Résumé Ce texte reflète l’expérience de la mesure de débit acquise par des spécialistes de la production d’air comprimé et de l’audit énergétique





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Choix des procédés de mesures de débit d’air comprimé – Critères techniques et économiques
Auswahl von Messverfahren zur Druckluftmengenmessung unter technischen und wirtschaftlichen Kriterien
Date : 18.02.2002
François BOUTEILLE

Ingénieur du Conservatoire National des Arts et métiers

Résumé



Ce texte reflète l’expérience de la mesure de débit acquise par des spécialistes de la production d’air comprimé et de l’audit énergétique.
On n’y trouvera donc pas les connaissances de concepteurs de moyens de mesures, mais plutôt celles de praticiens de la mesure, énergéticiens de formation, et soucieux avant tout de respecter les buts des Clients quant à leurs installations d’air comprimé.
On expose successivement les connaissances de bases relatives à la mesures de débit d’air comprimé, puis une typologie des actions de mesure « basée sur les buts ».
Les incertitudes de mesure sont envisagées, y compris quant aux modes de défaillance des débitmètres effectivement utilisés par Airprofil/EAC.
Enfin, une évaluation économique est envisagée pour les « Campagnes de Mesures » et pour les mesures en fixe ou « Plans de Comptage ».

Sommaire





1. Connaissances de base relatives à la mesure de débit sur air comprimé. 4

1.1. Pression et température 4

1.2. Loi des gaz parfaits et conditions de référence 5

1.3. Présence d’eau et d’huile 6

1.4. Poussières 6

1.5. Diamètre des canalisations et pertes de pression 6

1.6. Longueurs droites 7

1.7. Facteur de profil et facteur d’obstruction 7

1.8. Volumes sous pression 8

2. Typologie des actions de mesures orientées but. 9

2.1. Actions de mesures 9

2.2. Choix des moyens de mesures selon le type d’action de mesure. 11

3. Evaluation des incertitudes de mesures et exploitation des redondances. 13

3.1. Redondances et recoupement 13

3.2. Incertitude de mesure nominale et modes de défaillance 14

4. De la « Campagne de Mesures » au « Plan de Comptage » installé en fixe. 21

5. Conclusion 24


1.Connaissances de base relatives à la mesure de débit sur air comprimé.



Ce qui caractérise l’air comprimé quant à la mesure de débit, s’est :


  • Son niveau de pression,

  • Sa température,

  • La présence d’eau sous phase vapeur, liquide, voire solide,

  • La présence d’huile (provenant des compresseurs ou de l’air aspiré),

  • La présence de poussières (provenant essentiellement de la corrosion du réseau ou du craquage thermique de l’huile des compresseurs).


D’autres polluants, dont notamment le monoxyde de carbone (CO), peuvent occasionner des risques graves dans certaines applications (air respirable), mais n’ont pas, à notre connaissance, d’effet perceptible sur les mesures de débit.
D’autre part, l’air comprimé circule dans des canalisations dont le diamètre et la longueur conditionnent les pertes de pressions « régulières », tandis que des coudes, des vannes et parfois les moyens de mesure de débit eux-mêmes occasionnent des pertes de pressions « singulières ». En ce qui concerne la mesure de débit, cela pose le problème des longueurs droites amont et aval ainsi que, pour certains procédés de mesure par insertion, le problème des facteurs de profil et d’obstruction.
Enfin, la mesure de débit est toujours affectée par la position relative du débitmètre et des volumes de réservoirs sous pression. En particuliers, la mesure directe au refoulement d’un compresseur à piston peut donner lieu à des erreurs importantes du fait d’un débit « pulsé ».

1.1.Pression et température



La pression et la température interviennent à deux égards :


  • Par application de la loi des gaz parfaits, une mesure de pression et une mesure de température permettent d’exprimer un débit volumique mesuré aux conditions réelles de l’écoulement, en débit massique ou corrigé à des conditions de références conventionnelles et arbitraires, dont les conditions dites « normales.

  • Par ailleurs, les moyens de mesures utilisés doivent résister à la pression et à la température de service et rester précis dans ces conditions.



1.2.Loi des gaz parfaits et conditions de référence



Pour l’air comprimé aux pressions de service usuelles de 1 à 16 bar absolus environs, la loi des gaz parfait s’applique avec une précision suffisante :
P1*Qv1/T1 = P2*Qv2/T2
Pi : pression absolue de l’état i en pascals ou en bar.

Qvi : débit volumique à l’état i en m3/s ou m3/min ou m3/h

Ti : température absolue de l’état i en K (température en °C + 273,15).
Si l’état 1 est l’état réel de l’écoulement et l’état 2 celui des conditions dites normales ( 0°C – soit 273 K – et 101 325 Pa), alors cette formule permet de calculer le débit Qv2 aux conditions normales à partir du débit volumique mesuré Qv1.
Deux remarques importantes :


  • D’autres conditions de références sont usuelles en production d’air comprimé, dont notamment 20°C et 1 bar absolu. Pour les essais de réceptions de compresseurs volumétriques (Cf. norme ISO1217) on choisit comme conditions de référence les conditions mesurées ponctuellement à l’aspiration pendant l’essai. Ceci est très important à prendre en compte dans le cas de compresseurs installés en altitude, car la pression atmosphérique y est moins élevée qu’au niveau de la mer. Les altitudes négatives (mines) sont également concernées, car la pression est plus élevée en profondeur.




  • Deux familles de débitmètres existent : ceux qui mesurent un débit volumétriques et ceux qui mesurent directement un débit massique. Les débitmètres massiques utilisés sur l’air comprimé sont essentiellement des débitmètres « massiques thermiques » dont le principe de mesure est le refroidissement, par l’écoulement d’air comprimé, d’un « fil chaud ». Une autre technologie dite « massique Coriolis » est théoriquement envisageable mais guère utilisée sur l’air comprimé. Les débitmètres massiques n’utilisent pas la loi des gaz parfaits mais doivent résister à la pression et à la température de service, qui peuvent affecter leur précision.



1.3.Présence d’eau et d’huile



L’eau est toujours présente sous forme de vapeur d’eau dans l’air atmosphérique aspiré par les compresseurs et représente de l’ordre de 1 à 2% du volume aspiré.
Lors d’une compression adiabatique (sans échanges de chaleur, donc sans refroidissement de l’air comprimé), l’eau reste sous phase vapeur.
Toutefois, dans la plupart des applications industrielles de l’air comprimé, la vapeur d’eau se condense sous forme liquide, voire sous forme de givre.
La vapeur d’eau pose deux types de problèmes dans notre métier :


  • Lors d’un essai de réception de compresseur, il convient de tenir compte de la présence de vapeur d’eau à l’aspiration, évacuée sous forme liquide, pour la plus grande partie, avant le point de mesure de débit.




  • La présence d’eau liquide affecte certains débitmètres. Ainsi, un débitmètre massique thermique sur compte d’environ 25% s’il est mouillé par de l’eau (ou de l’huile) liquide.



1.4.Poussières



L’expérience montre que des moyens de mesures tels que la microturbine à insertion, qui peuvent fonctionner sans maintenance pendant de longues durées sur de la vapeur, sont affectés par les fines poussières provenant de la corrosion des réseaux d’air comprimé (cas des canalisations en acier).
On constate que les microturbines sous comptent après quelques semaines de service, au moins dans les faibles vitesses (moins de 2 m/s).
Nous avons constaté une erreur de mesure de –15% à 1 m/s après seulement trois campagnes de mesures de 1 semaine sur une de nos microturbines.


1.5.Diamètre des canalisations et pertes de pression



On dimensionne le plus souvent les canalisations d’air comprimé pour limiter à moins de 300 mbar la perte de pression sur le réseau principal. Pour fixer les idées, une vitesse de l’ordre de 10 m/s occasionne une perte de pression de l’ordre de 1 mbar par mètre de canalisation.
Certains procédés de mesures, dont notamment le diaphragme, mais aussi, dans une moindre mesure, le vortex, occasionne des pertes de pression notables.
Dans le cas du diaphragme, la mesure de débit n’est précise à 2% près, environ, que si la perte de pression résiduelle est de l’ordre de 200 à 300 mbar. Sur les petites canalisations (DN15 à DN50), nous utilisons de préférence des venturis, organe déprimogène occasionnant des pertes de pressions moins importantes. Sur les canalisations de diamètre plus important, nous utilisons des tubes de Pitot.
Dans certains sites industriels équipés de diaphragmes en sortie de centrale puis à l’entrée des ateliers, la première économie d’énergie qui vient à l’esprit est de les déposer. En effet, une perte de pression de 1 bar à partir de 7 bar effectifs représente une énergie de compression de 6%. Il est amusant de noter que ces diaphragmes ont souvent été mis en place dans un souci d’économie d’énergie !

1.6.Longueurs droites



Les mesures de débits nécessitent, le plus souvent, la stabilisation de l’écoulement en amont et en aval du point de mesure de débit.
La longueur préconisée est, dans toute la mesure du possible :


  • 10 diamètres en amont.

  • 5 diamètres en aval.


Ces longueurs droites, sans obstacles à l’écoulement sont suffisantes pour des mesures industrielles.
Derrières deux coudes consécutifs et rapprochés, il faudrait, en toute rigueur, doubler les longueurs de stabilisation.

1.7.Facteur de profil et facteur d’obstruction



Dans le cas particulier des mesures par insertion, il est important de savoir que :


  • Certains débitmètres calculent le facteur de profil et le facteur d’obstruction et mesurent donc une vitesse moyenne dans la canalisation.




  • D’autres débitmètres mesurent une vitesse au point d’insertion.


Il faut savoir que la vitesse au centre de l’écoulement est en général supérieure de 20 à 25% à la vitesse moyenne dans la conduite. C’est le facteur de profil, qui dépend notamment de la viscosité du fluide et de sa masse volumique.
D’autre part, le fait d’insérer un débitmètre dans un écoulement a pour effet de réduire la section disponible pour l’écoulement. L’air comprimé a donc une vitesse supérieure dans la section de mesure à sa vitesse en amont ou en aval. C’est le facteur de profil, qui dépend essentiellement de la géométrie du dispositif de mesure, et n’est important que pour les canalisations de faible section.
Dans le cas de débitmètres à insertion capable de calculer ces facteurs de profil et d’obstruction, on insère en général le point de mesure au centre de la canalisation. Pour des canalisations de grand diamètre, la profondeur d’insertion peut toutefois être différente, mais toujours calculée par le débitmètre : l’opérateur n’a qu’à appliquer.
Dans le cas de débitmètre à insertion ne réalisant pas ces calculs de facteurs de profil et d’obstruction, l’usage et de les insérer à 25% du rayon. On peut aussi les insérer au centre et calculer manuellement un facteur de profil estimatif.

1.8.Volumes sous pression



La position du débitmètre par rapport aux réservoirs d’air comprimé, ou aux volumes de canalisations, est souvent importante pour l’interprétation, voire pour le succès, des mesures de débit sur l’air comprimé.
Dans le cas fréquent de compresseurs régulant par mise à vide, les réservoirs et volumes sous pression en amont du point de mesure sont responsable d’un stockage d’air comprimé :


  • Quand le compresseur est en charge, la pression monte dans tout le réseau, y compris les réservoirs situés en amont du point de mesure de débit. Le débit mesuré est donc inférieur au débit refoulé par les compresseurs.

  • Quand le compresseur passe à vide, la pression descend dans les réservoirs situés en amont du point de mesure de débit. Un certain débit est donc « déstocké » par les réservoirs pour alimenter le réseau. Ce débit de déstockage étant souvent beaucoup plus petit que celui mesuré lors de la marche en charge des compresseurs, il est parfois difficile de le mesurer avec précision, ce qui affecte la précision des bilans énergétiques.


On notera que la présence d’un réservoir pose les problèmes relatifs au stockage – déstockage d’air comprimé, mais est absolument indispensable pour mesurer le débit d’un compresseur à pistons. En effet, tous les moyens de mesure que nous avons pu essayer au refoulement d’un compresseur à piston mesurent un débit fortement surestimé – un peu comme une intensité « de crête » en électricité. Ces débits pulsés on parfois amené une surestimation des performances énergétiques des compresseurs à pistons, qui sont d’ailleurs bonnes, mais surtout du fait de la faible puissance consommée à vide.


2.Typologie des actions de mesures orientées but.




2.1.Actions de mesures




Dans la pratique courante de l’Ingénieur, la mesure est essentiellement le moyen de vérifier une théorie ou une hypothèse de travail.
Nous sommes donc amenés à envisager les actions de mesures de débit sur la base d’une typologie « basée sur les buts ».
La typologie utilisée par Airprofil/EAC est la suivantes :


  • Mesures sur utilisations finales de l’air comprimé : substitution ou réduction des consommations d’air comprimé ; dimensionnement des installations de production en cas de développement prévu de nouvelles utilisations similaires sur le site.




  • Mesures de répartition : répartition des coûts entre ateliers.




  • Mesures sur la production : bilan énergétique d’une centrale, en association avec des mesures d’énergie électrique active (kWh).




  • Mesures sur compresseurs, sécheurs ou autres auxiliaires pris individuellement : essai de réception ; état des lieux.


De manière symbolique, cette typologie est représentée sur le schéma suivant :




2.2.Choix des moyens de mesures selon le type d’action de mesure.



Par défaut, Airprofil/EAC choisit les moyens de mesures suivant pour une campagne de mesure, selon le « type » de mesure :


Type de mesure

Pour une campagne de mesure

Pour une installation en fixe (point de contrôle ou plan de comptage)

Utilisations finales


Venturi DN15 à DN50
Mesures en dérivation si on veut pouvoir mesurer des débits très faibles (fuites)

Venturi DN15 à DN50

Répartition entre ateliers


Massique thermique à insertion DN65 à DN200 si air sec
Pitot si air humide



Massique thermique en ligne si air sec.

Pitot si air humide.

Bilan production


Microturbine à insertion (1 m/s < vitesse < 20 m/s).
Microvortex à insertion si débit très élevés (vitesse >20m/s).
Massique thermique à insertion si air sec et débit parfois très faibles (vitesse <1 m/s).


Massique thermique en ligne si air sec et pour mesurer avec précision les débits les plus faibles.
Vortex en ligne si air non séché ou si le débit est peu variable ou si on souhaite mesurer avec précision des débits très élevés.


Essai de réception ou état des lieux compresseurs et sécheurs


Microturbine à insertion.

Pitot.



Ce tableau mérite quelques commentaires et compléments.


  • En premier lieu, Airprofil/EAC utilisera un débitmètre à ultrasons non intrusif sur des applications particulières, notamment alimentaires ou pharmaceutiques, afin d’éviter tout risque de contamination.


Cette technologie très récente a toutefois ses limites :


  • Canalisations de DN80 à DN200 environ

  • Pression supérieure à 6.0 bar effectifs sur un DN80 en acier.

  • Température inférieure à 120°C.


La mesure serait possible dès la pression atmosphérique sur des canalisations en ABS ou PVC, mais nous n’avons pas eu l’occasion de mesurer dans ces conditions.



  • D’autre part, les critères sont différents pour les campagnes de mesures et pour les mesures en fixe :




    • Pour les campagne de mesures, Airprofil/EAC privilégie l’ergonomie et la sécurité. Par ailleurs, les travaux à réaliser pour une mesure par insertion ou en dérivation (petits diamètres) sont plutôt moins coûteux et peuvent être réalisés en charge en cas d’impossibilité d’arrêter l’installation.




  • Pour les moyens de mesures en fixe, on privilégiera les moyens de mesures en ligne, a priori plus précis que les moyens de mesures par insertion, et moins coûteux à l’achat. Toutefois, il est à notre avis souhaitable de pouvoir contrôler la mesure par une contre mesure par insertion, et/ou de pouvoir déposer le débitmètre en cas d’avarie, ce qui suppose la mise en place d’un by-pass.




  • Un critère important dans les deux cas est la résistance mécanique des matériels : on a évidemment tendance à privilégier les moyens de mesures sans pièces en mouvement pour les installations en fixe, ainsi que ceux pour lesquels une vérification en place est possible, si possible selon une norme ou une procédure publique. C’est l’intérêt principal des mesures par organes déprimogène (venturis, pitots et diaphragmes) que de permettre une certaine vérification de l’extérieur – quoique l’on puisse toujours redouter une erreur sur le diamètre de l’orifice, non accessible de l’extérieur.


3.Evaluation des incertitudes de mesures et exploitation des redondances.




3.1.Redondances et recoupement



Dans la démarche scientifique la plus rigoureuse, un résultat de mesure ne saurait prouver une théorie mais au contraire, et seulement, l’invalider.
Cette démarche, qui s’éloigne des préoccupations de l’Ingénieur, est néanmoins utile lors de l’évaluation des incertitudes de mesures. Elle s’appuie en premier lieu sur une certaine redondance des moyens de mesure mis en œuvre. La connaissance préalable des limites de chaque débitmètre utilisé et de ses modes de défaillance est toutefois essentielle, ainsi qu’une connaissance approfondie des aspects technologiques de la production et du traitement de l’air comprimé.
Le raisonnement de base est que si deux mesures redondantes donnent des résultats nettement différents, ou si la modélisation de l’installation de production d’air comprimé donne des résultats nettement différents des résultas de mesures, alors il faut s’attacher à expliquer ces écarts : des mesures sont inexactes ou la modélisation mal faite, ou les performances réelles des compresseurs et sécheurs différentes de ce que l’on avait prévu.
Donnons quelques exemples de « redondances » parfois utilisées par Airprofil/EAC à titre de vérification :


  • Contrôle des mesures de débit en sortie de centrale par des mesures électriques aux bornes des moteurs de compresseurs d’air : si on trouve moins de 100 Wh/m3 (aux conditions d’aspiration), pour de l’air comprimé à 7 bar effectifs, on peut craindre d’avoir surestimé les performances réelles.

  • Contrôle des mesures de débit en sortie de centrale par la mesure de l’énergie thermique dégagée sur l’eau de refroidissement.

  • Redondance entre la mesure de débit en sortie de centrale et la somme des mesures de débit de répartition.

  • Sur un compresseur centrifuge régulant par décharge (« blow off ») : mesure simultanée du débit refoulé dans le réseau et du débit de décharge.

  • Sur un sécheur par adsorption régénéré par air comprimé détendu : mesure directe du débit de régénération.

  • Sur un point de mesure quelconque : doubler la mesure en ayant recours successivement, ou simultanément, à deux technologies de mesures différentes.

  • Lors d’une campagne de mesures sur utilisations : poursuivre les mesures sur utilisations particulières jusqu’à ce que la somme des débits mesurés représente un pourcentage significatif (de l’ordre de 65 à 80%) du débit total de l’atelier.



3.2.Incertitude de mesure nominale et modes de défaillance



Indépendamment de ces moyens de vérification, l’incertitude sur la mesure est normalement comprise entre 2 et 5% de la valeur mesurée.
L’incertitude peut devenir supérieure à 5%, selon la technologie de mesure, pour deux types de raisons :


  • La position de la valeur à mesurer sort de la « plage de mesure » du débitmètre (en débit, pression, température, présence d’eau, …).

  • Les modes de défaillance principaux des débitmètres utilisés.


On notera donc, en premier lieu, que l’incertitude de mesure de débit sur l’air comprimé est presque toujours supérieure à 2%.
Par exemple, un vortex mesure le débit volumétrique à 1% près, mais dès que l’on tient compte de la correction de pression et de température, cette incertitude augmente :


  • La mesure de pression introduit souvent une incertitude de 0.5%.

  • La mesure de température introduit souvent une incertitude de l’ordre de 1 à 3°C, soit (en divisant par 300 K) environ 0.3 à 1% d’incertitude supplémentaire.


Des incertitudes supplémentaires sont souvent associées à la conversion de signaux analogiques en signaux numériques dans la chaîne de mesure. Ainsi, il peut y avoir des écarts notables entre un comptage (sortie impulsions) et la moyenne des débits instantanés mesurés sur une sortie analogique.
Enfin, certaines incertitudes sont exprimées en pourcentage de la mesure, tandis que d’autres le sont plutôt en pourcentage de l’étendue de mesure, c’est à dire du débit maxi mesurable.
Nous avons choisi de simplifier et de concentrer l’attention sur l’essentiel d’un point de vue pratique : la plage de mesure assurant une précision de 2 à 5% et les modes de défaillance susceptibles d’occasionner des erreurs vraiment importantes.
Le tableau ci-après résume les plages de mesures et les modes de défaillance des principaux débitmètres effectivement utilisés par Airprofil/EAC. Quoique cette expérience pratique concerne d’assez nombreux moyens de mesures, elle n’a rien d’exhaustif et gagnera à être complétée par l’expérience d’autres praticiens.



Technologie de débitmètre


Plage de mesure

Incertitude nominale

Modes de défaillance

Microturbine à insertion EMCO


1 à 20 m/s
entre 0.7 et 1 m/s, on a une mesure avec une turbine neuve, mais a priori par défaut.
Au-dessous de 0.7 m/s, on doit considérer que le débit n’est plus mesuré du tout.

1.25% de la mesure sur débit volumétrique non corrigé

Turbine freinée sous estimant les faibles vitesses. Sous estimation importante des débit faibles (1 à 2 m/s en particulier).
Pertes d’une ou plusieurs pales de la turbine, ou non détection du passage de ces pales : sous estimation importante du débit.




Technologie de débitmètre


Plage de mesure

Incertitude nominale

Modes de défaillance

Microvortex à insertion EMCO


4 à 40 m/s
On perd la mesure vers 3.5 m/s sur de l’air comprimé à environ 7 bar effectifs.


1% de la mesure sur débit non corrigé.

Aucun mode de défaillance connu en dehors des modes triviaux (destruction du capteur).

Massique thermique à insertion EPI ou ENDRESS HAUSER


Mesure des débits faibles, à des vitesses de l’ordre de 0.1 m/s.
La vitesse maxi est exprimée en Nm/s et dépend des exécutions : risque de sous-estimer les débits de pointes par saturation du capteur.


2% de la mesure.
La précision se dégrade de manière importante si la pression de service ou la température de service s’écartent des valeurs nominales.
Température : +3% d’incertitude pour un écart de 10°C !

Fortement affecté par la présence d’eau ou d’huile liquide : insérer de préférence sur le dessus d’une canalisation horizontale.




Technologie de débitmètre


Plage de mesure

Incertitude nominale

Modes de défaillance

Pitots moyennés

Rangeabilité de 1 :3 car incertitude exprimée en pourcentage du débit maxi mesurable.

1 à 2% du débit maxi

Accumulation de condensats dans les prises de mesures ou fuites sur les prises de pression différentielles : les pressions différentielles étant faibles (1 à 10 mbar) elles sont facilement faussées.
Position des capteurs de pression différentielles à bain d’huile : le fait de coucher le capteur introduit une erreur de l’ordre de 1 mbar !


Venturis

Rangeabilité de 1 :3 car incertitude exprimée en pourcentage du débit maxi mesurable.

1 à 2% du débit maxi

Mesure très fiable.

Diaphragmes

Rangeabilité de 1 :3 car incertitude exprimée en pourcentage du débit maxi mesurable.

1 à 2% du débit maxi

Mesure très fiable

Technologie de débitmètre


Plage de mesure

Incertitude nominale

Modes de défaillance

Turbines en ligne

Rangeabilité 1 :20

1.5% de la mesure sur débit non corrigé.


Survitesse ou eau dans l’air comprimé ou température élevée (dans le cas de turbines en plastique).


Vortex en ligne

4 à 40 m/s


1% de la mesure sur débit non corrigé.

Mesure très fiable.
Attention aux vortex montés entre brides : les joints non centrés peuvent perturber l’écoulement.


Massique thermique en ligne ENDRESS HAUSER

0.1 à 12 m/s sur air à 7 bar effectifs

2% de la mesure

Affecté par eau ou huile liquide.




Technologie de débitmètre


Plage de mesure

Incertitude nominale

Modes de défaillance

Ultrasons intrusifs PANAMETRICS

Très grande étendue de mesure, de l’ordre de 1 :100

2% de la mesure sur débit non corrigé.

Mesure incertaine en cas de présence d’eau liquide (risque de circuit acoustique) et en cas de fortes variations de température (modification de l’angle de réfraction)

Ultrasons non intrusifs « Gas Clamp on » PANAMETRICS

Sur acier :
DN80 à DN200
Pression de 6.0 bar effectifs mini sur DN80
Température inférieure à 120°C

2% de la mesure sur débit non corrigé.

Mal adapté pour des débit fortement et rapidement variable, ainsi qu’en cas de fortes variations de température (modification de l’angle de réfraction)




4.De la « Campagne de Mesures » au « Plan de Comptage » installé en fixe.



Il est important de noter que tout l’intérêt des « campagnes de mesures » est de permettre d’instrumenter brièvement un assez grand nombre de point. La précision n’est pas essentielle, à condition de ne pas commettre d’erreur importante mettant en cause le diagnostic énergétique. Une précision de 2 à 5% est en général suffisante.
Dans le cas du « plan de comptage », on aura en général un petit nombre de mesures, mais on visera souvent une incertitude aussi basse que possible (notamment s’il y a facturation des consommations d’air comprimé) et une bonne « maintenabilité ».
Dans ces conditions, nous présentons un tableaux des coûts d’achat et d’installation des débitmètres, en supposant que les débitmètres en lignes, plus économiques à l’achat, seront by-passés.
Dans le cas des organes déprimogènes (pitots, venturis et diaphragmes), il n’y a pas besoin de by-pass, mais on rappelle que la perte de pression est importante, et coûteuse en énergie, sur les diaphragmes.



Débitmètre

Coût d’achat en €HT

Coût d’installation

en €HT

Coût de maintenance préventive systématique

en €HT


Observation

Microturbine à insertion EMCO

5000 à 10000



200

2000

Avec ou sans dispositif d’insertion sous pression.

Microvortex à insertion EMCO


5000 à 10000



200



Avec ou sans dispositif d’insertion sous pression.

Massique thermique à insertion EPI ou ENDRESS HAUSER


4000

200






Pitots moyennés

3000 de capteurs et calculateur + organe primaire de mesure selon diamètre

200





Venturis

3000 de capteurs et calculateur + organe primaire de mesure selon diamètre

400






Diaphragmes

3000 de capteurs et calculateur + organe primaire de mesure selon diamètre

400



Pertes de pression

Turbines en ligne

5000 à 8000 selon diamètre

400

2000







Débitmètre

Coût d’achat en €HT

Coût d’installation

en €HT

Coût de maintenance préventive systématique

en €HT


Observation

Vortex en ligne

5000 à 8000 selon diamètre

1000 à 2000 selon diamètre du by-pass



Pertes de pression

Massique thermique en ligne ENDRESS HAUSER

4000 à 6000 selon diamètre

1000 à 2000 selon diamètre du by-pass






Ultrasons intrusifs PANAMETRICS

10000

1000 à 2000 selon diamètre du by-pass






Ultrasons non intrusifs « Gas Clamp on » PANAMETRICS

15000






Sans by-pass


On voit que les mesures par insertion, voire le nouveau débitmètre « Gas Clamp On » sont plus coûteux à l’achat, mais font économiser des coûts d’installations et certains coût de capteurs dépendant du diamètre.
En pratique, sur la base de l’expérience acquise par Airprofil/EAC, les mesures par insertion deviennent plus économique au-dessus du DN200 environ.
Les mesures de type « Gas Clamp On » ne présente d’intérêt, nous semble-t-il, que pour des campagnes de mesures ou pour des mesures à l'occasion desquelles on souhaite éviter tout risque de contamination.

5.Conclusion



Le choix de la technologie de mesure la mieux adaptée en termes techniques (précision, étendue de mesures) passe à notre avis par une connaissance préalable des valeurs instantanées maxi et mini à mesurer.
La démarche la plus rationnelle n’est donc pas d’opposer les mesures par insertion, souvent préférées pour les « campagnes de mesures », et les mesures en lignes, plutôt préférable « à poste fixe ».
Au contraire, nous considérons que la campagne de mesures permet de dimensionner les débitmètres à installer en fixe, le piquage d’insertion pouvant, le plus souvent, servir de point de contrôle en place du débitmètre à poste fixe.


Une dernière remarque issue d’une expérience de plusieurs années de la mesure de débit sur l’air comprimé montrera bien la différence, au moins dans la pratique de Airprofil/EAC, entre campagne de mesures et plans de comptage :


  • Dans une campagne de mesures, il est souvent nécessaire de mesurer sur 10 à 15 points dans un site de moyenne importance sur le plan énergétique.

  • Il est rarement justifié, même sur un site de grande importance, de prévoir des points de comptage aussi nombreux à poste fixe : Airprofil/EAC n’a, à ce jour, jamais préconisé ou installé plus de 5 points de comptage sur un même site.



Etudes Air Comprimé François BOUTEILLE – www.airprofil.com

Tel : +33 (0)612 156 155


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