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Mesure de concentration à l'aide de débitmètres Coriolis

Il est bien connu que les débitmètres Coriolis constituent une méthode très précise de mesure du débit massique de liquides, de gaz et de vapeurs. Cependant, on oublie parfois qu'ils mesurent simultanément la densité. C'est une variable très utile qui peut être utilisée à la fois pour la qualité et la concentration du produit.

Par Jonathan Humphrey, responsable marketing produit - Flow, Endress + Hauser Ltd. â € <â € <

Jonathan Humphrey

Jonathan Humphrey, responsable marketing produit - flux, Endress + Hauser Ltd


Les tubes de mesure dans le débitmètre oscillent à leur fréquence propre, qui dépend du débitmètre spécifique et du produit qu’il contient.

La fréquence est mesurée et est directement proportionnelle à la densité du fluide. L'électronique convertit cette valeur en une valeur de densité pouvant être affichée à l'écran ou mise à disposition en tant que sortie.

Un débitmètre Coriolis mesure généralement la densité avec une précision comprise entre ± 1kg / m3 et ± 20kg / m3, avec certains débitmètres spécialisés offrant des performances encore meilleures.

En raison de la faible densité de gaz, il n’est généralement pas possible d’utiliser des compteurs Coriolis pour déterminer la densité. Cependant, cette technique de mesure offre d’excellents avantages lorsqu’il s’agit de liquides.

Les compteurs Coriolis mesurent également la température pour fournir toutes les variables nécessaires à la mesure de la concentration basée sur la densité.

Lorsque deux produits peuvent être mélangés pour former un liquide homogène, les informations de densité et de température peuvent être utilisées dans un tableau ou une formule pour déterminer la concentration. Cela a de nombreuses applications telles que Brix (sucre dans l’eau) ou ABV (alcool par volume) dans l’industrie agro-alimentaire, les concentrations d’acide dans l’industrie chimique et, avec les compteurs avancés, peuvent même être appliquées dans l’industrie pétrolière et gazière pour déterminer eau coupée (rapport huile / eau).

Certains compteurs Coriolis sur le marché intègrent un logiciel de concentration; d'autres sont utilisés conjointement avec un contrôleur séparé. Les informations de concentration sont ainsi directement disponibles sur une large gamme de protocoles industriels, notamment 4 – 20mA HART, PROFIBUS, PROFINET et Ethernet / IP.

L'utilisation de la communication numérique fournit également des informations de diagnostic plus complètes, telles que l'état du débitmètre, les défauts électroniques et la détection d'accumulation. Cela peut aider à minimiser les temps d'arrêt imprévus en permettant la maintenance prédictive

Les avantages sont simples: mesure en ligne précise de la concentration, ce qui permet d'économiser du temps et de l'argent par rapport aux techniques classiques de laboratoire. Le risque de perte de lot est réduit grâce à la mesure en continu et l'erreur humaine est supprimée de l'équation. Les informations de densité et de concentration étant immédiatement disponibles, un contrôle de processus plus strict peut être obtenu.

En même temps, l'instrument mesure le débit et la température, ce qui permet de transmettre une multitude d'informations sur le processus. Il est également possible d’utiliser le compteur pour enregistrer le débit total d’un composant spécifique d’un mélange (par exemple, l’alcool).

Un débitmètre Coriolis ne comporte aucune pièce mobile dans le flux. Les coûts de maintenance sont donc considérablement réduits par rapport aux techniques de mesure de débit plus traditionnelles, telles que les compteurs à déplacement positif ou les dispositifs à pression différentielle.

En fonction de la criticité du point de mesure, il est utile d’envisager un programme d’étalonnage qui est généralement déterminé par l’utilisateur ou l’autorité de réglementation. Certains débitmètres peuvent s'auto-vérifier, ce qui peut aider à qualifier les performances entre les étalonnages et, dans certains cas, même à allonger le délai entre les étalonnages.

Les débitmètres Coriolis sont fabriqués dans une large gamme de diamètres de tuyaux afin que la densité, et donc la concentration, puisse être mesurée dans de très petits tuyaux DN01 (1 / 24 ”) jusqu’aux grandes lignes de DN350 (16”).

Pour minimiser les dépenses en capital, il est même possible d'installer un compteur Coriolis dans une ligne de dérivation, à condition que le produit dans la dérivation soit représentatif de la ligne principale. Lors de l'utilisation d'un débitmètre volumétrique, tel qu'un compteur à déplacement positif, il est parfois nécessaire de compenser un changement de densité du produit (par exemple après un changement de température).

Dans ce cas, un compteur Coriolis peut être utilisé pour mesurer la densité et convertir la lecture du débit volumétrique en une lecture du débit massique. Comme ci-dessus, cela pourrait être fait dans un contournement, technique souvent utilisée pour les grands pipelines d'hydrocarbures.

Pour la mesure de la concentration, il est important de comprendre qu'inclure des composants supplémentaires dans le mélange augmente l'erreur, à moins que ceux-ci ne puissent être compensés avec précision. Si trois produits ou plus changent, il peut devenir difficile, voire impossible, de mesurer la concentration avec précision.

Un exemple de ceci est d'utiliser Brix pour mesurer le jus d'orange. Brix est exclusivement une mesure du sucre (généralement du saccharose) dans l'eau, qui est souvent utilisé pour mesurer la concentration en jus d'orange.

Le jus d'orange contient des acides, des composés phénoliques et parfois des solides qui affectent la mesure et rendent la comparaison difficile. Cela s'applique également à d'autres techniques telles que la réfractométrie, raison pour laquelle les deux méthodes risquent de ne pas s'accorder.

Il est parfois possible de configurer le débitmètre Coriolis pour compenser les composants supplémentaires s'ils sont très cohérents. Si ce n'est pas le cas, la précision sera perdue mais la mesure sera répétable.

PromassF300 pour la mesure de la concentration

Un autre facteur important est la consistance des produits. Si la densité des composants change, la densité pour une concentration donnée sera différente, ce qui affectera le résultat. Cela peut souvent poser un problème dans l'industrie laitière lors de la mesure de la concentration en matières grasses du lait.

Les différentes saisons, les troupeaux et l'herbe peuvent tous avoir un impact sur la densité de matière grasse du lait, il est donc très difficile de mesurer avec précision. Pour y remédier, la densité des produits individuels doit être connue ou mesurée. Cela pourrait être fait dans une conduite principale avant que le produit ne soit dilué ou réduit.

Instrument de haute précision et flexible, un débitmètre Coriolis offre une mesure précise du débit massique de liquides, de vapeurs et de gaz avec des coûts de fonctionnement très faibles, même dans des installations étroites.

De plus, les variables mesurées supplémentaires - densité et température - fournissent une mine d'informations sur le processus et facilitent les variables indirectes telles que le débit volumique et la concentration (pour les liquides). La mesure de la concentration sous tension peut aider à réduire les coûts et à augmenter la productivité de l'installation.

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