres mesurés :- température ;- masse volumique avec une précision de ± 0,003 g/cm3

Autodiagnostics :sortie statusSorties analogiques :4-20 mA, fréquence

Sorties numériques :Hart, ProfibusAgréments : AtexObservations :- possibilités de matériaux pour les tubes : Inox, Hastelloy C22, Hastelloy B2, Monel, nickel, tantale, zirconium, verre ;- possibilités pour le réchauffage traçage

KHRONE

Forme des tubes :en omégaGamme de mesure :de 20 à 60 000 kg/hIncertitude de mesure : ± 0,15 % de la mesureDiamètres disponibles :DN10 à DN80Nature des fluides : liquides, gaz

Gamme en température :- 40 à 180 °CGamme en pression :jusqu’à 40 barAutres paramètres mesurés :- température ;- masse volumique avec une précision de 0,003 g/cm3

Autodiagnostics :sortie status

Sorties analogiques :4-20 mA, fréquenceSorties numériques :Hart, ProfibusAgréments :AtexObservations :possibilités pour le réchauffage traçage

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Les débitmètres Coriolis (suite)Fournisseur série

Caractéristiques et particularités

KrohneOptimass

Metra (Rheonik)RHMO15 à RHM160

SiemensSitrans FC (Flow Coriolis)

YokogawaRotaMass série 3

Forme des tubes : monotube en Z, monotube droit, bitube droit, bitube en U. Tous matériaux usuels plus tantaleGamme de mesure :0,3 à 2 300 000 kg/h

Incertitude de mesure : 0,1 % de la VMDiamètres disponibles : 1 à 250 mmNature des fluides :liquides, gaz, mélanges biphasiquesGamme en température :- 180 à + 350 °CAutres paramètres mesurés :- température ;- masse volumique : sur la gamme de débit de 500 à 2 000 kg/m3

Autres fonctions :autodiagnostics

Sorties analogiques :jusqu’à 3 sorties 4-20 mA (Hart)Sorties numériques :pulse, fréquence, Profibus Fieldbus Foundation, ModbusAgréments :IP67, FM, CSA, CEM, PED, Atex, MID OIML R117-1Applications spécifiques :- nouvelle gamme Optimass 2 000 pour les comptages en vrac, en DN100, DN150, DN250 équipés en standard d’une enceinte

de confinement, avec encombrement réduit. Appareils pour bancs de comptage process et transactionnel, certifiés selon la MID MI005 et OIML R117-1 classe 0,3 ;- nouvelle gamme Optibatch 4 000 de conception compacte avec électronique intégrée. Cet appareil est destiné à équiper les machines de remplissage tournantes, linéaires, ou monobec, lorsque le liquide à mesurer n’est pas conducteur d’électricité ou lorsqu’une mesure pondérale est demandée

Forme des tubes : oméga solidaire d’une barre de torsionGamme de mesures : 1 g/min à 1 800 t/hIncertitude de mesure : 0,1 % de la valeur mesuréeDiamètres disponibles : 1/4 à 16’’Nature des fluides :liquides, gaz, mélanges biphasiques, fluides chargésGamme en température :- 200 à 400 °C

Gamme en pression :jusqu’à 1 200 barAutres paramètres mesurés :- température : - 200 à 400 °C ;- masse volumique jusqu’à 3 000 kg/m3 (ex : brome)Sorties : 2 sorties 4-20 mA, 3 sorties numériques affectables (défaut, sens de passage, tubes vides, seuils débits, seuils températures, seuil masse volumique)Agréments :Atex, NMI, PTB

Observations – particularités :- appareils avec réchauffage intégral jusqu’au plan de brides ;- autodiagnosticApplications spécifiques :Mesures sous haute pression, mesures de fluides supercritiques (CO2), fluides très corrosifs (matériau tantale), fluides abrasifs (tube de mesure épais), débits pulsés (derrière une pompe doseuse), mesures en zone, sous rayonnements nucléaires…

Forme des tubes : monotube/bitubeGamme de mesure :de 65 kg/h (PE) à 87 t/h (PE)Incertitude de mesure :± 0,1 % de la valeur mesuréeDiamètres disponibles :- monotube : DI 1.5, 3, 4, 6, 15, 25, 40 ;- bitube : DN20, 25, 50, 65, 80, 100, 150Nature des fluides : liquides, gaz

Gamme en température :- standard : - 40 à 115 °C ;- version hte température : jusqu’à 180 °CGamme en pression :jusqu’à 410 barAutres paramètres mesurés :- température (± 0,5 °C) ;- masse volumique ;- mesure de concentration °Brix ;- débit fractionnéAutodiagnostics :recherche des erreurs et contrôle de l’appareil par menus spéciaux de diagnostic, traitement et enregistrement autoexplicatifs des erreursSorties :version standard :- 1 sortie courant, 1 sortie fréquence/

impulsion, 1 sortie relais, 1 entrée numérique ;- 3 sorties courant, 2 sorties fréquence/impulsion, 2 sorties relais, 1 entrée numérique ;Toutes sorties indépendamment configurables pour masse, volume, densité, etc.Communication numérique :Profibus PA/DP, Hart, Modbus RTU, CanOpen, DeviceNet, Foundation FieldbusAgréments :EEx-de [ia/ib] IIC T6, DEMKO 03Atex 13253XObservations - particularités :- puce de débit masse dédiée (ASIC) ;- réduction du temps de réponse à vitesse effective de mise à niveau de 30 Hz ;

- immunité aux parasites (algorithme breveté par transformation discrète de Fourier) ;- stabilité de point zéro et précision de mesure améliorée, une résolution des signaux d’entrée supérieure à 0,35 ns ;- commande de dosage intégrée à dispositif de compensation ;- 2 totalisateurs incorporésApplications spécifiques :- industrie chimique et pharmaceutique ;- produits/denrées alimentaires et boissons ;- industrie automobile ;- huiles et gaz ;- eaux potables et eaux résiduelles (dosage des produits chimiques pour le traitement des eaux)

Forme des tubes : bitube cintréGamme de mesure : de 1 kg/h à 600 t/hIncertitude de mesure :débit massique : ± 0,1 %Diamètres disponibles : 1/4“ à 8” (DN200)Nature des fluides :liquides, gaz, convient à des mélanges

biphasiques liquide/gazGamme en température :de - 200 à 350 °CGamme en pression : jusqu’à 285 barAutres paramètres mesurés :- température avec une précision de ± 0,5 °C ;- masse volumique avec une précision de ± 0,5 g/l ;- mesure de concentration “sur mesure”Autodiagnostics :détection de présence de gaz dans les liquides, détection de corrosion et abrasion des tubes de mesures, historique des autozérosSorties analogiques :2 sorties 4-20 mA et 2 sorties impulsions en

standard sorties numériques : communication Fieldbus disponibleAgréments : Atex “ADF” et “SI”, également disponibles : FM, INMETRO et IECExObservations :- construction avec un système dit de “cage flottante” pour une insensibilité aux perturbations vibratoires externes (pas de préconisation de montage sur le RotaMASS même derrière une pompe doseuse) ;- l’ensemble de la gamme peut être proposé en version calorifuger avec un traçage par fluide caloporteur, le tout dans un caisson de protection en acier Inoxydable, solution clés en main réalisée

et garantie par le constructeur) ;- pour couvrir l’ensemble des applications, de 1 kg/h à 6 t/h, le RotaMASS est équipé d’une seule électronique afin de minimiser les coûts de maintenance et de formation des équipes. Cette électronique dispose des fonctions avancées telle que la détection de présence de gaz. Les menus intuitifs et les touches de programmation infrarouge en face avant permettent une configuration complète sans l’aide de d’outils de type pocket HartApplications spécifiques :haute température (350 °C), mélanges biphasiques (détection de présence de gaz), fortes vibrations sur les conduites, applications de type dosages

BRONKHORST

volumique n’est pas cruciale dans tous les procédés mais elle est prisée dans certains secteurs tels l’agroalimentaire ou la chimie. Un débitmètre Coriolis intègre également un capteur de température. Ensuite, selon le transmetteur, il est également possible d’ac-céder à d’autres grandeurs comme le débit volumique ou la mesure de concentration. Selon l’application, cette mesure de concen-tration (qui s’appuie sur la masse volumi-que) peut être convertie en degré d’alcool, en concentration de sucre…Depuis un peu plus d’un an, à tous ces pa-ramètres, Endress + Hauser a ajouté également la viscosité. Une barre de torsion fixée sur le tube de mesure provoque un mouvement de rotation. Cette torsion du tube est atté-nuée avec la viscosité du produit. Il est alors

possible d’accéder à la viscosité dynamique. La mesure simultanée de la masse volumi-que du produit permet de déterminer éga-lement la viscosité cinématique. « Tout le monde n’est pas intéressé par cette grandeur. Néanmoins, nous avons déjà plus de 1 000 références d’application », souligne Alain Ciliento, chef produit débitmétrie chez Endress + Hauser. Cette mesure peut être utilisée soit en alarme pour avertir un risque de prise en masse de la matière, soit en contrôle de procédés. « Par exemple, dans la production de yaourts, ni la masse volumique, ni la conductivité ne parviennent à dis-tinguer le lactosérum de la matière blanche, seule une mesure de viscosité peut être utilisée », poursuit Alain Ciliento.Autre évolution, chaque nouvelle génération de transmetteurs a apporté son lot de fonc-

tions d’autosurveillance et de diagnostics. Tous les paramètres sont aujourd’hui auto-surveillés : les éléments qui provoquent les vibrations, les capteurs qui mesurent les fré-quences, la température…

L’autodiagnostic, désormais du quotidienL’autodiagnostic détecte non seulement des défauts de fonctionnement du capteur mais surveille aussi le process en lui-même : une fuite, un défaut du profil d’écoulement, des vibrations… « C’est devenu du quotidien », sou-ligne Christian Jay (Krohne). Du coup, les fournisseurs mettent peut-être un peu moins en avant ces fonctions d’autocontrôle de l’équipement qui atteignent aussi leurs limites. Maintenant, il s’agit pour l’exploitant

Le premier “Coriolis” 2 filsOn le disait fort consommateur en énergie. Pourtant Micro Motion lance aujourd’hui le premier débitmètre Coriolis à technologie 2 fils. « Par sa construction mécanique notre tube de mesure, demande très peu d’énergie d’excitation », explique Jean Yvert, responsable produits débitmétrie et densimétrie chez Emerson Process Management. A ce tube, en réalité un bitube en forme de U ou de Δ, le fabricant a adjoint un transmetteur “très basse consommation”. Toutes les économies d’énergie ont été envisagées : plus de rétroéclairage, des boutons-poussoir à la place de touches électro-optiques… « Ainsi, nous n’avons fait aucune concession sur les performances métrologiques et l’échantillonnage du signal reste inchangé : le déphasage est mesuré 2 400 fois/s », poursuit Jean Yvert. Par ce produit, Micro Motion espère ainsi lever les dernières réticences des industriels qui hésitaient à mettre un Coriolis à la place d’un autre débitmètre déjà implanté en 2 fils, uniquement pour des raisons de câblage.

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Guide d’achat

Les débitmètres Coriolis pour les microdébitsFournisseur série

Caractéristiques et particularités

Bronkhorst Cori-tech mini Cori-Flow et Cori-Flow

Servinstru- mentation (marque Brooks et Micro Motion)Quantim et Elite

Forme des tubes :oméga ou rectangulaire avec 2 boucles

Gamme de mesure :de 0,1 à 5 g/h jusqu’à 12 à 600 kg/hIncertitude de mesure :± 0,2 % de la mesureDiamètres disponibles :1 à 4 mmNature des fluides :liquides, gaz, applications en vapeur (Cori-Flow)Gamme en température : 0 à 120 °CGamme en pression : jusqu’à 100 bar

Autres paramètres mesurés :- température ;- masse volumique (Cori-Flow)Autres fonctions :régulation de débit PID avec vanne ou pompe associée sorties analogiques :0-5 V, 0-10 V, 4-20 mASorties numériques :RS232, Modbus RT4 RS485,Profibus DP, DeviceNet, Lonworks, Flowbus

Agréments :Atex zone 2, catégorie 3Observations :autre version disponible : régulation de débit PID avec vanne ou pompe à engrenages associée au débitmètreApplications spécifiques :- dosage d’additifs, de solvants, de fluides organiques, de fluides agressifs (associé à une pompe à engrenages) ;- matériau : Hastelloy

Forme des tubes :droit et omégaGamme de mesures :de 0,5 g/h à 100 t/hIncertitude de mesure :débit massique : ± 0,1 % de la valeur mesuréeDiamètres disponibles :0,2 mm à 4’’Nature des fluides :liquides, gaz, fluides biphasiques(modèle Elite)Gamme en température :jusqu’à 427 °C

Gamme en pression :jusqu’à 400 barAutres paramètres mesurés :- température ;- masse volumiqueSorties analogiques :4-20 mA (technologie 4 ou 2 fils)Sorties numériques :Modbus, Profibus DP, Profibus PA, Fieldbus Foundation, DeviceNetAgréments :Atex zone 1 et Atex zone 2Observations :- fonction régulateur avec vanne intégrée

et vanne déportée haute pression 300 bar ;- tube Hastelloy ;- technologie du champ optique sans contact mécanique pour mesurer la déformation du tube ;- autodiagnosticApplications spécifiques :- applications laboratoires de recherche ;- pilotes industriels ;- production : systèmes d’injection et de dosage, remplissage, contrôle de pompes doseuses…

d’utiliser réellement ces informations. Une tension trop faible ou une fréquence trop forte au niveau du capteur, qu’est-ce que cela signifie au niveau du procédé en lui-même ? Et comment l’exploitant peut rétroagir sur son installation. « On sent bien qu’il y en a qui sont très avancés sur ces connaissan-ces, d’autres pas du tout », note un fournisseur.En 2007, Micro Motion a sans doute franchi un pas supplémentaire en termes d’autosur-

… mais elle paraît inéluctable. Parce qu’une fois encore, avec un débitmètre Coriolis, la mesure ne dépend pas des caractéristiques du fluide, et parce qu’ une fois encore, avec une incertitude de 0,1 %, il n’existe pas mieux. « Seule pour quelques applications simples, comme sur de l’eau, par exemple, ou lorsque le fluide ne varie jamais, les performances d’un débitmètre massique thermique restent suffisantes. Mais dès que les propriétés du fluide changent, le Coriolis s’impose », explique Ludovic Bergère, directeur commercial de Bronkhorst France. On n’est plus ici sur les process, mais dans les laboratoires de recherche et développement, sur des pilotes industriels ou des machines de dosages ultrafins. Dans ce domaine, on parle de microdébits, de l’ordre de quelques grammes

par heure. Pour ces applications, la technologie Coriolis est beaucoup plus récente. En 2000, Brooks Instruments qui appartenait alors à Emerson a bénéficié de la technologie de Micro Motion et lançait le premier débitmètre Coriolis pour microdébits. « L’appareil est protégé par plus de 25 brevets, souligne Christophe Farjaudon, responsable grands comptes chez Serv Instrumentation (distributeur de Brooks Instruments depuis que le construc-teur a été cédé par Emerson début 2008 à une société américaine de capital investissement) et pour appréhender les très faibles déformations sur d’aussi petits diamètres, on ne travaille plus avec des bobines traditionnelles mais avec une technologie par champ optique sans contact et donc sans usure mécanique. » Il y a environ

quatre ans, Bronkhorst, principal concurrent en débitmétrie thermique, développait à son tour son “Coriolis”. Les deux fournisseurs se sont appliqués à faire ressembler “comme deux gouttes d’eau” leur gamme “Coriolis” à leur gamme “thermique”. Pour répondre au marché, ils peuvent ainsi intégrer une vanne et un régulateur PID. Et c’est, une fois encore, le prix qui freine l’essor du Coriolis. Les débitmètres massiques thermiques se situent aux alentours de 1 000 à 1 500 euros et les débitmètres Coriolis entre 3 000 et 5 000 euros. « La différence de prix s’est déjà beaucoup réduite et devrait se réduire encore, souligne Ludovic Bergère. Le changement de technologie a déjà commencé pour des applications difficiles, pour les autres, ça prendra certainement un peu plus de temps. »

Pour les microdébits, la révolution Coriolis n’a pas encore eu lieu…

List

e no

n ex

haus

tive

➜ veillance. « La seule possibilité de dérive, au niveau de l’élément primaire provient de la rigidité du ma-tériau qui constitue le tube de mesure, explique Jean Yvert. Il n’y a que ce paramètre qui est suscep-tible de faire varier la réponse métrologique. »Cette rigidité peut évoluer en fonction des conditions du process et de la nature du fluide : corrosion abrasion… Micro Motion a mis ainsi au point un autocontrôle de cette rigidité du matériau. Il s’agit d’un test qui

peut être effectué sur l’équipement en place sans interruption du procédé. L’analyse de signaux en fréquence établit le comporte-ment vibratoire du matériau et suit au cours du temps l’évolution de sa rigidité.Ce test ne remplace pas les étalonnages (qui obligent toujours à démonter le débitmètre de l’installation) mais peut conduire à espacer leur périodicité.

Marie-Pierre Vivarat-Perrin