Un débitmètre est un instrument destiné à mesurer, contrôler ou régler le débit volumétrique ou le débit massique de fluides à l’état liquide ou gazeux qui s’écoulent dans une canalisation ou à l’air libre.
Le principe de fonctionnement du débitmètre
Le débitmètre se rencontre aussi sous les appellations de détecteur de débit, compteur de liquide, indicateur de débit… Quel que soit le nom utilisé pour le désigner, le débitmètre sert à surveiller de manière précise et à contrôler le fluide circulant dans une canalisation, un tuyau ou à l’air libre dans une conduite ou un canal ouvert. De manière générale, les débitmètres sont installés en ligne dans la continuité de la canalisation véhiculant le fluide qu’ils mesurent. Il existe différentes versions de débitmètre ; les débitmètres peuvent être mécaniques ou électriques. On trouve des débitmètres pour mesurer par exemple l’écoulement de l’eau, de l’air, de différents gaz, de pétrole, de vapeur… Pour prendre un exemple connu de tous, dans un lave-linge, c’est un débitmètre qui mesure, contrôle et régule le niveau de l’eau dans la cuve.
L’accès précis aux données des fluides industriels, que permet le débitmètre en mesurant leur débit volumétrique ou leur débit massique, revêt une importance primordiale. Le débitmètre permet ainsi la compréhension, le contrôle et la régulation du débit afin de :
- Garantir la qualité des produits.
- Identifier les problèmes.
- Contrôler les coûts en améliorant l’efficacité des procédés.
- Développer la conformité réglementaire des opérations.
- Optimiser la maintenance.
- Éviter le gaspillage.
- Assurer la sécurité des systèmes.
Les différents types de débitmètre
Pour mesurer les débits, il existe de nombreuses sortes de débitmètre. Parmi ces appareils de mesure essentiels aux différents secteurs industriels, on compte :
- Les débitmètres Coriolis : les débitmètres à effet Coriolis servent à mesurer les liquides propres, chargés, très chargés, polyphasiques mais aussi les gaz propres ou chargés. On les rencontre dans les installations de traitement des eaux, l’industrie pharmaceutique, les installations nucléaires et le transfert de gaz naturel.
- Les débitmètres électromagnétiques : la version électromagnétique du débitmètre s’emploie avec des liquides propres, chargés, très chargés ou encore visqueux, conducteurs ou polyphasiques. Ces débitmètres ont la particularité d’être extrêmement résistants et sont donc préconisés pour établir des mesures en milieux difficiles.
- Les débitmètres à turbine s’utilisent avec des liquides ou des gaz propres ou chargés pour mesurer des cours d’eau, des circuits de refroidissement. Ils sont aussi utiles dans l’industrie gazière ou pétrolière. Ils sont recommandés pour la mesure de débits élevés et ne craignent ni la pression ni les températures élevées ou les variations de température. En revanche, leur bon fonctionnement dépend d’une maintenance régulière.
- Les débitmètres thermiques s’appliquent aux liquides propres et aux gaz propres ou chargés. C’est grâce à une sonde que le débitmètre thermique mesure le débit massique. Son atout majeur est qu’il ne perturbe pas l’écoulement du fait de la taille réduite de sa sonde.
- Les débitmètres à ultrasons sont utilisés dans le cas d’un contrôle sur liquides propres, visqueux ou chargés à très chargés. Leur avantage réside dans leur méthode non invasive de mesure à l’extérieur de la canalisation. Le débitmètre à ultrasons est idéal pour des mesures ponctuelles sur des débits importants.
- Les débitmètres à effet vortex : ces débitmètres sont utilisés dans le cas de mesure de liquides propres, chargés ou de gaz propres… à débit élevé. Sur fluides chargés, un entretien régulier est obligatoire.
- Les débitmètres à engrenages : les fluides liquides propres, chargés ou visqueux peuvent être contrôlés par des débitmètres à engrenages. Particulièrement robustes, ils sont prescrits pour la mesure de liquides à haute viscosité.
- Les débitmètres à flotteur ou à section variable : le débitmètre à flotteur contribue à la mesure et à la régulation des liquides propres, chargés ou visqueux et des gaz propres. Il est néanmoins déconseillé pour un usage sur liquide très visqueux ou très chargé. Le débitmètre à flotteur doit être placé en position verticale. Ce type d’appareil de mesure est meilleur marché que d’autres. Seulement, il ne permet qu’une lecture visuelle de la mesure.
- Les débitmètres à venturi : liquides et gaz propres ou chargés sont susceptibles d’être mesurés par un débitmètre à venturi. Il est plébiscité pour sa précision, avec une marge de l’ordre de 0,5 %. Le débitmètre à venturi est préféré à un débitmètre à diaphragme pour les fluides chargés, du fait de sa moindre sensibilité aux particules.
- Les débitmètres à diaphragme sont des appareils de mesure pour les liquides et les gaz propres. Ils sont appréciés pour leur précision et leur prix abordable. Attention à ne pas les utiliser sur fluides chargés, à cause des particules abrasives qui pourraient endommager la plaque à orifice en charge de la mesure.
Comment choisir un débitmètre adapté ?
Comme on a pu le constater dans la partie précédente, il existe un large choix de débitmètres. Or, pour choisir le débitmètre adapté à l’usage souhaité, certains critères simples peuvent être pris en compte.
En premier lieu, on s’attachera à répondre à quelques questions à propos du fluide étudié. S’agit-il d’un fluide liquide ou gazeux ? Quelle est sa viscosité ? Le fluide est-il propre ou chargé ? Sa composition chimique est-elle compatible avec les matériaux présents dans le débitmètre ?
Dans un deuxième temps, on s’intéressera à l’environnement et à la tuyauterie d’installation. Pour les canalisations et la tuyauterie industrielle, on s’interrogera notamment sur la taille, la direction, l’accessibilité, la valeur nominale de pression de bride et les matériaux du système. S’agissant de l’environnement, on sera attentif par exemple au respect des règlements sanitaires ou aux risques d’explosion.
Troisièmement, on s’occupera de la précision du débitmètre. Les débitmètres doivent clairement indiquer la précision de l’appareil dans le cas de débits minimum, normal et maximum. La précision est donnée selon trois critères : en unités de pourcentage de lecture réelle (LR), de plage calibrée (PC) et de pleine échelle (PE). Enfin, on regardera l’unité utilisée. Les informations récupérées seront-elles plus parlantes si elles sont données en unités volumétriques ou en unités massiques ? Dans certains cas, le débit massique sera le plus pertinent, par exemple pour les fluides compressibles.