Les débitmètres à zone variable, souvent appelés rotamètres, semblent à première vue des instruments simples. Un fluide s’écoule dans un tube conique et soulève un flotteur : plus le flotteur monte, plus le débit est élevé. Pourtant, la mesure n’est pas aussi absolue qu’on pourrait le penser. L’échelle du débitmètre est en effet valable uniquement dans des conditions de référence définies. Dès que la pression, la température ou les propriétés du médium changent, la relation entre la position du flotteur et le débit réel évolue elle aussi.
Dans la pratique, je rencontre régulièrement des situations où un débitmètre indique une valeur correcte sur l’échelle, mais qui ne correspond pas au débit “réel”. Il est donc utile de savoir comment appliquer les corrections.
Mesure des gaz : influence de la pression et de la température
Les gaz sont fortement compressibles. Leur densité varie donc en fonction de la pression et de la température. Comme la position du flotteur dépend directement de cette densité, il faut corriger le débit affiché (Q₁) pour obtenir le débit standardisé (Q₂).
La formule de base est la suivante : Q₂ = Q₁ × √((P₁ × T₂) / (P₂ × T₁))
Avec:
- Q₁ = débit indiqué
- Q₂ = débit corrigé
- P₁ = pression réelle (PSIA)
- P₂ = pression standard (14,7 PSIA)
- T₁ = température réelle (en °R = °F + 460)
- T₂ = température standard (530 °R = 70 °F)
Exemple : sous une pression plus élevée, la densité du gaz augmente. Le flotteur monte alors moins haut pour un même débit volumique, ce qui donne une lecture plus faible. La correction permet de retrouver la valeur correcte.
Mesure d’autres gaz que l’air
Beaucoup de débitmètres sont étalonnés pour l’air. Si vous les utilisez avec un autre gaz, il faut tenir compte de la différence de densité relative (specific gravity, S.G.).
La correction est simple : Q₂ = Q₁ × √(1 / S.G.)
Exemple : le CO₂ a un S.G. d’environ 1,52. Un débitmètre calibré pour l’air indiquera donc une valeur trop élevée. En divisant par le S.G., vous obtenez le débit réel.
Mesure des liquides : moins sensible, mais pas à négliger
Pour les liquides, la compressibilité est quasi nulle. Toutefois, des variations de densité – par exemple dues à la température ou à un liquide différent de l’eau – peuvent encore influencer la position du flotteur. Des facteurs de correction existent également pour ces cas, même si les écarts sont généralement moins importants que pour les gaz.
Pourquoi ces corrections sont importantes
Que vous travailliez en laboratoire, dans un procédé chimique, dans le traitement de l’eau ou dans une installation industrielle de gaz, une mauvaise interprétation du débit peut conduire à des inefficacités, à de mauvaises doses ou à des risques de sécurité. Les débitmètres à zone variable restent des instruments fiables et largement utilisés, à condition de les interpréter dans les bonnes conditions.
Une petite correction peut faire la différence entre “à peu près correct” et “exactement ce qu’il faut”.