Débitmètres FC51 de FCI

Coriolis 2200S d'Emerson

Débitmètre à ultrasons Sistrans FUS1010

Débitmètre Optisonic V6 de Krohne

A chaque fois qu'un nouveau principe de mesure arrive sur le marché, c'est pour résoudre un problème laissé sans solution par les techniques présentes jusque là. En général, avec les progrès de la technologie, le nouveau principe élargit ensuite son spectre d'applications et au fil des ans, on arrive à des recouvrements de plus en plus larges entre les différentes techniques. De sorte que face à une application donnée, plusieurs technologies peuvent être envisagées.

Si toutes ces technologies arrivent à "exister", c'est bien parce qu'elles ont toutes des arguments à faire valoir. Pendant longtemps, les débitmètres à turbine (ou à hélices) et les débitmètres à organe déprimogène ont été seuls en lice. Ils sont précis, peu onéreux et marchent sur à peu près tout (gaz aussi bien que liquides). Mais ils ont deux inconvénients : ils sont intrusifs et ils introduisent une perte de charge. La présence d'un organe dans la conduite peut être gênante lorsque l'on a affaire à des fluides chargés, visqueux ou corrosifs. Quant à la perte de charge due à cet organe (ou si l'on préfère la perte de pression), elle impose de prévoir des pompes plus puissantes, plus onéreuses et plus énergivores. Ces deux limitations expliquent grandement les efforts déployés pour développer d'autres techniques de mesure de débit, non intrusives. Pour autant, les débitmètres classiques (les "vieux", pour en rester avec la terminologie de Flow Research) ne sont pas restés inactifs. Même après un siècle de bons et loyaux services, ils continuent d'évoluer. C'est notamment le cas des instruments à organe déprimogène, qui représentent à eux seuls 45 % du marché des débitmètres de process. Rappelons que ce type d'instrument repose sur l'insertion d'un étranglement (en général une plaque avec un trou en son centre) dans la conduite, provoquant une variation de pression entre l'amont et l'aval de l'étranglement; en mesurant cette différence de pression, on accède au débit (celui-ci est proportionnel à la racine carrée de la différence de pression). McCrometer (représenté par Engineering Mesures) a remplacé la traditionnelle plaque par un cône, ce qui a pour effet d'homogénéiser l'écoulement et de réduire le nombre de "longueurs droites" (une longueur droite est égale au diamètre de la conduite) en amont et en aval du débitmètre. Et donc de monter le débitmètre là où il n'y a pas trop de place.

Plus récemment, Emerson Process Management et ABB ont fait deux annonces importantes de débitmètres à organe déprimogène, dans les deux cas pour des conduites à faible diamètre (de 1,5 cm à 30cm). Les deux modèles (405C chez Emerson, OriMaster chez ABB) se présentent sous la forme d'ensembles pré-montés, avec la plaque à orifice soudée au manifold, facilitant l'installation dans la conduite (pas besoin par exemple de se préoccuper du centrage, si important pour la précision de la mesure) : résultant, le temps d'installation est diminué de moitié. Ajoutons que sur le 405C, la plaque comporte 4 trous disposés en périphérie, au lieu de la plaque à trou central classique: grâce à cette astuce,il est possible de réduire le nombre de longueurs droites en amont et en aval du débitmètre (deux longueurs droites suffisent)...

Parmi les "nouvelles" technologies, les principales évolutions concernent sans surprise la plus jeune d'entre elles, le Coriolis. Il y a quelques mois, Emerson a annoncé le premier Coriolis2 fils du marché : l'alimentation et le signal de mesures ont désormais acheminés par les mêmes fils, comme sur un transmetteur de mesure classique. Jusqu'ici, l'alimentation devait être assurée séparément car la mise en vibration du tube de mesure demandait trop d'énergie. Emerson a trouvé une solution pour réduire cette consommation. Le débitmètre Coriolis suit ainsi une évolution qu'avaient connues il y a quelques années les débitmètres électromagnétique et à ultrasons, eux aussi relativement gourmands en énergie.

Pour en rester avec le Coriolis, on rappellera que ce type de débitmètre est un des rares (le débitmètre thermique est à ranger dans la même catégorie) à mesurer directement le débitmasse (il donne donc des mesures en kg/min) alors que les autres débitmètres sont limités au débit volumique. Il donne aussi la densité et parfois la viscosité et la température, ce qui en fait un instrument multivariable. La précision constitue un autre atout du Coriolis :elle descend couramment en dessous de 0,1 %, ce qui lui ouvre les applications des transactions commerciales.

Comme tous les instruments de process, les débitmètres Coriolis ont accompli de gros progrès entermes d'auto diagnostic. Emerson a là aussi apporté une innovation importante. En excitant le tube de mesure à une fréquence beaucoup plus basse que la fréquence d'excitation utilisée pour la mesure, Il est possible de mettre en évidence une variation de la rigidité du tube, qui trahit une abrasion ou une corrosion, voire une fissure. Ainsi se trouve éliminée une des principales causes de la dégradation des performances de la mesure (et on peut alors décider de l’opportunité de faire ou de ne pas faire un nouvel étalonnage).

Le Coriolis a donc beaucoup d'atouts. Et pourtant, ce type d'instrument ne représente que 15 % du marché global des débitmètres. La cause ? Son prix. Compte tenue que la technologie est relativement complexe (mais bien maîtrisée), ce handicap est appelé à perdurer. Le Coriolis s'impose surtout parce qu'il permet de faire ce que d'autres ne savent pas faire (la mesure du débit masse), ou pas aussi bien (en terme de précision). Ailleurs, quand le prix est un argument décisif, le Coriolis peut arriver à tirer son épingle du jeu dans les applications où plusieurs types de mesures sont nécessaires, car le Coriolis est par essence multi-variables, et peut remplir à lui seul le rôle de plusieurs appareils spécialisés.

Les débitmètres à ultrasons sont un peu en retrait des débitmètres Coriolis (ils détiennent 10 %du marché, selon Flow Research) mais on leur prévoit une croissance tout aussi forte, ce qui peut surprendre pour une technologie qui a fait son apparition dans les années 60. Ce regain d'intérêt s'explique par le fait que tous les grands fournisseurs ont intégré ce type de produit dans leur offre (souvent en rachetant des constructeurs qui occupaient des niches de marchés) et surtout par les progrès accomplis par la technologie, qui est désormais utilisable sur tous les fluides et permet dans certains cas d'atteindre des précisions très élevées (0,1 %), la rendant utilisable pour les transactions commerciales.Sans oublier que certains débitmètres à ultrasons peuvent se monter à l'extérieur de conduites existantes (chose impossible avec les autres types de  débitmètres).

|