La surveillance de niveau hydrostatique des réservoirs sur une base piézorésistive

by STS Sensors on août 12, 2019
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Hydrostatic level monitoring of tanks on piezoresistive basis

La mesure de la pression hydrostatique est l’une des méthodes les plus fiables et les plus simples pour surveiller le niveau de remplissage de réservoirs de liquides. Dans cet article, nous expliquons le fonctionnement de la surveillance de niveau hydrostatique et les éléments à prendre en compte par les utilisateurs.

La mesure de niveau hydrostatique consiste à mesurer le niveau de remplissage d'un liquide dans un récipient. Cette mesure est effectuée en calculant la force (le poids) agissant sur un capteur de pression installé au fond d’un réservoir. Dans ce contexte, la force exercée sur le capteur est appelée une colonne de liquide. Elle augmente de manière proportionnelle au niveau de remplissage et agit comme une pression hydrostatique sur l'instrument de mesure. Dans les applications de surveillance du niveau hydrostatique, la densité du fluide doit toujours être prise en compte. La hauteur de remplissage est ainsi calculée à l’aide de la formule suivante :

h = p/d

Dans cette formule, « h » représente la hauteur de remplissage, « p » la pression hydrostatique à la base du réservoir et « d » la densité du liquide.

La quantité réelle de fluide n’a pas d’influence sur la surveillance de niveau hydrostatique. Seule la hauteur de remplissage est déterminante. Cela signifie que la pression hydrostatique est identique dans un réservoir de 200 litres se rétrécissant vers sa base et dans un réservoir à parois droites contenant 150 litres de liquide. À condition que le liquide et la hauteur de remplissage soient identiques (3 mètres, par exemple).

L'application la plus simple de mesure de pression hydrostatique est lorsque le liquide mesuré est de l'eau, car la densité relative du liquide peut être ignorée. Lorsqu'un fluide autre que de l'eau est impliqué, le capteur de pression doit être étalonné en conséquence pour compenser la densité du fluide. Une fois le capteur étalonné, le niveau de remplissage peut être déterminé via la pression hydrostatique au fond du réservoir. Cette opération de mesure devient plus compliquée lorsque différents liquides sont utilisés dans un même réservoir. Dans ce cas, il faut non seulement mesurer la pression hydrostatique au fond du réservoir, mais également la densité du fluide respectif. Laissons de côté la densité des fluides pour le moment, et attardons-nous sur la mesure de la pression hydrostatique dans des réservoirs ouverts et fermés.

La mesure de la pression hydrostatique dans des réservoirs ouverts et fermés

Avec les réservoirs ouverts, les mesures peuvent être effectuées dans des réservoirs hors-sol ou enterrés, à condition qu’ils soient équipés d’une ouverture qui permette d’équilibrer la pression de l’air à l’intérieur et à l’extérieur du réservoir. La mesure de la pression hydrostatique peut être effectuée au fond du réservoir sans réglage supplémentaire. Si la mesure ne peut pas être effectuée au fond du réservoir, le niveau de remplissage peut également être déterminé à l’aide d’une sonde immergeable introduite par le haut du réservoir avec un câble.

La mesure de la pression hydrostatique dans des réservoirs ouverts et fermésLa mesure de la pression hydrostatique dans des réservoirs ouverts et fermés

Avec les réservoirs fermés, la pression des gaz est souvent plus élevée que celle de l'air extérieur. Cette couche de gaz, située au-dessus du liquide, augmente la pression sur le liquide. En conséquence, le liquide peut s'écouler plus rapidement et les pertes dues à l'évaporation sont également réduites. Dans les industries du pétrole et des produits chimiques, des réservoirs isolés de l'air ambiant sont fréquemment utilisés. La couche de gaz qui presse sur le liquide agit également de manière indirecte sur le capteur de pression situé au fond du réservoir et doit donc être prise en compte pour déterminer le niveau de remplissage (une pression supérieure au niveau réel sera causée par ces gaz). Dans les réservoirs fermés, deux types de pressions doivent donc être mesurés : la pression de gaz et la pression au fond du réservoir. La pression hydrostatique du fluide résulte de la différence entre la pression de gaz et la pression mesurée à la base du réservoir. Cette différence permet ensuite de calculer le niveau de remplissage du réservoir. Pour ce type d'application, un capteur de pression différentielle est généralement utilisé.

La mesure de la pression hydrostatique dans des réservoirs ouverts et fermésRemarques finales

Lors de la surveillance du niveau hydrostatique des réservoirs, deux facteurs doivent toujours être pris en compte : le type de fluide et le type de réservoir. L’application la plus simple est la surveillance des niveaux d’eau dans des réservoirs ouverts, car aucun ajustement n’est nécessaire pour cette application. Mais si un liquide différent est impliqué, la densité de ce liquide doit également être prise en compte. De plus, l’instrument de mesure choisi doit également être capable de résister aux propriétés du liquide. Bien que l’acier inoxydable soit suffisant pour la plupart des liquides, les fluides hautement corrosifs peuvent nécessiter différents matériaux.

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