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Comment fonctionne un débitmètre à flotteur ?
Description du principe de mesure
Le débitmètre à flotteur est une méthode fiable, économique et souvent utilisée pour mesurer
le débit de liquides, de gaz et de vapeurs dans les applications industrielles.
Il se caractérise par sa grande précision de mesure et convient à une large gamme de débits.
Le principe de mesure repose sur la poussée d'un flotteur dans un tube, qui est influencée par le débit du liquide.
Le flotteur a généralement une forme sphérique ou cylindrique.
La structure de base d'un débitmètre à flotteur consiste en un tube de mesure conique monté verticalement
dans lequel un « flotteur » peut se déplacer librement de haut en bas.
Trois forces agissent sur le flotteur.
- FG= Le poids du corps flottant.
Elle dépend de la masse du flotteur. Pour obtenir différentes masses pour des dimensions identiques du flotteur, divers matériaux sont utilisés, comme par exemple le verre, le métal, les plastiques. Lors du choix du matériau, il faut bien sûr tenir compte de la résistance chimique au fluide. Une réduction supplémentaire du poids peut être obtenue en utilisant des flotteurs creux. - FA= La force ascensionnelle du flotteur, qui dépend de la masse du fluide déplacé par le flotteur, c'est-à-dire du volume du flotteur et du fluide.
- FW= La résistance dépend du débit et de l'espace annulaire entre le tube de mesure et le flotteur.
FW = FG - F A
Si le débit est modifié, cet équilibre est perturbé et le flotteur s'élève ou s'abaisse.
L'espace annulaire entre le tube de mesure et le flotteur est alors modifié, tout comme la force (FW). Ce phénomène se produit jusqu'à ce que l'équilibre soit rétabli et que le flotteur revienne à sa position initiale.
La position du flotteur est donc une mesure directe du débit, qui peut être lu sur une échelle calibrée
En combinant des tubes de mesure de différents diamètres avec des flotteurs de poids et de
diamètres différents, on obtient une large gamme de plages de mesure. Dans les laboratoires notamment,
on utilise souvent des tubes de mesure plus longs avec un angle d'inclinaison faible afin d'augmenter
la résolution de l'échelle et la précision de mesure.
Plage de mesure
La plage de mesure (également appelée rapport de réduction ou rapport de mesure) d'un débitmètre à flotteur
désigne le rapport entre le débit maximal et le débit minimal que l'appareil peut mesurer de manière fiable
dans un tube de mesure.
Pour les débitmètres à flotteur (rotamètres), la plage de mesure est généralement comprise entre 1:10 et 1:12.
Cela signifie que :
Si la valeur maximale mesurée est par exemple de 100 l/h, le même débitmètre peut encore mesurer de manière
fiable à partir d'environ 8 à 10 l/h.
La limitation de la marge est liée aux facteurs suivants :
- Géométrie du flotteur :
En cas de très faibles débits, la précision d'affichage est limitée par le frottement et les erreurs de lecture. - Profil d'écoulement :
En cas de courants très importants, des turbulences ou des vibrations peuvent rendre la mesure imprécise. - Matériau et support :
Le gaz par rapport au liquide, les différences de densité et la viscosité influencent les limites de mesure.
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Auteur de cet article :
Harald Peters – Auteur spécialisé dans la technique de mesure de la débit.