Quel est le principe de l’hydrostatique ?
L’hydrostatique est une science qui traite des propriétés du vide, du liquide et de la vapeur.
Cette discipline se fonde sur l’action de la pression exercée par le fluide à sa surface pour déterminer les hauteurs ou volumes en jeu.
Le principe d’hydrostatique a été élaboré au XVIe siècle par un mathématicien italien nommé Evangelista Torricelli (1608-1647). Il s’agit de l’une des bases fondamentales en hydraulique.
Qu’est-ce qu’un capteur de niveau hydrostatique ?
Les capteurs de niveau hydrostatiques mesurent la pression hydrostatique laquelle est proportionnelle à la hauteur de liquide mesurée.
Constitué d’une cellule de mesure de pression, la membrane en acier inoxydable ou autre matériau du capteur réagit aux variations de niveau.
La force exercée par la membrane est convertie par la sonde de niveau en un signal de sortie électrique analogique.
Quelle est la méthode de calcul de la mesure de niveau hydrostatique ?
La relation entre la hauteur h du liquide et la pression hydrostatique P dans un liquide au repos et à la pression atmosphérique, peut s’écrire comme suit :
- g = 9,81 m/s 2 , constante, l’accélération terrestre de la gravité (au niveau de la mer) ;
- ρ = densité du liquide ;
- h = hauteur du liquide.
La pression mesurée par le transmetteur est proportionnelle à la colonne de liquide. Par exemple, pour une mesure de niveau d’eau dans un réservoir, la pression varie de 100 mbar par mètre de colonne d’eau. Pour une hauteur de cuve de 12 mètres, la sonde de niveau mesure une pression sur la membrane du capteur de 1,2 bar relatif.
Comment fonctionne la mesure de niveau hydrostatique : principe de mesure ?
La mesure du niveau hydrostatique consiste à déterminer la hauteur d’un liquide en utilisant la pression hydrostatique exercée par le liquide à sa surface.
Plus le niveau de liquide est élevé, plus la pression mesurée qui s’applique sur la membrane est forte. Il existe deux méthodes différentes de mesure du niveau hydrostatique.
Les méthodes de mesure par pression relative et par pression différentielle.
Un capteur de pression manométrique assure la mesure de pression statique à une position basse du réservoir. Cette pression est ensuite convertie en hauteur en utilisant l’équation du niveau hydrostatique.
Dans les cuves fermées, une deuxième mesure est nécessaire pour mesurer la pression du ciel gazeux (air ou gaz au-dessus du liquide mesuré). Un transmetteur de pression différentielle mesure la pression différentielle à deux points différents du réservoir où le réservoir est soumis à une pression différente de la pression atmosphérique. La cellule de mesure calcule la différence de pression entre ces deux points pour en déterminer le niveau de liquide.
Quelles sont les applications de la mesure de niveau par capteur de pression hydrostatique ?
Pour une mesure précise de niveau hydrostatique, il faut tenir compte du poids spécifique du produit dans la cuve ou le réservoir ainsi que de la gravité.
On privilégie des capteurs de pression hydrostatique pour une utilisation où la densité du liquide est constante.
Les applications industrielles courantes de la mesure de niveau par capteur de pression hydrostatique sont les suivantes :
Le contrôle de niveau dans les réservoirs ou récipient sous pression- La mesure de niveau dans les cuves industrielles ouvertes à l’atmosphère ou ventilées
- L’arrêt et le démarrage des pompes en fonction du niveau des conduites ouvertes dans le secteur des eaux et des eaux usées
- Le dosage et la distribution de liquides dans les process
- Automatisation des procédés de contrôle de niveau en industrie et transmission des informations. Ces capteurs de pression sont utilisés dans les process des industries chimiques et pétrochimiques (produits chimiques), des industries agroalimentaires (eaux, boissons, lait), des industries de l’eau (eaux et eaux usées), de l’environnement et de l’industrie de la construction navale (eau de mer).
Quels sont les avantages de la mesure de niveau hydrostatique ?
Les sondes de niveau hydrostatiques utilisent une technologie de mesure éprouvée, car elles présentent de nombreux avantages, parmi lesquels :
- Mesure fiable et précise
- Insensible à la présence de mousse et de la viscosité
- Indépendant de la constante diélectrique du liquide
- Installation facile
- Fonctionne même en présence d’agitateurs
- Compatible quelle que soit la structure interne du réservoir
- Large plage de mesure
- Stabilité à long terme
Quels sont les inconvénients de la mesure de niveau hydrostatique ?
- Le capteur de niveau hydrostatique ne fonctionne que sur les liquides.
- Les transmetteurs de niveau hydrostatique proposent une mesure par contact avec les fluides à mesurer.
- La mesure est dépendante de la densité du liquide à mesurer et de la pression dans la cuve.
- Une maintenance régulière doit être assurée afin de nettoyer la membrane du capteur pour éviter les dépôts et les débris. Des solutions de mesure de niveau avec membrane affleurante ou raccordement hygiénique évitent de créer des zones de rétention.
- L’intervention sur les transmetteurs de niveau peut nécessiter la vidange du réservoir. Les systèmes de mesure de niveau avec vanne à boule intégrée permettent de s’affranchir de cette contrainte. Les sondes de niveau peuvent ainsi être retirées sans vider la cuve.
Comment choisir un capteur de niveau hydrostatique ?
Pour choisir un capteur de pression hydrostatique, il est important de connaître les paramètres suivants :
- la nature du liquide (eau, lait, huile, produits chimiques, etc.)
- la densité du produit
- la corrosivité et l’abrasivité du process
- la hauteur du liquide (plage de mesure)
- le type de réservoir (à l’atmosphère ou sous pression)
- la pression dans le réservoir
- la température du fluide
- le type de raccordement au procédé (à brides, vissé, hygiénique…)
- un affichage local ou déporté
- un indice de protection
Le choix de la sonde de niveau dépendra de ces composantes. L’échelle de la cellule de mesure du capteur, les matériaux de construction comme acier inoxydable, Hastelloy C, monel doivent être adaptés pour garantir un affichage de la mesure fiable et précise dans le temps.
Solutions de Fuji Electric pour la mesure du niveau des liquides
Fuji Electric offre des capteurs de pression hydrostatique de pointe qui répondent aux besoins spécifiques des différentes industries. Parmi ces produits, on trouve le capteur de pression à séparateurs et le capteur de pression hydrostatique.
Le capteur de pression à séparateurs de Fuji Electric est conçu pour mesurer avec précision la pression dans des environnements difficiles et corrosifs. Il offre une excellente stabilité à long terme, une haute résolution et une grande précision, ce qui en fait un choix idéal pour les applications industrielles exigeantes.
Le capteur de pression hydrostatique de Fuji Electric est spécialement conçu pour la mesure du niveau des liquides. Ce capteur offre une grande précision, une résistance à la corrosion et une durabilité exceptionnelle, même dans des conditions extrêmes.
Ces produits offrent des avantages tels que :
- Une mesure précise et fiable du niveau de liquide
- Une résistance aux environnements corrosifs et difficiles
- Une longue durée de vie et une faible maintenance
Importance des capteurs de pression hydrostatique dans l’industrie
Les capteurs de pression hydrostatique sont essentiels pour garantir l’efficacité et la sécurité des processus industriels qui nécessitent une mesure précise du niveau de liquide. Les solutions offertes par Fuji Electric, telles que le capteur de pression à séparateurs, le capteur de niveau extractible en charge et le capteur de pression hydrostatique, sont des outils fiables et technologiquement avancés qui peuvent être utilisés dans diverses industries pour résoudre les problèmes courants liés à la mesure du niveau des liquides.
En choisissant Fuji Electric comme fournisseur de confiance pour ces produits essentiels, vous bénéficiez non seulement de capteurs de pression hydrostatique de haute qualité, mais aussi d’un partenariat solide et d’un support technique dédié pour assurer la réussite de vos projets.
ref : FKE
MESURE DE NIVEAU PAR PRESSION RELATIVE
MESURE DU NIVEAU DE PRESSION DIFFÉRENTIELLE