Le rotamètre est un appareil permettant de mesurer le débit de liquide et de gaz.Généralement, un rotamètre est un tube en plastique, en verre ou en métal, associé à un flotteur, qui réagit linéairement au débit de fluide dans le tube.
Grâce à l'utilisation d'équations associées, les rotamètres de laboratoire OMEGA™ sont plus polyvalents.Les avantages des rotamètres incluent : une longue plage de mesure, une faible perte de charge, une installation et une maintenance faciles et une échelle linéaire.
Pour les avantages ci-dessus, le rotamètre est le débitmètre à section variable le plus largement utilisé.Il se compose d'un tube conique ;lorsque le fluide traverse le tube, il soulève le flotteur.Un débit volumétrique plus important exercera plus de pression sur le flotteur, le faisant ainsi monter plus haut.Dans un liquide, la vitesse du liquide qui s'écoule est combinée à la flottabilité pour augmenter le flotteur ;pour le gaz, la flottabilité est négligeable et la hauteur du flotteur est principalement déterminée par la vitesse du gaz et la pression qui en résulte.
Habituellement, le tuyau est installé verticalement.Lorsqu'il n'y a pas de débit, le flotteur s'arrête en bas, mais dès que le fluide remonte du bas du tube, le flotteur commence à monter.Idéalement, la hauteur traversée par le flotteur est proportionnelle à la vitesse du fluide et à la surface annulaire entre le flotteur et la paroi du tuyau.À mesure que le flotteur monte, la taille de l’ouverture annulaire augmente, ce qui réduit la différence de pression à travers le flotteur.
Lorsque la force ascendante exercée par le flux de fluide équilibre le poids du flotteur, le système atteint l'équilibre, le flotteur atteint une position fixe et le flotteur est suspendu par le flux de fluide.Vous pouvez ensuite lire la densité et la viscosité du débit du fluide spécifique.Bien entendu, la taille et la composition du rotamètre dépendront de l’application.Si tout est calibré et dimensionné correctement, le débit peut être lu directement sur l'échelle en fonction de la position du flotteur.Certains rotamètres permettent de régler manuellement le débit à l'aide de vannes.Dans les premières conceptions, le flotteur libre tournait avec les changements de pression du gaz et du fluide.Parce qu’ils tournent, ces appareils sont appelés rotamètres.
Les rotamètres fournissent généralement des données d'étalonnage et des échelles de lecture directe pour les fluides courants (air et eau).La détermination de la taille d'un rotamètre utilisé avec d'autres fluides nécessite une conversion vers l'un de ces formats standards ;pour les liquides, l’équivalent en eau est gpm ;pour les gaz, le débit d’air équivaut à des pieds cubes standard par minute (scfm).Les fabricants fournissent généralement des tableaux d'étalonnage pour ces valeurs de débit standard et les utilisent conjointement avec des règles à calcul, des nomogrammes ou des logiciels informatiques utilisés pour déterminer la taille du rotamètre.
Le rotamètre de base est un indicateur à tube de verre.Le tube est en verre borosilicaté et le flotteur peut être en métal (généralement en acier inoxydable résistant à la corrosion), en verre ou en plastique.Les bouées ont généralement des bords tranchants ou mesurables, qui indiqueront des lectures spécifiques sur l'échelle.Les rotamètres sont équipés d'embouts ou de connecteurs selon l'application.Quel que soit le type de boîtier ou de raccords de borne, une combinaison similaire de tube en verre et de flotteur en acier inoxydable peut généralement être utilisée.Étant donné que l’ensemble tube-flotteur effectue réellement la mesure, il s’agit de la partie la plus importante de la normalisation.
Les échelles peuvent être réglées pour fournir des lectures directes de l'air ou de l'eau, ou elles peuvent indiquer une échelle calibrée, ou un débit en unités air/eau, à convertir en débit du fluide concerné via une table de consultation.
L'échelle relative du rotamètre peut être comparée au tableau de corrélation de gaz tels que l'azote, l'oxygène, l'hydrogène, l'hélium, l'argon et le dioxyde de carbone.Cela s'avérera plus précis, même s'il n'est pas pratique de lire directement sur la balance.La balance est uniquement conçue pour un fluide à une température et une pression très spécifiques, comme l'air ou l'eau.Une fois la conversion terminée, le débitmètre concerné peut vous fournir les valeurs de débit de divers fluides dans diverses conditions.L'utilisation de plusieurs flotteurs permet de mesurer différents débits en même temps.Généralement, l'installation d'un rotamètre à tube de verre à la hauteur de la ligne de visée peut faciliter les lectures.
Dans l'industrie, le débitmètre à gaz de protection est la norme pour mesurer le débit d'eau ou d'air dans des conditions normales.Ils peuvent mesurer des débits jusqu'à 60 GPM.En fonction des propriétés chimiques du fluide de mesure, des embouts en plastique ou en métal peuvent être utilisés.
Il existe quelques exemples de fluides pour lesquels les tubes en verre ne peuvent pas être utilisés.Eau au-dessus de 90°C (194°F), son pH élevé adoucit le verre ;la vapeur humide a le même effet.La soude caustique dissout le verre ;et verre dépoli à l'acide fluorhydrique : Pour ces applications, il faut rechercher différents tubes.
Les tubes de mesure en verre ont des limitations de pression et de température, qui sont souvent des facteurs qui limitent les performances des rotamètres à tube de verre.Les petits tubes de 6 mm (1/4 pouce) peuvent fonctionner à des pressions allant jusqu'à 500 psig.Le plus grand tuyau de 51 mm (2 pouces) ne peut fonctionner qu'à une pression de 100 psig.Les rotamètres en verre ne sont plus pratiques à des températures autour de 204°C (400°F), mais comme la température et la pression évoluent généralement l'une avec l'autre, cela signifie que les rotamètres peuvent en réalité être inutilisables à des températures plus basses.Une température élevée réduira la pression de service maximale du tube de verre.
Dans le cas de la mesure de plusieurs flux de gaz ou de liquides en même temps ou de leur mélange dans un collecteur, des rotamètres à tube de verre peuvent être utilisés ;ils conviennent également au cas où un seul fluide s'écoule à travers plusieurs canaux différents, dans ce cas, les débitmètres multitubes permettent d'installer six rotamètres dans un seul appareil à rack.
Les tubes métalliques sont généralement en aluminium, en laiton ou en acier inoxydable et peuvent être utilisés pour des températures et des pressions plus élevées.Comme ils ne sont pas transparents, des suiveurs mécaniques ou magnétiques situés à l'extérieur du tube peuvent être utilisés pour déterminer la position de flottement.Ici, la combinaison du ressort et du piston détermine le débit.Choisissez les embouts et autres matériaux en fonction de l'application pour éviter la corrosion ou les dommages.Généralement, ils peuvent être utilisés pour corroder les tubes en verre dans des situations où les coups de bélier soudains sont très importants, ou dans des situations où une température ou une pression plus élevée (telle que la pression ou la pression liée à la vapeur) endommagera le rotamètre en verre. Le liquide corrosif.
Des exemples de fluides de rotamètre à tube métallique idéaux comprennent les alcalis forts, les alcalis chauds, le fluor, l'acide fluorhydrique, l'eau chaude, la vapeur, la boue, les gaz acides, les additifs et le métal fondu.Ils peuvent fonctionner à des pressions allant jusqu'à 750 psig et des températures allant jusqu'à 540 °C (1 000 °F), et peuvent mesurer le débit d'eau jusqu'à 4 000 gpm ou d'air jusqu'à 1 300 scfm.
Le rotamètre à tube métallique peut être utilisé comme transmetteur de débit avec commande analogique ou numérique.Ils peuvent détecter la position flottante grâce à un couplage magnétique.Ensuite, cela déplace le pointeur dans une spirale magnétique pour afficher la position flottante à l'extérieur.Les transmetteurs utilisent généralement des microprocesseurs pour fournir une sortie d'alarme et d'impulsion afin de mesurer et de transmettre le débit de fluide.
Les capteurs de pression robustes/industriels sont dotés de revêtements élastiques et peuvent fonctionner dans des conditions industrielles difficiles.Utilisez généralement l'émetteur extensible 4-20 mA : il présente une plus grande résistance au bruit électrique, ce qui peut poser problème dans les sites industriels lourds.
Comme mentionné précédemment, il existe de nombreuses possibilités de sélection de matériaux et de conceptions pour les flotteurs, les charges, les joints toriques et les raccords d'extrémité.Les tubes en verre sont les plus courants, mais les tubes métalliques peuvent être utilisés dans des conditions où le verre se brise.
En plus du verre, du plastique, du métal ou de l'acier inoxydable, le flotteur peut également être en acier au carbone, en saphir et en tantale.Le flotteur présente une arête vive à l'endroit où la lecture doit être observée avec une échelle tubulaire.
Les rotamètres peuvent être utilisés sous vide.Une vanne placée à la sortie du compteur peut permettre cela.Si la plage de débit attendue est large, un débitmètre à double rotor à billes peut être utilisé.Il existe généralement une boule noire pour mesurer un petit débit et une grosse boule blanche pour mesurer un débit plus important.Lisez la boule noire jusqu'à ce qu'elle dépasse l'échelle, puis utilisez la boule blanche pour lire.Des exemples de plages de mesure incluent des boules noires avec une plage de vitesse de 235 à 2 350 ml/min et des boules blanches avec une plage maximale de 5 000 ml/min.
L’utilisation de rotateurs à tubes en plastique peut remplacer l’eau chaude, la vapeur et les liquides corrosifs à faible coût.Ils peuvent être en PFA, en polysulfone ou en polyamide.Pour éviter la corrosion, les pièces en contact avec le fluide peuvent être en acier inoxydable avec des joints toriques FKM ou Kalrez®, PVDF ou PFA, PTFE, PCTFE.
Dans la plage de 4:1, le rotamètre de laboratoire peut être calibré avec une précision de 0,50 % AR.La précision des rotamètres industriels est légèrement moins bonne ;généralement, le FS dans la plage de 10 : 1 est de 1 à 2 %.Pour les applications de purge et de contournement, l'erreur est d'environ 5 %.
Vous pouvez régler manuellement le débit, régler l'ouverture de la vanne et observer la balance en même temps pour calibrer le débit du processus ;lors de l'étalonnage pour un processus spécifique dans les mêmes conditions de fonctionnement, le rotamètre peut fournir des mesures répétables et le résultat de la mesure se situe à moins de 0,25 % du débit réel.
Bien que la viscosité dépende de la conception, lorsque la viscosité du rotor change peu, le rotamètre ne change souvent pas trop : le très petit rotamètre qui utilise la mesure sphérique est le plus sensible, tandis que le plus grand rotamètre ne l'est pas.Si le rotamètre dépasse sa limite de viscosité, la lecture de viscosité doit être corrigée ;généralement, la limite de viscosité est déterminée par le matériau et la forme du flotteur, et la limite sera fournie par le fabricant du rotamètre.
Les rotamètres dépendent de la densité du fluide.S'il est facile à changer, vous pouvez utiliser deux flotteurs, l'un dépendant du volume et l'autre servant à corriger la densité.Généralement, si la densité du flotteur correspond à la densité du fluide, les changements de densité dus à la flottabilité seront plus importants, entraînant davantage de changements dans la position du flotteur.Les rotamètres de débit massique conviennent particulièrement aux fluides à faible viscosité tels que le jus de sucre brut, l'essence, le carburéacteur et les hydrocarbures légers.
La configuration du tuyau en amont ne doit pas affecter la précision du débit ;n'installez pas le débitmètre une fois le coude inséré dans le tuyau.Un autre avantage est que, comme le fluide passe toujours à travers le rotamètre, il doit être maintenu propre et exempt de débris ;cependant, un fluide propre doit être utilisé à cette fin, sans possibilité de particules ou de revêtement sur la paroi du tuyau, ce qui rendrait le rotamètre imprécis et finirait par devenir inutilisable.
Ces informations ont été obtenues, examinées et adaptées à partir de documents fournis par OMEGA Engineering Ltd.
OMEGA Engineering Ltd. (29 août 2018).Introduction à la mesure rotamétrique.AZOM.Extrait de https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=15410 le 6 décembre 2020.
OMEGA Engineering Ltd. « Introduction au débit du rotamètre ».AZOM.6 décembre 2020. .
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