Le-carnet-du-regleur.pdf v143d

PFELIMINATRES17

DESUNITES LE RAPPELINDISPENSABLE 1962' Le SystèmeInternational d'unitér ( Sl ) est obligatoireen..depuis courant dv kilogramme'lorceet des unités dérivées l'empioi,précédemment kg/cnt2, cfrevalvapeur,etc ...)estdoncinterdit. ftilogrammèùe, permet des calculset surtoutc'esl un langage simplilicatlons Le Sl d'appr6ciables internitional ; il estimportantde l'utillserclrr€clem€nt,ainsiil faul âpportergrandsoin au à l'écriture des unit6s,l'écrituredes symbolesd'unitésest d'ailleursnormalisée mômetitraquele systèmelui-même. peut ôtr€ '120 km.h"commeétantune ll faut penserqu'uncollèguecomprendra ne le comprendrasÛrement vitesss,un ordinateur(le vôtreou celui de l'entreprise) pour pas,il luilautl'écriture Kg et kg,rnlmet mm,7m,3€t conecte: 120knvh.De môme 7,3m,€tc... UNITES USUELLES EN INSTRUMENTATON Grandeurs

Anciens Systèmes

a)

ObservaÈions

5.r. >\

mètre

Longueur

gmt

Surface

t@2,

cm2, m2

Voluue

"rr,

(ttccrt)

mèÈre carré mètre cube

m

m2 n3

c9., 9" ki l ograme

Mâsse Poids Pression Masse Vol urnique

kg

"kg" (kgf )

ne!7t on

N

kgf /cm2

pascal

Pa

kilograurne par k g /m3 mètre cube

1e "micron" (ni 11ièrne de u m ) = 1 p n un ttarett = 100 n2 1 r n 3 = 1 0 0 I0 19. = | 000cn3

voir O

c i -d essous

Pa=+ @

o

D'autresunitéssontindiquéesdans l'annexeUNITES,page285 ( loi de N€wton1 ) (1) le poidsd'uncorpsest un€ FORCEdûê à "l'anraction universelle" par l'accélération de Le poidsest égalau produitde la masse du corps(kilogrammes) la pesanleurà l'endrcliloù il 9e trouv€. Uaccllérationde la pesanteur(symbole: g, unité:m/ys) est variableavec l'allitudeet la latitude( voir page 250 l'Annexe 'g J Donc le poidsd'unôbjet (p = m x g, en newtons)est variable,pat contre sa massedst une constante(expriméesen kilogrammes) Dansla vie courante,on continueà utitiserun vocâbulairsimprécissous prétext€qu'il ny a pas de confusionpossible,ainsion parlede POIDSpour une balancsalorsqu'il ! s'agitde lm3lot : €llessontmarquéesan grammsset kilogrammes

t' Newlon(Sir lsaac)1642-1727 - Astronome,mathématici€n, philosopheot physici€n 'deux anglais:1 colps s'attir€nt€n raisondirocted€ leursmasseset en raisoninverse du cané de la distancade leurs csnlresde gravitès" 2 'Force= masse X accélêration' ( F = m.7 'gamrna' ) .I.'M VAI.A'{CE - LE CÂFNÉTOU REGLzuR.

17

18 (2 ) Le.bar(symbole:.bar) n'estpas l'unitédu Sl. C'estun sous-multiple du pascal (symbole.:Pa) utiliséà titre ùansitoirecar sa valeurest procùre de fahciennéunit6 kgllcrrÊ, dontl'usageestabsolument proscriten depuistS62

1 bar = 100000 pa = 100kpa (3 ) La MASSEVOLUMIQUE d'un corps,souvonrd6sign6epar le symbolep (lettre gr€cquerhô),estla masseen kilogramme d'unmèrtrecubeae ce corils.on p ean= 0O0kg/m3et d= 1 Si la densitéestde 1,2alorsp = 1 200kgm3 Anenilon.: pourles GAZ, la densité(qu'ilvautmieuxne pas uùliser)est donnéepar rapporià l'air (vcirpage99) POIDSVOLUMIQUE : il estparfoisutilisé.Le poidsvolumique ou poidsçécifiquedes corps,c'estle poids(ennewton)d'unmèûeclbe ducorps,désignéparle symbole6 (pi) parla relation: ûl = p.g où l'onretrotrve ; il es liéà la massevolumique æélérationde p€santeur la (voirci-dessus)

PRELnrlurREs 19

UN PEUDE PHYSIQUE : DE FORCES FOBCESETMOMENTS FORCE: Uintuitionaidéede quelquessouvenirsscolaireslait quetoul un chacuna une petite klée de la noûonde torcc, mais pour udliseret calctler des lorces (commenous auronsà le faire, en m€surede niveauxpar exemple),il convientde précisercatte notion.

wg J--i.

--f--

A'1" l-

Lintensitéd'uneforce s'exprimeen newtons(N). Le poidsest un€ force : une masse de m kilogrammesa un poids de m.g n€wtons(voir page 16). Un obiet soumis à une force se déplace,c'est obtigaloirs,c'est la définilionde FORCE(s'il ne se déplacepas, dest qu'il est soumisà au moinsdeuxforces). Equilibre: un obiet soumisà deur forcesest en équilibre(ne se déplacepas), si les brces sont égaleset de senscontrairos.

Fl estle poids( m x g) F2 est la lorce du ressort p€nserà quelquechosede précaire,ce n'est Ls terme'équilibre'fait immédiatem€nt pas le cas ici. Un obiet p€sant,posé srr une table est en équilibresous l'actionde son poids, làre force, et de la réactionde la table, 2ème force,appeléeréactionParco qu'eller'oppose à l'actiondu poids (laire descendrel'objet).Cet obiet est an équilibre €t il ny a rien de précairedans sa situâtion. Equilibre: 'ôtat de repos d'un corps sollicitépar plusieursforce qui s'annulent' (DiaionnaireLarousse) MOMENTDE FORCE:

'bras de leviet.) inl€rvionn€nt. Uurilisationd'un levir lah penserque les longueurs(les En etfet,on multipliela force par sa distanceau point 0 : c'est le momenlde force par Glpportau polnt 0. 19 "I M VAIJAÎCE . LE ATÊ{ET OIJ RÉGL8JR .

æ

Moment-Fxd (N) (m) Lunitôde momenlde force esl le newlon-màtre (Nm). Lorsqueles lorcessonr apdiquéæpar l'lnrermédlalre de brasde levier,foqtiinurâesl àoiJnu'par'unâggarito de mom€nb. Exempfe| // \\ /

I

L

o

r

\

1

. 7 f /

1\

{

F

E q u i l i b r ets. L i -r.F desproblèmes prariques, il n! a quedeuxcatégories de forces,ceiles ?.:,",.^!:,4yp-* qut terat€mtournerI'obj€ldansun s€ns,et cellesqui le feraienttournerdansl,autre sen9. Pour.l'équilibre,il sulfitalorsque l'additiondes momentsdes unes,soir égâteà I'addition dês momenlsdesauùes. Exempfe, { \

L€smomentspourront, pourre carcur,ôtrgexprimés en cm.N: rirera remarqueR5 page7 lgglisetign

Quelle doit équilibre ? :

? f

:

être la force p pour que le fléau soit

3llx2cn +

Px5cu

6 tlcE + 5F

ôllx4 cu

2tlx3co

'16 Nco + 6 Nco 22 llcn

+

équilibrc.6+59-22

s-22â6-t,z 20

en

Répolec:F-3,2ûertoo.

PFELIMNAIFES 21

La matière(bois, eau, air, acier, peau, etc ...) sst constituéed,un grand nombre d'alomes. L{om9 est un petit universdont le centreou noyau€st composéde particulesliées €nlre €llespar les forcesd'attraclionnucléaire. Autourdu noyau,gravitentles 6lectrons(un peu commeles satellitesmais avec ctes ral€cloirestrès variables).Les électronssont maintenusdans le voisinagedu noyau par l'énergiedes protons. uatomoest donc gomposé.de'grainsde matièrs"et d'énergie.Tousces composants sont appelés-particules.Si pour une raisonquelconque,liatomelibère une'de ses il y a rayonnement.un rayonàement'provienr d'unà pàrricuteen ?1lic!r!6s'. rnouv€ment far er9mpl.e,le rayonnementp provientd'un électronen mouvementên dehorsde l'atùactiondu noyau. Une partio.rled'énergie libérée de l'atome s'appelleun photon Le rayonn€ment ',ramuca,.) Psogl à un photonest caraciérisépar sa longueurd,ondel. ( Parmiles rayonn€mentsde photons,le plus cànnu est la lumière longueurd'onde 1,= 0,4 à O,Blm (Fm= "micro- mètrê.= .micron'.) u'auûes rayonnements(ondesélectromagnétiques) sont indiquéssur ',|,échelle des tonguzursd'ondes' pa€,e22. certainsatomeslibèrehtspontanément.des p.grticules (électrons, photons,etc ...). La rndère qui contientde tels atomes€st dite rsdioactive.

.I- M VA.AJ\ICE

LE CAR\iEr 0u Fa':t aJR -

21

2. ECHELLEDES LONGUEURS DONDES lel.!0dgs solide)

E3térlgllgf : se propag€ntpar vibration de la marière (gaz, liquide ou exemples:- ondessonores: fréquences =B Hzà30kHz ( voirl'annexebruit page241 ) ulta-sons : tréquencesplusélevées

!.?s oqdes 6leçtromagn6tiqlres: tous les corps quel que soit leur état émenentde l'ônergiesoug lorme d'ondesélectromagnétiques. ces ondes sont essenti€llem€nt caractériséespar leur longueur d'onde I (lambda) exprimée généralem€nten 'micron'(l pn = 1t6 m ) queQueloisen angsùoem( 1 A. = lûto m ) Le termemde élælomagnétfgue est très généralet couvreun domainefès vast€ : - Rayonscosrniques: I plus petitque 10-3A" - Rayonsgamma( T) : f de 0,005à 0,25A" - RayonsX :jusquà 0,001pm - Les uttraviolets: 0,02à 0,4 pm - les rayonsvisibles: 0,4 à 0,8 lrm dans l.ordrede l,arcen ciel : violet,indigo, bleu,ve( jaune,orange,rouge('VIBUJOR,) - Les inlrarouges: 0,8 à 300 pm - Les ondesradio-électriques : du mm à plusieursdizainesde km. Ici-

InÈer e 1 8 2 9a = | , 8 2 9 . l 0 - r r n

!m ('ruicronsrr) 1o-t I o-2 reyons cosml.ques

o

ques rad T V , radar)

La longuzurd'ondeI d'unrayonnement est lié à sa kéquenceI par la relation: "À =c T c estla vitessede la lumiàre: 300 000krn/s= 3.194r7t Exemple: si | = 164kHz (1640OO'cyctes par s€conde") la longueurd,ondeest de 300 000 000 ,, T6-A-dd.O--= 1 829 mèrrespar cyde on dit I = 1 829 m LUMIERE longueurs d'ondesd€s rayonnem€nts visible I = Molet .........0,397pm Blzu foncé. 0,4i!1pm Bleudair ... 0,486grm Ven ............ 0,527pm

22

J a u n e . . . . . . . .0. . 5 8 9 u m Orange.......0,656pm Rougedair 0,687pm Rouge........ 0,760pm

P8E.IÙONAIRES lJ

Un peu d' électricilé LQLOSHII-t

l!=Rx! V

A

A

U = Tensionou différence de potentielen volt(V)2 R = Résistance en ohm(symbole: la lettregrecqu€omégaO ) I = Intensité du couranl€n arnpère(A)3 Applicalion: Uncourantde 4 mAtraverse unerésistance d€ 625 O , quelleserala tensionU lue sur le voltmètre? Vol tmètre

n

u=62srfu:ô62 =, s v Remarque: si on retire le voltmàtre,ça ne changepas le courant,d'où I'intéràtde m€surerlss courantsau voltmàlresur une résistanceprévuepour cela sur la ligne Four un€ rnesuredirectedu crxrrent,il taudraitouvdrla lign€).

I a résistanceon questiondoit être 'de précision"(0,1%)car il s'agitde la mesuredes rigneur 4 - âl mA ; leur "précision'€st m€illeureque 17o. Exemplede calcul :

Un enregistreur de calibre10 volts esl utilisôpour mesurerun courantde 4 à 20 mA, quelledevra ôre la résistanceR ? 1er cas : L enregistrzur n'a pas de possiUlitôde décalagede zôro. 1 OHM Georg(178$1854)physicienailemand 2 VOLTAAlessandro('1745-182nphysicienltalien 3 AMPEREAndrô(1775-1836) physlcianfrançais .I- M VAI.AI\ICE - L€ CTFTET OU Rtr! AJR .

2. ECHELLE DESLONGUEUFS D'ÔNDES LegJe,ndesmatârlelles : se propagent par vibration de la matière (gaz, liquide ou solide) =8 Hzà30kHz €x€md€s: .ondessonorelr:fréquencas

- ulûa-sons :

( voirI'annexe bruit page241) plusélevées fréquences

Les ondes 6lectromagnétiqpes: lous les corps quel que soit l€ur état émettentde l'énergiesous torme d'ondes6learomagnôtiques. Ces ondes sont essentiellement caract6riséespar leur longueur d'onde I (lambda) exprimée généralementen 'micrm'(l Fm = 1Û6m ) queQuefoisên angstroem( 1 A. = 1e10 m ) Le termeûde élæùonpgnétigue esttrès général€t couvreun domainefès vaste : - Rayonscovniques : I plus petitque 10-3A" - Fùayons gamma( T) : Ide 0,005à 0,25A. - RayonsX :jusquâ 0,001pm - Les ultraviolets:0,02 à 0,4 pm - les rayonsvisibles: 0,4 à 0,8 lr'mdansl'ordrede l'arc en ciel : violet,indigo. bl€u,v€G jaune,orange,rouge("V|8UJOR') - Les infrarouges:0,8 à 300 pm - Lesondesradio-électriques : du mm à plusieursdizainesde km. Ici InÈer . \ 1 8 2 9n = | , 8 2 9 . l 0 - p n pm ( "uicrons r')

!m 10-

1o-* | o-2 rayons

cosalques ondes a

ques

r radar)

La longueurd'ondeL d'unrayonnement est lié à sa lrêquenceI par la relation: .À =cl c esl la vitessede la lumière: 300 000km/s= 3.19e 67t Exemple: si | = 164kHz (164000'cyclespar s€conde") la longueurd'ondeest de 300 000 000 " ' T6A-6.d.d,-= 1 829 mètrespar cyde on dit I = 1 829 m LUMIERE longueurs d'ondesdes rayonnements visible I = Violet.........0,397pm Eleufoncâ . 0,431pm Bleudair ... 0,486pm Verl ............ 0,527pm

22

Jaune......... 0,589pm Orange.......0,656pm Rougedair 0,687pm Rouge........ 0,760prn

24 La résistanceà utilisersera :

R = + = # : - 1 ox l o o o- s o o o î-6iô-d A

Les graduadonsdu papier,généralemenlde 0 à 100%ne consspondentpas avec le courânt(la tensionvarie de 2 V à 10 V, soit de 20 c/cà10æ/è,quand le couràntvariede 4 mA à 20 mA). 2àme cas : Décalagede zéro possible. La variatlond6 courantétantd€ 20 - 4 = 16 mA. ]a résistanceà utilisersera :

R=+=# î-ôîT

10{l ooo= 625(} A

Avecces 625 O la tensionvariede 2,5 V à 12,5V. C'està dire de 10 V quandle couranlvariede 4 à 20 mA.ll sufiitde décalerle zéropourobtenir:

2,sY

7,5V It2rîA)

12,V s

120mA)

0l l0 20 30 {0 50 60 70 t0 90 t00x

Compan!atronth-crmrqr.rr dr rmrrbrlttr

rI I I I I

, I L

24

PRELIMINAIRES 27

DEMESURAGE METHODES FONDAMENTALES (analyserapide de quelquee...) 1/ METHODE DE DEVIATION a) Déformationd'un ressorl

L'aiguilleindicatricese déplacesous l'actionde deux forces: - le poidsdu corps(F = mS) - la "réaction" du ressort(R = forcede rappeldu rsssort lorsqu'onchercheà l'allonger) x=kxF (k) à la forceF x est proportionn€l Le déplacement k est la "constante d'allongement" du ressort,par exemple20 mm pour 10 N, soitk = 2 mrn/N. augmentsde 2 mm pourchaquenewtonsupplémentaire. L'allongement xenmm=2xFenN : On peutdireaussique la forcede rappelest de 1 newtonpour2 mm d'allongemenl R e n H =z * x e n m m Lorsquel'aiguille s'arrête, on a: 'l

R= 7 x

et X=2'F

'I

doncR=f,2F

soitR=F

(la déviation)donneau Ce qui s'énonce: l'aiguilles'arrêtslorsquele déplacement ressortuno{orcede rappelégaleau poids. b) Appareilà cadremobilepour mesursd'intensité:

parcourt (continu) Lecourant re peritcadrer"0,," !iilullXr"',;"""#fÀ magnérique

d'unaimantp€rman€nt. Par le agedu courant,le cadremobiledevientun petit aimanl dont les pôles sont repousséspar ceux de l'aimantpermanent: force proportionnell électromagnétique e au couranl. Les lils de suspension s'opposent à la torsionqui leur est appliquée.Le cadreet I'aiguille indicatrica s'arrôtsntlorsquela déviationdonneaux tils de suspension une forcede réactionégaleà la lorce ôlearomagnétique.

} M VAâNCÊ

. LE CJFNEI OU REGLÉUR

1 l

æ

c) Commentaires : cette méth{e présentel'avantage de.lasimplicité, maisil faut remarquer que l'énergie nécessaireà la déviationesr priseà la grarideurmesurée,ce qui, dàni èe.t"ià" car, fausse sérieusementl€ résultat.De plus-,toutes les forces parasiiesintroouisentune erreur (frottoments,vibrationspar exemple). ?/ METHODÊ D.OPPOSITION oppos€run€grandeurconnueà celleque l,onv6utmesurer.on 9 méthode consisre-à. mom€nt où les grandeurssont6gales.A l'égalité,on lit la valzurde cellequi !91.-1? ]" Par.€xomple, collus. sur une balance,on met d€s pokjsjusqu'àobtenirléquilibie. P:t Lorsqu'ily.a égaliré,le poidsconnu€st égalzu poidsmeiur6. ùur ce prlnctp€,il exist€un€ m€sur€de tension(voltou millivolt)tràs utiliséesur les enregisfeursélec{roniques : "mesurepotentiométriQue" un potentiomèro€st une résistanceéieariquedont'onpeutfairevarierla valeur.

1 : Alimentationcontinue,tensionU 2 : Galvanomètre(mesurede couranbfaiHes)

æ

PRELIM|NAIRES æ ^

Le courantconnu| ( | = Ë)' traversant(€ntreautres) la portionde résistancer crée unetensionconnu€V (V = 7.[ CettetensionV est opposéeà la tensionà mesurerVm. Le galvanomètr€ détectêle courantallantde la plus grandedes tensionsvers la plus petite. "€st à Si les tensionsV et Vm sont égales,il n'y a plus de courant,le galvanomètre zéro'. Réciproquement à zéro"c'estque V = Vm. La valeurde V si le galvanomètre'est esl lue sur le curseurqui génèrecettetsnsion(la graduationest €n volt puisqueI est connu). 'Si nécessaire voir la loi d'Ohm,page23 DE ZEROASSERVI 3YMETHODE Ce dispositifpeut ètreautomatisé: le galvanomètre est remplacépar un amplilicateur du courant et l€ curseur du potentiomètreest animé par un moteur électrique commandépar le courantamplifié.A l'équilibre des tensions,il n'y a plusde courant,le q;rseurs'arrôtê,la plumeaussi!

'| moleurà deuxsensde marcfre 2 chariotportecurseur(et plume éventu elle) 3 railde guidagedu chariot 4 entraînement du chariot

4 METHODE NUMERIOUE Les appareils numériques (ou digitaux)outreleurfacilitéd'emploi(lecturetacile)sont généralement des instruments de grandeprécision. Anenilon: cen€ précisionn€ doit pas être le fait de l'affichage(il est faciled'afficher quatrechitlresderrièrela virgule),ell€ doit provenirde la technologie numérique employée. Exemple: Voltmètrenumérique C'estl'association :. - d'ungénérateur de'rampe" (tensioncroissantde façonlinéaire)

30 I cnsion lvolt!)

tempr[:ccondcs)

P l u s g é n é r a l e m e n t l, e s r a m p e s tcnsim successivesconstituentune tension €n "dentde scie' : t emps

- d'une "horloge' : sn fait un générateurd'impulsions,toutes les m i l l i s e c o n d e sp a r e x e m p l e . C e s impulsionssontcomptées. - d'un comparaleur: compare la tsnsionà mesurerà la tensionde la rampe.

I mcturc7

impul!ion!

- d ' u n m o y e n d ' a f f i c h a g ed u n o m b r ed ' i m p u l s i o n (sc r i s t a u xl i q u i d e s ,d i o d e s électroluminescentes, ...) La rampeet les impulsions démarrent en mêmelemps; lorsquela tensionde la rampe €st égaleà la tensionà mesurer,le comparateur arrètele comptage,le nombre d'impulsions esl affiché,il correspond à la tensionaneintepar la rampeàu momentde la coupuro,doncà la tensionmesurée. Exemple:si il y a 1 000impulsions psndantque la rampeede Oà 1 volt,l'arrêtà l'impulsion 756 signifieque la tensionestde 0,756volt(t une impulsion si la coupure est intervenue enlredeuximpulsions.) Cetteméthodede mesurede tensionsst lrèspréciseet ne ouiseoassonéneroieà la tensionmesur6e. Toutelesgrandeurs qui peuventêùetransformées électriques peuvenl en unetension, Ôtremesuréesde cette façon,mais aussitoutesles grandeursque l'on peui menre sousformed'unesuiled'impulsions, par exempleles rotations. ff

*

délection da::agc

ç,

Voir les avantages de cÊfte tedlnique au dlapitre TRANSMETTEURS 30

PRELIMINAIRES31

STABILITE ETFIABILITE DESMESURES Extrait d\tne monographiede J. LELEU, SociétéAquitaine Chimie La stabilitédes mesuresse rélèreà la constancedansle tempsdes critèresde qualité alors que la fiabilitéconcerneplutôt les défaillances. La stabilitéà court termo (quelquesheures)s'apparenteplutôt à un bruit de fond aléatoireet trouvesouvenlson odginedansdes perturbations parasitiques. La stabilité jours)est drle à des €ffetsthermiquesou climatiques à moyenterme(quelques le plus (quelques souvent.Quandà la stabilitéà longterme mois)elle a de multiplesc€ruses lelles que évolutiond'élémentsde base (usure,déformation, vieillissement ...) ou déréglages. Industriellement, il faudra rechercherà optimiserces différentes"stabilités"ou 'instabilités", c'est-à-direde réaliserau mieuxl'adaotationdês instrumentsau milieu environnant. La stabilitéou plutôt,l'instabililé à courttermêqui est le problèmedu bruitt mériteune attentionparticulière. C'est certainement à I'heureactuelle,le principalfacteurde p€rturbations contrel€quelil laut agir du fait de la prolifération des ensembles de calculsel de mesurecentralisée. Les bruitsdansles mesuresélectriques, sontdûs à des influencesparasitiques tellesque : a) couplagescapacitils b) couplagesinduaifs c) couplagesrayonnants(Hertziens) d) couplagede modecommun lls sontégalem€nt dûs soitaux appareilseux-mêmes, soitaux process: e) bruild€ constitution f) brui1de la mesureelle-même Tous ces bruitssonl devenusde plus en plus perceptibles avec l'amélioration des principalement instruments, la sensibilitéet la vitessede réponse.lls deviennent pour les ensemblesd'échantillonnage. rédhibitoires Leur éliminationn'estjamais simple. . n e b o n n es o l u t i o nr é s i d ed a n s [ - e s c, o u o l a g e sl y o e a ) s o n t l € s p l u s g ê n a n t s U galvanique, l'isolement qui solution estcoùteuses si la précision exigéeest élevée. Les çouolaqes lvoe b) nécêssitent une séparalion des organes(lignes,capteurs,...) sensibles, des systèmssde puissance, ce qui est faisableau départmais souvent coÛleux ou irréalisable après.Heureussmenl cescouplages sontpeulréquents. Lescouolages tvoec) sonttrèsexceptionnels les couolages lyoe d) sontéliminéspar des inslrumenls appropriés ou par isolemenl galvanique. les btuilse) el f) par contresonttouioursdélicarsà réduiresurtoutl). ll taut étudier chaquecas €t la solutionp€ul êtrecomplexe. Parexemple, une pulsation sur un débit ou sur un niveau,si elleest lorle,pourraà premièrevue s'éliminer à I'aided'unliltre I b r u lt esl ici ls tsrmagénériquedésignantloutêslès erreurs de lransrrrssron dans rn messag6. -L M vAl-A^lcE . LE CAB'JET0u REcLEUR

31

32 p€lss€bas classique,actif ou non.cependant,si la perturbaionest t€lls que la mesure dle-mômeesttràsfaussée(débitpulséparexemple), h solutionquiconstiiueà nrodifier le process3€ragouventùès onéreuse. En ce qul concerneles règlesgénérales,il est souhaitable de respecterles points sJivants: - doter-lesor.ganes d'alimentation d'antigarasites efficæes(letransfodleolern€nt n'est uffsant) - fairelegùansmissions ptutôtqu'enlansion en int€nsité - générallser sl possiblelesisolem€nts galvàniques - séparerles o€arîesde glissancedesorganæde mesure - assur€rl'homogén6ité decmasses - udllserdestilstorsadésparpairodanslesmulti+onducieurs. Fiabilitôdes mesures: , La géa;ritéde forr{onnem€ntest l'un des pointsessendelgdanel'industrie.La notionde 'fiabilitéconcern€tout un systèmequi ùse à établirdes basesde définilion,de prévision el de contrôlede la sécuritôde fonctionnement. Lesdéliniûonsde baselellesque : (meantime betweentailureou tempsrnoy€nde bon bnaionnernent) - I',!TBI MTTR (meantimeto repair) n€ prés€nt€ntd'intérètque si les lournisseursp€uv€ntles prôciser.or, à l'heureæùdte, c93grandeursstatistiquesn€ sont généralementpas accessiblespour tes ensembles.il s'ensuitqu'iln'estpas possiblede danilier les visitespréventivesd;unefaçonlogique. ll est courantd'obsenrerdes défaillancascatalectique's (anât brutal).

32

PRELIMINAIRES 3iI

CALCULSDlNCERTITUDES

CTENEBALIIES est issue d'un appareillageplus ou moins Une 'mesure', vue par un instrumentiste, touioursdélicate,permetd'obtenir ("étalonner") dont l'implantation, diflicileà ajuster l'état réel de la grandeurmesurée. de une valeuritus ou moinsreprbsentative est correciesi elle indiquela valeursouhaitée,elle Une 'mesure',vue par l'exploitant, cas ... l€s autres est dout€usedanslous plus objectil,sait que la valeurindiquéeteprésente.cequi est mesuré Le spécialiste, av6i une csrtâno précision(f1yo par exemple)mais il reste toujours.une csrtaine probabilitépour que la valeurindiquéesoit totalsmentditlérentede la valeurvraie (par *1% ne signifieplus rien) exemplesi l'appareilrestebloquésur uns indication, Le calcul de la 'précision"€t de la probabilitépour que cette précisionsoit etfectivem€ntobtaàue est une démarchesouhaitablepour essayerde chilfrer un niveaude confiancr€n la mesurequs toutepgrsonneconcernéepourraitaccept€f. Ce n'est pas facile : par des chifTres - les utilisateurs absolus,mêmesi ceux'ci liennentà être"sécurisés" n'exislentpas - le calculstatisliquedont les principesdécoulentde la théoriedes probabilités' il s'agitplutôtde "mesuros généralement aux séries,or industriellement, s'applique prièàsau vol" qui n'ont pas grand chose de communavec la mesurerépétitivedu mêmeétalon. VOCABULAIRE: à consulterquandon n'estpas sÛrd'unmot esl la normeNF X 07-001 Le dictionnaire utiliséssont: Lestermesles pluslrôquemment '-

de la variableobservée accroissemenl accroissemen d te l a v a l € u rm e s u r e s du ;apier) de 250mm (largeur Exemple: enregistreur pleineéchelle125"

= Î52g sensibiriré TS =2 mmt"c de la grandeurmesurée MOBILITE: aptitudeà réagiraux petitesvariations Exemole: mobilité1/10de'c Ces deux term€ssontsouv€ntconfonduscar la mobililécorrespondà ce que les anciensappellaientla sensibilit6'

} M VA.AAJCE . LE CAF\ET OU RECJ-ÉUR.

33

u FIDELITE: aptitud€à donnerdes indications concordantes entreelles. JUSTESSE: aptitudeà donnerdes indications égalesà la valeurvraie(après ajustage). Exemple: le matérielde laboratoireest juste mais trop fragile pour être lidàle,certainsappareilsancienssontlidèlesmaistrop rustiquespour être justes. LINEARITE:

Valeur Indi quée

Valeur vrai e

1 : linéaritébaséesur le "zéro"et "l'échelle" (minimise 2 : linéaritéindépendante les écarts) HYSTERESIS: êcartentreles valeursà la "montée"et à la "descenle"

PRECISION : définition donnéeen page35 CLASSEDE PRECISION : ca termeest ulilisépourdes appareilsde mêmefonctronayantété teslés dans les mèmesconditions définjespar l'usageou par une norme.La classedonne en 7" de la déviationmaximale,l'erreur que l'onrisqusd'obtsnir maximale €n touspoinlsde l'échelle. DEFINITIONS: Erour absolue: soitA1 le résultat d'unmesurage et A, la valeurvraiede la mesureou la valeurconventionnellement vraie(voirNF X 07) l'erreur absolueôA (deltaA) est la ditférence A1 A 34

PRELIMINAIRES 35

ÂA=A1-A €n pratique: dans Iempératureà Xzc", !2C €st considéré commeétantl'erreur absolue. Erreurrelative: c'estle rapport+ en pratique: on parlede 'précisionrelative"Si unelempérature est d€ 50oc i2oc, l'erreurrelativeest : x2"C = t i o4o - ' = ! 4 o / " eræei si la températur€€st de 250"c t2"c : *.2 "C I er=Z6î-€ =t1.ôoo- =i0,8%

Remarque : toutesles erreurssont p r é c é d é e sd u s i g n e + , ( p l u s o u moins) car on ne connalt pas leur sens(+ ou - ?)

CALCULS D'ERREUR : - Sur une somm€ Théorème: l'erreurabsoluemaximalesur une sommealgébrique A + Bt C est la sommed€s €rreursabsoluessur chaqueterme: Â + ÂB + ÀC E x e m p l e i8 2 , 4 m 3 / ht 0 , 7 m 3 / h + 4 1, 9 r n s / hr 0 . 2 m 3 l h 1 2 4 , 3 m/sh t 0 , 9 m 3 / h - Sur produit,quotient,racine L'erreurrelativamaximaleest égaleà la sommedes erreursrelatives. Exemple:

^ml B

A = 1 5 0m e s u r é 1 à % p r é s( A = 1 5 0 r 1 % )

B=400à1,5%prés A.B= 150x 400= 60 000I ôAB Calculde aAB ? : il faututiliser: ÂAB ÂA ^B -Tr=lA-+T APPLICATIO ANU N EC H A I N E D E M E S U R A G:E

urb-ansmeteur ConvertisseurEnregistew Capte Valer

h ràgle€sl cellede l'erreurrelalivesur un produit: } M VAT.^ÀIC E

. tE CAÈ\EI OU REGLEUR.

36 e r = ( r 1 % )+ ( t 1 % )+ ( 1 0 , s % ) 4= t2,5/o

Intuitivement on pensequ'ilest p€u probableque les errsurst s'ajoutent, en etfetune yqleul plu.sprobablede l'erreurpossible€sl obtenue€n ulilisantune loi qui se rattache à la théoriedes probabilirés: Lqi des moindrescarr6s: elle consisteà calculerla racinedes carrésdes "précisions relatives'. Pourl'exempleci-dessus, 2+(il%)2+(+.0,5%)

+ 0,25 e r= t 1 , 5 À tralÂtrT - TV9tr

,--iJlrJ-!L!-bJ

l'9ca.rt typg ou écart moyenquadratiqu€est un indicecaractérisant la dispersiondes résultatsobtenusdans une sériede mesurages de la même valeur d,unegiandeur. ll est utilisépour définirla "précision" d'u-nappareil(constructeurs ou-laboratoires d'essais) s y m b o l e s: unité: pas d'unité,c'estun indiced'écart NIVEAU D EC O N F I A N C E L .I M f f ED EC O N F I A N C E P.R O B A B I L I T E S Le calculstatistiqueindiquequ'ily a 95 chancessur 100 pourque la valeurvraiesoit comprisedansun intervallede t 2 s

A1- 2s

A1

A1+2s

A1 estla mesurs s êst l'écarttype

La valeurvraiesest quelquepart dans la zone hachuréeet enco16,pas loulours, s€ulom€nt dans957"des cas. Demême,il y a : C l r : n ce s

50 x 68; 9 5:t" 98;

r 00z

InÈcrr,'.rlle

,67s s ( t ' i n ri ni )

PRELIMINAIRES 37

par exemple,voir NF X 10102) Dansles calorls d'erreur(sur organesdéprimogènes o/o, pr conventioncet écarttype relatilest égal on ulilise'l'écarttype relatif"expriméen à la moitiéde l'erreurretatve $ Ainsià une 'précisionrelative"de t 'ly" correspondun écarltype relatitd t 0,5% et réciproquement. PRECISION: La questionque l'on posele plus souventau suietd'unappareilde mesureest : quelle est sa précision? Autrementdil (NF) : quelleest son aptitud€à donnerdes valeursprochesde la valeur waie ? On ne peut pas répondrepar un seul chitfresi I'on veut tenir comptede toutesles causesd'erreur. ll y a au moins: au.laboratoire ont donnépourune La précision intrinsèque : les essaisde l'appareil série de mesuragêsde la même grandeurdite "étalon",un écart type relatifde intrinsèque êstdê t 0,5 tO,25/",on dirala précision variation de la :ïempérature,vibrations, Leserreursduesaux grandeurs d'inlluences pression etc...(voirles exercices) t€nsiond'alim€ntation, statiqu€, lmportant : La "précision"est une valeurrelativequi s'applique(sauf indication I'erreurabsolueen tous poinlsde contraire) au maxide l'échelle,elle sertà déterminer l'échelle. Erreurabsolue= "orécision"x maxide l'êchelle qus cetteerreurabsolue, ll lautremarquer estla mêmeen touspointsde l'échelle. "ce Exemple| transmetteurd'échelle0-l 000 mbar, a une précisionde 0,5%" que I'erreur signifle absolu€6stde i 5 mbar iôË t t 000 mbar= 5 mbar,c'esl-à-dire Ainsiæur unevaleurde 100mbar,la mesureest : 'l 00 mbari 5 mbar ou en srrsurrelativa: e r r e ua r bsolue 5 mbar = c7o ./at.a-;r mffi;6â' = îîI;I-â; ( c'est dillérentdes 0,5% du début !)

L M VAt-Al.lC Ê

LE CAFôJETDU RECLÊI,R

38 CAUSED'ERREURDANS LES MESURAGES

deserreurssst €n quelquesorteuneénumération L'6numération descauses.La liste pourrait plusieurs ci-après faireI'objetde livres. pour minimiserles lci, il sera laissélibrecoursà l'imagination de l'instrumentists influences, voiresupprimer lescauses. Erreurde principe de méthode Erreurde lecture Erreurde mobilité Eneurd'hystérésis Erreurde justesse ou d'aiustage Erreurdueauxgrandeurs d'inlluences Température Pressionstatique Variation de l'alimentation Vibration Tempsde fonctionnement (vieillissement) (pluie, Humidité neige) Bruit: champmagnétique électrique, ondeélectromagnétique Erreursurle zéro Erreurde précision EXEMPLESD'APPLICATION 1er exemple : une chaîne de mesurage esl conslituée d'un transmetteur de tempéralureprécision17o,étendued'échelle 0 - 250'c et d'un enregistreurde la même classede précision.L'enregistreur marque50'c, entrequelleslimitesse trouve la températurevraie ?

CapteurtransmeËeur Enregisteur Tempêroture L'€rreurrelativemaxi de la chaîneà pleineéchelle(précision)est égale à la somms dss erreursrelatives(précisions)de chaquecomposant.

ar = 1"h+ 1"h = ?h G.f/"1 L'erreur absolue(calo.rlée surla pleineéchellepuisqu'il s'agitde p r é c i s i o ne)s t d e : 250"cx (r2"/") = rs'c La valeurvraiequelquesoit le pointde mesure€st comprisedans un intervallede t 5'c

JÈ'

PRELIMINAIRES 39

Erreurrelaliveau pointde mesure: t soc -566= t 10% Le résultatpeutêtroannoncéde deuxlaçons La température €stde so"ct soc ou, la températur€ est de 50.c t 10% exemole: ulilisationd'unenotice lJesurede ta différenced€ pressionentre l'entréeet la sortied'un procédéde fabrication où la pressionvap€urchutede 1 S00kpa (15 bar) (r2ob!r) l2 OOOkPa

. : : : : : : . : : : . : .I:

(1o5 b8r)

i

IO3OO kP!

314"C

Le capt€urutiliséest réglablesurune plagede.1200à7 000kPa ; il est ajusré sur 0 - 2 000 kPa. Calculons,à l'aidede la noticede l'appareil,l'erreurglobale (précision) dansces conditionsd'emploi. NOTICE (manueld'instructions\

Garactéristiques deperlormances PRÉCISION: : 0,25 96de la plageétalonnée.y compnsles etfetscombinésde lrnéarite, hystérésrs et .eproductrbrlité. STABILITE a 0,259'.de la limrtesupérreure de la gammeOendant srxmois. INFLUENCE DE LA TEMPËFÂTUFE Pour le maxrmumde la plage.pa. exempie0-689kPa (0-6.89ba.) bar),erreurdu æur la gammede 0-i17/689 kPa {0-1,1716.89 zerc : O.5'/odelaptagepar56'C. Effettolal y compnsles erreursde ta plageet de zéro t I 7ôde la plagepar 56"C Pou.le mrnrmum de la plage,pa. exemple0- 11/ kPa(O-l,l7ba.) pour la gammede 0-117/689kPa (0-1,1716,89 bar),efieu. du zero t 3 "â de la plagepar 56.C Êllet tolal y CompflS les e..eursde plageel de zéro : 3,5% de ta plâgepar 56'C INFLUENCEOE LA PRESSION STATIOUE Ereu de ze(o 0 50âde ta trmrte Supeeurede la gammepour 1 4M P ar1 4 0b a r ) Erreur49 s 9".-" 1 ' O25o/.de la tecturega. 7 MPal7O bar) cecr esl une efieur systematrque qur p€utêtre elmrôe€par elalonnagepour une press@nparlrcrrir€re âvanthstallat|on

} M VAI-AÀCE

L: CâÂAET CU EÉ3.:LR

J:'

,o INFLUENCE OES VIARANO S t 0,05 % d€ la tirnitesrpérieutè d€ la qarnm€pat g iusqu'à 2@ H2 dans n'impo.le quel axe. INFLUET{CEO€ L'ALfl ENTANON Inléneureà 0,0057ode l'élenduedu signalde sorliepar volt. INFLUENCEOE LA CHARGE Pas d'ettet à pan la variation d'alimentation lournie au transnetl€ur. INFLUENCE O€ LA POSMOfl OE IIONTAGE Décalagedu zéro allantlusqu'à2,5 kPa (25 mm d'eau)qui æut étte éliminépar étalonnage.Pas d'ettetsur la plage.Pas d'ellet dans le olan de la membrane.

Aoolication: le transmetteur régléde 0 à 2 000kPa indique1 500kPa

-1.1.P..râc.i.çi.sn.; =Æ t Q,25o/o de la plage"étalonnée'

soitun€erreur relative O" t'ffi

{i

k% = t 5 kPa fu000

X 1oo= 0,33%

2 Stabilité: ! 0,25o/" de la limitesupérieure de a gamme= . 0 , 2 5X 7 0 0 0 k P a

rffi=r17.5kPa

" , = î + io' X1oo= 1 ,1 6 % de l,iltemoérature: 3 Inllu.ence t 1% pourle maximumde la plage( 7 000kPa) t 3,57opourle mlnimum( 1 200kPa) Commeil est indiqu6par ailleursque I'appareil(partiecapteur)eplusde 100oc,on peutimaginerdes conduilesde liaisoncourtes,ellestransmettront la cha.leur des conduitsvap€urpar conduction; noussupposonsune lompérature du capteurde l'ordrede 56'c. La plageaiustée€st 2 000 kPa,prenonsun atfettotald€ r 3,15%par 56"c.

40

PRELIMINAIRES 41

2 000 - r 2 0 0

;----Eô0-Ebô--

(voirrèglede troispage10)

= 0,34

3,52-0,342=3,167"

de 2 000= tt'ttiâôt d'oùt 3,15olo

ooo =

t 63kPa

soituneerr€urrglativede

Ti6ffi

x 1oo=!4,2o/o

,V PRESSION STATIQU-E: La pressionstatiqueesrde 12 MPa(120bar) 4.'ll eneurde zéro: t 0.5%de 7 000kPa =

0 , 5x 7 0 0 0 = -Tôbtr)Kt'â

120bu peu diflérentde 2 x 70 bar 4.2Jeïew de la gamme: considérons - 2/" de'l 500kPa= - 30 kPa

to,s % de 1 5ookPaJ#

-ffit Erreurrelative 7 AkPa

tffix

= t7,5kPa

Pç = -2% 10Q= to,57o

donnele signede Ueneurrelativeest compriseentre-1,57oat -2,5/". Le construcleur peu la sommedes que la racinê de faible.Dans l'erreur,il sait l'indication sera un pas gentilpour le ce n'est carrésque nousallonscalculer,ce signeva disparaÎtre, construct€ur, maisnouspensonscommelui, que cetle €rreurne devraitpas figurerici puisqu'elle p€ut ôtre éliminéeà l'ajustage. qu'en retouchantl€'zéro' en pressionet en "by-"on ne corrigepas Flemarquez l'erreurde la gamme.

c P..Q.S.[TIQN..QE : A.Ç.8 .M9.r$J. Elle perf intervenir-pourt 0,157odans le cas où les chambressont montées horizonlalemenl, supposonsqu'ilen soitainsi. g LESINFLUENCES : et de la chargesontnégligées Les influencesdes vibrations,de l'alimentation L'eneurglobaleà la valeurde mesure€st donc:

.t- M vAl l.lcE

LE CâRNET OU REGLAJR

42 e) ç.ae9..AgçU.n.s : Blé.€u.ti.çn. ar=t

( 0 , 3 3 ) 2+ ( 1, 1 6 ) 2 (4,212+ ( 2 , 3 3 ) e+ ( 2 , s ) e + (0,15)2 1 2 3 4 5 6

17,64 Précision= t 5,5% b) ; il sufTitd'informerle construct€ur que I'appareildoit fonctionnorà 12 000 kpa de pressionstatique,ou l'appareil a été4us1é en pressionstatiquepar le cli€nt.. Précision= t 4,4oh

c) .S!..d.-e..glu,-s..Sq.e].gg..e.ç..p..fÉç.e!..!i9nç..-s.9n1..gtig-e..ç..pour que ta rempérature de t'appareil restemodéré€ : =x1.2o/o Précision c'est une bonneprécisionpour une ^P de 1 500 kpa à 12 ooo kpa de oressron statiqu€.Encorefaut-ilconstaterque l'appareil travailletrès en bas de sa gamme,si le mêmetransmetteur maisde gamme3oo à 2 000 kpa avaitété cholsi,-laprécision étonnantode !0,4c/cauraitété atteintedansles mêmesconditions! Exqrcice ;Vérilier, en rrenant te 2ème exemple depuis te début, que les perlormancesde précisionseraienteflectivementmeilleuresavec une aamme'de 300 à 2 000 kPa.

42

PRESSION {I

PR E S S [ @ N = uneFORCEdiviséeParune SURFACE UnePRESSION Qélinilign-:

' Anciennement:Pression=

(kgf/cme)

D^'4 'En anglais: ,Dc e',ù inch \r ffi . L'unhéNewton-i:ar-mètre-carré (N/mz)a un nompluscourt: pascal (Pa)

M é c a n i o u e : | a p r e s s i o n e x e r c é e s u r d u s a b l e ( p a r e x e m p | eplat )par.Unebriques *-ï6îîÎÛs : iniportanleque la pressionexercéepar la mêmebriqueà

Lalorceltepoiasdelabrique)estlamême,mais|asurfaceestp|usgrand doncla piessionexercéepar la briquesur le sableest pluspetitequ'en 1. : F étudede Ia pressiondans les liquides) Hy.df.çSlatj.SU.e : Jondamentaux Minicoursen troisthéorèmes 1er/LAPRESS|oNS.EXERcEPERPENDIcULA|REMENTAUXSURFAcES -\-

En sortantde ce récipientcabosséet percé,l€ j€t f a i t u n a n g l e d r o i t a v e c l a s u r i a c e; i l e s t perpendiculaire à la surTace. maisPITOT(F' 1695'1771) n'y a pas Pensé Ceciest connudepuislonglemps, quandil a inventésontubede mesurede vllesse: -

--l

L'entonnoir(maintenants u p p r i m én) ' a u g m e n t een n 6 n l a h a u l e u r h ( m a i s oerlurbela veinelluide). } M VA,I-AIJCE .

LE CAFNET ùJ RECL:LF

43

44 2ème/ SUR LA MEME HORTZONTALE, tL y A t-A MEME PRESS|ON

ça lyssi c'estconnu,mais.r'inv€nt€ur du crichydraurique (pAscAL,F. 1629a réflécfri peu ptus un que tes aurres et â ôur"ni, d€! ftc;jl;p;;Ës 169?),V av€c des p€litespressions.

S=lOOOcm2

La pressionà gaucheest de : l'= J 0 \ æiat d€lamass€1k€)

Lapression esrtamêmea;r"il(L:fi: 1 ô N jîiÊr 1 000crne= 10oooN

horizontate) d,oùuneforce= p x s =

L'équilibre s'établitâv€cun€ massede 1 000kg (dontle poids : r0 ooo N). Remarous: PourI'instrum€ntisto, la solutiondes problèmesde niveauxliquides, commenc€souv€ntpar l,écriturod'une égalitéde prsssionen deux points d,une horizontalê. 3ème/ THEOREME DE PASCAL

p=h.P.g P = pressionen pascal h = hauteurdu fluide€n mètre p = (rhô)massevolumique du fluideen kg/m2(l 000foisla densité pourles liquirCes) g = 9,806rvs2 (accélération de la pesanteur) La pressionen.unpointd'unliquidene dépendquede la hauteurdu liqukce au dessus de ce.point €t ds la naturedu liquide(massevolumique). La volumedu liquideou la formàdu ànteneur Jinteivrentoas I r.6nrrcompte,évenlu€llemsnt, de la pressionqu'ilpeuty avoirau-dessusde la surtacs du liquide.

44

PRESSION 45

ll y a la mêmepressionau fond de ces deux récipients:

mômes(Force= pressionx Donc,les forcessxercéessur les londs serontles 'l surface).Pourtantsi les volumessontde 10 | et de ms,il y auraseulement10 kg d'eau dans I'un,mais une lonne dans l'autreI L'intuiùons'y perd,c'ast pourquciil a lallu attendrePascalpour trouvercela, mais c'est aussi une raisonde hienconnaîlre:

P=h'P'g ou gaz)esl appeléepression La pressionexercéapar un€ haut€urde fluide(liquide hydrostatique CALCULDE PRESSIONHYDROSTATIOUE Quelleest la pressiondansl'eauà 10 m de prolondeur?

-

ctu

-

P = h . p . ga v e c h = 1 0 m p = (1 000.d)en kg/m3 ='l 000kgtms er g = 9,80 P = 10 x 1 000 x 9,80= 9e 000 Pa (presque100 kPa,pourun baril laut 10,2 m). A retenir: 10 m de colonned'eauexercsntune pressiond'environ100 kPa 10,2m CE ='1 barsoit10 200mm CE = 100000Pa d'où1 mm CE : 10 Pa (1 daPa: 1 décapascal) Avecun autrêliquida,saulela dênsitéchang€rail(p = 1 000.den kg/m3) Ainsiune hauleurde liquide,on m ou en mm peutservirà exprimerune pression.ll faul bien sûr préciserquel liquide(pourp) et, pourune grandeprécision,il faut penser à la valeurexactodo g (page254). aux également ATMOSPHERIQUE : la lormuleP = h p g s'applique l-A PRESSION gaz : la hauteurd'air qui entourela t€rre exercaune pressionappêlé9pression du nom de l'instrument pressionambianteou pressionbarornétrique àtmosphérique, qui sertà la mesurer. une pression Pourse laireuneidée: une hauteurd'airde 10 km à 1 kg/msreprôsente ou millibar. de 10 000 x 1 x 9,80= 98 000 Pa soit980 h€ctopascal moyennoau niveaude la mer et à 15'c, €st de 1 013 mbar La pressionatmosphérique (101325 Pa )Ellepeutvarier,avecla pluieet le beautemps,d'environt 25 mbar;bien glr l'altitudeinterviont(h diftérenl). } M VATÀNCE

LE CAFNET ûJ REGLB.,JH

46 d,indiquer \orsqu'onparlede pression,il.estindispensable si on a tenucompteou non de la pressionatmosphérique( p"ru ) D6finitions : c.9à

3.{.

:3 ;31 ?u

DrêlJonrmbiarttc-----?

ou'ptclsionrùnosphériquc'

Ë: u'l-o

Le VIDE €st un€ pressioninférieureà ra pressionatmosphérique. pression Une inférieure à zéron,existeoas. Quandc'estla quantitéd'e.pression en prusou en moinsde ra pressionambiantequi est.intér€ssante, ra pressiôn.esrcomirée a pànii de p.mb.Erià-erialie'ieratve, quelquefoisetfecrive("r:lp!g : pressionde. gonfrage, o:iià pneu de voiture).'par clntre, la pressionqui intervientàans res calc-urs res gaà par exempiâ,est ta pressionréelte.Eile doit ètre comptéeà partirdesu-r zéro,'d"âns1;cas','Jn-broci.e "pression absolue". Zéro_est-le-vide parfaitqui,bien sûr,ne peutêtreni atteint,ni déé;quand on s,en approch€,on parlede videpoussé. La pressionrelativeest ra prusfréquemment utirisée,car ra prupartdes capteursde pression'soumisà ra pressionambiânte,r"ruiÀÀi en reratif. pour il leurlaut un videpouisé dans unechambreditede référence. mesureren absoru, ùLouv€nl on.peut ajouter1 bar à. la pressionrerative'pour en faire une pression absolue,mais il convientd€.r€tenirque ra quantitéexacieà ajouter, esr ta iression ambiantede t'endroiroù esrfairera m'esurà, àr-màr"nt o,: o^ â uâ.àinG'Ë firession abs.olue. ce qui justifiera présenced'un baromètràJans |aterierd'instrumentation, en partiotliersi la fabrication utilisedes gaz.

Ellesotfrenrdes possibirités intéressanles, au besoineilespeuventêtreréalisées par l'insfumentiste. Le.principe est simple: mesurerunehauteurh et appliquer p = n.p.g e x o m p t:e1 m d , e a u- 1 0k p a ( e x a c t e m e n1t0: , 1 3 ) Liquides couramment uùlisés: 'Huila de vaseline coloréeen rouoa densiré :0,851à 20.c congélation : - 3S.c ' Eau,colorée €n vert dansité:1à20.c congélation : 0"c ' Télrabromure d'acêtylène^(rouge foncé,liquideêpais,toxique) d€nsilé:2,96à 20.c congélation : 0"c 46

PRÉSSION 47

' Le mercure(Hg)toxique,est maintenant prohibé à 20"c d€nsité:13,5458 38"c : congélation Remarque: les appareilsà "colonned'eau"utilisenten lait de l'huilecoloréequi ne (t€nsionde pasd'évaporation mouillepas la madâreplastiqueet ne subitpratiquement faible). vapeurtrès Appareillages :

t1

**ïHl .@H , \ Hl' "..ô - \,,ILJ;"*""

.H l MfMË1.{-*" puisqu'onmesureh, un tub€ en vinyle La sectiond€s tubes n'a pas d'importance tanspar€nt
3 Colonneinclinée

l€st plusgrandque h, la lecture6st plusfacile:

r =sln* cr

âVeccr=3oo ( sinso"=|

.F M VAtl rcE

LE CAFNE]' C! FEGLSJR

) :

l=2xh

48 4 baromètre à mercure : cet instrum€nt de mesur€de la pression

1tïiljtr'or"

datedu 17ème siàder,ires iedemier instrum€nt t ;ritË;;;;

maisleurconrrôre nep€urefaire """"'h i;f,ïff#J1ffi.ïtmodes d'emploi .^.

(Où * -\ - a j - . - r r ^ - > ' ' J ^ - - - \É ë

r-il r--f

1

(1)tubeoe aouroon2l::::**',qid

d'un siècre,on en trouv€pour todes rË.

Fabriqué ipuis prus rry, 18g4) ù"..1on. et de torm.s tàs variées.

(2) roufftet : extrâm€mentabondqntdans toute r,instrumentation pneumatique,

unepression "n ,â"-torcJËI Ëisu.t""" dusouffiet..opposé 1l-I?l:,fo.fT" 'vvvr à un ressort, irfournira undépracement proportionnàr a rapiessioÀ.-"''(3)capsule: lut tràsutilisé,I,eslmoinsde nosjours.

(4) membrane: t€te qu'ereestdessinée, ere-estassezpeuutirisée (fragirité) maisir en exist€d€ trai.perteâion"àËJ qii iont merveitte dans res meèures de dirférencede pression s td"ge aôi."ï dâil;; ;Ën. oitrei"niiJlàî tËs; ï; lci nous entronsdans re peg pneumatiQues -o-maine e' électroniques. cett€ insrumentation dont."capr€urs-transmettours" r" ôÀnâ.on"" *-est tonaarfiàË"-iâï r,ooj"t cl'unchapitreà part: Transmetteur. Ëô ËéT: Lesmanomètresélectroniquessont présentéspage

54

UNT|-rF DEPRESSION L'unitéde pression (irn'v a biensùrqu'uneseureunité pression lnt€rnationar) est ie oâscar,.-àir-Ëài'-nâi,iiri" ondeutiris€ dansre système beaucoupd,autres expressions . , certaineslont roieroeJa fitr" ;;;;ffi; ,rapruparr sonrirégales.

T A t s [ . 8D E C O A { V E R S t O N > + Les six grandeursqui sont.intsr -- --' sont indiquéesici pour permettrera _itesen compréhension éventuelle de vieillesnài"". . Toutesces conversionssont d,ailleursfaciles à retrouveravec p = h p g sauf æur les expressionsU S où il faut retenir: .l pSl = 6 900 pa t L'inventeur sn est Evangelista Torricelli,hatie,160g- 1647. 2 Le mercureest €xtrèm€m.enr pratiquepour les mesuresde pression,nrais ir s,en est fait dans tes pays industriatiséslil t;tï;;-.;#,Ë,ion tqrip".rri'iàrË.î". egoutr, ooncdiansles rivières)que l,alarme" OtÀO*nàË','in ,r"g" €st maintenant prohibé. 48

PRESSION 49

N/mr Pa

N/mn, Mil/mr MPA

ll{/mr t0-i

I N/nrmr I MN/mt ,l MPâ

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I

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2.{909 l0|

2.1909 t0.r

} M VAIÀJCE

2.4909

2.5,r0 10,,

2.4583 10.!

LE CARNETqJ FrcLEUFI

r.8676

0.3937 10,

25.4

27 . 6 8 |0

0.36127 |0 . '

50

Lesmoyensd'aiustaoe en mesurage de pression: Commepourtous l€s inslrumentsde mesuragequi sontprésentésdans le CARNET, l'opérationd'ajustag€(miseau juste, anciennement"étalonnage")consisteà : 1/ SIMULER : gén6rerla grandeurque l'appareilaura à mesurerdans l'unitéde fabrication(de prélérenceav€cun lluidepratique: de l'air,de l'eau,de l'huile,...). 2|/MÊSURER: la grandeursimuléeavec un appareilprécis(s'il est fragile,ce n'est pas grave,ça s€ €à l'atelier) 3VAJUSTER : l'insùumentpourqu'ilfoumisseune informatlon correspondant à celle de l'appareilprécis,c'est-à-dire un certainnombrede mbarou de mA qu'ilaurafallucalculerau préalable. Simuler avec l'aircompriméde l'at€lierjusqu'à7 bar, au-delàuns presse,un groupe compress€ur ou une balancemanométrique dite"à poidsmorts"(page52) Mesurer avac un manomètrsde précision(on disait"étalon"ou "de vérification'mais ces deux termes doiventêtre réservésaux servicesolficiels),superbeappareil mécaniquedont la précisionatteintt 0,06%.Les manomètresélectroniques, moins lragileset de moinsen moinscherssontencoreplusprécis.Un apparsilde qualitédoit égalementôtre utilisé pour m€surerla sorlie du transmeneurélectroniqueou pneumatique que l'on va aiuster. Ajuster c'est une aflaire de tourn€vissur les réglagesde "zêro","d'ôchelle', éventuellsment de "linéarité". Des explications sont donnéesdans les noticêsdes constructeurs, mêmespour les manomètres, mais la pratiqueest indispensable, elle peut ètre acquisepar apprentissag€ à l'ateli€r.Ouandau calculdes milliampàres ou desmillibars à la sortiedu transm€neur. le CARNETDU REGLEURestfaitoourcara (règlede ùois,page11)

'

à l'anentiondes ancirrnsdu métier: biensûr,moi aussij'ai pensô"6talonnage des mesuresde pr€ssion'maisfalsonsun etforl,le langageévolue!voir R2 page7 50

AJUSTER

MESURER

SIMULER

A LIM ENTATION

to a2

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3 T 1 T L À R O U S S E: SIHULER

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i : _ i r ' : l o v c n , . 1u' n e n : t s r : : ' : 'l( n: -: .AÊNE'i- AJ REGLEUFI

:)r

52 La balencemanométrique,diteà poids morts est à la foisun générateur de pressionet un appareilde mesurede précision( i 0,01%). A piston:S=0,5cm2 B cylindre C & E plateauxrecevantles masses; ne pas oublierleurmasse. F masses; ellessont graduésdirsctement en bar ( Pressionen Uar= $ )

-:--*lH 0

Doc.

activedu piston ,,G surface huite 'r I l'instrument qu'illautduster

K cabestandu compress-eur à main L pistondu générateur de pression,en fait, la vis elle-même BOURDON^ ; u corpsdu comprêsseur R & S pointeauet coupellede remplissage en liquideH

le générateur de pressionou de !1,:ll.,t"de merveilleuxappareilsporratifscomporranr précision,, t,alimenrarion du transmetteur et t,afTichage du signal Ii"l,^9AT9T^9tr_e-cte de sortieenpneumatiqu€

et enélectronique ......de quoiièu.ii Ààir-l;à;ËÀ";l

Dac.

Lorsqu'ona lait un

Remarque:

52

SCANDURÀ

a consciencieux,veillerà ce que personne e sousprétexteque I'indicationlournie par I'instrumentde mesure, est dillérentede'!'état du procédé.Le régleu1doit d'abord être absolumentcertainque !'état du'procédé ist effectivementdiflérentde ce qu'indiquel,in&rumentde'mesue (ce contrôle. n'est pas toujours évident,it est quelqueloisnécessàire d'improviserdes moyensde vérilicatian)

PRESSTON 53

Voir page 161

PRESSOSTATS Les appollationsen "stat" (pressostat,manostat,thorrnostat,...) désiqnentdes appareilsdéclenchantun à une valeur pr6régléede la grandei.rrmeéurée.ce n€ sont pas des instuments de mesuragemais des appareilsde sécuriré, d'alarmeou de régulation"Iout-Otr-Rien' Ressorl

S o uft l e l

a./-

Doc Georgin,voir page152

CAS DU VIDE

s'appellele vlDE. !? zonede pressioncomprisesntrao et la pressionatmosphériqus c'est un domaineà part,l€s matériauxy ont des comportàment! panibi.rliers, et bien sùr,plus..l€.vide est poussé(prochede zéro)plus l€s comport€m€àts sont particuliers (ce qui d'ailleurs.justilie l'intérôtque les nationsportentaux laboratoires dà l,espace, genre"Spacelab"). on utilis€industriellement, en particulierdans I'agro-alimentaire, des videsde prusen pluspoussés: ces videsse mesurentav6c un appareillage tràs spécial.pour les vid€scouranlsles transmgneurs électroniques convienn€nt.

.I- M VAIINCE

.

t€ CAFINET ûJ Rtr: A.jR

53

54

MANOM ETRESELECTRON IOUES .fBuggç-gle contr.ainter par I'intermédiaired'une membranedôformeune 6ièce sur laquellesont La.-pression collées ou "diffusées",desjauges de contraintesassociéesen pont de Wheatstone (ass€mbleoe, pourmesu€rl'un€d€nùÈolles) ùésconnu, d€ résistances . Uneéleclroniqueassociéep€rmetd'obtenirun signalde sortib4 -20 mA. Cellulecaoecitive La menbranesoumiseà la pression(pardirectou par l'intermédiaire d'unehuile d€ profection)€st une das "pl4ues' d'uncondensatour(pags144) . Lesvariationsde pressionentrainentdes variationsde la capæitédu condensateur . C.ristalde quarf La pressionà mesurercr6e une compressiondu cristalde qmru nrodiliantsa fréquence

de ;ésonance ( la kéq€nc€de résonnanc€dun quare so mesureessêz tæilementà en jr.rge der millionsde montresnumériquesqui sonttebriqué€s chaqueanné€l) .

Cerabar.. .Lemanornètr+transmetteur de presslon . Compact avecou sansindication localeLCD . Letransmetteur manomètre sansaiguille, ni baind'huile.

. Celluleéramique . principecapacitf . précision 0,2% HUNINGUE . tenueexceptjonnelle 3 ruedu Rhin68330 T é 1B. g6 90 08 5 T é l e x8. 8 15 1 1 aux surpressions et Télécopieur. pulsatlons. 89 6948 02

Endress+ Ha

+ que la mesure

54

Endress+ Ha

TRANSilENEJRS

s

TRANSNÆETTEURS E ET TRANSMI Les hommesou.les appareilsqui ont pour tâche d'assurerle fonctionnement d,un proceoeIndustrieldoiventêtre informésdu comportem€ntde ce procâJé. c,est_à-dire qu'il faut.mesurer,sinon toutes les grandeùrs,au moins ôuelquesoiandeurs caractéristiques de ce procédé; voir mêhe se contenterde capier Ëi-vaiations oe cellesque l'on sait mesurer. Les hommespourraientp€ut-êtrese cont€nterd'une indicationsur place mais les appareilsimpos€ntque l,information soittransmisejusqu'àeux. une grandeurcommera températureou ra pression,en une information JlansfoS.er pouvantcirculerdans des tuyaux,des câbles,des fibres'optiques ou par ondesradio est maùèreà réflexions: - Réflexionssur les mesur€sindustrielles : pour assurerI'asservissement d,un€ grandeur,il fautcommencer pa.rla m€sursr,elieou ses efiets. - Re,flexion sur l'aspect thârrique"de ces technologies qu'uneqrandeur : comprendre pnyslqu€menl concrètepuisseêtretraduitêen ùne information quaii immâtérielle, ne relève pas du simprebon sens, ir raut rorcer son esprii à effectuerune gymnastique intellectuelle ! c'est cela que nousappellerons l,aipectthéorique. - Réflexionsur le lutur : l'évolution de la régulalion, c'est-à-dire du fonctionnemenr automatique des procédésde production industrielle est très liéeà l'évolution des tecflniquesde mesuragest de transmission. DEFINII-IONS: capteurs ' lransmetteurs:commeir est remarquépage7 (R3)dansresappareirs de mesurageil y a généralement une partiecapteuret u-n e gârtietransmetteur. I est souvenlrmportantde distinguerces deux parties.L'appellation de ces appareils devraient. êtrecâpteur- transmetteur, maisc'elt un peu long ; en pratiqueil est utilisé un seulde ces termes,étantsnlenduqu'uncâpteurqui ne transmet rienn'intéresse personn€,pas plusqu'untransmetteur qui ne capterien ! dun.capteur à mesurer.La mesurede cenegrandeur varre l une lItr!:vareurminià uneii y.a ra grandeur o valeurm-axi.ll est usuelde parleren pourc€ntagà de variation: le mini esr 07", le maxi est 1oo%.La valeurde àe pourcéntage êst-l,iniormation à Ùansmenrs. Pourâtrecomprisepar les appareilsrécepteurs, cen-einformation doit étre mise sous forme préciseappetéesigààt et,,en |occurrenc;, tig;;i;; sortiedu tansmeneur. Transmission: La signalde sorliepeutavoirdes formestrèsditJérenres, €nrreaures : 1/ un€ prsssiond'airmodulée

mesure 0t .

* - l

50t

signol 200 mbor

600 mbor

I

loot r

I OOO mbor

standardu.s = 3 à 15 PSI (- 208à t 030mbar)

60 2/ un courantélectrique

mesure ot signol 4 mA

50: 12mA

lo0r 20mA

d'aufiesstandardsont été utilisés: 1 '5 mA, 10 - 50 mA, 0 - 5 mA,0 - 20 mA,0 - 5OmA. par exemple numériques, 3 des signauxen tension: utitisésavecdes indicateurs 0à2Vpour2000points. 4/ les signaux numériques: (on dit aussi sorties digita.les)ils. sont relativement nouveâuxmaisle fait qu'ilssoienttrès commodesd'emploiles destineà supplanter toutesles autresformesde transmission. pneumatique) a provoqué.le La lransmissionpar pressiond'airmodulé(transmission un savoir-faire demande l'€ntretien développementdtinstrumentsmécaniquesdont "instrumentiste "régleur ont régleuf' ou en instrumentation" particuiier.Les appellations de et souv€ntnécessaire, pouroriginece sâvoirJaire,c'e!t pourquoiil €st intéressant pn€umatiques. des instruments prendret'abordconnaissance de la tectrnologie

IE9-H.N9.çp.EI.E-,,p.,F..S-.INS..T.RU-M.FN.IS,P-N.EUMAJTQ!J.E-q Cetle lechnologie malgré tout I'attach€mentque lui port€ un grand nombre et d'utilisateursest ên très n€ttep€rts de vitessepour diverses d'instrumentistes raisons:

aux sagnaux accessibles sontdirectement 1/ les puissants moyensde l'informatique €n pneumatique une conversionde signal€st nécessairs. électriques, avec des mesuresentraîneparfoisdes distancespeu compatibles 2/ La centralisation par la lransmission âir comprimé 3 D,une façon générale, l'instrumentalionpn€umatiqueest Jorte consommatrico d'énergie : â l'uiinage des pièces mécaniques constituantl'appareil comme à I'utilisation.

vérins)étantpieumatiqu€s, (vannesautomatiques, Maisla plupartdes actionneurs possible. pas production Dansce cas il toujours d'aircomprimén'est l'économie de la par peu sensible construction simple, y a des installations où un matérielpneumatique qui électronique est préférableà l'instrum€ntation âux conditionsd'environnement, devrailfairela mômechosedansles mêmesconditions.

60

TMISr/ETTAJRS

6l

p€uventfournir: Lesélémentscapteursassociésauxtransm€tteurs - un déplecement: tub€de Bourdon, czrpsule, soufflet+ ressort,etc ... - unoforor : souftl€tseul,tubede Bourdon, m€mbran€, etc... Remarque : les lubas de Bourdon sont utilisés dans certains appareils pour le déplacementqu'ils lournissent(tubes en C, hélicoldes,spirales)et dans d'autreg appareils,pour la lorce qu'ils fournissent(tub€ en C seulement): la torce à exercar pour mainteniren position l'extrémitédu lube quand la pressionaugm€nte,est proportionn€lle à la pression.Si I'extrémitéest libre,c'est son déplacementqui est proportionn€là la pression. Les membran€ssont aussi utiliséesde deux façpns,dans le cas du déplacement, celui-cidsvre être tràs petit, sinon le déplacementn'est plus proporlionnelà la pression.

PNEUMATIOUE DETECTIONet AMPLIFICATION Syrtàme buse . palette p€rm€tde transformer Le systèmebuse-palette de très faiblesdéplacements pression. en d'importantesvariationsde ll est constituépar un orificede luite (la buse)plus ou moinsobturépar la proximitéd'uneplaquette(la palette). Une restrictionde diamètreplus p€lit que celui de la buse fait que I'alimentation ne peut pas comp€nserla fuile,donc la pressionavantla buse (P6) varie avec I'importanca de la de la fuile, c'est-à-direavec l'écartement palette(e = epsilon). Ouandla palettelermela buse (e = 0), la fuite€st nulle,Pp prendla valeurde I'alimentation : 1,4 bar. ,, = faiue ( e i O, diamètre La fuitemaximaleest obtenuoavec un écartement la fuits est limitéepar la surfacede de la buse) ;au delà de c€t écartement, plus. sortied€ la buse,la distance€ n'intsrvient La pressionP6 ne peut pas desc€ndreà zéro car il n'y auraitplus de fuiteI d'oùle choixd'un signaldâ=lé : 3 - 15 PSI ou 200 - 1 000mbar! Commel'indiquela courbede la page suivantel'évolutionde la pressionde buseen fonctionde la distancebuse- paletten'estpas linéaire:

r le décalagea été conservésur les signauxélectriques (4 mA) car il prôsente l'avantage consid6rable d'lnlroduireune distinctionentre0 mA = absencsde signalet @/"= 4 mA = signalexiste,il està sa vajeurla plusbasse. + M vAl-ANcÉ - LE c,eFNÊTou cÊGLRJR-

a l

62

( 1 , . Ir s )

"restriction" Al irncntiltioû

lI l

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0,I

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buse restri ction 2 à 0,5 d

0,3

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I fiEn

1 e maxi = i i m n

€ (nm)

0,4

Le systèmebuse- palenene p€utpas êtreutiliséseul: a) parcequ'iln'estpas "linéair6" b) parce que la prêssionde buse dépend de la pressiond'alimentationcomme l'indiquela courbeen pointilléscorrespondant à une alim€ntation de 1,2 bar. c) parc€qu€ les débitsà traversla buseou la restriction sontlrop faiblespourque les variationsde pressionse fassentrapidem€ntdans l'enregistreur ou le régulateur placéà distance.

HpLais..dlampli.liçeti.qn .de.déhil...i

d'air pour la transmission de la oressionmoduléeaux Elôlq : délivrersuffisamment appareilsen aval Relaisà fuit€continu€(ouà étranglement) consommation : 200à 1000mg/s(0,5à 3 ms/hTpN) la membraneM et le ressort R travaillentensemblepour donn€r aux clap€ts un proportionnel déplacement à la pressionbuse. La chambro4 reçoitla pression d'alimentation. La chambre2 est à I'atmosphère. La pressionde iortie Ps, de la chambre3 peutdoncvarierde 0 à 1.4bar.

/

I

" "iî":"",:::,.

2 I

l i r lÈtrod f,rJ.Éltctr t rL raNrrlior

EÈ^.r

Relaisà luilediscontinus (ouà contre-réaction interne) Consommalion : 50 mg/s (:0,1 m3/hTpN)

62

TMNSTCTTAJRS

I,il

--+

69

ùat

Dansce relaison n€ mesurepas sêulementla pressionde buse (membraneM1)mais aussila pressionde sortie(membrane M2). c'est la différenceentre ces deux pressionsqui commandeles clapets.si les deux pressionssont 6gales,il n'y a pas de fuite et pas de consommationd'àir. si la.pressionbuse augmente,l'ensembledés deux membranesdescend,le age vers l'atmosphèrereste fermé mais le aged'alimentaùons'ouvre : p" auimente ; lorsqu'elleest de nouveauégaleà p6, les membranesrepr€nnentleui poiltion, te aged'alimentation est retermé.si la pressionbusediminue,l,ensemblâ des deux membranesse soulève :P5-diminue : iorsqu'elleest de nouveauégale à p6, le ageà l'atmosphèrese referme. tJ--t

Relaistiroir -t--

l l

l* Réuniles lonclionsde détection

et d'arnplilication. Déplacement de quelquêsdixiàmes de millimètres.consommationen régimepermaneni semblableà âeiledes relaisà ' fuite continuemais plus forte en transiloire.

.r-ra vall.JcE

- LE C F\a€r ûJ n€cLE'JR-

q,

64

Sciêsre. de..B.rincip ei.'un..tr.ansmçnçsr*à..heta!.-.d-e*!q.rçes Ce sôéma est égalementutilisépour des appareilshydrauliques.ll a permis(il perm€i toujour-s)la .constructiondes instrum€ntsparticuliàrement robusteset liables qui marquèrentla Mesure et la Régulationindusûiellependantune grande partie du vingtièmesiècle.

Théorie(explicationdu schéma): La bafanceest en 6quilibresi Fxlr =RxlZavecR= P6 (pressrbn nodutée\1x surfacedu t. soutfletd'oùPm = 51S-fu soitPm= k x F La pressionmoduléePm est une fonc{ionlinéaire(k €st une constantequandl1 et 12 ont étéfixées)de la forcefourniepar l'élément capteur. La pressionbusen'étantpas nullelorsquela pal€tt€€st dqlagée,ce dispositifne peut pas déliwerun signalà vrai zéro. Un ressortp€rmetd'amenerle décalageà 200 mbar.

I , 4 b .l'-

Equation d'{uilibre: F x 11= P6 x S x12 - F,"".o n t.

Xlz

t^

rm=rxE-re+ Frxi;Ë = décalagechoisi: 200mbar 3= tr" lr

1

( gainde l'amplificarion mécanique) Ër S= d'otr l'équationlinéaire :

64

Pm = c.F + 200 mbar

TRANSTÉTTBJFS

6

ce qu'estun basepourcomprandre excellente une est simple ce sôéma mécanique

'"' 0".'.Y".t!T"-..:,::î:L',",':,;p:lfï:,à,I?'o1lS pneumatique' ( ;fi:li#"t:T#ilr"n,a" so.it-ieui'tâctrnologi'e d.une boucte o"'îeg-"iàtiil'lue.lque appareits numerrque ,Ët';iô;-*Jâ éleclronique,

làsemule de la boude'

D é t i n i t i o n : L o r s q u . u n s y s t è m € e s t acette s t r efonction, i n t à d é on | i v dit r e rque U n ce e ' 3système o l t i e ' qest uiestune r'endË!;l'"iràrt"à"nt oe précise fonction asservi. conçu.pour délivrerun signal .de forces, -est Exemple: un transm€treurà barance c'est un systèrn€assewr' pneumatiquep.opon,onn"ià Ë io'Ë q''it reçoil' (F) produitedans le souffletou sur la - Le signalà l'entréedu.système-est11j.9:f mesuree' membranàde mesure,par la pression - Le signalde sortieest la pressionmodulée(Pt1) pm ra fonc*ionproportionnerre - La sortieest un€ fonctionde r,entrée = kF. C,est DETRANSFERT FONCTION Lerapportentrs|asortiest|.entréed.unsystèmeasservigstappe|é|onctio ' transfert de ce sYsteme exem ' Ple: Pt=kF sorlie Pm enlree r est uneconstante' Danscet ",etpt",-t" lonaionde translert BOUCLEDE REACTION

dont on réiniecte uliliseun disposirifamplilicateur on asservissement' un obtenir Pour réaction étéEenrde i";;À" à l'êntréeParune boucle de coÛPAEArson

a I iloedta! ion

L é | é m e n t d e c o m p a r a i s o n e x é cd€u-p"it"tpr" t €nature | a s o uoifiaËnie' s t r a c t i o l Pour € n t r eles . ô .èomparer' e t | e s i g n ail| dlaut eréact convertie est L'entréeet la sortie p"uu"-i-Àt'" tË'piettion d6 sorti€ convortirl'uneou l'",r", Jiî"tîL-"'

iltî,î,ja;Hîr:l

et de la ôaîne d'action t'équation ,". s.edétermine en écrivant

f Oqu.rionde la boucle de réadion'

} M VAANCE

- LE CAFNETDU RÊG-ruR '

65

66 EXEMPLE D'UNSYSTEMEOELIVRANT UNE SORTIEPROPORTIONNELLE L'ENTREE:

1. Chalno d'ection :

lère équdon s = A(e - sJ

2. Bouclc dc réaction :

2èmeéquaion.'= â t en rempbçants' par3avateurla .lère équatondevient I

s=A(e_6s)

d b ùs = o " - f As G-+s=Ae

*-o"

'ffiy-r" "

=FGÆ

e

Dansler systàmes asservis, le gah A de ramp[ficdeuestgra^d.parexemple: I @0 I c-5

t J#t#

e

oulbnrcirqueA+ c elt por.r dlrfér$rdeA AG

t 'F0

t - Gc a a r O

66

TnANST€ÎTE'JRS

a

CsÂcllrshÉ: 1/ pourobtenirunetonctionde transfertfuale à G, il fautplaceruneréaction fualeà l/G (0,5). l/G estaussiuneconstante 2/ si G estuneconstante(parexemple2),"e" "s' qu€ pour proportionnel la réaction s' soit elle' à il taut obtenir Donc mêmeproportionnelle à s.

.çENHNAIFAT..I9N La fonction F, de la chaîne de réaction pourraôtre une fonctionmathématique quelconque; par exemple,une dérivé€ ou une intégrale;il y a touioursl€ théorèmo suivanl: transfertde la chaînede réaction

K J H

I

"Schcmrtic

Diegrrms of | 3A d p Ccll Trrnsmitter

T@EB i

* - o ,i . o d e I ' é p o q u e d e s p r e m i e r s l 3 A ! ( = 1 9 5 0 ) - C o l l e c t i o n d e I ' a u c e u r .

+ ravAJtrc€

LE CARI€T CU RÊCLBJR.

67

68

Les non - linéarités possibles ne p€uvent provenir que de l,élémentcapteur (conversionpressionà mesureren une forca). Ces appareilsne comportentpas de réglagede linéarité. Le ctrangementd'échellede mesureest obrenupar déplacementdu pivot O lrapporr l! Pour faciliter cêtte. opération et obtenir une plage étendue de réglages, le! transmottourssont généralementà doubl€l€viers. L'échellep€ut ôtre modifiéede 1 à 10. Ainsiun transmeneur pouvantmesurerde 0 à 20 bar pourra ôtre utilisé pour mesurerde 0 à 2 bar. On dit le 'Rangeabililé.est de 10/1.

mesure Q IE6'ê11-el-5ïSnôl--'Zôo -----t

20 bar doombor

lEëEê]]t] mlnl

2 bar

I moxl I I

I

mesure 0

Cene plagede réglageest parfoismentionn6esur la plaquesignalétiquede I'appareil par la notationéquivoque: ôchelle2 - 20 6ar Un décalagede l'originede l'échellep€ut ôtre obtenu€par adjonc{iond'un ressort agissanten préconùaintede l'élémentcapt€ur. Le décahgeest utilisépour les mesuresde niveaupar ÀP. ll p6ut ôgalem.entpermenre une régulation précise autour d'un point de loflctronnemenlclonné. qx.emple: Régulation d'unepressionau voisinage de 27 bar. Capteurde pression ôchelle0 - 30 bar max.réglésur 5 bar pleineéôelle, décaléde 25 bar. 25 bd

30 bar

æ0

1 000 nÈar

Le dôcalage6st limité par la chargemaximdedmissible de l'ôlémentc€pteur.

68

TMNSTÆTTAJRS

Réglo9r nricronétrlquo d. l'at.rdu. d'ichrlb

l{iconl rnrr v tto.l.f

æ

Plvcr du lliou d'âluillbrogr FlÉou d'ôqulllbrcgr

Bea. at po l.tt. do raitcllott

Aapllflcorrur trlolr )

tattt . orrfflol t. à l'iatirhur grond) Yonar pour tal.Gllon d. lo gonarr

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Alimcntotioa

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' , L om c r f l c r i b l c r v a r l i c ol a a

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L ignc dc flox i on

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dc loccr

" équilibre de à déplacement(ou à fl s,est construitaussi des transmetteurs de la mouvementsl,dans ces appareilsil y avaitasservissemententrele déplacem_ent un déplacement fourni câpt€ur l'élément cas, paleneet la piessionde sôrtie.Dani ce Les non - linéarités h la réaaioà (soufflet+ r€ssort)opposs un autre déplacement. prises on compte par provenanl de t'amplificationmécaniquen€. sont -pas des Téglagesde linéarités'étaientpréws. l'asservissement,

} M VAIJIICE

. LE C RNET OU RÊGLSJR

69

70

L'INSTRUMENTATION ELECTRONIQUE (4 numériouel

20 mA et

Commeil a été remarquéà.R4 page la technologig qu matérielnumérique .2. appartientau domaineriè_s.gen6rào'e t,dtectànique mais ra diff6renceentre leg insrrum€nb'enarogiquer' 1fu, Àq "i tàî iÀitËâ"nts .numériquer(cfriffres;esr t€llementimportante qu'ilseraconsi-d_éré plusieures famillest dlsdnaes: ia r6guladon

ique. taîue'€''f orma6;;,;Ë ;î ËiJàà àTrftr r_, !lf191ic,9_*lôs ' p qal , '"_dans résurâion numérique' ooraranJÀisli"îàJiràii oaroes :gglg_ !4 rmpursio.rs représentanr desnombres

le plusgénéral .

et , tienitr , te moiangâ àâ, ôrîdii'ài

r" "."

ra transmissionpneurnatique décrite.dans res pagesprécédentes -En mesurage, s'applique. presqueexclusivemeni a oes.càpreurs oêrrvrant un déplacemenr ou une torcer€présanratifs de ra grandeurmesuroe.-ôÀs-àpteurs éianr,;6;€rii:"olià uiri.o"

refrobrème " etsaJiràn-tioËài; àapËJfrfi'àr'lli" roro !L.._d_":lnai:"teurs, en unepression. d'air,moduré.e, pouvant

àtr6transmise .u-,àtiË. àùâéii, o" l" d€.résutation.. Avect,ihsirumenratiôn ÀËroniquq-i* lPul,g ôi.iÉiriiàî'r" ,onr considérablement acques,les objectifsar.rssi :

' augm€ntef ra diversitédesappareilsmesurantles grandeurs industrielles - augmentgr leursperformances, 'obtenirdessignauxcornpatibres avecrespuissantsrnoyensde |inforrnatique, - et mômede le lélématique.

A ce niveau.ir n'est prus comprètede -questiond'avoir une connaissance lonctionnemenr... c'esrta ionctôn qrriri",rt "ài*rii".

ll flut aavoirce qul enùe,ce qur 'oesort, mair entrerer deur r,rrnage d,uneboiteest pulsque'raréparation t'insirument, ,ri possiue, àr" e3t peutôre ,aite :uftisaôtp ne quepârte

.onsrrudeur ourruimâme esttriuutarrà oJhdé;ï;Ë;L'Jiirlir ur*, aussivérifierre ronàonnââ-e-nr o" c"i-apïarSirr dfi,qustâi ;3:"'|r:î;;ffilur

70

TRÎ.ISTÆTTzuRS

n

La'mise au juste"ou 'mise à l'échelle'se lait commeil est indiquépage 91. La plupart d'e ces instrumentssont à deux fils. Le transmetteur€st alimentépar la continu€' t€n;ioà (12 à 55 V) fourniepar un sous ensembleextérieurd'alimentation (4 mA). à 20 est le signal du courant l'intensité p€ut être choisieentre 12 st n'importequôlletensiond'alimentation Généralement, 'charge' (résistæce totale de la ligne, en 55 V (voir notice ds l'instrument)mais la ohmsi que ol€ transm€tleurdépend du niveau d'alimentationen volts : par exemple2 5OOO avec 55 V et seulement500 O avec 20 V. Ced est indiquédans la notice. Mesuredu sional4 - 20 mA : ce n'9stpag à un ampèremètre, Pourune mesur€de courant,on ponsenaturellement forcementla meilleuresolution: si ce n'est pas un appareilnumérique,sa précision sera probablementinsutfisante.Mesureravec un voltmètreest moins6vident,mais (Voir U = Rl dansles préliminaires). souventpréférable. de précision(0,1%)dornla valeurseravérifiéede temps ll faut biensûr une r$sistance en temps. Exemolesde montage:

mi | | iYoltt

o% PRESStOn

SIGNAL

5bo

àu"t 50*

looz rbor, (t uea) tgol

irnl

12mA

2OmA

I

r

l

20.nV

1 0 2 r0m C EI l 0 k P r l

} M VAIJI.}CE - LE CARNETOU RÊGLBJR .

71

72 Contrôlede fonctionnement: L'ajustaged€s.transm€ieurs électroniques est de plus en plus simple,par conùe,il sora souventdemandéun contrôledu fonctionnement conlirmantl'exactitudode la valeurindiquée(contrôlesur site). suivantl'imponance de la me$rr€, 9e contrôlep€utprendredeslormestrèsdifférentes l'implantation de l'instrument, l'équipement de contrôledonton dispose,la qualifrcation du personnelqui va l'eftectuer,la proximitéde l'at€lierd'lnstrumentatiôn et bien d'auùesparamètres quiapparaltront à l'étudede chaquecas. ll seraitsouhaitable que soittà la ficfrede I'insùument (lorsqu'elle existset qu'elle est utilisée,ge qui n'estpas le cas général)un p€titdescriprilde la méthodepi6vue pourle contrôlede sontonctionnemont ou renduimmédiatpar un ; contrôlepériodique doulesur la validit6de l'information Cetteremarque 6stbiensûr,valablepourtouslesinstruments de mesure. Exemple: pourun contrôlerapide,il seraitindiquéles appareils qui,dansle môme sect€ur,mesurent.à peu près la même chose, l,emplac€ment (éventuel)d,un possiblepourun appareilde contrôleet, dansle cas du remplacement branchement de l'appar.eil douteux,la taçonde procéder(ageen manuelde tel autômatisme, couperla ligneà telendroit, ...) Réoaration: La recherche du sous-ensemble en défautse fait par substitution par (remplacemenr un âulredonton est sûrdu lonclionnement). ll tautôtreprud€ntdansl'utilisation de cetteméthod6, par exemple: vérifierla ligned'alimentation avantde "griller'tousles sous-ensembles disponibles !

êppalgils-,EiÉes(technologie intermédiaire) Transmeneur {4 - 20 mA)assistôoar microoroÇesseur analogjque A fintérieurdu corpsde mesuresont placésdiverscapteursqui pr€nn€nten compre (microproc€sssur) les atfetsd6 la température, de la pressionstatique,... Ce corpsde m€sureest préprogrammé en usineet les "mis€sà l'éctrelle" so font à distancedepuis n'importequel pointde la ligne. Grâce à la stabilitéet à la précisiondes caractéristiquss stockésssous la forme numérique il n'estplus nécessaire d'appliquer une pression'étalon'pourajusterle lran,sm€ne_ur, ceneopéralionet des simulations de signaux(pourréglerles alârmesou vérilierle lonctionnement peuve-nt de I'asservissement) ôtre'iaitesd-epuis le conforlde la salle de commande !

t <

(ertraitd'undocum€nt Honeyw€ll)

ç-FISCHEF|T:r è=PoF|TERI-l-J

L a r s o n sa u x p r a q u e s J O r nhl e r m e l l q u e

Me..nbrane de rnesure P l a q u ef i x e

P a q u em o i l r l e M e n ' b r a n ed e c o mC e . s J lo n

/

-

eft temceralure

l ^ 1 -

t T i g ed e h a r s o n

Jornl d dmorl sse.nenl

-

AnoeauSoude

V s .Je rêglage de I Smorlrsserne0t

74

TRÂ|SUETTAJRS

73

ou digitales(de l'anglaisdigit : chiffre)sontrécantes,il a Lestechniquesnumériques fiables et peu de technologiesélectroniques lallu attenàrele dévdloppemenl de la'numérisatÎandu signal',c'esll'avantage Cestechniqueè'présentent coûteuses. plusParun signalanalog!€à la lait n€ ae que l'information
Une liaison numérique des transmetteursau système | ' -' 'l Permetla conllgurltlon, l: modification de l'échelle à distance.Une tubulure de ou le réétalonnage raccordementen option, commandéeà distence,et un nouveau mécanismeincorporé de référencede pression,mis au point par Foxboro, Permettenten outre I'éralonnageà distancedes transmetteursavec un niveeu de précision encore accnr. Ces opérarionsparmi beaucoupd'aurres- peuvencètre exécutéesà

partirde n'imponequelposrede conduiredu sysrème, ou à I'aided'un cerminalde poche facile à utiliser. Le .lu capreurmémorisetoucesles microprocesseur dont le repèred'idenrificetion, donnéesessenrielles, I les unrtesphvsrqueset la date clu dernterctalonnege. Ces intbrmationssont disponiblesPour tout urilisateurrutorisé,en n'impone quel posteJe contluiredu systàmc. Foxboro

de la ligne utilisele mème Atlention: €ncorelaut-ilque chaquemicroprocesseur parle (comprenne le langage des autres). et de communicalion mode } M VAT-ANCE . LE CAFINETOU RÊCLA-N

t3

gÊBrrs 75

DEB[]f S o"truides DéIinilisn: Le mot débit désigneune quantiiéécouléepar unité de temps.La quantitéest un volume(litre,ms) ou une masse(kg,tonne)et l'unitéde tempsest la seconde,la minuteou l'heurà. Détrit-volume : l/s,Vmn,l/h,rn3/s,m3/mn,rn3/h Débit-rnasse : kg/s,kg/mn,kg/h,tonne/h utilis€ntla lenreQ pourdésignerun débit,maison emploiela Les NormesFrânçaises de mesuraga. lettreF (del'anglaisFlow: débit)dansle repéragedesinstruments

milg-engsr{e: Lorsqul.rnemesurede débit ne donne pas satisfaction,le régleurpourrarecherchers'il n'est pas apparu un délaut dans l'appareillage,dans le raccordsmentau proc6déou d'un€ dansla transmission du signal,maisil devragarderà l'espritque le changem€nt pression, vitesse d€ températur€, seule caractéristiquedu tluide ( densité, circulation, ...) peut être la cause de l'erreuret ceci,de façontêllementcompliquée, en débitmètrie,€st que le secoursd'une p€rsonneayant une grandeconnaissance souventnécessaire. L'entretiende l'appareillag€ns pose pas lrop de problème,puisqu'ils'agit soit d€ partiolliersqui sont alors transmeneurs classiques(voirpage 57), soit d'instruments fournis avec des noticesdétaillées.Une présentationdu matérielest faito pour la "cullura général{, mais ce chapitretraito surtoutde I'aspeclthôorique,alin qus prenneconnaissancedes problèmes,et sacheque leur trouv€rune l'instrumsntiste solutionest rarem€ntévident.

} M VAIIAICE

. LE CAFÀJETUJ RÊGLEUF .

76 écoulement Le déplacement des moléculesde fluide(liquideou gaz) dans un conduitou une conduitepeut.se fairede façonagitée,turbulente(tourbillons) ou de façon plus calme quelbn appellera laminaire". U.nedes premières qu€stionsà se poser€n mesuragede débitest : Quelest le régime d'écoulement ? a donnéle moyende définirl'écoulement par un nornbre !'ingénieuranglaisREYNOLDS (c'estm.oinspoéliqueque "agité","plusagité,l,,pluscalme,',mais c,ostilus pratiqueà l'usage!). Re=

VxD

V : vitessedu lluide

(n/s)

D : diamètrede la conduite (m) v (nu): viscositécinématique(m3/s) voirpage78 La lormuleavecle débitQ en m3/sest souventpluspratique: Q = V.S (S : section)

ihc

r l\2

1,2i3.Oi:

D.v ri'11.,;,......,...

.,,..:'.:+

)==-

Remarquerque le nombrede REYNOLDS(Re)n'a pas d'unité'.(ms/sdivisé par m3/s);c'est un nombre"sansdimension"commeia densité.

.:r

Ët'i (Vincent

van Gogh ,,Bateaux aux SainÈes

phénomène d'écoulement

7r', aties"

)

l'art €t le ùavailn€ s'sxcluontpas l'un I'autre,l'an p€ut et dortsrister avec l€ quo0diendu mondodu travail ( n o r i c eK R O H N E ) .

76

oÊ8trs 77 Enthéorie,si Re estplusgrandque2 300,il s'agir: - d'écoulementturbulent : l€ plus fréquenldang la pratiqu€.L'énergie dépenséepar le fluidepourse déplacerdanela conduite,est proportionnelle au anâ du débit. Si Re estpluspetitque2 300,il s'agit: - d'écoulement laminaire: 3e rencontreav€c l€3 fluidestrès visqueux (godrons chauds,fuelslourds).L'6nergiedépenséeest proportionnelle au détit. C€rtain€s méthodes de mesurage n€ pewentpaaôùeutilisées. En pratique,les repères: Re plusp€titque1 000= laminaire et Re plusgrand que 10 000= turbulent,sontgénéra.lemeril suffisants. Enùecegdeuxvaleurs, l'écoulement sera instable: il erad'unrégimeà l'autreen fonctiondu débit,de la sectionde ageou de la température (quimodifiela viscosité). Exemolede calculde Re : Dansune conduitede 4", le débitest de 35 ms/h.Le fruue (un trydrocarbure) a une viscositéde 176.10+ rnzls. Qud est le nombrede Reynoldsde cet écoulement? Re = 1,273j-

a\

u.v

35 m3 35 m3 "=Tr-=ffi=

D = 0,102m (voirAnnexespag€264) 176 v = fTôôTôô'

mzls

R€= 1,273 tC#oo*U-'orr,^!@= ggg Ce Re d'environ700 interditI'emplcid'undiaphragmenormalisé,un€ tuyère €n auartde cerclea été utilisée.

r J- M vAL^NcE

- LE CARNETou RÉGLEUR-

77

78 viscosité : Grandeurqui caractérisela forceà €xerc€rpourdéplacerles parti
Visp..S.lt€dyn_a.mlou..e C'6st.unegrandeurpropreà chTue fluide(commela massevolumique). Utiliséesurtoutpour l€s gaz, elle est prathuement indépendante d'e lâ pression, maisaugmente si b tempérâturo augmente( pourlbsgaz ; pourles liquides, ellediminue ) Symboleurilisé:q(ôta) le pa.s 3'appelait le 1i!és: le -pascalseconde(Pa.s)- anciennement ,o,.au,1Lgr (pl) le poiseestl'unitédu systàme C.G.S.: 1 Po= 0,1pa.s L'airà 20'c a uneviscosité dynamique de'17,3pPa.s( p - micro. = 1O+)ou de 0,017 centipoise.La viscositédynamiquede l,eau est d,environ 1 centipcisê, soit1 000pPas, pourl'esserrce auton :600 lrpas (pro.ro.rcor êra ôgale environ600 micrascalseconde).

Viscosité cinématique

'-

C'estla viscosité dynamique diviséeparla massevolumique (suivant Norme NFT60-100) Symbole : v (nu) Unités: le mèùecanéparseconde(nrels) le sToxEsz (S1)estfuriitOdu systèflieC.ô.S.: I m2ls= l0 6 centistokes

(",-#)'n'-ffi, L'airà 20"cst 'l 013mbara uneviscosité cinématique d'envirm13 x 1Oern2ls (ou 13 csd. Pourl'eauà la mêmet€mpérature: v = 1 x 10o nrals(1c.Q). D'autresunitésd€ viscositésont égalementutilisées.Elles sont liées aux méthodes.demesurage.deviscosité: les degr6sEnglerou degrésDIN Inorqu.ent ranglode rotationd'unepetitshélicedansle produitconsidéréet dans lss conditionsd'essaisdéfinispar M. Englerou pai la normeDlN. Les s€condesSaybolt,Redwood,etc ... indiquentun trnps d,écoulern€nt.

i

POIS€UILLEJ€an , 1799. 1S69 : physlcien'rençai! 2 STOXES(3ir Goorge...) .|819 - 1903 : physicjenirtendsi!

78

oÉBns 79 Pertede charge

par des ditférences de exprimées Les pertesde chargessont des pertêsd'énergie pressions.

---'

La pressionP'l représentel'énergieau débutdu parcours,P2 représentece qu'il en de resteaprèstranchissement de la distanc€et d€s obstacles(coudes,changements diamàtre,erc ...) La ditlérenceP1 - P2 est appelée'pertede charge'du parcours. REMAROUES: pourfaireerle l'énergienécessaire 1/ C€tta"pertede charge'représente fluidedu point 1 au point2 (il n'y a gaspillageque si les obstaclessont inutiles). 2/ Si il n'y avait pas de "p€rlede ctrarge",c'est-àiire si P2 était égaleà P1, on peutse demanderpourquoile fluideiraitde 1 vers2 ? 3/ On p€ut dire'une bouteilleà moitiépleine" et"une bouteilleà moitié vidd', ce sontdeuxfaçonsditférentes de direla mémechose;da même,on p€ul dire 'un écoulementcrée une perte de chargd (puisqu'il y a toujours perte d'énergie)ou'une perte de chargecrée un écoulemenf'(puisquele fluidese déplacede la pressiontortev€rsla pressionfaible). Pour une bout€ills,la façondont on le dil ne changepas grandchose,par contrspourles débitsc'sstimportant: PlaqlJeà orifice: le débitexislantcréeune différence de pression(c'estla aP, slle sertà mesurerle débit) Vanne:

créeun débit(on le régleen la ditférence de pression€xistante age) modifiantla surlacede

"t- M VAIJAA]CE - LÊ CANNET ûJ RÊGLEI,N .

80

Classification des méthodes: F o r n r r . r l e d e b aF s e := S X V Quand un fluide (liquideou gaz)circuledansune conduite, le volumepar unitéd6 temps (ms/s) est ôgal à la surfacede age(m2)multiptiée par lâ vitessede ciranlation(m/s)

'l m

Débrt =rt"g; X .lF,ï;. m % = t m ?X 1 m / s Pourmesurerun débit-volume (m3/s)il y a doncfois possibilités : 1 - mesurerle volumest le t€mps(compt€urs volumétriques) ................... S1 2 - mesurerla VITESSEdu fluide(la surlacede ageétantconnue): - mesuredlrec{ede la vitesse .................................. eZ - m€sur€indirecle parle biaisde la pression .......6g 3 - mesurerla SURFACEde agequandla vit€ssesst connueou slstante ('Rotamères') ............................S 4 Pourmesurerun débit-masse(kgis)il y a les débiùnàtrermassiquer.......Ss

80

oÉBrs 81 1/ Gompteurrvolumétrioues

,@æ&@G A Les compteursà rouesovalessont utiliséspourtous liquidesy comprisles gaz -de liquéfiés.Ces inslrumentsprécis et chers, s€ trouvenl à tous les points distributionde carburant,supercarburant,GPL,etc ... B Autretypede comptêurà pistonsrotatifs,l€ compteurDELTAest utiliséuniquement pourles gaz. 2UMesurede vitesse 2.1/ ïurbingç"-Mouline.ts I 1 - Coros 2 - Hélice 3 - Déllecteuret Porte-palier 4 - Palier 5 - Aimantnon visible 6 - Bobinecaotrics 7 - de bobine 8 - Câblede raccordement élêctriou€ 9 - Taille6 panspourmontage l

N b d eT o u n S / cconde

O6bitt otrlisô Comptrw m3 Sensibleà la viscosité Précisionpouvantatteindre0,2/" avec faible viscosité

82

?,?.PéSitm àlr.e.ç..êteflrffnas nêtjsu.e s.;

pêrp€ndlculaire Principe: dansun cframpmagnétique à l'écoulement ,desélectrodesdiamètralement opposées captentunetensioninduiteproporlionnelle à la vitessede déplacement dufluide.

Eleclrodes en inox,haslelloy,etc ... lsolant€n téflon,rilsan,p€nton,néoprène,polyuréthane, etc ... Convientpour les liquideschargés,pollués,agressifs,corrosifset visqueuxde conductibilité électriquemini SpS.cm'1 1

(S : siemens=:

t1

uniléSl de conduaionélectriqu€)

Problèmes : - n€ttoyage d€s él€clrodes - t€nuede l'isolantintérieur

à VoRTEX à3.Q9.hilnètres vongx : veinede fluidetourbillonnant (voir...t'écoutemenr sur elle-même tavabo devorro ) Diverstypes d'appareilsutilisentles propriétésparticulièresdu Vorlex ,entre autresla fréquencede détach€mentdgs tourbillonsderriàreun corps perturbproportionn€lle bateur( directement à la vitessede age-etletKarman-)peut èlre mesuréepar des élémentspiézo-éleariques. Utilisablepour la vapeur,lesgaz et l€s liquid€sde faibteviscositédans de larges plagesde débhsot de températures Limitations : - exigeun Re mini - m€surefausséesi cavilalion

82

84

?.4i Lhitmètre sàu!lr.as.cnç.; ]K

-

iry,/

::"

*i

|

/'\-

par le L'entraînement des ondesultrasonores mouv€m€nt du liquidea pourefletde modilierles temps de propagafion€ntre sondes. Le c.,&ir.du,"n déphasageentreles signauxreçusreprôsentela vilsssemoyennedu llquidedans la veine.Les signauxsonttraitéspourdélivrerdes Informations de débit volumiqueinstantar.é et de volume totalisé.

ryl ril

I

-l--

I

M€surede V dansles deuxsensd'écoulement. Diamètrede canalisation de quelquesmm à quelquesmètres. Compatible avectout liquide. - Inlluencenégligeable Pasd'influence de la température de la pression. 2.5 EftetDOPPLER Mesurela vitessemoyennest les lluctualions d€ vitesssdes gaz,des liquides turbulents, age de produiten wac (le détecteur de GRANUFLOW de E+Hest un radarà micro-ondes (f - 5.1041rm)utilisantl'efletDoppler. Pratiquement indépendant de la pressionet d€ la tampératur€. Mesurede vitessede 1 mm/sà 100m/s Définition de l'effetDOPPLER Lorsqu'une voiturerouleà bonneallure,les agers€ntêndantun bruitde motsurréguli€r,par contrele son entenduà l'extérieur est différentquandla edevantle sp€ctateur, voitures'approche, ou s'éloigne(d'abordaigu, il devientde plus en plus grave: ambiancesonorecaractéristique des courses aulomobiles). Cettevariation d€ haut€urdu son lorsquela sourcese déplacea été étudiépar le physicien autrichien (1803-1853) (biên C. DOPPLER dumérit€ : tes roiruresde coursesà sonépoque...?).

Détec'teur deage GRAI{UFLOW Ceradar à micro-ondes eslbasésurleprincipedeleifetDopplerll rrouvesonaoolicationdansla surveillance de l'écoulement desproduits envracy compris entransport pneumatique. Complément indispensable auxsystèmes d'automatisation modernes.

m I

84

oÉBns 85 3 Mesurede vitesse indirecte

3.1 P.êfnltlpn .dp..la.pres.çiçn.dvnamjsue P . st a t i q u e + P. dyn

P. stat ique

P . st a t i q u e - ,P. dynaruique

-+ du fluideet au La pressiondynamiqueest lié€à la massevolumique par la relation : la vitosse carré de

= tlz.P.Y2 Pdyn P dyn en pascal p massespécifique du lluidekg/m3(pourles lois la densitéroir page 18 ) liquidesp = 1 OOO

VilessenYs Ceneformuleoeuts'écrire:

On p€utconnaîtrela vitessesn mesurantla pressiondynamique(si la densitôn'estpasconstante,il tautaussila mesurer). 3.2 Mesuredirectede pressiqndvnamioue Tubede PRANDTL

3.2.1Tubede Pfl'OT Press ion s E â ar q u e

I - Pressloa! dynaoique Press ion dynaDlque ôP .

P. S.!!.

+ P , Dyn. - P. Stat

'

P. qvn

E n l a i t o n n ' u t i l i s eq u e . l e s t u b € s d e P R A N O T Lq u e l ' o n a p p € l l s "tubede PITOT' improprement Pitot ---> P. Stat.+ P. Dyn. Prandtl--> P. Dyn

.F M v^l.AI.rCE

LE CARNETcrJ REGIfUR

85

86 "FLoBAR,', 3.2.2Tubade BURTON ( "ANNUBAR", ...)

Donne.une.-AP plus grande que la pression dynamique(il y a unelégèredépression à l,arrière du tube). " étalonné' par essais du construct€ur.

Exempled'utiisation du tubede "pitof,(prandtl): Gainede ventilation: la ÂP donnéepar le tubede "pitot"est de 1 mmCE, quelleest la ùtessede l'airdanscetteqaine? massespécifique de l'air: 1,29kg/ms(àansles conditions de mesure)

eoy"=tO \E d'oùV =

2 x Pavn

p

Pdyn=^P=1mmCE=10Pa

dbùv=.æ V=4nls On trouvêraitle débit (en m3/s)en multipliantpar la sectionde la gaine (enmz) Remarquerla nécessitéd ' i n d i c a t e u r sd e p r é c i s i o n( d a n s c e c a s : colonnesinclinées). 3.2.3Débitmèrres à cibte(enanglais: target)

+E+

3.3

KROHNE

Le.nom exaci.,: wtudéprimomètre, doit rappelerqu'il Jagit d'une mesure de débit-

volume,mêmesi parfois tamesure estàipriméà, aprejàlàfs,;;it;.

86

Deuxmesuresde pression(P1 et P2) sont eflectuéesde parl et d'aulr€ de I'orifice. -LadifféranceP1 - P2 est appelée pressionditférentielle(AP : deltaP1

- n,importequellesunitésde débit €t de pressionpêuventêtre utiliséesà conditibnsqu€ k soil calctrléavec c€s unités' il n'est pas Pour les calculs courantsel pour l'entretiende l'instrumentalion, sur la pression, faites de mesures inàiipenoOt" de comprendreàommentdeux fluide, principale de la veine du tuyau,c'està-direà l'extérieurde circohlérence pàu"ent ôtre utiliséôspour connaÎtrele débit, mais c'est une queslio.nintéres;ant€ et les mesuresilar diaphragmesont été tellementutiliséesqu'il.€st bon récsntesd'autresméthodessont d'en avoir une idée ( dans les installations !) utiliséescar plusprécises€t surtoutpluséconomiques suivant: ll est possibl€de laire le raisonnement 1 - commentvariela vitesse? en a pourvaleur:débiten m3/sdivisépar.surface La vit€sss€n amonlde I'orifice puis. fluide le augmente, la vitess€ donc age diminue, mt. L" surfacede i"pienrdlout€ la seciionde-laconduit€,€t la vitess€reprendla valeurqu'elleavait en amont. de la vitesseautourde I'orifice la schémade variation on peutimaginer (le sàuvenird'uâ torrenten montagneærmet d'imaginerla formede la veinede fluide).

La pressiondynamique= * p V2 variecommele carréds la vilessedonc on peur aussi imaginerla scléma I I

} M VA-ANCE . LE CARITETÛ.J RÊGLsLH -

ay

88

t t I

I t

La pressiondynamiquepourraitêtre mesurée-enplaçantune.sondedans la veiriefluide,mâis ltntârêt'desorganesdéprimogènesest de remplacerla mesure de pression dynamique (pas-commode)par deux m€sures de pressions statiquesqui pedventèire faites sur la circonférencede la conduite.ll faut donc se demander: 3 - Commentvariela oressionstatioue? Supposonsque l'énergied'une particulede lluide est la même en aval el en an'oht(ce n'ôstpas vrài, il y a des perteq maisça simplifiel). Ceneénergieest dûe : - à la pressionstatique(pression de la pompe) ( énergieen réservedite'énargiePotentielle"). par la pressiondynamique. - à la vitesse,c'estl'énergiecinétique", représentée L'égalitédes énergies6n arnontet en avalpsut s'éctire: (P stal.+ P dyn.)en arnoot = (P stat + P dyn ) en aval opposé Doncon peut imaginerpourla pressionstatique,un schémaexactemont de la diminue à celuidà la preséiondynamique: quandl'uneaugmente,I'autre mômequantitépourqu€ la sommedes deuxrestela mÔme.

! I t !

I

Cettecourbereprésenteles ditlérentesvaleursde la pressionstaliqueautourdê l'orilicepour un débitdonné(celuiqui nous a permisd'lmaginerles vilessesdu premierschéma). de la courbediminue: I le débitdiminue,la vitessediminueet I'amplitude

88

DÊBns&) Si le débitaugmente,la vitessêaugment€tl'amplitude de la couôe augm€nte:

Ces variationsde la pressionstatiquesontmesurées en P1 êt P2 et, biensûr, c'estla ditférence P1 - P2 = ÂP qui est intéressante :

Â P = P l- P 2

En observantle schémaci-dessus,on voil que : pour un débit donné,la ÂP mesurée dépendde l'emplacem€nl des prisesde pressionP1 et P2 et de la forme de la veine lluide, donc de l'oriliceet du fluide lui -même La relationqui existe entre le diamèlrede la conduite,le diamètrede l'orilice,la ÂP mesurée et le dôbit faisant égalem€ntint€rvenirla nature du lluide, elle n'est pas simpleet a étô 6tablie exoérimentalement, c'sst-à-direpar des essaisen laboralorre. Cene relationn'est valableaue si les conditionsde mesuraoesont semblablesaux conditionsd'essais. C'est pourquoiles organes déprimogèneset leur implantationsont délinis de façon très pr6cisepar les Normes (en NF X 10-102)Un orificede diamètreconnu perm€tde calculerle débit correspondantà chaque ôP mesuréesi I'installation est conformeà la Norme.Si l'installation n'esl pas conTorme, il y a quand même une ÂP, mais quel débil donne cen€ ^P ? Obs€rvation : Pour erde la variationde pressiondynamiqueà la variationde pressionstalaqus, nous avons supposéque l'énergietransporté€par le fluideélaitla méme avantet aprèsl'orilice.En pratiquececi est inexact: p o u r f r a n c h r rl ' o b s l a c l ed ' u n p a s s a g e é t r o i t , l e l l u i d e d é p e n s e d e l'énergie.La pressionstatiqueen aval ne revientpas à la valeur de la pressionstaliquesn amont :

.I. M VA,I-Â^JCE. LE CARNET gJ âÊGIÉUFI

æ

90

Perte de charge résiduelle

I

Pression stat, amonÈ

Pression stat. ava I

fa. différonce de pression dite "perte de charge résiduelle. représente l,énergie dépenséepour la m€sur€du débit. Elle n'est pas négligeable(l'évaluation de cotte p€rte.dechargeEî eAde la AP mesuréeest donnéepag€293). C'estun inconvénient des diaphragmes. En utilisantdes orificesqui facilitenfle agedu fluide(tuyère, venturi)la dépenseperman€ntê €st plusfaible,maisle cotrtd'achâtest plusélavé.Au momentdu choix d'un appareillagede mesurede débit,ces considérations doivent enlreren ligne de compte,dans le cadred6s économiesd'énergie,maisaussi pour évit€rune portÊde chargegênante,dansle "tirage'd'unechemindepar exemple. Attention: Le développem€nt théoriqueci-dessusne doit pas cacherla relationfondamentate des organesdéprimogènes : F=k{^P LE DEBTTEST PROPORTIONNEL A LA RACINEDE LA ÀP Sur une installation existante.le débitmaxiet la ÂP correspondante sontindiqués. le calculde ces valeurs6st taitavantle montageI C'esluniquement pource calo.rlque la théoriecomolèteintervient. implantation des organesdéprimogènes On mesurela différencade pressionstaliqueentreI'amontet l,avalpar diverses méthodes: - prisessur brides - prisesdansles angles - prises'D.D/2' - pnsessur p€rtede pressionrésiduelle Longueurs droites:les normesprécisent les longueurs droitesà respecter en fonction .l d u r a p p o r t f 1 e t d e s d i v e r s a c c e s s o i r ees n a m o n t o u e n a v a l d e l , o r g a n e déprimogène. Ces longueurs varienten amontde tO à 80 O et en avalde 4 à 1OD. Lesprisesde pressionsurchambres annulaires de réduireces lonoueurs. o€rmenent si les longueurs droilessont insuflisantes, on peututiliser des tranquiliseurs, Àais ce n'€stpas normalisé. diarnètrointéri€urde ta conduits dianÈre du ùou

90

oÉers 91

PiaphraBEe ^ll.a* ûir.Jrto

< .OO I

I O> aOO)

venturi:

VE!{TURICOURT

VEIITURI LO:{C

rimooènesnon normalisés Le tube DALL donne oour la même ÂP, une perle de chargerésiduelletrès faibleet il est beaucoupplus courtqu'unventuri.-.d tu8€ o^lL

facile mais elle donne La mesurede ÀP dans un coude esl d'implantation une ÀP très laible Pour les produitstrès visqueux(Re laible), on peul utiliserdes d.iaphragmes à doubld inclinaisonsou des tuyères en quart de cercle. Ces dispositifsne sonl oas normalisés. normalisésne s'appliquent Remarque:Les calculsrelaÙlsaux organesdéprimogènes oas si Re esl inférieurà 10 000 E } M VAT-ÂNC

. LE CAFNET OJ RÊCLEUR

92 tVdébitmètrea sectionvariable Lorsqu'ily a débit, le ludion (dit "floneur", "plongeur", etc...) est en équilibresousl'action de son poids,de la pousséed'Archimède et de par pression la force exercée la dynamique par la sectiondu ludion). (P6y1multipliée Le poidsdu ludionest constant.Pour un fluide donné,la oousséed'Archimède ost constant€. La pressiondynamique= trp V2 est donc constanto Donc la vitessedu fluideesl constante.les variationsde débitentraînentdes variationsde surface de age ; comm€ le tuba est conique,les variationsde surlace €ntraînent de hauteur. des variations Sensibleaux variationsde viscosité,aussibien pourgaz que pourliquides. visqueux:e Maisconvientaux liquides possiblepar acle chautfage.Transmission couplementmagnétique. Rotamètre€st unemarquedéposéeparla SociétéROTA. g

débitmètresmassiques mesurage des" débits- masse" Débitmètres thermiqyes: Tr,usfluides de Princioe: maintenir un écartd€ température constantentreun bobinage référenceet un bobinage{€ mesure.Pourcelail {autfournird'autantplusde caloriesque le débit-mc.jSr ost important., donc le courantde chautfage augmentequandle débitaugmente. La cellulen€ mesureque de petilsdébitsmaisdes débitsimportants sont possibles pardérivation.

P.éhimèIr.e.s..à.eftelc-eqçli.s-,: 'à peu prés tout produit pouvant être débité dans un luba" (pourla plupandesgazil €stprudant d'enparl€r, avant, auxconstrucleurs ) Princioe: le fluidecirculanldans un tube vibrantesl soumisà des forcesdu type F = m.T (æ loi de Newlon voir page 17 ) oir "{ esl l'accélération angulaire '. puisqu'ily a vibrationil y a mouvemenl, angulaire en l'occurrence,donc '/s/s vitesse angulaire ( "/s ) a1accéléGtion angulaire ( ). L'applicationde F = m.T aux mouvamentsangulairesa été faite par Trançais GaspardCoriolis(1792-1843ingénieurel mathémalicien ).

92

oÉB|Ts 93

Tubede mesurevibrant

A - I : forcesréactivesexercéespar le fluide.

Torsronrésultante.

@

EMER.'N DI'ISI'N BRooKS

} M VAIJÀ/CE - LE CAFNET TJ ÊÊGLELR .

s

DÉBITS 95

Calculs relatifs aux débits 1/ calculdu diamètred'uneconduile 2l calanlsusuelssur les débitsmesuréspar organesdéprimogènes 3/ calculdes organesdéprimogènes

1/ calculdu diamètred'uneconduite efgllèng : Quel est le diamètreà donnerà une conduited'eaudevantassurerun débit de 10 ma/h? : appliquer laformule F = S. V Solutie.n faut ll choisirune vitesse.pourl'eauon peutprendrede 1 à 4 m/s. sachant que la pertede chargeest proportionnelle au cané de h vitesse(AP=112p V2l on choisiraune vitessepetitesi on disposede peu d'énergie,et grandesi l'énergie(etle bruit)n'entrepas en lignede compt€. pr€nons'l nYs

F

e--

10

F=10m3/h=#*

s^ = -

\t ouu

lu

= d 6 ô 6= 0 , 0 0 2 7 7 m 2

qn2 = ffimz =27,7 ,'r.l\2

S = î-

===> D: 6 crn

: calculerle diamètreà donnerà uneconduited'airdevantdébiter4 m3 EXe,fgic-çpourI'air: vitessede 100 m/s normaux/ s : D = 3,7 mm (prendreun tub€de 4/6) R.épSn.s..e le calculsoignéfait Remaroue : ceci est du calculrapideet très approximatif, intervenirles pertesde charges !

à utiliser: 2..1formules la vilesseest donnéepar avecun organedéprimogène, la formulede base F = S . V devientdonc :

ae=]ow r = 5 \ l rzÀF--

on peutdoncécrire: la s€ctionde la conduitessl constante,

rÆË

F = ( 1 r -

ï p

J- M VALANCE . LE CARNET OU RÊGLÉUR

95

96 Dansla plupartdes applications, la massespéciliquedu lluideest constante.on peut simplili€rencore€n faisanterp dans la constantek :

F=kr/ÀF L.e.dé.bitast proportionnel à Ia RACINEDE LA Ap donnée par l.organe déprimogène.

2.2Aoolications : Un diaphragme donneune Âp de 1 600 mm de Ce pourun débitde 120 m3/h.Ouelest le débitsi la Ap estde 400 mm CE ? : appliquerune premièrelois la formulepourtrouverla constantek .S.ç.|.v.tj.en

120= k.iTGDrô

* =#

=a

puisappliquer unedeuxième fois

la formuleavec la constantetrouvé€: F = 3 ûil=

g./40-O= 60 m3/h

débitset les ÀP peuventêtreexprimésdansn,importent B.gm.af-qug:Les quelles unitéscar les opérations etfectuées sonttinalement des rapports: Si Fa et ÂPa sont les valeursconnu€s(,'actuelles,') , Fn et Âpn le débrt ("nouveau") à la nouvelle Âp, on a en appliquant une première _correspondant foisla formule: . F a ^=:-

puis une secondelois :

rn= F a ffi

{ÂPa

{Âpn o ou

F n ./AP; FE'=! Â P a

sorl

Fn FA

d'oùla formuledes anciensdu métier: 'Débitnouveau sur débitancienégaleracinede ap nouvellesur ap ancienneExercice 1 :une tuyèredonneuneÂp de g0o mm cE pourun débitde 7s tonneyh 1/ quelleestla ^P pour20 tonnes/h ? 2 quelestle débitlorsquela Âp estde 4 mm CE ? Réponses'. 1/ 64 mm CE

z sTth.

Remarquer les erreursimporlantes qui peuventêtrecommlses en bas d,échelle : p o u rl e t r a n s m e t t e u r ,m 4 m C E r e p r é s e n l0e, 4 %d e l , é c h e l l em. a i s5 T / h représente plusde 6% du débil!

96

DÉBns 97

Graduation de'l'échelle'd'un F.xer.ci..?..: enregistreur associé à untransmetteur

de Âp La ÂP varie de 0 à 100%dé taçon llnéaire,le débit de 0 à 1o0% mais en racine de la AP.

F=k''6F100= k./T0'0 k = 1 0 d ' o ùF = 1 0 { A p

Puisquenousdevonsextrairsla racinede Âp, prenonsdescanésûartaits: ^P=1'4'9'16," J' Ontrouvelesdébits, .rrrespondants : q = 10,20,gO,40,€tc... LIIiIEAIRE

(AP)

QuaDRATtouE I /û lrttn \ o |\qu.dr.tu","e.rdJ

ExeIcicAS:Etalonnage d'un extractour analogique de racinescarrées Entrée: 4 20 mA provenantd,untransm€tteur de Ap. Sortie:4 - 20 mA versun enregistreur de débitgraduéde Taçonrinéaire.

*{l*"

ôP

oa

25%

SIGTIAL

50* '12

8

O = k./^P Anention: Q et ÂP n€ sonrpas ici resvareursréefles,maisressignauxreprésentant c€sgrandeurs. 1l pleineéchelle:16= k.'Iî6 (attention au talonde 4 mA)k = 4 Z O = 4./AP Si g n a l

0

ci^-^r

CalcuIs

d' entrée 4mA

a/T-!a = o

8mA

.ryô-.r

Jr5'rdr

. r ^ rû^r - .L: rê

us

4mA

= ô

l2 mA

12 mA

Lt +n=-7 Vt Z - 4 =

152

16 mA

a/16a= 13,95

17,85 mA

1002

20 nA

4,204= 16

20 rnA

Signal de AP Signal

1

Q

f ",,.,t.".

i .,,- l

'} M VÂ-rClCÉ

12 12

15,3 mA

ttr)

16

20

1 5 , 1 1 7 , 8 52 0

LE CARNET ûJ RÊC{EUR -

98

Calculdes organesdéprimooènes Lecalculcomdetestindiqu6 pardesNoRMEs lrançaises (NFx io 102), européennes

voiremômetNTERMTxot{AtEs . I

spécialis6e.s disposent de programmes pouretf€ctusrcs typ€ élabor6s .Lesentreprisàs de calcul$lr touslestypesd'ordinateurs(dep=oche, micro-,....etc... ) ll estpossiblefualementdecalcglertrèsapproximdivem€nt un diaphragme, unetryère ou unvenUrien utilisantdesméthodes graphiques. un exempleestdonnéenANNEXES pasô293.

98

oÊans 101

Débitde Gaz : de sérieuxproblèmesaux instrumentistes Lesdébitsde gaz posentactusllement La définitionde débit"quantitéécouléepar unitéde temps"est évidemmentla même pour les liquideset poui les gaz,le problèmeest : commeniexprimerune quantitéde 9æ?

où est le problème,il sutfitd'avoirà I'espritles troispetitsdessinsciPourcomprendre dessous:

Scénario: supposonsqu'ila étéfabriquéun cubeen tôlede un mètrede côté qui puissase déplaceren rêstantétanche. avôcun toitcoulissant 1

le cube vient d'être lermé : à l'intérieur,il y a un mètre'cubed'air. L'air atmosphériqu€a une massa volumique(p) de 1,3 kg/m3,c'est'à-direque l,ensemble des moléculesd'air enterméesdans le réservoira une massede 1, 3 k g .

2

on pos€une chargesur le couvercle,l'airse comprime: la pressionaugmenleel un volumede 0,5 m3.ll n'a été ni enlevé,ni le vôlumediminue]ll v a maintenant d'air,doncla quantitéd'airost restéela même,sa masseest ajouté,de moléo.rles toujours de 1,3kg. Alors1 m3et 0,5 m3désignentla mêmequantitéd'air? QUeç.UCn: ! sontdifférentes : Oui,maisles pressions Bêq.ç.n.s..e on chauffe le lout: l'air se dilate, le voluma augmente,la pression et la lempératurechangent,le nombrede moléculesne change pas, donc la masse rest6de 1,3 kg.

: Dans ces trois schémas,la quantit6de gaz esl la méme,.levolume Comm-en!e.i.r-eaussi,seulela m€ss€ne changepas ie, la pressionet la température (1,3 kg danslestroiscas). : Pourindiquerune quantiléde gaz,on peututiliserle volumeen mèÎre Conclusions cube, en prôcisantla pressionE! la Î€mpératursou la masse en kilogramme.Les débitsde gaz sêronldonc indiquésen débit'volume (kgs). (m3p.r/ s) ou en débil-massa J- M VALANCE

. LE CANNET O{J RÊGLEUR

101

102 Le débit-marce, indépendantde ra.pressionet de ra t€mpérarureest beaucouppruscommodeà utirisermaii un grand nombreoà'oouitmorres m€surentdes débits-vorumes, ir faudradonc-erde r,unà r,àuùeà ous les mom€nts,c,estle problèmeI RelationP.V/T' : une.quantitéde gaz qui occup€un volumeVr à la pressionp1 et à la temDératur€ T1 un volumeVz à la pressionp2 €t à la températureTe, ou un volume F€uraussroccr.rp€r V3 à Poet T3,€tc ... il y auratoujoursia relaùon: Pr .Vr -T1

pz.Vz

p3.V3

Attention:

1/ Danscettereration,p et T ront en vareursabcoruer (barsabsoruset degréskelvin) 2yCetterelationest rigoureusement vraiepourles gâz partait, ( la oluoan d€s gâz n€ sontpas roinde l'ôtre,maiscfracunàâr {ue rrenileiif-a?tait 1. Pourcomparerdeuxvorume-s,de gaz (querest.re prusgrand ? querest le pruspetit ?) il

f3utq_uq cesvotumes soientà ta-mamà pression'ei àïa;êmJiJ.;Zrit,ïà-qiir"r*t 'de

dites rétérences,. ces Téféren-ces' peuv_snt être les valeursmoysnnesd€ fonctionnement du procédé

"cdnventionnert"i; (erqmde:30baret3s0'c..) oudesvareurs iÀiàrpiôlr,ôri ua,"t 15"C)ou lesvaleursnormaliiées

: 1 013mbar.0"C. Les volumesramenésaux_conditions normaiisées (' 1 013 mbar,0.c) s,expriment en "normaux-mèfes cube"ou "mèûesglbes normaux". ll n'y a pas^desymbolepour désignerc€neunité: Nmssionifien€wronmètre cuD€.eÎ nmJ signifienano mètrecube (10-e631 suivantles gorlts,diverses nolationssontutirisées : m3T.p.N. , n.,a,r,or"ro, "r".... 'Exprimeren norrn€rux-mètrss cub6s'un volumeVi mesuréà la pressionp1 et à la température T1, signiliequ'irfautcarcurer quorssraitre vorumeà È[r ai,ôiâ ùar)et TN (273K\. Vr(pr,Tr)=?VN(PN,TN) PN'vN Pr 'Vr La relationp.V / T s'étcrn:Jî_ = -fid'où

VN

soit VN

Pr.Vr.Tru -ÎiF

u'#'ffi

cene/eteùonest dû€ alx physirjensMarioneet Gey-Lussac

102

DÉBrrs103

v n r 2 6 9 , 3 3. V l .

parsecondeor par heure,un déibitQ1 Ngla: Pourexprimer€n normauxmètresc-ubes mesuréaux conditionsde gervicePl et T1, utilis€rcetterformuleen remplaçantles rclumesparlesdébitsen m3/sou m3/h, Aoolications:

l/-v-otumc

Quelleest la quantitéde gaz contenuedansun réservoirde 60 | ? La pressionindiquéepar le manomètreest de guatre bars, la température ambianteest de 20"C. Vl = 0,06mo ^

VN = 26e,33rdb,

P 1= 4 + 1 = S b a r a b s o l u s

T1=293K n

f

= 0,275normauxm3

Ë

z Débir Quel est en normauxmètrecubespar heure,la valeurd'un débitde 420 m3/h mesurésousla pressionde 12 bar (barsabsolus)et la tempéralurede 70"C ?

oN = 269,33 x lzox ffi

= 3 957normaux m3/h

Massevolumiquedes gaz Puisquele volumeintervient,la massevolumiquedes gaz varie avec la pressionet i€mpérature : Si un gaza la massevolumiqueP1à P1etT1,il auraà P2et12, la masse volumique: Tr

9t

Pz=Pr'n t 1? Cettelormulepeut êtreretouvée avæ b relation P.Yl1

. .È'M VAT.^NCE . LE CARNETOU RÊT:LÉUN

103

104 Relationentre débit-volumeet débit-masse

Déut-votume'#+

Débitmasse,ffi I

Pour.erdu volumeà la masse,il faut utiliserla rnassevolumique,mais "tt?$m.!l lzut que.levolumest la masserrclumique soientprisà la mârnàpression et à hrnêmetemp6ratureI m = V r p kg m3 kdrn3 F6=p r Fy

s i p e t F y $ o n t à m ô m ep e t T

Exemole: Quelest en kg/sle débitd,aird,uncompresseur fournissant 200 m3/hsous7 barà 20eC? pn air (1,013bar,0'c) = 1,3 k/m3 p a i r ( 7 + 1 )b a r ,( p 7 3+ 2 0 ) K) = _ 2 vr =r r,é

273 x

g

1.0-13 ffi

= 9,69 kgfmc

Fm=e,6e S x zoo$ = tn.r *e,n= ln88ôfl= 0,54ks/s (s+09s)

: Exprimer endébit-mass€, Au!.fe..ex.emde undébitd'azote de 1oom3/hsous pression2 barabs,à la t€mpérature de 20.C, pN= 1,026kg/m3.

p ( 2 b a r a b s . , 2 7 3=K 1) , 0 2 6 r f f i t râ = 1,88ks/me

F m = 1 s s o ' # ' l * #= s s s / s mesurage desdébitsde gaz Les appareilsmesurantdirectementla débit-masse d€s gaz sont peu nombreux( l€s r..t*t?.: massiquer" n'accspl€nt pastousles trésfaibles-masses volumiques des'gaz 19 oaoit masse gaz des esr donc souvenr obrenu en muttiptiânr n aettiilâiine pai ta !mass€volumique gaz du . on mesureles débits-volumesde gaz comm€les débits-volumesde liquides: sorren mesurar directem€nt des volumes,soii en mullipli€ml une sôctiond€ iassage par la vilessecorrespondant€ (vitessemesuréedirectenient ou indirectement).' Dan-ies deux cas, on trouveun volumepar unité de tempset il €st nécessairede mesurersoit la pressionet la têmpératureP et T , soitla massevolumiquep . 104

DÊBns105 parunitéde pr, masseetfective la mesureen kg/sou kg/hil fautconnaître Pourexprimer par (volume donnerala qui, par unité de temps) le débit mesuré volume, multipliée par mass€ unitéde temps. Un€ méthodeindirecteconsisteà mesurerP1 et T'l, pressionet ce quipermetdeÙouverpl dansla conduhe, momentanées température en appliquantla formule:

Pr nr=e0ft,Tr

où Te et Pesont les 'conditionsde rétérence"(cellesoù lbn connait Po) SouventI'habitudes'est conservéed'exprimerles mesuresen débit-volume( m3/h) le débit de gaz aux conditionsmomentanéesde service(P1er T1) doit alors être ramené , les conditions aux conditions de rétérence,c'est-à-dire,au goût de l'exploitant "nominales' = les @nditions normalisées( Pp = 1,013bar abs,TN 273 K) ou I P6,Ts qui valeurshabituàlles de fonctionnement ). Pourcela,on utilisela relationP.V/T en débit devient: P ' _. O r

4

Pn.Qn

T r - T o

+# = erc...

de connaîtreP1 et T1, donc de les mesurer.On peut aussi ll est alors nécessaire mesurerla massevolumiqueet remplacer lô l-l par P r 11 F0 p0 : dans le mesuragedes débitsde gaz , s'il n'sst pas utiliséun débitmètre .-C..o..nç.!.u-Siçn iriasëtquà;it est nécessairede connaîtresoitlamassevolumique, soitla pressionet la tempéiature, au momentdu mesurage.Ces grandeursserontUtiliséespourcorriger brutedonnéepar le débitmètre. ou non,I'information automatiquement

Eelnerque:

" æur êrd'un débi\-volumeconigé" QNou Oo, àun débit-masse(061)' pN ou po parla massevolumique il suffitde multiplier O 6 = Q p . p X = O o .P o

des constantes.Donclorsqu'unsig.nal Pourun gaz donné,pN et po sont "débitcorrigé" au il est aussiproportionnel au estpropôrtionriel d'information 'débit-masse". Et réciproquement. qui les mêmes. disoositifs cala,lentcesdeuxdébitssont€xactement Les

J- M VALANCE - LE CAFNET ou RÊGLEUF

105

106 Exemplede réalisations pratioues Pressionditférentielle(Ap) corrigée6n pressionet température

II{DICATIONPROP.AU DEEIT OU AU OEEIT CORRIGE

e''ouoo-*{*{ii Le coetficienlK est calcrlépar le bureaud'étudeavecles donnéesde catculdu diaphragme. : Si les conditionsde référencessont les conditionsnominat€s -C-glçp.LA.C.X de fonclionnement, c'est-à-dir9, la pressionpo et la température To utilisles avec le débitmaxi.(Qo max.).pourle calcr.rl du diaphralme,re débit-corrigé sera oblenu en utilisantle coetficient:

K=ffi=Æ ette déAt-masse, par le mêmecoefficient divisépar po.

o6ns

1Oz

4ttgntiolr ; la valeurnumériqu€de ces co€tfici€fitsne prés€ntear.run int6rôt si les unitésà employerne sontp€tsp6ciséeaI Toutessortesd'unitésp€went êtreutiliséesà conditim: 1/ de ne pasen changerenûele calculdu co€fticient €t sonutilisation de prerdreles pressions et lest€mpératures envaleursabsolues, __21 'eratrætion Remarque : lestransm€t€urs de ÀP possédant la ficnction de ræinecan6e. ne doiventpas ôtre utilis6sdangce ca!1: l,extrætionde ræine doit se laire aprèr multiplicationparla pressionct dividon parla t€mpérature. Evidemment si l'une de ces grandeursou leg d€ux sont peu variables,ll n'est pas nécessairede les faire intervenirI Les dispositifsanalogiques,pneumatiquesou électroniques etlectuantles opérations,dôivsntôtre ad'aftés'âuxécheliesdes ùansrn€tt€urs : 16_q{ repr6sentant parexemple4 bar,nbnt pasle môme.poids.que16 mAr€prés€ntant 20"C. L^-

ùansmetteur de pression: mA

tansm€tteurde température:

D9 olu9,css-deuxgrandeurs doiventôtrelourniesen valeursabsoluesà l'opérateur de calcul.Voir in.Fumontr dc calcul page157

107

.t-M vArJNcE - LE c^FNEr ou RÉGLEUR

TEMPÉRATURES 111

tlemn@mafiumes Toul le mondesait mesurer. unet€mpérature : on prendun lhermomètre, ou mieux un capteur élearoniqueà affichagenumérique,ori le place à l,endroit'doni'on ueur connaîtrela températureet il n'y.a qu'à iire. commè la plupartoei aplàr"its "ont précis,on lit la température à 1/10èm€ de degréprès (ou même.t/.10g69bme de degré en laboratoire). Facile! tellem€ntfacilequ'il ne faut pas hésiterà en faire la démonstration : avec de en faisant bouillir de l,eau sur un réchaud de camping,vous fl|1_1t_-d_.:^qntl!l ,ou ool|€norez lactt€m€nt les températures de zéroet de 100"c.Vousy plongezie -,àoigt àpteur, pour_ôlreplus prochede la réalitéindustrielle, il est conseilléoruiitiseiun aà gllt--(i?T,9"nné à l'étuiprotégeanr le capreurdes agressions du fluide); si'on peur ptacerptusleursc€rptêurs dans le mômedoigt de gant, la démonsvationesl encor€ plusintérassante. Maisquelledémonstration fEh biànessayez... . vousverrezbien! si vouscommencez à soupçonner qu'ily a uN pRogLEMEdans le mesuragedes températures, vousvoustromp€z: il n'y a pas UN problème, il y en a beaucoup! Avantde les situer,ontsndons-nous bien : il n'estpas du rôle du réqleurde faire apparaîtrsd_es problèmeslà où toutva bien.Les explications qui suivent-s'adr€ss€nt à ceux qui, eftsctuantconsciencieusement préconisés les travauxd'entreiien Dar les noticesou.les.règlesdu métier,se voisntreprocher ql"iiiÀ Jàiî".ure. la mauvaise obtenues (etdes régulations qui s'appuient surcesmesuresévidemment l). 'D.es,mesure,s au.ssisimp.les ...." Eh non,les mesuresde tempéralures ne sonrpas samples.: malgréla qualitéet la diversité de l'instrumentation, il iaut beaucoup de bon sens,d'expérience (sensde l'observation) pourd,abordtrouv'erce qui et d'imagination ne va pas€t ensuiteimaginer ce qu'illaudrait fairepourque,peut-être, ça aillemieux... Un capteurde température pas la lempérature n'indique de I'objetou du fluideavec lequelil est €n ,il indiquesa propretempérature, c'està l'utilisaleur à faire en quBce soilaussicellede l'obietou du fluideI SOne l:mpératur€€st une grandeuressentieilernent tugitive; il est bienconnuqu,un !? plus.froid) (ou que son environnemeàr réchauffe (ou refroidit) cô qui fl?: !lrt."l"ud l'entoure. Autrsmentdir: la chaleur€st une lormed'énergie qui siéchange -à aâ taçàn p€rman€nre _d'uncorps à I'autrejusqu'àc€ que tous laé coips soient la même températuro (sion leuren laissel€ temps). c e s é c h a n g . esse l o n t . p a rc o n d u c t i o n( p a rc o n t a c t )p,a r c o n v e c t i o n ( m o u v e m e n t s engendrés.dans les iluidespar les différences de tempéralures) et par rayonnement (émission de radiaùons taversantl,espace environnant). : Avectousces échanges, il est permisd,espérer A.-s.p.ç.C1.ç9.ç.r.til que la lempérature du capteurserarapidement égaleà cellede l,objetou du fluidecontrôlé. Aspeçtnéqatil:avecrousces échanges, la température du capreurseraaussiun peu cellede l'environnemant (lempéralur€ de la conduite, de I'airambiant. ...elc...)

} M VALANCÊ

112 : dansle grandnombrede maisdu côtô exploitadon/tabricatlon Liéeà la préc6dente, présence, mesurer est la plusreprôsentative faut-ll ? Quelle en laquelle températuros de la bonnemarchedu proc6dé? Quelleestcelledontdépendla qualitédu produit? maisil faut La premiàreréponsede l'exploitantseratoujoursrapideet catégoriqu€, soitdonnéeà cott€' souv€ntdesjourset des mois,pourqu'unréponsesatis{aisante question.

Unités:

- l'unitéS.l.est le degréKelvin(K) 1 100"c

- 100'c

- le degré Gelsius("C) 2 est égal au .degréKelvin mais le zéro de l'échelleCelsiuscorrespondau Kelvin: 0C = 273,15K repère273,15de l'éctrelle Temp.en K =Temp.en'C +273 - l'unitéanglo-saxone"dêgree Fahrenheit"("F ou F) est plus p€tite que I'unit6 'C et son zéro est à - 17.77"C . Â , Temp."C =| (r"rnn."F - 32)

1 0 0 " c= 2 1 2 0 F 15'C ' C e c i e s t l e z é r o absolu des temPératures basse 11 n'existe Pas de température Plus

"degrécentigrade'€st incorrecte: le gradeest une unité Nota : L'expression d'angle,le centièmede gradeaussi! E I PT

d€ T€mpérature: Pratique EcfrelleInternationale

les instancss La t€mpératureest un repère.La précisiondu repérages'améliorant, pourlixer I'E.l.P.T. périodiquement internalional€s se réunissent Ainsil'E.l.P.T.1948a fixé le pointde fusionde l'or à 1 063"Csl l'E.l.P.T.1968à 1 064.C. Si certainestablesqui devraientindiquerles mêmesnombressont dittérsntss,c'€st pout-être parcequ'ellesse rélérentà des E.l.P.T.ditférentes. Etalonsorimairer des capleurssont l€s températures Les températures de rélérencepourl'étalonnage pression normale(1 013 mbaQ. atmosphérique des corps à de changement d'état (glace) par e à l'étatliquide,la de l'étatsolid€ exemple) Lorsqu'un corps (de l'eau températurede ce corps se stabilisep€ndanttoute la durée de la transformalion (tompératuro so produitsi l'eaued€ l'état de fusion).Le même phénomène Ouelquesrepères(à 1 013 mbar): d'ébullition). liquideà l'étatgazeux(température

1 Kelvin: srrWilliamThomsonlo,.dKetvin( 1824- 1907) 2 CelsiusAnders11701- 1744)asùonom€et physic€n suédois

112

113 TEMPÉRATURES

Ebullilonde l'oxygène: - 183"C Fusionde la glace: 0"C Ebullitionde I'eau: 100'c Fusionde l'argent:960"C Fusionde lbr : 1 0ê4"C Fusiondu platine: 1 755'C d'étal" que le phénomène"température constantependantle changement Remarquez 'bain'marie" qui quelque permet soit la est utilisôdepuislongtempsdansla cuissonau pas. qui ne le eraient ôautfe de ne pas déer100'C pourdes préparations pas platine, il n'êst. le qui I'or qu'en l'argent, concerno ce Notez égal€ment .ou pour circuit coup€r un est sutfisant métal nécsssaiied'enremblirun récipient: un til du quandla lempératur€ de fusionest atteinte. ôlectrique

: 9c!$ôle-Cas-çs.o!e!rs Suivantla températureà contrôler,on utiliseun étalonprimairebon marché(glace un bain d'étalonnageou un four. Dans les bains fondante,eau bouillant€), 'mélange de neigecarboniqueet d'acétoneentre' 80"C st utilise un on d'étalonnage, 0'C et de l'huileentre0'C et 300'C. Princioesohvsiouesutilisésoour les caoteursde temoératures 1/ Dilatation : variationde longueurdes solides,de volumedes liquideset de pression des gaz 2/ Efletséleclriques: - couplesthêrmo-électriques ("thermocouples\ - sondesà résisîances - thermistances 3 Energierayonnée: m€suresans: pyrométrieoptique Les appareilsà dilatationde solides,de liquidesou de gaz sont des appareils dê la spécialisl€s fabriquésdepuislonglempspar d€s construbteurs mécaniques presqu€ louiours paraît lire la notice €st très commun, température. Mêmesi l'appareil ne manquezpas l'occasiond'sn profiter! riched'enseignements, Les mesureséloclriqu€ssont les plus abondanles(et de.loin !). Les appareils €t tacilesà qui leur sonl associéssonl de plus en plus performants éleclroniques souv€nt nécessitent utilis€r,toulefois,l'4ustageinitialou le contrôledu fonctionnemênt supposé dansles noticss,car le régleur.est mal axpliquées I'utilisation de techniques les connaîlre,d'où la placeaccoidéedansce chapitreau calculdes millivoltsfournis par un couple. d'un disentcenainsfabriquanls, il s'agitquoiqu'en Ouantaux lunenespyromélriqu€s, les diflicultés. suieltràsdélicatdontce chapilrene feraqu'aborder

} M VArINCE

. LE CAFINETOU RÊGLA.,]R

113

114 Couplesthermo-électriouer('Thermocouples")

P.êliniticn:

pourqu'ily.aitcouple, c,est-à-dire pourqu,ilse produise un effetthermoélectriqu€, il.fautet il suffit.que deuxconducteurs cienatures ditférentes (en liaisonélectrique enùeeux)soientsoumisà deuxtempératures différentes.

F-x.e.mplg:

)1anEe

^.c

l l y a c o u p l e c a ryi la : - deuxconducteurs: cuivrest constantan ' deuxtempératurj-s^: A"c température ambiant€(à une extrémitéducouple) T"C température à mesursr(à I'autreextrémité du couplâ).' Seulescomptent-les lempéraluresaux extrémités: les couplessont indifférenrs aux t€mpâraturesqui €xistentsur la longueur€ntre I'extrémitésoudée àt l,extrémité raccordéeayx récepteurs. ces extrémités sontsouvenldésignéespar les exoressions anciennesde 'soudure chaude"pour T (températureà meéure4'et -souauie troide, pour A (lempératureambiante)qui en lait, 6st la tempéraiuredu bornierde raccord€ment. r.no.:.é.tggriqug Lj.,ejt_e!.ll'..e.f si A.etT sonldifférentes, le couplese comportecommeun générateur de iension.La lsnsion produitedépend de la difiérence6ntre A et T et-de la nature des deux matériaux. Des tablesindiquentla relation"température -nombrede millivoltsproduits',oour un certainnombre de couples nor-malisés (donc interchangeables) iel que cuivreet c.nstantan-, ter si @nstantan', nickelchromeet nickelallié,platinerhôdiéet platine pur' elc ... (le premiernomméest normalement le + du générateur qu€ constituel€ couple). - millivoltsn,eslpaslinéaire: La relationtempérature

0'c

T e m p ér a È u r e

: alliag€de culweei d€ nickeldonrla résistance élecriqueostpraùquemenr indôp€ndante , .constalbn d€ la tompérarure . 'I t4

TEMPÉMTU8ES115

il n!.a n'y a qu'uneternp6raÙre' Bemafqlg-:si A = T, la tensionestde 0 mVpuisqu'il = pour utiliser les pas de coupleI les tablesont été établi€savecA ooC, avec A * 0'C, il faut prendrecertainesprécautionsqui ne sont pas évidentes, maisil existeuneméthoderapldea sûrequiconsisteà tracerun R1page6) graphique simple (voirremarque : tracertrèsapproximativement Surunaxesupposégraduéentempérature, - l'origine0"C - la lempérature ambianteA - la tompérature mesuréeT Parexemple:

C'est16cas le pluscourant,si T est en dessousde ooc,lracer :

Siic'estla températureambiantequi est inférieureà zéro,on tracara: -

A

r

r

l

O

T

)

€tc... par desflèches, Surcst axe,figurerles millivolts

mV c orrespondanÈ .--

o

à T

,-/

__-Zl\--=-ii1o..""oo,oli\

-/

T

-t"-/ rnV fournis

par

/ \]ambiante

\{"o"or:

- millivolts cequ'ilfauttrouver à T : tlèchece 0 à T c'€stgénéral€ment correspondants - millivolts de 0 à A llèche la table, à A : à liredans correspondants - millivolts de A versT, mêmesi la foumidpar le couple: flèchede A versT (touiours !) flècfleestà contre-sens de 0 à T. aux millivolts correspondant oourtrouverT : liredansla tabl€,la température J- M VÂLANCÉ . LE CAF]NÊTD'J RË,GLELR-

115

116

" t,

: couple'cuivre-constanfan;ï" Eremnle :ï::;;::

:j"

Table du couple T page flg Pourtro_u_v_erla longueurde la flèche0T (nombrede millivolts de o à T) il sutfit{ aiouter 0,7O7+ 4,232= 4,939mV 4,939_-+

table --_+r

114.C

C'est le cas le plus généralmais quelquefois,il faut retrancher.Dans le cas d,une température T inférieureàz6ro,le graphiquedonneraitceci :

;14

t

A

Pourtrouverla longueurde la flèche0T il fautfairela soustraction 1,918- O]Oz t4g4glgr où est la tablep , uisqu€ ls 1,8't8- 0,707= 1,1't1 -J

Tabte ----)

_ 30.C

Autreexemple: le couplestivre-constantan fourni1,593mV, la température ambiante €stde - 5"C

La longueur0T s'obtientpar : 1,593 - 0,191 = 1,4O2etdansla tabls, on lit : 3S"C Remarques: 1 l Si la flèchede A à T est à contre-sens, cela signiïieque le coupledélivreune

tensionnégative(chaqusfois que T est plus pÉtitque A). Le millivoltmètre aflichera le signe - sinonil faudrainverser les polarités :par exemplecuivresur - €t constantan sur +

4

Lorsque le nombreexactde millivolts à conveniren degrésn'estpas indiquésurla table,il faut" interool€r'c'està dire écrirela ditférènce entrsl€s deuxvaleurs indiquées les plus proches(catte quiesrunp€uptusgrando et cê € quaesrunpaugtus p€nte), diviserpar le nombrede degrésqui les sépare(avec1O"C c'esr ptusfacite!) puisavecce nombrede mV par "C évaluer le nombrede degrésqui font la diffôrencsentrela valeurà convertiret la val€urla plusprocheéciitesur la lable. Dansla plupartdes cas,ce calculpeutse lairede têtscar il sst toul à faitillusorre de croireque la mesurese fait à un d€gréprès!ll est exactquê le repèreutilisé par.l'exploitant sur un apparsillage donné,p6ut et doit êlrs suiviavec prôcisron, maisil y a uneditférenceentreuÀrepèr€€t la lempérature réelleI

116

'I 17 TEMPÉRATURES

Erercicee: ambianleest donne9,350mv. La température 1/ un couptecuivr€-constantân 'de 2O'C.Quelleest la température T? chambrefroide. Le cou.plecuivre' d'une température -2/ Meture de la mV. Températurede l'appareilde 1,429 donne ànst"ntan est inveèé, il de la chambrefroide? mesurs: 2O'C.Ou€lleest la Î€mpéralure 3/ Contrôle d,un couple fer-cohstantandans de l'eau en ébullition. doit fournirle couple? ambiantà22"C.Combiende millivolts Température

page125. sontindiquées Lesrêponses Gâblesde compensation uliliséspour prolongerles couplesà moindrefrais,ces câblesont la même maisdansunezons mVnemp.quele coupleauquelils sontassociés, caraa$riètique (généralement de 0 à 200'C). restreinte

--.7

"f, 200

avec Leslils du couplàdoiventavoirune longueursutfisanlepourque-leraccordement à 200'c. inférieure ambiance te cautede coàpensationse touve situl dansune Jorme-unseul Dansces conditions,le coupleprolongépar le câblede compensation du câble. doÀtla soudureiroideest reportéeà l'extrémité coupl€th€rmo-élearique Syrnbd.

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} M VA.ANCE

. LE C^RNETDU RÊGLEUR

117

' t1 8 couples gainéi

exùaitde la docr.rmentation de THERMOCOAX et Cie

DESCRIPTION Les t h€rmocouplesTHEFMOCOAX se p.Ésentent sous la fo.me de câbles blindés à isolanl m|nâ"|. de farble diamèire, lès il€xableset robusles. lls so comDosés ds: oeux fils constrtuant le couple thermo€ieclnque. Un isolant minâ"1 en poudf€ l.Ès fonemefl compnmé garanlssanl un pôafarlmarnltei des conducteuG et un bon isoleme . Une garne métallique continug, assu€nl uôe protectton mâladaue et chtmrque. du couole. A lune des exlrÉmrtés. les fils et a garne sont soudés pour fomer a soudure chaude {fio. 3).

A l'aurrqexrrÉrnité.lâ thermocoupleesl ætié à un câblo ds compensationou d'ertensionadaDléâu couol€therm(Électrieue, Dar riôiarmâiiai€ d un connecleurou raccord. Cens structure obt6nùe grâce à uno technologi€o.iganalo,confàe aux th€rmocolpl€s THEFMOCOAXde nombr€uxavantages: Faiblserrcomb.em€rltet grandefl€ribilité D€.menanr uno mesq.B do Ia ternfÉatura en deÉ points lec plus difficilss d accès. mâxniquo. Graôderésrstance Protedioncont.el oxvdàlionDarl'aar, laconostonet la pollutionchimiqus,des rnalâraur thermcÉlectriques. Un temps dg éuonse tfè coun permettôntde suire une variattontrÈ

raridg de la te.nrÉ.aturq {ohérrcmène trônsitoir€l. La grandodiversrtéd6 thennocouples IHERMOCOAXpsmer dE rrower un6 solution à toutes 1€3aoolicattons.ll s agit da chorsiren tonctlonde l'urilisalion, lo couplôrhermoélodrioue, l'isolant, la garrE, le diamètæ. 19typ6 d€ soudu.qchaude, le typ€ d9 rôccod ou do connoqre0r, lg rype de câbled9 comgênsationou d exten3on.

ls môgnélio et l alumino sont h!groscoprquG pour c€lle rôrson. l'exrremrré owene das lnennocouples est toulours oblurÉ€ avec une résine (Filsân. rËslne éooxy, ê(c.). En cas o€ æpnse accrd6nrelle d humrdite (isolement à 1 MO). rl est tourorirs 'possibl€ de chasser Ihumidité. Pour celà. 'l suffit ds chauffer I ertrernrlé dlhâmocouDle sur una \nngtarne de le cenlrmelr6 ou mresx, tout thefinocouple dans un€ eluvo à l50oC outs de remetlre une résrr,e d'étancherte.

TYPESDETHERMOCOUPLE (pouvorr lhermoélectnquelou du type La chorx du the'rmocouole sera fa,l d abo.d en foncllon du oomarne de d apparetlde rnesuredrsponrljd. lempérature dutllisaÙon. éventueile- Dans la trés grandemalonté des cas, on ment en fonctton de la sensrbr|lé Qteîdra . SYVSC]LE ::l..Orêi/Cçrsta.l.n

a Àir'.e 13% Rhcô'!m/ FirLê : :3r.e 'C"i Êhoouô/9,r!ne 3 Prr,.e :0% And,!m/F.n.!à

Pour la gamme - IoO'C à I loOoC le Chromel-Alumei ie ferconstantanou e Nrcrosrl-Nrsrl. Pour les bass€s lefiExiGlures. le Chromet-constanran Pou. les lemoéralures suoéneuresà l1oOoC, le plarrne rhodrum 10,ryoplalrne en mtlreu oxydan! ou Ie tungslène-rhénrum sous vrde ou elt mrlieu fàirJcletJr. La figure.l donn€ la Le.m. en fonclron ate la tetnoeraturepolr chaoue lyE€ de !nennocorJDle.

Co.ù.. t.m, d.. 4'al..Ft!

118

r.6p..!rùrt rhdrûoco.Jor.r

1E 1 9S rEMPÉRATUR

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2 ,r 3 5 2, 1 6 7 2,200 2.232 2,261 2,296 2,328 2,360 3,392 2, 423

t , 8 0 4 , 463 1, 8 3 8 , 498 | ,871 1 , 9 0 5 , 567 r, 9 3 8 , 601

2a,7 29,8

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0 I 2 3 5 6 7 I 9

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,669 ,703 ,737 ,771 ,804

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0 , 7 5 1 0 , 3 8 0 0,000 0,788 o , 4 1 7 0,038 0 , 8 ? 4 0, 455 0 , 0 7 7 0,860 0 , 4 9 2 0 , 5 0,8e7 0, 530 0 , r 5 3 0 , 9 3 3 0, 567 0 , r 9 l 0 , 96 9 o , & 4 o,229
,t12 ,148 , t83 ,218 ,254 ,289 ,3 24 't

35,1 36.1

60

70

37,1

38,O

80

90

0,389 0, 429 0, 468 0,508 0,547 0, 587 0,627 0,667 0,707 0,747 t,787

0 , 7 8 7 1 ,t 9 4 t , 6 1 0 2 ,0 3 5 2 , 4 6 7 2 , 9 0 8 3 , 3 5 7 3 , 8 1 3 0, 8 2 7 I ' ? S 1 , 6 5 2 2 , 0 7 5 2 , 5 t 1 2 , 9 5 3 3 , 4 9 2 2, 9 9 7 3 , 4 4 8 3 ,9 0 6 0 , 8 6 8 | , 2 7 7 1, 6 9 4 2, 1 2 1 ? 5 9 4 3 , 0 4 2 3, 4 9 3 3 , 9 5 2 | 0,908 r , 3 t 8 ,737 2 , 1 6 4 I , 7 7 9 2 2 , ? 0 7 , 6 4 3 3,087 3 , 5 3 9 1 q 9 Â 0,949 1 , 3 6 0 I 0 , 9 9 0 1 , 4 0 1 , 8 2 r 2 , 2 5 0 2 , 6 8 7 3 , 1 3 23 , 5 8 4 4 , 0 4 4 2, 7 3 1 3 , 1 7 73, 630 4 , 4 9 1 I , 0 3 0 t . 4 4 3 r , 8 6 41 ) a 1 ) 7 7\ 4 ,r 3 8 3, 2 2 2 I , 0 7 1 1 , 4 8 5t ,947 l , 2 1, 5 2 6 1 , 9 4 9 2 , 3 8 0 2,820 3, 2 6 7 3 , 7 2 2 4 , 1 8 4 3 , 7 6 7 4,230 1 , 1 5 3 r , 5 6 8 1 , n 2 2, 423 2 , 8 6 4 ? 1{7 3,813 4,2n 2 2 , 4 6 7 1 , 6 1 0 2 , 0 3 s 1,194 ,948

38,9

39,8

40,7

4 1 , 6 42,5 43,2

loo

ilo

120

r30

4, 2 7 7 4 , 74 9 1 1 ) 7 4 , 3 2 4 4 , 7 96 4, 3 7 1 4 , 8 € 4 , 4 18 4 , 8 9 1 < 1 7 , 4 , 4 6 5 4, 9 3 9 4, 5 1 2 ! , 9 8 7 5 , 1 6 9 4,559 5,03s 4, 606 5 , 0 8 3 5,s66 4, 65.1 5 ,l 3 r 4 ,7 0 1 5 , 1 7 9 4.749

0 I '2

1,971 2,004 2 ,037 2,070 2,r03 2,135

- 3 0* - 2 0 * - l o r

r

0,000 0,038 Q,077 0 ,I l 6 0 ,r 5 4 0,193 0,232 0,271 0,3]l 0,350

r0

a Le! i.é.m.

-40.

-60.

+ O

y.v

'80.

J o n c t i o n d e r é f é r e n c eô 0 " C

47,2

47,8 48,5

r40

6,204 6,251 6 ,3 æ 6,353 é, 1O3 6, 453 6 , 0 0 7 6, 503 6,056 6 , t 0 5 6, ô03 6 ,1 5 5 6,204 6,703

5,712 5 , 76 \ 5,810 5,859 5,908

49,2

49,9

r50

44,l

rôo

44,9

45,6

46,4

170

t80

190

7,208 7,28 7, 3 æ 7, 3 6 0 7,1ll 7,1ô2 7,0Q4 7,513

7,719 8,236 7,770 8 , 2 8 8 8,340 /,ëal 7,874 8,392 7 07A 8,45 7,978 8,197 I , g n 8,519 7 ô55 8,080 8 , é O l 7 , 1 0 6 7 , 6 1 6 8 , 1 3 28 , é 5 4 7 , t 5 7 7,6ô7 8, l8j 8,707 7 , ? æ 7, 7 1 9 I , 2 3 6 8 , 7 5 9

6,703 6 , 75 3 6,803 6,853 6,904

50,5

5 l,l

5l,7

47tp

8,812 8,864 8 ; e1 7 ù,970 9,023 9,076 9,tn 9,182 9,235 9,?88

5 2 , 3 52,9

contenuet dcnr cet ccloôneJ loôl néqol;ver,

} M VAIJ{NCE . LE CâRAIETOU RÉGL3-R -

119

120 uec Les apoâreilsnumérioues : numériqueest, bien sûr, l'appareilidéal pour mssur€rla tension un millivoltmètre fourniepar un couple,mais c€tte ténsion n'ost p€lsla températureI ll faut,en plus,un thermomètrepourA, une table de conversionet un calcul. Les irdicateursnumériquesde tablezu,ou portables,sont équipésd'un ou plusieurs dispositils dit de 'compensation de soudure lroida' (mesure.de A) et d'un microprocesseur calculantla ou les conversionsmVÆemp.lls atfich€ntdirectemontla oC. ternpératureen Leur emploiest doncfàs simple: il sufiilde lire. Cependant,tout co qui a 6té dit sur le calculdes millivoltsdewa quandmêmeètre utilis6quandil s'agira de contrôlerle fonclionnementde ces appareils. @: pourles boudesde régulation, maisaussien mesureseule,car la lls sontintéressants parasites que la transmission en mV. lls aux sensible €n mA est moins transmission 'compensation plus bas). (voir linéarisés de soudurefroide",el sont disposentd'une montés€n tête de canne,ils sont à deuxfils commeles transmetteurs Généralement acluels.

soitparce Desappareilsde conceptionplusancienne,p€uventencoreêtrerencontrés, plus à côté d'appareils que leursconstructêurs la commercialisation en poursuivent que très de construction modernes(parcequ'ilssont €ncoredemandés),soit, parce n'estpas encorenécessaire. robuste,leurremplacem€nt Le principeda la mesurepotentiomélrique C'estle cas des 'ponts potentiométrique'. p a g e e n r e g i s t r e u r sà p o n t p o t e n t i o m é t r i q useo n t est expliqu6e 26. Las voircenenotice. tradilionnollsment liwésavecune noticedétaillé€, 'Compensation de soud

':

ambiantedans la mesuredes ll s'agitd'un dispositilfaisanlintervenirla température un€ résislancevariantav€c la millivoltsfournispar le couple : généralement, température ambiantesuivantune loi identiqueà la courbemVÆemp.du couple pour chaquetype de couple,doit être situé€très utilisé.Cene rôsistance,difTérente près du bornierda raccordement .Alin..d:âlrg..à..la..m. .m9..1emp.ér.atu.r:.9..9u.e. (€xrrémilé A du couple). Linéarisation: prenonsle cas d'unconverliss€ur mVhA : Pourexpliquer la linéarisaùon, (anivre cuivre cuivre.nic*el) ænslantan ou couple: T - plag€de mesure: 0 - 100"C - signalde sortie: 4 - 20 mA 120

0"c

50"c ?

100"c

4mÀ

12 mA?

20 mA

121 TEMPÉRATURES

En tait le milieud'échelled e températur€(50"C)ne correspondpas à 12 mA, car la du couplen'estpas linéaire. 1-

4,277

'12

- - O ,ta'

4,277mV, le signalde sortiedu fournissenl à 1OO'C,le coupleet la compensation c o n v e r t i s s s uer s t d € 2 0 m A . L a c o n v e r s i o nm V / m A é t a n t l i o é a i r e ,1 2 m A correspondronl à 112de 4,277 = 2,138mV c'estàdire52,25'C ( à 50'C il n'y a que par un segmentde provientdu fail que la courbea été remplacée 2,035mV).L'erreur droile( "linéarisation" ). il faut que le segmentde droitesoit les performances d€ la conversion, Pouraméliorer proche pour en plusieurssegments. celail fautlinéariser ùès de la courbe, Exemole: linéarisâtion en deuxsegments

"I- M VALANCE

LE CAANEï DU AEGL:I-|I

't)1

122

diversesm6thodesgxistent.pour contrôlerles récepteursassociésaux couples. Attention: les habitudesacguises( aveclestrèsdassiqu€s pontspotentiomérriques portatits, par pas eremple ne sont toujours transposables d'un contrôleur à l'autremême's'ilssont, ), par ailleurs,.d'un emploide plus en plus agréable.En lait quelQuesoit l'instrument â contrôler€t I'appareillage d.onton dispose,-l'opération consiiteà remplacerle couple par une simulationdes millivoltsqu'ilfourniraitdansles conditions de mesure.

: vérification d'unenregistreur 0"C - 3OO"C couplefer-constantan HX.ç.mp.lg.

0"c

3 0 0 c"

ll laut envoyerles millivoltsde A à T pour obtenirl,indication 3OO"Cet les millivoltsde A à 0 pourobt€nirl'indication 0.C. Pourcalollerle nombrede millivoltsquelourniraitle couple,il faudra: - un thormomètrê pourmesujerla température du bornierd'entréedu récepteur(A) - la tabl€de conversion mV/Todu couoleconsidéré. Ensuite,il laudra remplacerle coupleà I'entréedu récepteurpar les deux lils (ordinaires .bien sûr) venantdu générateurde millivoltssur'lequeion afficherales t€nsionscalculéespur le "zéro' et " l'éùelle' à régler. placéentreles bornesde raccordement Suitede l'exemole: le thermomètre du récepleurindique22"C

l'indication 300'C seraobtenueen générantles millivolts de A à T, c,sst-àd i r e: 1 6 , 3 3 - ' 1, 1 2 = 1 5 , 2 1m V e t l e p o i n r0 . C e n g é n é r a n-r . t , 1 2m V ,l € signe- est obtenupar l'inversion des polaritést . Les contrôleursélectroniques actuelseftectuentautomatiquement une parliedê ces opérationsmais la sondequi masurela température ambiantemesur€en tait la températur€ du contrôleur;la temoéralure du bornierdu réceoteur est.elle la même? Par ailleursil n'estpas inutilede vérifierque la conve6sion nùlT. eflectuéepar le gst restituéecorr€ctement. microprocess€ur plupart La des appareilsportatifsde mesurede températures par couplelhermoélearQuespossèdent la fonctiongénêrateur de millivolts. Pourlà contrôierigoureux -"certain desrécepteurs, utilisercanelonctionest souventplus sûr que d'émenreun nombre'demillivolls dontI'indication estdonnéeen deorésielsius ! précédent, DansI'exemple l'organede mesuragereçoiten tait 16,33et O mV. La difîérenceavecles tensionslourniesprovientde la comoensation de 'soudurefroide'inlarneau réceptsur. Ouel nombrade millivoltsenvoieun généraleur équipélui aussid'undispositif de comoensation automatious ? 122

't24

sondeplatine100e à 0"C

variationde la résistance

* too l*r* j..* j-ot 60.20 r 00.00 r 6.43

5 8 , t 7 98.04

1 4 . 3 6 56,r3 I rJ.4t

-25

o ./ o

_40 _ 45

d 5q

+

o r 00.00I 138,50 r 75.84 212.03 2 4 7 . 0 6218 0 . 9 3 5

96,07 + 1 0

54,09 9 4 . r 0 + l q 52,04 o , ' i ' i + 2 0 49,99 9 0 . r 5 - 2 5 47.93 8 8 . r7 - 3 0 45,8t 8 6 . r 9 43,80 u , 2 1 - 4 0 41.13 JY,è5

-

45 5 0 80.2s 78.21

-60 - 10 - 7S -80 -85 I

::i - r 0 0 II I 'a - ' .' tI

35.48

76,28 - 6 0

JJ.Jë

14.29

3 r . 2 8 72.29

+ 0 5

j 3 r 3 . 6is3 4 s .r2 375.61

r 0 1 . 9 5 1 4 0 . 3 9r 77,68 2 1 3 .r8 ? 4 8 . 7 8218 2 . 6 0 i 3 1 5 . 2 5I 3 4 6 . 7 6 3 7 7 . 1 0 103.90 | 42,28 l 7 9 . 5t z | ? . f ë 25O,s0284,26 3 r 6 . 8 6I 3 4 8 . 3 0378.59 | r O S . A; Sr A . l a r 8 1 , 3 4 211,36 252.21 205.91 3 1 8 . 4 6i 3 4 9 . 8 4 3æ.07 | 'to7,79 1 4 6 , 0 6r 8 3 , 1 7 2 1 9 . 1 3 253.93287.s7 320.0s I I 3s1.383 8 1 . 5 5 ! n a r ? | 47,94 r 85,00 220.90 2s5.æI 289.223 2 r . 6 5I 3 s 2 . 9 2383,03 I r r . 6 7 r 49.82 1 8 5 . 8 22?2,66 257.34 29O,87 323.24 | | 3 s 4 . 4 S384.50 r r 3 , 6 1 I 5r , 7 0 r 88.ô4 224,42 ?5e.0s292,s 1 3 2 4 , 8 3 I | 3 s s , 9 8 386.98 r r 5,54 r 90,46 226,18 æ 0 , 7 5I æ 4 . 1 5 3 2 6 . 4 1 1 3 5 7 . 5 1387,45 1 t 7 . 4 7155,45 227,94 262.45| 295,8O 3 2 7 . 9 9 I 3 5 9 . 0 3388,91 l 19.40 194,08 264.r 4 i 297,43 3 2 9 . 5 7| 3 6 0 , 5 5 390,38 1 2 1, 3 2 1 5 9t.8 1 9 5 , 8i9231,44 265,æ 299.07 3 3 1 . 1 5i 362.07 123,24 1 6 1 . 0 4 r 9 7 . 7 0| 2 3 3 . 1 9 267.52 3m.70 3 3 2 , 7 2 I I 363.59 rl.t,ro 1 6 2 , 9 0 r 99.50; ?3{.93 269.21302,33 3 3 4 , 2j93 6 s . t 0 i 1 2 7, 0 7 | 6 4 , 7 6 2 0 1 , 3i0zJo.o/ 270,æI 303.95 3 3 s , 8 6 i366.6t I

2 9 . 1 7 70.29 r 1 5 1 2 8 . 9 8 1 6 6 . 6 2 2 0 3 , 0 9 l233.41 212,51| 305j8 3 3 7 . 4 3I 3 6 8 . 12 2 7. 0 5 68.28 * 8 0 1 3 0 , 8 9 1 6 8 . 47 204,88jI 2 4 0 . r5 274.25 | 3O7.2O 338.99I 369.62 24.92 at5 132,80 1 7 0 , 3 2 206.68 2 4 1 , 8 82 7 s , 9 23 0 8 . 8 13 4 0 , 5 5 i 1371.12 6 4 , 2 5 - 9 0 1 3 4 . 7 0 1 7 2 . 1 62 0 s , 4 6 2 4 3 . 6 1 2 7 7 . 6I03r 0 . 4 3 :}'2ro1372,62 - 9 5 I JO,OU 1 7 4 , 0 0 JU.D5 245.U 219,21 ) 312.U 343.66374.r 2 i 60.20 - r 0 0 1 3 8 . 5 01 7 3 . U 2 l 2 . 0 3 241.06 2 8 0 . 9I3 i 3 1 3 . 6 5 3 1 5 , 2 r3 7 5 . 6 r I i o.42 0.40 0 , 3 8 0,37 0.36 0.34 0.33 0.32 0.30

i

O|G|POT: générateur de mV_ simulateur dethermocouples Toute la température avecle DlGlp0T à mrcropr0cesseur

O grande simpticité demaniputation O mesure etsimulation deg thermocouples lDmesure etgénération demVO mesure pt100etsonde detempérature parsonde

NiO mesure derésisiâiffiohms O

memorisation de4 valeurs a 0.C(RESET) O conditions demesure figées pendani I ' e x t i n c tO i og né n é r a te i onnm o n t eoeu descente sansdisconlinuité par roues c00euses électroniques O coffret anticnocet compact O chiffres vertstrès lumineux t2 mmO mesure enVoltet mA las0rlie d'untransmetteur detempérature 124

125 TEMPÉRATURES

sondesà résistances ![ir]çi!e: de en pré.sence présententune variationde résistanceélectrique tous les conducteurs car lo seul conducteurutilisé il 'sous u"ii"tùni à" f" t".pdr"trt".-Là ptàtinesst pratiquement iorme de fils très tins, et ses varialions oeut ôtre obtenu€.u* un" gi*-dà fureté, Jnt bienconiues sui une plagede températureétendue' 5;-rà;i.6;; linéaires' pratiqu€ment aâ'ijùù.o. æri-tàuritoit de vàriations l;;il;;ii;niàietont sondeolatine: ne p€ut pas La résistancedont on mesur€les variationspour connaîtrela température (c'est-à-dire avoir une valeurde o w à o'c. Pour ôtre conlormeaux normes '100 w à 0"c' La une sonde platinedoit avoir une résistancede interchangeable) elle est pas linéaire, n'est variationde la résistanceen fonctionde la lempérature indiquéedansle tableauci-contre' les. sondes i;;ù-;-t-ài";égtigeable, lJrÀsistancedes lils de liaisonau récepteur, deprécision). pourtesmonrages quarre Tirs ;Ëii;;; ;;.1 ;;ËiËa àtioi.rir"iÀtàêmeà Les récepteurs des pontsde Wheatstone. Làs récepteurssont traditionnèllement l'affichage par segments, àe linéarisation actuels,-rpo.tônt un dispositif etearoniques est en degrés,la tablen'estplusnécessaire' . grâce à une La variationde résistancJ'âit transforméeen variationde tension pas à courantconslant.ce courantbien sûr,doit âtretrèsfaible'æur n€ alimentation échauiferla sondepar eifetJoule. une liaisondeuxtils.Le contrôle W/mAen têtede cannepermettent Lesconvertisseurs la sondePar la résistance des récepteurss'effectuetrès simplement 9l.r.eTpt9çalt "|'échelle" "zéro" du rfuepteur.Ne Pasoublierle et à ( Uoir"tiaeodes") qu'elleauraau {il ! troisième qe.m9!9iI avec une grandePrécisionet un Les sondesplatinesotfrentla possibilité allanlde -100 à +600"C'CetteplagePeutêtreétendueen faiblecoÛt,des températures spéciale. exécution s thermistançe négatif thermique. à coetficient pourdes résistances Ce termeest utiliséaussibienjgglomérési,qu.e p-o-ur des êlémentssemicondudeurs "grand ic.f.ù.i "" àtiJei-mètariiquei eleclronlquas ,9t dansles appareils dansles montages Trèsutilisées dif{usés. car Ëllesne sontpastrèspriséesindustriellement puUtic" (macnines à laver,automoUilesl platines sondes des que celle îtt'roin oâtr" aussi sûie i"iî.iàï"i|Àiiùoitite" normalisées.

des exercicesde Ia paae 1 17 : Réo.onses

1/ 215,8"C

2t - 17"C

J. M VALANCÉ

3 / 4 , 1 5m V

L Ê C A R N É TO U R Ê G L E U R

125

127 TEMPÉMTURES

mesurageoptiquedes températures Le mesurageoptique (ou à distance)de la températurêd'un objet est en tait un m€suragede l'énergieémiseparcet objet. L'énergieémisedé-pendde la températuregldu pouvoir émissil.del'objet,.donc:la mesuréd'6nergie6misepermetde connaîtrela lempératureseulement$ le pouvoir émissilest connu. les .longueursd'ondes lf laut penserque l,énergieest transmisepar rayonnement,. du corpspour la I'émissivité de connaître (1iage ll est nécessaire 22). interviennent "capteurds (appelé souv€nt trop longueurd,onôe-detrâvail du capteurd'énergie températures"). De btus,une iartie de l'énergieest absorbéepar le milieutraversé(entrêle corpsêt la lun€tte). il y a lâ des ditficultésqu'ilimportede bien connaîlrepourcomprendrel€s problèmes petitaperçu.de Nousne donneronsici qu'un dr"i mesurageoptiqued6s températures. ' est un domains 'lunettes pat ces difficuliés..Lemesuragedes tempéraluros de.cettetechniqueou aux ionnant mais complexe,réservéaux spécialistes pour.le devenir; par indispensable pouvant la formation recevoir instrumentistes 'des entreprisesqui ont quasimentI'obligationde mesuragede exemple,ceux verrerie,entreautres). à distance(sidérurgie, températures coefficientd'émissivité ne peut émettrs Un objet(si ce n'estpas un émetteurparliculiertel un radio-élément) qu'ila rêçue. que l'énergie : l'énergier€çuesestdiviséeen : Réc..gotion

A - énergieabsorbée(qui augmentela re) tsmpératu - énergieréfléchie(lesrayonsrélléchis par l'objet sont rePartis dans ement) l'€nvironn - é n e r g i el r a n s m i s e( c e l l eq u i e s t ressonieaprèsavoirlraverséI'objet)

est êgaleà l'énergie La sommede cestroisénergies reçue,d'où: A+R+T=1 commeétantles DanscenerelationA, R et T sontconsidérés de transmissionréllexion et de d'absorption coefficients , R €t les.énergies (A)subsisle, absorbée oall'çbiet: seulel'énergie d*é4ergie Emission d'énergied'un Donc: la capaciléd'émission T sontreDâÀiàtdila liénvironnement. par l€ caraclérisées Ces deuxgrandeurs d'absorption. objet€st iiée à sa possibililé près peu la même à ont d'absorptlon le coellicient cdetlicient d'âmissivitéel on peulraisonner signification en ce qui concsrnola mesured'énergiaPoursimplifier, que (A) = I'absorption 1 montre La relationA+ R +T dr intuitionsur l'absorplion. (R) diminue,ainsiA peuterde 0'05 à 0,9 augm€ntepar exemplesi la réflexion pourun métald'abordpoli (R imponant)puisoxydé(R faible). (doncle coef{icient d'absorplion le coetficient Leschiffrescitésci-dessusconcsrn€nl pour les "lg-ASIgSl. à connaîtr€ Iotal". Ce coeflici€ntest intéressant d'émissivité) de tousl€s rayonnem€nts cellesqui m€surenll'énergie totales'c'€st-à-dire radiations quelquesoil leurlongu€ur d'onde1,. (ensemble) 127 } M vAIJNcÊ . LE CARNETOU RÊCL:LR

128 D'autreslunetes pyrométriques sont dites à radiationspartieiles; leur capteurtient aomptsd€s rayonnêments allantpar exemplede I = 4,9 pm à t, = S,21.l,lrr. Les luneftes monochromatiouestravaillentsur une bande encore plus étroita, preliqu€m€ntune seule longueurd'onde.Par exemple1,= 0,65 pm pour les lunettesà disparitionde filament.Le rayonnementl, =.0,65 lrm n.€stpas absorbépar les gaz tel co2, par contreon est gênépar ce qui est visibteâ l'oeilnu'(fumoes,pouiiierLlf Les lun€ttss 'ialB&gsj4sont en grand nombre sur le marché, car les éléments sensiblesaux l.R. (l > 1 pm) ne sont pas rareschez les fabricantsde composanrs éleclroniques. Les lunenes bichromatiques(à deux couleurs,c'est-à-direà deux l,) oermenent d'éliminerle co€fticientd'émissivité, mais ssulementsi il est le mêmepour les deux longueursd'onde. D.enouvellestechniquessont actuell€menten développ€ment.Elles cherchentà oorentrte catcut(microprocesseur) du coetficientd,émissivité sur la longueurd,onde de travaildu capteur.A suivre... D€ toutes façons., soit la longueurd'onde de travail d.une lunette,la .quelque_ connatssancecte l'émassivité du corps est nécessaire,mais il faut aussi connâître l'ahsorptionde la zone €ntre lê corps émetteuret re récellilr, ne s"tâir-ôe lL" pou choisirune longueurd'ondequi n'estpas absorbéedanscenezone. Toutceci montreque mesurerunq.temqératurq è distancen'estpas aussisimpreque csrlainsconstructaurs de lunettes"voudraientbienle tairecroire.par contre,suivrêà distancoles variationsd'une temoératureest peu plusfacilelanentiond'"-n" p.. _un suivreles évolutionsde son environnement). celà peut dé,à être intéresianipoui la conduitemanuelleou automatiqued'un précédé,mais nétessitequandâeme une étudepréalable. doc.

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l

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.Y

JJ V Ytr uaita

Le rayonnementd un€ source{d'un obiet)ast génér6lemenlconsnru€ par un snsomble continu d€ radistions Inlrarougeset évÉntuellgmenr visibl€s.Un lryromètrcofrthu€ monochromateuâ efiecrre bs ;;r.", dans une longuour d'onde donnéo, ou plus oxaclem"ni OarrJ u.,, brnda plus ou rnciÉ étroiro do longu€ur d'ordas. ll cn éralonnépar rapport à un corps noir donr l.émissrvrtéest éoateà I F|ardlfinnion, ou plus rrâclsm.nt à I'sido d.un tour ônt les p.fuiétés lont rà3 vo6in s (b cdtes du corps ndr. Un disçrosrrilOe ,l5t5g" a, gtan pcrrnct dsns l'utilisation d€ ranir corîptc du tactôur O.jmi-ssron ré€l dc l'obid conùôlé.

128

NI\IEAUX 131

Nû v c a u x Généralitéo ls termeNiveauimpliquela présencad'tJnesurlace Tel ou'ilest utilisédans l'industrie, ô'ùËr;id'isu-rrâce-pràne d'un'liquide,surfacecomplexedes solidesen poudreou en grains,etc ...) L'oÉieaiforincibald'une mesurede niveau est de déterminerla positionde catte n{.iC il'n'est pas inutilede se demanderdans quel but on recherchecatte ru-rf-âéà, positlon: d'uneenceintefermée? - Veut-onqvoir"c€ qui se eà l'intôrieur le;niveau,pounàôtreune simplevitreou ... unecamérade télévision. - -ô;; Est-cela quantitéprésentequ'ilfaut connaÎtre? importemoinsque le volumeou la masse' c"-a., la'positionde la surface "niveau". mèmeun pesagepourraservirde - li pâutI âvoiita nécessitéd,une hauteurprécisede produit,car la pression d'alimentaiondes machinessuivantesdépendde h (P= h'p'g) (de régulation)peut créer la néc€ssitêd'unem6sure - L'introduaiond'automatisation n'étailpastrès exigsant' de oualitéà des endroitsoù le'"servié production"

plus - pir'."0'frài"i.-ÀàJ,'ËËiàar finatde la'mesurede niveau;estun€combinaison précédents' deiouslesobiectifs ou rioinsnuancée

La délinitionprécisedu ou des obiectifsà anêindro€st bien sûr,un élémentimpodânl de mesuremais pourI'instrumentislê' ôur le choix'dela méthodeet dê'l'appareillage l[trouvera fait' ]Igisrpgs-{io$allaJ90s : l, to.âni Jql;intervention,ce cfroixell très simple : des mesurestrès simplesfaitesavecde l'instrumentation 1/ .Une..Sx.1fefn9. visibtes,loneurs, ...) pas de catcut,les problèmessêrontdu genre ' iËiiiil;iî;àux propr8té,étanchéité, ... : des mesures très précisesfailBs avec des inslrumsnls -2/ 1J.ng...4u.tf.9....9.X1[êm.9. Ëfi;Ëï;iiilôî"ïôôiiormanls er chers). i.es niveaux onl tait l'oblet.d'études ces lô'matériela été livréavecdes notic€s: en cas.deproblèmes, oairiculières. iliË;-. ;;;;i pie.iàr"às... ainsique les collèguesqui ont participéà l'instâllation' qu€ tout 3/ Entre l€s de.ux: d€s mesurespas .si simpleset sans notico,parce instrumontisteest sensé connaitrel'instruhentationet l€s mâthodesulilisées doit avoir apprisles ! ). L'instrumentiste ïJàpùi. fàÀ ôrigines-dà-ràiagutation et pr€ssionhydrostatiqu€ ) et l€s I pàrtie" d'Archimède irinèipesde me'surage calculsqqi sY ranach€nt.

doncla Dansce chapitren iv e a u t, on trouv€ra de mesuragedes niveaux.€t techniques

des ditfêrentes dss méthodeset

ot surloutà la pressionhydrostatique. d'Archimède àtJii reutitsà la pou-ssée

' } M VA].ANCÊ . LE CARNETOU RÊC{AJR

131

132 Présentationdes techniouesde mesuragg La positionde la surfacede séparationpeut ôtredonnéeparla mesurede d ou de h. d : distance(du haut du réservoirà la surface de séparation) h : hauteur(de la surfaceà partirdu fond) Si on attend le agede la surfaceà un endroitprécis,ou dans une "fourchette" donnée: c'estde la déteclionde niveau. mesuragede d : on trouve les techniquesles plus anciennes,mais aussi les plus modernes: Le.cablg.*|"gsté connudepuisla plus hauteantiquité; les progrèstechnoloqiques ont permisde I'enroulersur un treuil électriquetélécoinmândé,et de llâcer un comptagesur la rotationdu treuil, on parle de ',palpageautomatique,' ou de "systàmes électromâ:aniques asservis". par câbleou par transmissionmagnétique. !.eS.lJ.SLe_UtS._d..Sn!..Qn.ilj.t.le.pe.9j.!ien page 1.t6 L.e..g.,m,eSU..{p.S*d.e. disl.ançC,s*"Ag,r-qpn.ç..e! U,tV.aSpnS mocr rrano r{o h .. rl.rr,:l.lr-$t:_y}_-u

donton observela longueurmouillée Lp.,grjqe9 soumisà la pousséed'Arcfrimède les plusconnussontles.niveauxà [-e.ç..pJ,o,æ.eWS tubede torsion" page133 Le mesuraqe de oressionhydrostatique mesuragedirect page137 ou par insufflationpage140 page 144 Les.me..s..ur.ag.e..c.pâr..lçnd.e..ç..çep?çili.v9.q

.t9.ç..m.es u.ta.ggs-.e3.r:. r.ayg.n s..gam m.a

page145

(depuisle fonddu réservoir)est utilisédans le cas f..9,1ttç.Lv.r..æe..d..e.h...paf..U!lfA.:S-o-ns diflicileoù la surfaceest surmontéede moussesou autreématiàresfaussantla mesurede d

page 146

En détection de niveau,on trouveoutrel'utilisalion de quelques unsdes principes cid€ssus,toulessortesde dispositilsallantdes systèm€svibrantsdontle produitarrôtela vibration,aux thermislances dont le produitchângala température, en antpar les micro-ondes qui p€rmenent d'éviterle conlactdu pioduitavecl,appareillale. Les cataloguesdes constructeurssont généralement suffisantspour se faire une idée du principeet des précautions d'dmploide ces détecteurs. Lesr{;lages sur le sitene sontpaslorcémentcommodesà exéorler.maisil esttacil€de comprendre ce qu'ily a à faire. 132

NnÆAUXlgl

dit"niveauà tubedetorsion' 1/Apner-Q.ilç.à.d.épLamm.ç.nt

do b.- Ô tûla.rr 2 - ta.ir-da fidoi t - Crrr da ûn da tdra.r a - 1|lo da !..I.traæ.r 6 - Chtnùn da ti-.'|aÉ a . lrL'. da lirdoar at dra.iùr da |ricrt|! 7 - Cdrraar d. C..Ca.t ! . CtûiE fir.ra.r r b.ail. !r5.ô l0.irù.Ôt.xlr It . la- (b rra.r 12 - ldù

j

d- div3. L.rr tcdrha rn rl?rrr L dbùdo.1 'n 9ao.rgt . I tror: rub. o. tqlto.r, tar i'. ,onrat. I co|||l|.: ùolll., ch..iô.aa ,nac-rÛ!r

iit'

At|noioàrka

artatlae.a

ligo do lrair itiioô

lrcr dr lortloô

[n(al|rla a^ ..tolioô ora< lt li qgida do|rt oâ tnargaa la ôlv'ou icur Paarllotl laranlsallata^l

} M VALANCE

LE CAF'{ET &,' REGLBJR.

I28OO YASONEILÀ.\

133

134

a Le schémade.principede la balancede lorces page63 pefm€td,imaginerle principe de cet agpareil. Définilion de la pousséed,Archimède, page266 Utilisationen mesurede niveaux: la.pousséed'Archimèdedonneau plongeurun poidsapparentplusfaibleque son poidsréel. Cette force est le poids du liquide déplacé enÈre de gravité

-du

pl ongeur

eeEte force est le poids du plongeur

Le Poids

appE?âf esr fî?ï?TErence entre ces 2 forces

poijs.qOnarenr p€rmetde connaîtrete poidsdu liquideremplacépar re !i11-:yt-"â* prongeur et d'€ndâJuirela hauteurh si les autresdim€nsions sontconnue;. La pousséed'Archimèdeest I,orce,elle s'exprimeen newtons,-maispour .un€ l'ajustage , nousutilis€rons d-es"ooids:.en réalitédes masses,marquéesàn grammes. ll est donluspratiquede fairetous les calctrlsen grammês,c'ost-à-dire d'utiliserles masses. Exemolede calcul: Le liquid€donton mesursle niveaua une densitéde 0,g.La plongeurest un cylindrede diamètre = S0,gmm ot de longueur H = 91Smm.Son-,'poids,; (enréaliré. s:rmasse ) estde 1 899grammes. Nota : si cas dimensions n€ sontpas sur la fichetechnique, on pêut les m€sureren décrochant le plongeur, il faut un piedà coulisse,un mètreet une balance. :.qu€l ssra le "poidsapparent',(engrammes, Qy..ç.Sil-o.O c,est-à-dire : Ia masse apparente) du plongeurà niveaubas et à nivàauhaut ? Réponse: ll fautimaginer l'anvironnement du plongeur dansle réservoir

niveaubas :

Pas de volumeimmergé,donc pas de poussé-d,Archimède. La masss appar€nteest égaleà la massedu plongeurI g99 grammes. 134

NIVEAUX 135

niveauhaut:

Le volumeimmergé€st le volumedu plongeur.Si le volumedu plongeur n'estpas indiqué,le calculer:

v = T 2 ,n

du plongeur d = diamètre du plongeur(ou hauteurmaximale fl = longueur immergée)

L'unitécm est commodepourco calcul(ni trop grand€,ni trop p€tite,et 100Ocm3='ll) Avecd = 5,08cm at H = 81,5crn,le volumeestde : = | 651 cm3 -

lÂ<1 ,

La mâsssdu liquidedéplacépar ce volumeest de : k g = 1 3 2 1g / x 0 , 8 k g / l= 1 , 3 2 1 1,651 ( Rappel :pourl'eaud-1 --> 1 kg/ pourd -0,8-->0,8k9,1 )

La masssapparentedu plongeurseradoncégaleà : : 1 321g = 578 g liquido déplecé masse duplong€ur : 1 899g - masso bas pouna êtresimulé en remplaçantle plongeurpar ÇO!çbsig!-: le niveau 1 899 g (utilissrles "poids" de la balance,ou d'autresobiets pesés au préalable,et un sach€ten plastiqu€). le plongeurpar 578 g. Le niveau haut pourraêtrerimulé en remplaçant parun€règlede trois: calculer Pourdes pointsintêrmédiaires, 1 899 g

.i-

I

I 000 mbar

200 nbar

E c h e l l e e n g r a n m e: 1 8 9 9 - 5 7 8 = 1 3 2 1 g Le milieu d'échelle esc à : r Raa-

I lll

-

1 ?tÊ o

LÈ quarc d'échelle esr à: | I

Remarque:

XqLl

1-)1

L

t

1ÂR o

à partir c'est'à-dire Finalement, la hauteurdu liquideest repéréele longdu plongeur, pas. qu€ Pour m€surer cenebasene s€ déplace de la basedu plongeur. L'idéalserait la balancede forcessemble des variations de poids(de forces)sansdéplacement, touteindiquée(voirpage 62) €t il en existopourcene lonction,mais on renctntre surloutdes appareilsà déplacemenl.Lo ressortantagonisteest en fait, un tube de pourun Jaibledéplacement. torciondonnantune grandeforceantagoniste } M VAIJ{NCE . LE CARNETOU RÊC{ruF

135

136 Aiustaoedes niveaur 6 olonoeurr Les instruments électroniquesrécentb comportent un mécanisme d'aiustage extrêmementpratique; pour les autr9gil fzudra proéder à une simulationde niveau avecun lhuideou avecdes masses. Aiustaoesur olacsavec un liquide: Cettelaçon de procéderélégantest rapiden'est pas toujourspossible.On peut utiliserle liquide dont on m€surele niveau,sinonutiliserde I'eau. Dansle cas des réservoirssous pression,il faut une grande expériencepour utiliser c€tte méthode.Le niveau bas se lait en purg€antla boutêille,le niveau haut en la remplissani jusqu'à haut€ur du piquage supérieur par exemple(quand le plongeurost totalem€nt immergé,la pousséed'Archimèdene change plus).' ll est commodede disposerd'un Ié venants'adaplerà la vannede puJge.Sur cg Ié, on monteun tuyau vinyltransparentqui p€rmetde voir le niveau à l'intérieurde la boutêille,et d€ fairele remplissage si un bouchonsupérjeurn'a pas été préw. p€uventôtre adaptésau liquideréel grâce à réglages l'sau Les obtenusavec de prévu pour l'indexde densité cela,maison peut fualementcalculerles hauteursd'eau que les niveauxréels. donnantles mômespousséesd'Archimède

mas.e-ç: Æu.çtagç.ave-c.de$ Calculer les masses (les"poidsJ à suspendreen copianl l'ex€mpledonné précédemment.Ajust€r alt€rnativem€nlle 'zéro" el 'l'échelle' en accrochantles paquetsde poidscalculés(l€s sach€tsplastiques€t l€ursfils d'accrochage auronté1é pesés).

Observations sur les niveauxà plongeurs: - Pourque le niveausoitconnuaverécision, il fautque la densitésoil c€lleprévue. - L'appareilde mesure€st ch€r mais très utilisô,il bénéficiede la confiancede grâcaà sa fiabilité.Parmiles m€suresanciennesfaitespar ce nombreuxexploitants pourraient moyen, beaucoup ôtre r€mplacéespar une mesure de presslon (voirci-après). hydrosladque

136

NI\€AUX 137 Mesuragesde niveauxoar mesuragede oression de pression,nombreux,fiables, relativementbon Utilisantdæ capteurs-lransmetteurs marché et d'instâllationsouvenrsimple ces mesuragesont basés sur le gfillgilg-ç|g Pascal (paso,t4).

P = h.p.g P = pression(Pa) h = hauteurdu liquide(m) p ' = massevolumiqu€du liquide(kg/m3) ( Rappel: le nombrede kg/m3est égalà 1 000 fois la densité) g gege24 g = 9,806sauf cas particulier(annere Si la densitédu liquidene varie pas, l'indicationde pressionest directementune indicationde niveau. Si la densité varie, il faut la mesurer et la fairs intervenirde façon numérique, ou manuellepour en déduirela hauteurh du liquide. analogique

1/MesJngE.cirscl .1.,1..Ç-apÎ-e..ur.:tlenç.m.er.e.uI.d..e.9r.99-s.i-o..n..r9.1.e!iv..9 t" ' =

P

p.c

6s6si1f = 0.8

Exemole: liquide

pression: 160mbar(16kPa)

la hauteursera : P=16000 p=800

h = m1 6- 0f f0i0 = z u m .

Si le capteurest montéen dessous,il faul tonircompted'undécalagep€rman€nt: cidessus3v6çf{ = t,5 m DansI'exemole le décalagep€rman€ntserade :

=:ftr

P=1,5x800x9,81

--*=

= 1 17 7 2 P ag | 1 8 m b a r ï-

} M VAIJNCE

qu'àI'aiustage Ce décalagen'intervient pas visiblepour il n'€st du transm€tleur, l'utilisdeur. LE CAFNETOU REGLBJR.

137

138 1.2 Caotew-lransmetteur de oressiondittérentielle pression,ditférentede la pressionatmosphérique, existe au dessusde la pression utilise un capteur de ditférentielle. -qn

Si

Pour obtenirun signalde sortiequi augmente quandle niveauaugmente,le niveaudoit venir d a n s l a c h a m b r e" H P ' . D a n s t o u s l e s transmslteursde pressiondif f érentielle,la chambr€marquée HP, H ou + est celle qui donne signaly'quandpressionz?.

Le côté BP est rarementvide (il se remplitpar condensatou par débordemenl) donc les hauteursH et H' représ€ntent des pressions.H'n'a pas d'importance si (et seulement si) les liquidessontles mêmeset à la mêmetempérature, des deuxcôtés. Pouroblenirl'échallede pression(AP)du transmetteur, il faut : -

faire un schéma calculerla pressioncôtéHP sn additionnant toutesles pressions côtéHP calculerla pressioncôtéBP en additionnant toutesles pressions côtéBP calculer^P = HP - BP

Schémaet calculssontà lairedeuxtois , une premièrefois pourle niveaubas (niveau à hauteurdu piquageHP) €t une deuxièmelois pourle niveauhaut(niveauà hauteur du piquage8P) Généralement la ÂP (HP - BP) est négativedans les deuxcas, c'estpourquoile transmetteur devraavoirde largespossibililés de décalagede zéro. Exemole:Niveaud'unballonde cfraudière 'r

SOber

295.C _

Le oot de condensalion oermetà la colonnecôtéBP de se remolird'eau. prochede Cett€qau esl à température l'ambiante: d a 1 L'eaudu ballonà 295'C,a uno massespécifiquede 769 kg/ms(voirpage25Otsoit,uns densitô de 0,77.1a vapeurà 80 bar a unedensité de 0,043 : c'estfaiblemais oour être comotg. orécis,nousen tiendrons La simulation, à l'ajustage, se fera av€c una pressiond'airmesuréeà la colonned'eau,il est donc plus commodede faireles calculsavec I'unitéde pression : mm CE

138

NIVEAIJX 1æ

| 4.,7f

\-L. .^ DO (:P'

. Calculde pressioncôtéH P : 80 bar d :0,04i1= 21,5mmCE + 5@ mmdevaPanr, + H'mmCE . Calculde pressimcôté B P : 80 bar

tiqn#fY'd:1= soommcE

I . Galculde AP :

H P - B P = 2 ' 1 , 5- 5 0 0 = - 4 7 8 , 5 m m C E Remaroue: la BP est plus forte que la H P, la simulationse lera en appliquant478 mm CE sur la chambreB P, la chambr€H P étantouv€rteà I'atmosphàre. amA

2/ Niveau haut . Schéma :

-

5OOrn d : O,77O

. Calculde la pressioncotéHP : 80 bat + 500mmde liquideà 0,770 = 385 mm CE + H'mmCE .I M VA.ANCE

LE CAF^JET OI' RÊGLAJF .

139

140 . Calculde la pressioncôt6 BP : 80 bar + 500 mm CE + H'mm'CE . Calorl de la AP : HP - BP = 385 mm CE . 500mrpCE = -115mm CE . montage: mêmemontageque ci-avant,mais115 mm à la CE

2ll Meruraceoar lnsufflation L insufllatlon est souventune solutionéléganteet srirepourmesurarla hauteurd'un présente.l1nconvénient liqui{e...Elle de néôessiter l'entreùen d'uneou plusieurslignes de'bullage',maiss'imposesouventdansle cas des cuvesenterréds, des leuldes agressifspour le lransmeneur(acides,...), et plus encorelorsqu,unenvironnemenl dangereux.rend difficileles interventions, mômesles plus' simples(industrie nudéaire,... ).

P.i:inçip..s:

Tt L

1: o-

h

-

'

-_t:

41

. " r r. *. r.ro,r." *lÏi

{ï'=h'P'c

I

REGUL, ALIH DE AIR OEBIT

'%,

( air (ou un autre ,e en La 'canne'' €st alimentée gaz) par un dispositifrégulateur rér de débit (appeléartssi 'purge ctntinue'). cot L'échappementdtls bulles,visibk ible ou non, indique que la prerssiondans la a canne c est égaleà h . 0 . q ( s i elle érait iint n l é r i e u r e ,l ' a i r n e s'échappe rait pas st elle €l ne p6ul ôtre s u p é r i e ur,r r car à partir rrtirde h.p.g, l'air s'échappe).

-/

si le débitde bullageestlaible('ondcirpouvcfr comprer tesbules'), la pressionest la môme dans tout€ la canne,.onpeut donc la mesurerà n'importequel endroltde la llgne. Touteloispour des distancesimportantes,il est préféiablesde mesureren haui de canno.:comm.€ll n'y a pas de débitdans la llalsonau lransm€nour,ll n! a pas de pertectepression

't40

NI\EAUX 141

peutôtr€eftectuéenlrodeuxGlnnesdisposanl de pfessign-difléfgoliglls Un mesurage chacunede sondisposilifd'insufflation.

ferméne doit La pressiondansun réservoir. pas èlre supérieure de la aux possibilités 'purgecontinue'(capacitéde résistance à la qui prévoir ce preséion) il faut ; parailleurs, arriveraitpat manqued'aird'alimentation. sup6rieurà I'orilice il faut un niveautotalconstamment Pourles 'niveauxint€rfacos", par un capl€urd€ peut faite ôtre total plus niveau du la mesure courte, de la canne la pressionsur c€tte canne. (appelé : -purge continu€').permetd' obtenir un bullage Le..f.êS.V.[a$Uf..d.e..C.ê.hit hiv'eau,c'est un dispositifsimple : pour obtenir un débil rOoutiôil"ôîê't-Ëilâ-èdï'ià P1 'P2 soitconstant€, à'traversun orificeil suflit que la difJérence co-nstant æ

Pt =Pz + constante, varieavecle niveau.Si àlousmoments Pz 1=n.p.g1 el un m€mbrane un€ avec Ceciestobt€nu P1 P2 ssracetl6constante. fa différanca ressort:

L'odficeest un poinleaurfulablepermenantd'obtenirle débitsouhaité,mesurépar.le détitmàtreà biile, il peut ére ré'glÔ€nire 1,6 et 16l/tr (air à 20'C et 100 kPa). La différencoentreP1 et P2 est donnéepat le ressortR. .I- M VAJ\NCE . LE CâFIIET UJ RÊC-ruR .

141

142

BemenIrË: . [a dengitôdu lkluHedohâre omnue . Eviterles rærds sur la ligned'insuftlationestun bonmoyend'éviterles fuites . DansI'industrie nud6aire,llnsufflestuliliséepourmesurertout€ssorlæde pressions,y compris les pressionsamont el aval de certains organeg déprimogànes.

: Fr.em.ç!g.ç..d.p.-çdç1,1 Scil à mesurerle nlveau lnterlaæenùe de l'eau et un llquldede densité0,8.

l-1m

LegcalqJlssontfait en mm CE pulsquele ûansmeneurgera aiustôarrecune colonned'eau.

Nlrcan-bqr: HP=1.p2+h'p2 BP - h'p2 ll

rlJ

AP-|p2 = 800 mm CE

P2

Niyeau-bau-: H P = 1 . p+1h ' p 2 BP = h'pz

-pr

-

,:

AP-lp1 =1mCE

etteur: Echelledu lransrn Niv, bas 800 rm CE

f-eto 4BA

Niv. haut

I 000 rm CE

slo glo I

16 mA

. Ecfielle200 mm CE (:2 kPa) . Dôcalagede zéro - 4 r l'ôchelle (Un tel d6calagen'est pas possible 8lr tou3les ûan*ngn€un). 142

100 mrnCE = | 000 Pa

NrrÆÂux14il

: l{oolage!-eedlsrlisr ôfe Uiligôespourobtenirdes résultatssalisfaisant De nonùreus€s'asûces'peuvont avecla tectrniquedln$dfla:tion.Par eremple,I'insuffldon p€ut so faire dansun liquide Intemédlalre(car der produitl cdstalllsants).

mêmelprizontale,mêmepressrbn(paeo45) H m m C E = 1 , 2m h mCE csll€ de H remplaceexaclem€nt La connaissance problème. pose pas de de h, la mesurode H ne

lde$re-Ce.csleilâ: La t€chniqu€d'lnsufflationp€ut â1reutilisôeavec prolit pour la m€sur€de masse de p si h êstconstanl: d'unllquide: P = h.P.9 lndiquelegvariations volumique

xntl u coiff^rr

Dansl'eauP=hmmCE Dansles liquidesde densitô0,8 el 1,2 P=0.8xhmmGE P = 1 , z x hm mC E Pourconnaîtrela d€nsité,il sutfilde diviserla pressionen mm de CE par la hauteurh en mm.

+ Mvrurs€

- LEcrnt{Erou ÊÊ€LaJR

143

144 Mesuraoede niveaur oar sonde caoacltlve Raopel:.un condrlsdeur (donton mesurela apcité ) est constituéde deux plaques conducùices,dites'armatuies,, séparéespr un'ûéteciique. 'ont qu'ils.soientlsolantsou conducteurs, un .pouvoirdiélectrique., I1y.. l?-.,!.toouits, caractérisépar le coefficientdiélearique appelé aussi constàntediélectriqueou 'opsitonJ. permittivitérela.tiv€: € r (terùe grecquo ce coefficientest d,autantplus grandque le produitest plus conducteur. €rduvide=l e1 atr=1 e' eau=80

plaque

Pourla masurad'unniveaude produit,h première plaque6st un câbleou une tig€ rigidedite électrode ou sonde, la deuxièmeplâque esl la paroi du réservoir(s'ilest métaltique) ou un treillismétafiique, le diélectriqueest le produit dont on mesure le niv6âu. Dans les liquidestràs conducteurs, la deuxième plaqueest le produit,le diéleclrique est constituépar un gainagede la sonde.

L€s construct€ursindiquentle type de sonde le mieux adaptéaux dimensionsou res€rvotret aux caractéristiqu€s du produit. niveau. pai une s'eulesonde_capacitiv€n,est possible que si le F-l_q:yl"'9" co€nlc€nl diôlectriousdu oroduitest constanl.Dansle cas contrairô,il faudralalre une mesuredifférentiellepour s'affranchirde e I , ca n'estpas Eès simple. Exemolede e- variable: Pourle sablesec €, = 4 g0 P o u rl ' e a ut r : ei p(xrrl€ sablehumide?... L'implantation d'unesondecapæitiveexigeune grandeexpériencesinonte signalde sorlie sera un cockrail: de lâ haureurdù produii,du degie o numlàitgamuiâre, ou colmâtâgede la sonde,etc ... 1-ry1!):I" !,x]Sgpe fondamenrale,les.sondescapaciriv€ssonl un exceilenrprincipe oe me3ureélectrique de niveaux,applicableà de nombreuxproduitset dans àe nornbreuxcas. 144

NIVEAUX 145

Mesurcde niveaur par rayons gamma(1) Chère et contraignant€,l'utilisation.de sourcesradioactives€st intéressantedans obligationd'unmoyende quelquescas ditficiles: tràs hzut€ ou tràs bass€température,

m€sureextéri€urà I'enceinle

Pdasipe: La présencedu produit€ntrsla sourc€ radioactiveet le récspteur,modilie r€çu. du rayonnement l'intensité doc.

É

?

11

soittrès faible,et les risquessouvent Bienque la puissancedes sourcesradioactives impose,.à quasi générale€t l'istration est des utilisateurs insignitiants,'t'aversion ou de justËtitre,des réglesde sécurilésévères.Le personnelchargéde l'exploitation générales les instructions. reçu i'entretiende ceé appareilsde mesure,doil avoir en du moins). (c'estobligatoire, àes radio-isotop€s relativesà l'uiilisatiori oui ne sontoas touiqursdansles notices Quelquesdéfinitions : rayonnêmentsissusdes corps radioactifs.Les rayonsT trav€rsentà peu près tous l€s matériaux,ce qui p€rmetd€ fairedes mesur€sà traversles parois. des émenanlspontanément radioactit: se dit des corpsnaturelsou artificiels rayonn€m€nlsxAFT : dans une familled'élémentschimiques,différantseulement iRdi9.:j.S.eLqe.e ôâi"iô'ii6àUie de constituantsdu noyaude leur alome,cerlainsm€mbres Exer:nole: dansla peuventêtre radioactifs;cs sont les radio'isotopes. ils entrentp-o-ur iamilleUranium,U 235 €1U 240 sontdes radio-isolopes, naturel,le restssst l'isotopeU 238 de l'uranium 0,7"/odansla composition qui n'estpas radioaaif. cesiu-q137(Cs137): 60) : co..-b.glt.6p_.(Co

Radioisotopesdu cesiumel du cobaltutilisésen m€sureindustrrelle

: épaisseurd'un malériauà lravers laquellele rayonnemenl êçajgSeUl-m.ç!lj.é perd la moitié de sa puissance. Exemple: Co 60 béton66 mm Pb 13 mm C s 1 3 7b é t o n5 2 m m P b 6 ' 5 m m } M VAI.ANCE . LE CAFNET DU BÊGLFJR

145

146

çsnplEJ.r-.ç.e.!ser..M.0.il.er...drem.br.e-Clrniçet3!i#H.S crJrie(Ci): unit6de mesurede l'activitédune source,tunitéS.l. estle becquerel

t t1=# rûroci

dansles mesuragesde niveauxles aAivitégsont< 1 Ci krnisants.Umité ÉnJCg!(R) : unitéde mesurede quantitéde |ilyonn€rnents S.l. estl€ Coulombpark9 (Ctkg) (rôntgenéquivalent tenmmmmmmmmmmmmmmm: nan): unitéde m€sured'exposition aux rayonnsments ionisante,utiliséepourlhomme. r.qm/t!: unitéde mesuredu débitd'unesourcede rayonnement. fe{ (rd): unitéde mesuredes raymnanentsabsorbésparun corps (abdo.béost à prendr6dansle s.n! : ni ùammbe, ni réiédrie).

LunitéS.l.estl€ gray(Gy).

Mesurede distancsoâr sonset ultrasons: Lorsqu'unson ou un ultrason(voir définitionpage 22) rencontreune surface,il se produitun phénomèned'écho: une partiedu son reùent versl'émettsur. Le tempsécouléentrele départet le retourdu son,dépendde la distance(Cestce gui nousintéresse),maisaussidu milieutrav€rsé(c'estune difticuhé). Le tempsaller-relour,quelquesmillisecondes,se m€sureassêzfacil€ment, maisle retourdoit ôtreIranc" : si la surfaceabsorbebeaucoupplusqu'elle ne renvoie(présencesde mousses),si elle renvoiedanstout€sles directions (fès grossegranulomérie)ou si les gaz qui la surmontent,absorbentla laible réflexionles mesuresserontdouteusesI Lesappareilsrécents,plus perfectionnés, lrait€nt' sur micro-processeur les signaux regJs€t peuv€ntainsifournirune mesuro préciseet fiablemômedansun environn€m€fltdifticil€

146

ACCESSo|RES147

AoG@ssoiln@s Le lerme 'accessoire"est utiliséici commeil l'estdans le commerced€ l'automobile. On dit qu'un véhianlepeut commencerà se déplacerav€c un chassis,des roues et un moteur. On pourrait dire de la même façon qu'une boucle de régulation peut commencerà 'tourner' avec un capteur,un rfuulateur et un actionneur.Noussavons bus, que c'êsttrès très schématiqu€: par exemple,il manquel'alimentation(carburant dans le premiercas, air compriméou alim. électriquedans l'autre), et bien d'autres choses... Les accessoiresdans une bor.rclede régulation,ce sont : . Les alimentaionspneumatiquesou éleclriques . Les visualisations: indicateurset enregistreurspneumatiques,enregislreurs él€c{riques,indicationsnumériques,écransùdéo, tablestraçantes. . Les convertisseurs intensité/pression, : pressionfintensilé, analogique/numérique, numérique/analogique . Les moyens de calcul 'en ligne" : opérateursanalogiques,pneumatiques€t électroniques, ca,lculateurs numériques. . Et d'une laçon générale,tout ce qui en dehors du capteur-transmetteur, du régulateuret de l'actionneur,concourt à la produaion, au trailement et à permettantune régulationoptimale. l'exploitation d'informations, L'air comprimé lls sontà pistonsou rotatifs.Commedans les moteursà explosion(auto,moto)les mouvementsdu piston dans le cylindre aspirent et comprimentl'air, mais le vilebrequinest entraînépar un mot€ur électriqueet le systèm€issionéchappement,€st du typ€ "2 temps" ou "clapetanli-retour',plutôt que du type 'doublearbreà cameen têle'. Lorsqu'unemembrane séparele pistonde la chambred'ission-échappement, l'airrefouléest exemotd'huilede lubrilication.

.8é..hit..dly..n..c.çmp..[.e..ç.$.es.( La difficultéd'exprimerun débi1de gaz, signaléepage99, est évidenteau sujetde la produaionou de la consommation d'air comprimé: le débit-volumeest si commodepour les liquides,qu'il est difficiled'enreque seul le débit-mass€est acc€ptablepour les gaz ! ll est maintenantévident gue l'utilisateur du futur refa(parceque trop pénible) l'usagedes débit-volumes de gaz qui serontremplacéspar les débit-masses beaucoupplussimplesà utiliser(voirci-dessous). Actuellement,le débit d'un compress€urest délini par le volume d'air aspiré à f'atmosphère dans les 'conditionsnormales'.Ces conditions(trèsparticulières) de température et ds pressionatmosphérique, sontnotéesT N et P N ou TPN ou PTN et sontd€ 1 013mbaret 0'C. La massed'unm3d'airTPN êstde 1,3kg '

'

12928k9 .I M VAJATCE . LE CAÂIIETUJ RÊG.BJR .

147

148

Çsnsp..mma$.qn.d-.ç.s.i.o.slrum.p.n!s-.; 1 m3/hTPN = 360 mg/s ; 1 UmnTPN = 22 69/5 l m g / s = 2 , 7 7 71 t 3 m 3 / h = 2 , 7l l m n Transmettsur: 20 à 50 mg/s (suivantmodèle) Régulateur:30 à 150 mg/s (suivantmodèle) vanneavec positionneur3 1 000 mg/s(wivant motorisation) Lo traitementde l'air comorimé

1- Filtred'aspiration 2- comoresseur 3 - réfrigérant(aveurgeurautomatiqu€ou manuel) 4 - rés*voir ( ' ) S-séparaeur( " ) 6 - sécfreur ( ) 1 - Filùed'aspiration ll e.st.prélérablede placerl'aspirationà un endroitoù l,atmosphèrs est la moins polluée,la moins humideet la moins chaude,cependant,il est nécessairede prévoirun liltre dont les caractéristiques seront sélectionnéesen lonctionde l'ambiance. 2 - Compresseur Pour certainscompresseurs,le fonctionnement normalest la marcheen continu,le réservoir(4) pourraôùa moinsimportant. 3 - Rétrigérant La vapeur9'eaucontenuedans I'airambiantse rêtrouveintégralem€nt dans l,air comprimé.La températrreélev6ede l'air à la sortiedu compreèseur, la maintientà l'étatgazeux.ll est nécessairede se débarrasserde c6ne vapeuravant qu'elle n'aillese condenserdansles circuits6t instruments de mesurage,d'où l'utilisation des réfrigérants(condensation) Bt plus loin, des séparateuréet sécheurs.La rélrigérationesi assuréepar écfrangeur(refroidissement p€v€€luou par air) ou par un groupefrigorifique. 4 - Béservoir c'est un accessoireindispensable de l'âquipement d'âircomprimé.ll ôquilibreles rapportsentr€la demandeet la production,évitantainsi les chutosd€ pression.En outre, il fait office d'amortisseurde pulsationset assureta réservede marche en cas de manquede couranl. 5 - Séparateur Dansle circtit, pour atfinerencorela qualitéde l'aircompriméavantson utilisation, on inslalledes séparateurs,des deshuileurs,des filtres dair. Chacunde ces appareilsr6pondà une fonclion bien précise.lls sont destinôs,quelque soit l€ur syslèm€de fonctionnement, mécaniqueou ôimique, à éliminr lei coâdensations résiduaires(eau el huile)et à releniries partiotlessolides. 6 - Sécheur Le sécheurp€ut êù€ un group€lrigorifique,dans ce cas, il jole le rôle de (3).

1,+8

149 ACCESSOIRES

.P3..ts.nd-e.uæ à une pression pressionde 7 bar,plus_pr6cisément Lair compriméest distribuéà la 'La de pressionnôcessaireau tonqtionnement comprisegntre 3 et 7 bar. prÔc6dé d'un est ingrunlgît cfraque 1,4 bar, pneumatique étant de l,insùUmentaûon guelque détendeur,dont t'erôle est-demaintenirà 1,4 bar la pressiond'alimentation quand y des pesque, mêrne (o.r il a soitle d6bitet la pressionà l'entréedu détendeur limites'l). de débitprésentés est identiqueà caluides relaisamplificateurs Le loncdonnement page 62 , [â pr€ssionde sorti'en'est pas commandêparla pressionbuse mais,par la par un rossorl rgssorl axerée par |orco (rfulable) {réqlable)axerée 7 /\ o o

FÂo

o

Prar3ion dê roati.

1 modèletràs simple,c'€st enlre autre,le détendeurdes bouteillesOe 992 domestique.Notàr que la fuite nécessaireà l'6quilibrageest faite par la de l'appareilalimenté. consommation 'l 2 modèlede détendeurd'alimentation'4 bar 3

modèlede précision: p€ut ètre utiliséen alimentationmais les inslrum€nts n'en demand€ntpas tant !

Remarquer que css appareilssont des systèmesasservis: la pressionde sortie , en agissanisur Ùnemembrane, ef{eclueune réaction qui s'opposeà l'action. Alimentation et câblage électrique Généralementfiable, le câblage d€s instrum€ntsélectroniquespos€ parfois des problèmesdélicats: Les rupturesd'alimentation,rares heureusembnt,sont tràs dangereusespour.le pocédb, rnais relativementfaciles à détecter; par contre, les délauts plus ou nroins iugitils de m€lsse,l'originede certainsparasitages,la plôSenceinsolitede potentiels inàtendussont sowent ûès dificiles à localiseret à Ôliminer. Pour la plupartde ces défauts,le dépannagerelèvedu savoir-fairedes ôlectricienset Oes ôleètrdtechniciens.Le régleur devra acquérir au rmins un€ petit€ partie de ce savoir-faire: savoir utiliser làs schémasde câblage,connaîtreles précautionsà .T M VAJ}æE

. LE CARI{ET OU *GLSJR

.

149

150 Les transmissionspar câble sont soumisesà des interférenc€sayant oour orioinedes champs électriques(couplagesgapacitils)€t de6 champs magîétiq'ues(co-uplages él€ctromâgnétiques). Voir "Bruitsdans les mesures.page31 Ces interférenceset les différencesde pot6ntielsbnTreles différentspoints de terre (poreniels de nrcdecornmun')perturbent les mesuressi le câblagenËst pas étudié, ' réaliséet entet€nuavecsoins_' Lesblindages(trêssesmétalliques)atténuentles 'ônrits'd'orlgin€élecfostatique. 'd,origine Les_fils torsadés(au pas de 2 à 3 cm) atténueniles "bruits" électromagnétiques. Les dispositifsd'isolementutilisésavec les relais .reed" (ænlaÇIssous ampoulesde verrescellées),les commutateursstatiqu€s(cMos) ou les'systèmesopto-éleètoniques éliminentpratiquemêntles "courantsde ciriulation;indésirables.cepàndant,pour gu€ ces dispositifsconsorventleur etficacité,I'instrumentation doit ôtre èâbléesuivantdes règlespréciseset complexesqui nê serontplusrespectéesdès la premièremodification rmproviséeou plus souvent,aprés démontageet remontage, dès l,apparitiond,un mauvais.

Les atmosohèreserolosibles ( doorm€ntGEORGIN ) En atmosphèreexplosiblel'emploi de matéiel élætique peut ête à lbrigine de deux typesdlncidents : - Hlumagedu mélangeexplosifpar étincelles ou arcs, ' lnflammationde ce mélange au æntact d'une sudace portée à une température sullisnte dite tempéÊture d'auto-inllammationou inflammmationspontan'ée. Conte ce deuxièmerisque, il nl a pasd,autresolutionque d,empêcherle matériel en_questiond'âtre poîté à une températuresupérieureà la températured'autoinflammation. Contrele premierrisque,plusieurssolutions sont pssibles : ' utiliserdu matériel sur lequel I'appatitiond'un délaut électriquesoitconsidérée commenégligeable: *curité augmentée. 'Empêdrer.le mélangee.xp.tosif.de pénét9r à I'intérieurdu matérielpar remplissage produit neutre, pulvérulent,huit€ ou de t,ajr': surpiessiôn diélectrique, le interae. ' PreMre les mesurespour que t'inflarnmation ne puissese transmettreà t'extérieur clumatériel en ne cierchant pas à éviterl'entrâedu métangeexplosif : matériel tntidéflagrcnt. - Utillse.rdy matlriel qui dans les pires conditionsne puisse prcvoquer une ajyi01!i9p d'énergie sullisantep,ourprovoquert,inftahmatioàdu métange : #curité lntrinsèque. Dansce mde de yotection on distinguedeux Wes de matériels:

'|50

152

- Les matérietsdits à'Sécutité lntrinsèque'destinésà êlre placésdans la zone darguanse (@pteurs,indicateursde @tdes 4-20mA, wpnts ...) - Les matérielsdits iqssocrés' dont seuls certains chcaits sont de Séahté lntinsèqte et ræordés en zone explosible,ce matériel étant installé en zone sûre (alimentations,wtditionnanrs de sigmux ...) lJn ciranitde Sécrlritélntrinsèquepeutse ættccwir de deuxtryons : - &it être antièrementisoléde la terre,il estdors dit : à isolementgdvanique, - &it âtar&érené àhtene (bniùe Zn*). DE SECURITEINTRINSEQUE. ASSOC'ATPI?NS DE SYSTEMES It lant se sanvenirqte t'asæcbtim de plusieursnptériels reconnusindivkluellement de S&trité htinsèque ne @nsttue pas néccssairementun systèûe sansdanger. Pu exemple : si nous disposonsd'une alimentation qui déliwe 20 V à vide,.qui possède 'dans un counnt de æurt-circuitde 100mA et que ndrs réalisionsle court-ciranit l'hydrogàne, nous ne pouûons pas obtenk l'explosion. Une telle alimentation purra alus laire l'oQet d'unehonnlqation de Siéanritélntrinsèque. Si maintenant, nous disposons10 alimentationsde ce type en patallèle, nous æmmuterons dans I'hydrogène un æurant de 1 A sous 20 V qui provoquera llnflantnetion.

Les nivéaux d'énergie mis en jeu font de la Sécuritélntrinsèqueun -m-o.dade et aux courantsfaibles. prcteclionpaflicTtlièrement tien àdaptéà I'instrumentaiton Les matériels de Séahté tntrinsèque canservent un encombrementet un poids équivalents aux matéiels classiques et ne posent pas de problèm.espafti-culiers quant à leur implantation,que ca soitau nivæu du siteou des sallesde contrôle.

t52

ACCESSOTRES 153 Les ConverlisseursP / | et | / P (Pression/ Intensitôet lntensité/ pression) Rôle: Les convertisseurP / | sont utiliséspour convertiràn 4-2OmA les signaux pneurnatiques (fovenant par exempled'un procédéen atmosphère explosibleldans le butde les transmettre à grandedistancsou de les utiliseren réguldionélecrrônique (surloutnumérique). Lesconvertisseurs | / P sontutilisésdanslout€sles bouclesde régulation 6lecùonique dont l'actionneurest pneumatique. Le convertisseur I / P est sowent indus dans le positlonneur de vanne (lesquellesp€uv€ntd'ailleursètre fourniesavec des motorisalions élecrriques). Pourutiliseravecde I'insûumentation pneumatique, les puissântsmoyensde calculet de régulaiondes processeurs numériques, l€s construqtzurs livrentdésconvertisseurs P/let UPmontésen'rad<'de12à24 appareils

.Schâma..d.e..p.r:incins..d.'un-mnysfliss.e.ur.P./..1 200 -

2 0 0 m b ar 4mÂ

,|

000 mbar 20 mA

lf s'agit en tait d'un transmettourélectroniquedont "l'échelle'est fixée (gOOmbar à 12 PSI).Toutesles technologies vu€s au Chapitre4 sont 4ustableéventuellement (et utilisées). utilisables Exemple: balancede forces

4-20.1 Sortia

'

SAlrSOf'l oar erernDb + M va ^JcE - LE c FiET uJ ÉcLtJR .

153

154 Schémade orincioed'un convertisseurUP: mbar

Entrde 4 mA

20 mA

Sort ie 2C0 mbar

| 000 mbar

1,4 bar

Le schéma esr celui d'une balance de forces. comme pour les transmeneurs pneumatiqu-es, une alimentation1,4 bar est nécessaire.La foice d'entréeest produite comme fa force de réaction du Pll, gar le age du courant 4 -2o mA àans un bobinagese déplaçantdans un cframpmagnôtique-permanent.

Eô!rér 4 - 2 0 ù A

Sorti..: 200 - I 000

Remarquepourles deuxschémas: ' Le 'ressorfde zéro' a un rôle limité,puisqueI'entréeet la sortiesonttoutesles deux 'décalées'. ' Les lettres N et s indiquentun aimant permanenl.Les golaritésréellesde l'aimantsonl peut-êtreinversées.

En ce qui concern€les principesde fonctionnemênt, css deux appareilssont identiques: en remplaçantI'aiguilled'un indicateurpar une plumereliééà un encrier et l€.cadran_parun papier-diagramme motorisé,on e de I'un à I'autre sans problème.Enfinpresque,car les problèmesd'enregistrôurs sont essentiellement des problèmes d'encrage, ce n'estpas le cas des indicaæurs ! Les enregistreurs pneumatiqu€s les plus simplesne sont pas des systèmesasservis. Los €nregistreurs électroniquesnon-asservisont totalementdispa'rudu marchéau profitd'un.grand nombrede dispositils, intéressants certes,maiseuxaussien "pertede vitesse'depuisl'apparition des lechnologies numériques perme ant de visualiser l'rnformalion sur un écran,el de trac€rou d'imprimer, à la demandeles seulespartiesà conseryef.

154

ACCESSo|RES155

€n un€ forcapar uô soufflet.Un ressortoPPose Lâ pressiond'entréeest transformée au d6placement.Uensemblelourni un déplacement une force proportionnelle perm€tà la proportionn€l à la pressiond'enûée.Un dispositifgenreparallélogramme, plumede restergn avecle papier,plutôtquede d6crireun arcde cerde. Le r6gfage'd'échelle' (amplitudedu déplacement)se fait en approchantou en de mesuredu pointd'artollaion de la plume: éloignantle mécanisme

un€vis qui permetde décalerla plume,ou la Le régfageAe zéro' est généralement plume, parrapportau m6canisrne soutllet+ r€ssort tringlerieportantla

-+F l

b LN

F1

Le réglage 'de linéarité" : à la pressionde 600 mbar,le systèm€prés€nteà l'oeildes Le'réglaged€ linéatit6"est anglesdroitsou et, des droitesparallèles. unà vis ou une tige filetéequi permetd'établir(ou de modifier)ces anglesdroitsou css parallèles.

Pour comprendrecomment apparait un 'défaut de linéarité' sur un appareil à déplacemen!il sutfitde lracer un mécanismesoufllet+ ressortqui ne fait pas un angle droitavec la tringlerieportantla plum€.

.I. M VAIJIICE

. LE CÂFNET CU RËCLAJF -

155

156 Enregistreursoneumatiouesasservis

lO loi-.

II {

Une balancede force (A,B)comparel'actionde la force F ( F = pressionx surfacedu soufflet) et la réactionR exerc6epar le ressort. La réaction€st proportionnelle au déplacementde la plume,donc le systèmeest asservi et assur€ une relation proportionnelleentr€ la pression relue et le déplacementde la plume, quelles qu€ soient l6s perturbationsdventuelles (frottements, variationsdu 1,4 bar d'alimentation, 6tc ...) ; et biensûr, il n€ p€utpas y avoirde "défad de linéarité"' .

enregistreurs éleciriques et électroniques ( 4 - 20 mA) 1 / Amoèremètres et qalvanomètres sontpratiquement abandonnés. 2 / "Pjnts potentiooétrj.qqgs" on fes trouve en enregistreursde tableau, mais aussi en "table traçante" (diagramme de 250 mm), le principeest prés€ntépage 28. La pannela plus fréquentede ce type d'enregistreurs esl un "pompaqe" autourdu pointd'équilibre, dû généralement à un mauvaisenù6curssuret lil calibré.Un nenoyageà l'alcools€ra suflisantsi le mauvaisconlact est c€tusépar la présanced'huile (lubrification du guidedu curseur). Des pièces d€ usées ou déforméesproduisentle môme défaut,mais l'intervendon seraplusdélicatê,.. 3 / AutresOrincjpes Nitinol,rubancapacitif,...,les techniques les plus diversesont été (et sont encore)utiliséespar les construcleurs d'enragistreurs électroniques. ll n,estpas nécassaired€ connaîtretoutescas techniquespour dépannerle modèlegrésent sur un site, l'étud€ de la notice sera plus utile {dans le dépannagedes enregistreurs, pas d'urgencerendantimpossible il nl a généralement la lecturede la noticeavantinterv€ntion !).

'

SYSTEMES ASSERVISpagâ65 156

157 ACCESSo|R€S Les inslruments de calcul (opêrat€ursanalogiquesou numériquos) Ajouler, soustraire,mulliplier, 'ces diviser, €xtraire une racine, sont.des opérations calculs sur l€s signarixstandardsde l'instrumentation effectuer éurantes. Pour électroniqueset (2OO 1 000 mbar, 4 20 mA), il existe des appareil-s_pneumatiques, en.temps. àumériques,dont le bon fonclionnementdoil ôtre vérifiéde t€mps AueQuà soit la technologie(exception faite pour.lestransmen€ursà sortienumérique dont liusagecomm€nc€à se répandre), la ditfiorltérésidedans I'utilisalionde signaux slandardi représentatitsdes grandeursmesurées: ces signauxne sont pas des à la valeur de la nombres,ce sont des pressionsou des couranlsproportionnels grandeur mesurée. L'écbglledu--tensmeneur int€rvient : la même variation de 4 à 20 mA peut transm€tteuret 15 nr3/hpour un autr6,ou mêm€40'c, @un 30 bar.ou aulrechose! intervientégalement: 4 mA, représentegénéralem€ntla valeur --;éio Lç..1-éçd.egç..de.g.Ç;.q du màis0tô = 0 alorsqué +mA+ 4mA= I mA ! ( I'intérêtdu décalage zéroest expliquépage61) "coefficients Doncdans tous les calcr.risefiéctuéssur les signaux,il va apparaîtredes des de zârointroduisent (K1, K2, K3, ...). De plusles d.écalages de proportionnalité' 'potàrisations' polarisations doivent et ces (a, b, c, ...). Ces coetfici€nts constaÂtesdites êtrePREVUS,CALCULESet REGLESsur les instruments' simple.Rest€au les ont prévus.Le réglageen est généralement L€s constructeurs à effectuer. mathématiques opérations fonction des régleurà les calotleren

réglages Calculdes à utiliserest Ce calculest délicat,il y faut de la méthode.La méthodela plus facile"édtel/es'des les à écrire FOXBORO.Elleconsiste celleproposéepar le c,oàstructeur "écheiles transmetteurséousforme "d'échellesnormalisées".Les signauxécfitsen dansles calculscommedes nombres. normalisées'peuventêtrer.rtilisés : pour un ùansmetteurd'éctrelleA, par exemple0 à 120 bar' E9h.e!!.e...n.o-fna!!.eÉ..q est: échelleA = 0 à 120bar conventionnelle l'écriture en'édtelle normalisée'sera: A = 0 + 120A' f'écriture

0bg

,|20 bù

4mA

20 mA

is.é. e.:.; t e-.en .:.eû.e |!e...n e.m.al .8.é.s1.ç.ç..d1êEitu - le 1er terme conespondau minimumd'échelle( ex : 0) - le 2àme terme compr€nd un coefficient égat à l'étendue d'échelle et -la lenre "prime"(') (€x : 120 A') désignantla grandeursuiviedu signe "échelle normaliséJ'. exemplesd'écritureen é c h e l l e B : 0 à 5 0 b a= r= > B = 0 + 5 0 8 '

(ouB = 508')

écfrelleC : 20 à 30 bar ==> C = 20 + l0 C' é c f r e l lDe : - 1 5 à + 1 5 m m C E = = > D = - 1 5 + 3 0 D ' é c f r e l lE e : 200à300"C .t échetleF : 00 à 20 xvz + M vAtÂ rcÊ

= = > E = 2 0 0 + 1 0 0E ' ==> F = 100 - 80 F' - rE CARNETou RÉGLBJR

r R7

158 Le sQnafde sortiede I'opôrateurdoit, lui aussi,ôtre écriten 'êchdle nomtalisée'. Qalculen "échelle normalisée' Dens l'exemplechoisi, d'ar.rtresméthodesp€rm€ttraientd'arriverplus simpl€ment résultat,maiscelle.ciprés€nt€l'avantag€d'ôtretràs générale. Addhionde deuxdébits: L'opérateurutiliséest un sommateurde signaux4 - 20 mA (symbole: X ) Sortie

Lessignauxvenantdesdébitmètres sont: débir Qr signal E'l

débir Q2 s ! gna I

LZ

L e d é bi t débit roral signal S

0 ur3/h

50 mr /h

4 E A

20 EA

0 m3/h

70 mr /h

4nA

20 nA

toEal, Ql + Q2, est : 0 or/h

50 + 70 -î2î-rrr

4 mA

/tr

20 ûA

L'opération à etfectuerest : o toral= Q1 + 02 Nousvenonsd€ voir que les signauxd'instrum€ntation n€ permenentpas une écriture aussisimple: l'équationde l'opérateurseradu typ€ S = K1 El + K2 E2 où K1 et K2 sontdeuxcoeflicients réglablesprévussur l€s enlrê€s.. L€ oroblème esl: à quellesvaleursfaut-ilréglerKl et K2 pourqu€ I'addition des signauxEl et E2, représ€ntant les débits 01 et 02, donna le signal S représ€ntant le débittotal? La mélhodedes 'échellesnormaliséets" permetd'écrireen signaux(E1, E2, S) qui doitêtreetfectuéesurles grandeurs l'opération (O1, 02, Ototal). "automatiquem€nt" Les coetlicients (Kl, K2) apparaitront au coursdes ca.lculs, il n'y a pas à les écrireau départ.

-La..m.éthç-d-e: 1l Ecrlreles "éôelles normalisées'd€s entréeset de la sortie

L'enlré€E1 s'écrit E1 = 0 + 50 E'1 158

ou E1 = 50 E'1

ACCESSOTRES 159

L'entréeE2 s'écrit E2= O+ 70 É'2 LâsortieSs'écrit S =0+ 120S'

ou E2= 70 E'2 ou S=120S'

2l Eqire avec les "échellesnormalisées",l'opération à effechrer: Qtotal= Ql + Q2

ou

S = E1 + E2 dêvient.

120S' = 50 E'l + 70 E'2 3/ Sortirles coefticientsde proportionnalitéet les polarisalions: dans l'âluation ci(120,50 et 70) dontun sur la sortieoù il n'estprévu dessus,il y a troisco€tlicients auorn réglage; par ailleurs,les coefficients doiventavoir,en règlegénérale,des vafeursdus pedtesque 1. ll taut donc "arranger'l'équation: 120S' = 50 E'1 + 70 E'2 12 S' = 5 E'l +7 E'2 5 '" . -- 1 2r ',' ,

* l7e'z

d'où,W Cette équalionmontreque pour obtenirla sortieS souhaitée,il faut multiplierla premièreentréepar K1 = 0,416et la deuxièmespar K2 = 0,584avantd'en faire l'addition. ll n'y a pas de constanteà alouter,donaS_de__?O/AfUated (si ellessontpréwes sur l'appareil, les metfe à la valeurzéro) Remarques . Sur les opérateurs le réglagedes coefficients se fait par analogiques-él€ctroniques, moletteou par vis (voirles notices). . Le calculdes coefficientsest parfoisnécessaireavec les opérateursnumériques simples,mais généralement, l€s calculssont etlectuésaprèsconversion(sur chacunedes sntrées)du nombrede mA en nombrede m3/h et l'addition des débits se faitsansoroblème. pré-r{;|éspar le constructeur. . En pneumatique, les coef{icients sonl habituellement lls peuventètremodifiésmaisdansdes proportions assezfaibles.ll convientdonc er de lescalculeravantde commande de l'appareil. Lescoefficients n€ sontpasaffichables, les r{;lages se fonten amenantla sortieà prendredes valeurscalculées(avecdessignauxd'enféesimulés). V_êd.tiç*{_iqndp.S..h.*r_un9_ûs_decalcul ll n'estpasnécessaire (encoremoinsla {açonde les calculer de connaîtrelescoefficients l) pourvérilierque le calo.rls'eft€ctuenormdemenl. ll fautsimulerles signaur d'entrés(détendeurs ou générateurs de courant4 - 20 mA et (manomèfe mêsurerla valeurde la soriie ou m€surede courant4 - 20 mA).On donne des valeursaux entré€set on calculequelledoit ôtrela sortie.Quelquesrèglesde trois suffisent.

J. M VALAI.JCE . LE CARI*IETOU RÊGLEUR

159

160 Exemde : addiùonde débits o #

Q1

2

5

404

5

12

0 n! /h 20 EA 7 0 Br /h

a?

20

rnA

r o È a l' Q t + Q 2 0

30

60

90

1 2 0 u 3/ h

4

I

12

16

20mA

{------ù---,.......#

Ql

0 m!/h

Q2

0 n!/h

Qr

5O mr/h

Q2

70 mr/h

V é r i f i e r é g a l e m e n t u n poinÈ quelconque, par exenple Q total 9 0 m 3 / h v e n a n Èd e Q l = 5 0 n ! / h e t Q 2 = 4 0 m t / h

Q t = s 0 mr /h

+ 20 me

Q 2 = 4 0 m!/h

+

9,14 + 4

+âjq

1 3 , 1 4r A La simulation

doit

Ql = 5Onr/h Q2 = 40 m!/h

êcre

:

20 mA

r 3 , r 4nA -t

Q roral l6 EA

I

Y Q È o r a l : 9 0 m r / h , l ' é c he l l e i n d i q u e 1 6 n À

't60

= 90 Er /h

161

ilmn I a n t a t û o n Quand il y a doute sur l'informationdélivréepar un transmetteur,le régleurdébutant intervientdirectementsur l'instrument; le régleur chevronnés'informe sur l'état du procédé,observe le raccordementde l'appareil,manipuleles vannes d'isolement , brel : il penseà l'implantation,c'est-àdireà a liaison€ntrele capteura le proédé. Faire que la grandeurque reçoit le capteursoit fidèlementcelle que I'on souhaite

g6néralesexistent pourraientlaire (ellespourraient existent (elles laire I'objet I'objet mesurer,estun art difficile. mesurer, difficile.Des Des règles règlesg6nérales d'un ouvragecomplet).Elles sont destinéesaux bureauxd'étudeschargésde rteursmais caoteurs mais le régleur réqleur intervient int€rvi€nt concevoirl'implantation concevoir l'imolantationde centaines centainesde capteurs Sur cene implantation, son rôle se normalement sur des

ne permettentpas un fonctionngment limite à signalerd'éventuellesanomalies corr€ctd€ l'instrumentde mesurage. mesuraoe.Là, il n'y a plus de règlegénérale,seulementdes cas particuliers,qu'il faut observeret analyseravec soin. : voici un conseil concsrnant l'implantationdes capteurs de A..tilfg..C.:ind.içetign pression, Depuisplus d'un siècle, les labricantsde manomàtresindiquentà leurs clien{s les siphons,les liquideslampons,les commentutiliserles robinetsd'isolement, pour Le tait les amortisseurs, etc .. obtenirdes résullatssatislaisants. séparateurs, que ces capt€ursde pressionsoientdevenustransmett€urs ne modifiepas grandchoseà ces conseils.Les catalogues des constructeurs constituentdonc une gxc€llentedocumentation le depuis sur ce sujet.lls sontlargementdiffusés(forcément, par pourra précieux lecture savoir-faire une r€mps!). L'instrumêntist€ acquérirun attentivede ces.catalogues. -,.---_\\

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S.rdct.u t-,.o.

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€ T A E L I S S Ê M E N I SB O U R O O N

Le oluscélèbre. ll exislequelquesouvrageslraitantde l'artde ' la mesur€industrielle. maintenant ôpuisé,estceluide J,P,BURTON .

Messageoersonnel:merci CherAmi,votresavoirJaire m'a souvsntrendviceI } M VAr{NCE

. LE CARNETOU RÊG.AJR .

'|61

Vannes 165

VaRnes Les Vannes sont des organes comportant un orifice de dimension variable, elles p€rmett€ntle réglagedes débitsde fluides. Êllessont l'ectiônÀeurde la plupartdes réguldions,ce qui leur conlèreune importance de vannessont fori bien considéraUe.C'æt pourqrciies caaloguesdes consÛuc{eurs faits et constituentË meilieuredæ.rmentaion que l'on pr.risseconsllter sur câ suj€t. Ce ctrapiuesst un€ préparaionà la lecturedes cataloguesde constnJcleurs. est fait par les ingénieursdes bureauxd'étudesou Le choix d'unevanne de rôgulation'mesures+égulation', le rôle de l'instrumentistese par les responsaHesdes services cet entretienne nécesshe iimitesouvàntà l'enùetiendes vannesinstalléeslÔvid€mment zuqrn calcul I cependant on constat€ parfois, en obs€rvantle fonctionn€mentde régulationspeu bujours trèspfàs d€ la peàormantes,que la vanrietravaillede laçon anorrnale: presqu_e qu'unedécisionde grand. Pour en iormetureou, àu contrair€,trop souveniouverte modificationou de remplacementpuisse ètr€ pris€ en connaissancede caus€, il prÔcises. Des.relevésde de fournirl€s résultatsd'observations appartientau régleur -'signal de commande/ débiÎ ré€l' pourrontlui ôtre demandés.C'està éiactmstiques ce momentlu'il lauiavoir d€s notionssur la laçondont une vannerégleun débit Le débit à traversun corps de vanne6st proportionnelà la racinecarréede la ÂP enfe I'arnont€t l'aval:

Diaohragme:

+

Pr Pl

F r o u O r =!kÂ P ^P = P1 - P2 'Preæion diflérentielb'

Yanns:

#k,

I

F(ouo)=k{AP AP = P1 - P2 'Perte de charge'

J- M VALA|{CE . LE CAFI\IETOU REGLEUR

165

Cq?!

5.2 2 4.2

! I 4.1 {.2

6 6.1 6.2 1

0

n r 8,2

de !rûLE

Ecrcrrt Sfàre ClrD.t Rtæa-{tct ç. È!!ort Calnltute at lnræsur ptFE en V hltlê lrçériêur! d. vâryE h€LE (b guidâSÊ brill,è fllctée Phqtrtt. dr irdlc.t iql de clqlle 1tç ôÊ clâDct Ectq/ d'raco(elaiFnr Cmttr+rcu ^çccuplailnt ênttt tit!! de !êF \.o'@taqt ct ôê c,lâpet ( égr lÊ|Én È trrdl cltctF da cour.!ê ) Sê.t.\ro.rætâf 1i8! d. trerrîj ssion lhg!lê{cr.ou

Yge-gl_gsspe_9e_!e_yelle_!ype_311:1__!4ygSr

Question : Quelresarale 'dimenslon" d'un6vannecapabre de régrerà unepression de 2 bar, un débit maximumde 50 mslËd'eau troidài La Si"ssion d'arrivée peutvarierentre6 et g bar.

l.aAP dansle.casle plusdéfavorable _p est: Ap = p amont =6_2=4bar.ll ,aut donctrouverdans un catarogueun corpsde vanneraissantavat €r so msÀ quandta ÂP estde 4 bar . Lesconsfudeursn€ pêuventpas indiqu€r tousl6s débitspourloules pressions

tes possibres, ".'"9'ou"nt.lil"iéi[ JJàtdil "lG'iàËîi?Jion,on" parexempte d'essais orécises. , .u*?âlâililtp éGnrd;;f-* rresston pour ouverlure mâximele

Le débit obtenudans ces conditions s'appellele Ky 6s l l Y a n n a , tsxempt€: 2,5 m3 en .t heure ===> Kv = 2,s '|66

Vannes 167 L'orificequ€ nous chercfronsdoit laisserer50 rn3/hsousla ÂP dê 4 bar. Quel doit être son Kv ? autrementdit : combienlaisserait-iler si la ÂP n'étahque de 1 bar ? On peut faire le calculcommepour les diaphragmes: calculde k avec les données.O = k.fP- devient50 = k J-4d'où : ,, 50 ^ = T = 1 3

Puiscalculdu débitavec la ^P de 1 bar

o=2s\6F===>o =zs.{1===>e = 25m3/h Cet orificelaisseraiter25 m3/hd'eausi la AP étailde 1 bar.On dit que son Kv estde 25. précisesétant Lidéed'indiquer les possibilités de débitd'unevannedansdes conditions d'origineaméricaine', certainsconstrrrcteurs indiquantle débitd'eau en gallonspar minuteavecuneÂP de 1 PSI (vannegrandeouverte,commepourle Kv).

Gellon

'J.>.À.

\=J'

/O

ll

(t baril = i2 USAât) Yrnu!es

Ce débitparticuliers'appelle: le Cv de la vanne(coefficient de débitde la vanne.La différencenumériqueentre Cv et Kv n'estpas très grande.on trouveen changeant d'unités. v = 1 . 1 6K v La vannede l'exemple doitdoncavoirun Cvde 1,16x 25 = æ Lesmanuelsdes consructeursindiquentdes méthodesde calculdu Kv ou du Cv, pour les liquides,gaz,vapeurs,dansles condilionsles plusdiverses.Ces méthodeset d'un€ façongénérale,les calculsde dimensionnem€nt des vannesde réglagesont souvent judicieuxde faire appel au savoir-laire très complexes.ll €st habituellement (et à I'ordinateur) du construcleurou d'un centrede calcul.Touteloisquelquesdéfinitions, souventutiliséessontintéressantes à connaître: Loisde variationdu débiten fonctionde la coursedu claoet Le débitmaximumest donnépourla pleineouvortur€: @urse= | 00%.Avecla course 0ol"le débitest nul. Entreces deux extrômes,le débitpeutvarierde différentes façons, par exempleen Jonction linéairede la course,maisd'autreslois peuventôfe imposées par les variationsde formesde l'orificeda ageentrel€ débitzéro et le débitmax. Attention:ces lois de variationsde débit diles 'caractéristiques intrinsàques' I,|ASONEILAN J- M VALANCE

LE CARNFTDU RÉC,LEUR

167

't68 sontÔtabliesdans les conditionsd'essaisdécritesci-dessuspourles délinitionsdu Kv et du Cv, Cestèdire à ÂP constante( lbar ou 1 PSt ) 1/ Loilinéaire 90 80 70

oo 50 40

a a r conslante

30 20 to

o

to

20

30

ao

50

ôo Débir

70

ao

1oo

90

Le débitest de 10 lih à 10%de la course,de 50 l/h à 50p/dela course,etc ...parcontrs cet aspect sympathiquequid'ailteurs qu'à^P constante, n'existe casrès rare,cacfteun piège redoutable: la mêmevariationde course(perexemple ptus iO%en ouenmoins) enfaîne une variationde débittrès importanteen débutde course(r0o"/.dero à æ ) maistrès taibleen fin de course(10./o de90à too) .

zLp..i.é.se!:s-o.ur.ç.eilagq.(qu-.exsgneilie!!_e.l 100 90 80 70 aJ Eo U' i 5 0

à ^ P c o n st a n t e

3 4 0 /

30 20

ro

t

I 10

24

30

'lO

50

OO

70

AO

90

too

Débir

Pourune mêmevariationde la course,la variationdu débit6sl, en tous pointsd€ la courbe,à peuprésle mémepourcentago du débitprécâJent. Exemole : pour une variationde 'l C/" de la course: - entre20 el 30ôlo l€ débitede 3 à 4,5 La variationestds 1,5ce qui représente 1 o oI 1 ' 5 = s o %d e 3 - entr€g0 et 90olo le débitede 39 à 59 La variation€stde 20 ce qui représente : '168

Vannes 169

1 o o x 2 o= s ' r % d € 9 9

-

dansles deuxcas' [a loi linéaireauraitdonné C'eslà oresquele mêmepourc€ntage 5æ/"er'12,5r"de variationsd€sdébits.D'autres cours€-s pori'fà.-àeriô vâr6tiôns'Oe 'à*tii;ûàiàà diversesformes intiniaquesexistent.Ontrouveradansles catalogues correspondântes. de clap€tset lescâractéristiqu€s

çemd.ér.r.çtic.u..e..d.ç.!.e..v.enne.!ns-tel!.ée La caractéristiqu€intrinsèqu€êst établi€ par le constructeurdans les conditions variationsdu i"?iqràà.. C"J bnditions sont r'ar"rnentcellei de l'installation! Les lcis de 'ardêristique àeùii en fonalon de l.ouvertures€rontdonctrès différentes,on parlerade installée' G èatractéristiqueinstattéepeut être prévue par le calcul si tous les éléments Àecàisàirà"à câ calcul sont dnnus avani le montage.Après montage,elle peut être à ietàvgepar diversesmesures.En principe,il suffitdà releverle débitcorrespondant diversesvaleursdu signalde commande. e,

?a

Io

o {,

A

2 EI

Remarque:ceciest|ecasd.unevannequilermeparmanqued.air(F.Mune courbeinv€rse: vanneouvrantpar manqued'air(o.M.A)présenterait débit= 0 Pourun signalde 100"/" ce ralevén'estpastouioursévident: En pratique,surun procédéen @ursde production, vanneéquipée ôlectronique, pneumatique, - donner'oureleverunevaleurde commânde parexemple)' estfacile(surle régulateur ou nond'unpositionneur, de problèmenon plus,,maisce n'est - releverle débitsi il y a un débitmèrên€ posepas "astuces" : par exemple,mssurerdes pastoujoursle cas,éouveniit tâuOratrouverdds en amontou en aval' iemosde variationde niveaudansun réservoir le procâié.afind'être concernant - il faudraaussireleverun qrandnombrede grandeurs de d'unediflérence ob.grv-é"entredeuxdétits provientuniquement sûrouela différence signalde commande. peuv€ntêtrelaitesæur diverspornls obs€rvations A lorcede patience,ces dif{érentes importanles,ces relevéssont ctu procédé.Dans les installations d6 fonctionnem€nt etleauésau coursde'campaqnesd'essais'audémanagedu ptocâJe' possibleest insralléàla plus linéaire En régulationclassique,LnË caractéristique la En rq?ulationnumériqu€, satislaisantes. pourobtenirdàs perlormances souhaitable peut €n on maissi elleesl.connu€, a moinsd'importance, formede cgie caraaéristique encor€amellore€s. seronl 6n la rêgulation performances de t6nircompt€,les J. M VALANCE - LÉ CARNÊT OU RËGLEUR

'|63

170 Entretlendet venne, : Lesopérations d,entretien sontgénéralement simplæ: s'etteclue€n dérnoitantre chap€aupfesse-étoup€ ll"jl1" et en montantun t/orant se manoeuvresur la tge du dapet 're remp'acement d6soaryr". de presse-étoup€ '--.- .p€lJtnécessiter redénrontage de h îrotorlsatlon s'll s'agitdianneaux non tendus. -.repesse-ébup€ddt àtresené -r'e'"r de surfacede ra tige à h main de crapet -r -' est --' prirnordiar pour une bonne étanchéité r! "'ry'r (polissageou remplacemeni). Réglages: Les vannesne co.nportentque deux réglages: 1/ tensioninitialedu ressort 2/ la longueurde la tige du clap€t Modeqoératoire.: t' ,'l;;l"onteillé

de commencarpar faire te croquis(a, b, c, ou

d) de la vanneà

2/ Dégagerlargement g-"11ry!_O:son,oè.g9. en vissanrou déùssanrta tige (dans rescas b et c, c€ne opération serafacirîéeen apprquantune pressionsur ra membrane).

i Æ'ji?il",ffi

170

duressort) ,Ti?lJ:.,*ï:,1*ïilï

Vanneg 171 Posilionneur

BêIe:

d'asservirla coursedu clapetau signalde l]Fdtionneur est uh dispositfpermettant comrnande:

d'unsystèmeasservi,de plusil permet: apporteles avantages Le positionneur pn€umaliqu€ par un signalôl€cirique . La commanded'unemotorisation du gtandatd200' diflérentes à despressions du s€ryo-rnoteur . Le forrtionnement statiques) 1 0OOmbâr (casde fortespressions vannes(split+angel deux Encascadede . Le fonc{ionnement à cames) de la vanne(positionneur . La modificdionde la carætéristique peutintroduire un petitl€mps mort que le positionneur Toutefoisil taut remarquer de débits. particulier régulations sur les gènant, powant en Ôtre suppl6mentaire

.Çchâma.C..vn..çe.ç.ltien0.e.u[.p.o.e.ume$.q!.e..à..b.algnç.e.d.e..fer.ç

P..ç.silisone.vr.llP 1 2 3 4 5 6 7 8

Aimant Plvot,lamellesflexibles Ressortde zôro Buse Flêaude la balancede forces Relais Ressortde rôaction Réglagede réaclion

} M VAI.NSE

t

- LE CART€T OU RGGLELN

-

171

172

P.csitipnn ç.ur..à car.u to.&lqrrr

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Et 'âîil

r r tE Ecà*''tr.'r X':J:: o^Tffi,.,

d'obtenirdes caractéristiques linéairesou 6gal ainsique l-acam€perm_€t - pourc€ntage la commande linéairedesvannesen cascà€ (splii*ange). Elle peut aussi ôtre taillée par l'utilisateui-pour iéiondre à des applications ' particulières : linéarisation de la carætéristique in-stall6e. Réolaoe dss oositionneurs 1/ Réqlege de linéarité: réglag€ do la géométriedu systèmepour que la relation: Déplacement du . dapeVTension ressort,soitlinéaire

a

. faire conespondreles valeurs extrèmesdu signal de commandeavec la longueurde coursedu clapet.

3 Réglagedrt 2Cro' faire correspondre.laposition'vanne fermée' avec la valeurdu signalde commandecorraspondant. En généralces rôglagesdép€nd€nttortem€ntles uns des autres.un exarnenattentil de l'appareilet d€ la noticedu constructeur,perm€ttrontde dôgagerdans ô4ue cas, l€ modeopératoirole plus etficace

172

Vannes 173 Cavitation

qv.ç un.erqane.dêndmqgàne : Analçgje :Toutesles pressions ATTENTION en valeursabsolues. sontexprimées I I

Cas de la caviation : Dansle corps de la yanne,il se produitle mômegenre dc va{ation de.pressionqu'au .rg€d,irn diaphragme.Or si la pressiondiminuebrutalement,les,liquidesne bemalifuentqu'à vàporiéer: si la pression€par une valeurinférieureà la pression de vaporisationdu iquide, le phéromènede cavitation(bruits+ vibrations)s€ produit PI

Pv + formatlon de bulles de vap e u r l e x P1 o slon

trl*"r*

orssslon ds vaoorlsatlon

rr"" ortr""

(ou tenslon de vapeur)

qu1 dlsparal ss€nt

Annexepage 250 les pressionsde vaporisationde l'eauà diversestempératures.

du Cf : Définition Les condilionsde pressionpour lesquellesUn€Yann€sera soumiseà lâ cavitation sonl détiniespar le coetficientCf. ÂP critique= Cf2 (P1 - PV) Avec P1 = pressionabsolueatnont(barsabsolus) PV = tension de vapeur du liquide considéréà la tâmp6ratured€ l'écoulement(bars absolus). } M VAI.ÂICE . LÉ CAF'\ET OtJFÉGLEI.T .

1 73

174 (noticeMasoneilan) Exempje_Cç.Celc'{ Conditione de service: Fluide: eauchaude170.C pression Pl : amont20 barsabsolus P2 : pressionavali0 barsabsolus M : débit60 tonn€s/h G : densitéde I'eauà la T" de l,écoulement 0,9 Pressionde saturation à 170.C Pv = I barsabsolus On utillseuneCAMFLEX avecfluidetendantà lermer, Cl = O,l (D= 80 mm quela tuyauterie Mèmedimension Cherôer les conditions d'écoulement : APréelle=Pl - P2 = 20- 10 = tO bars Donasde vaporisation à la sortiede la vanne,Maisdansla vanne? AP critique = ç121P1- PV) = 0,49(20- 8) = 6 bars pl s 20 bars

..

.._

P2:10 bars

Pv I

bars

La ÀP vanne(10 bars)est plusgrandeque Âp critigue: il y auracavitation. Lorsqu'ellesst vraiment inacceptable,la cavitationp€ut être évitée en utilisant plusieursvannesou une vann€multi-étagée.

174

Vannes 175 Autres actionneurs Uactionneurd'une bouclede régulationest souvêntpneumatique, mais ce peut être aussi une commandeélectrique: vanne à motorisationélectrique,commandede puissancede chaufteou commandede vitessed'un moteur. Lesmotorisaûons électriques de vannespeuventdévelopper desforcesde 5 à 40 kN. : Çommanded9 pujssance-parth,yristgrs L€s unitésde puissanceà thyristorssont utiliséesen monophasé ou €n triphasépour des charges résistives (chaulfage électrique), éventuellementinductive (lransformateurs). Deux types de lonctionnement: en train d'ondesel en angle de phase, les deux peuventôtre combinés. La documentation du constructeur CORECIcomportedes explications très daires sur qui plus que ce sujet relève des compétencesdes électriciens de celles des instrumentistes. Commandede vitesse: Les variateursmécaniouessontcommandéspar des motorisations identiquesà celles des vannesautomatiques. Les variateursélectroniques de vitess€des moteursà courantconlinuou des moteurs synchrones relèventeux aussides compétences d'un électricien bienque le signalde commandesoit issu d'unréoulateur. Corps . t Boîtier T-i;-------- ,--I vonne oe regroge Ploquesignoléiique .2 ê!9qr!eue_

l

__

Ploquetted'obturotionpour régloge des fins d: course 2 Moteur 3 Rêducteur Embout d'orbre du réducteur 4 Vilebrequinen 2 porties. 5 Bielle(sonsressort) ( p o u rt y p e 5 8 2 1 ) 5 . 1Ressortd'occouplemenl 5.2P i è c ed e v e r r o u i l l c g ed u r e s s o rd t 'occouplemeni Bielleovêc ressort (pour iype 5822) ô . 1 Ressortd occouplement 6.2Piècede verrouillogedu ressortd'occouplement o . J Ressorlovec -J

ergot d'enlroînement de retouren 6.4 Ressort positionextrème 6.5 Guide-ressort 7 Repèrede course 8 Volont 9 Poussoir l0 Monchonde roccordement

SAMSONREGULATION

.I- M VArJAÀICE

LE CART€T OCI REG-ÊI.R

175

179 RÉGULATEUR

Ré uIateun et avant1,réguleteur étail le nomdonn6à lout A l'origine( ar d6butdet'ke indultrielle rlSullrr,?agla' d'un apparàitdevantassurer la mardp <'ert à direlc mouvem€nt mécanisme. exig6.une marcùenon Les progrèsde la t€chnologieont fait qu'il est mainte.nant yaleur ( conrigno ). par l'explcitant exâcle souhaitée à la seddmentrégulièremais pas el ragutttion mais,s'il ne s'agit conbndre réguldeur I estaforsdifricil€de ne : pas ll estlmPonadde bienfalrela diff6rence ' d'unerôguldlonnum6rQue, esl en régulation,son et à un€vanne,le.régulateur. Lorsqu'ile-streliéà untransrn€tteur de du lonctlonnement forrtionnementne peut pas ôùe observ6indépendamm€nt pour il est qu'il c€la, correc-tem€nt; pourtani lonc'tionne vérifler il fairt l'ensemue, d€ ungén6rat€ur de llsoler,d'utiliser. (commepor.rr les autræinslruments) nécessaire préwes : de soiie sontti€n celles valeursd'entrée,el de vérifierqueleerraleurs

-

----;.1

a

,.*!j

2 o o ' l o o om b . r

'.'\ <:<' ! ,.F . . -/ ,r l !I - - - -

I

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----.')t Sortie

Entrée l----

!-À?i;''-1 I L J L J L I I

I

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Régulat.eur

I

:l_.,

I J

1 L

l;c;elCa:-l L-----J

f r : 1 c -'l - - - - - ' 4-2o ma

montÉcommeindhu6cidessusestlobiet normald'unREGUT-ATEUR Lecomportem€nt intégraleef dérivée). P, I €t D (poportionnelle, desforrctiong de ce cfrapitrei explication pourles employée Cesfonaibnssont,hriensÛrles mômesquellequescitla technologie m€tireen o€uvre; c'est pourquoiil est importantde les connaite tant qu'ellessont utiliséesI

L'astionen REGUIjTION de ces fonctions(lour utilitÔ)o3l ôludiée au chapitre Régulation.

.F,M VAAiæ E

. LE CAF{ET OU RÊGLAJR .

178

180 La fonction Droportionnelle Défirlition : cette lonction (dont l'action sera tràs importanteen régulation)est mathématiquern€fit très simple: c'€st une multidication.

I=K-x La sortie(y) est égaleà l'enùée(x)mulripliée parun nombreconnu(K) ^y estpronionnel à x' schéma:

x=3

lire:

R=2

Y=3x2=6

k=2

Y= 4 x 2 = 8

exemples :

x=4

3 x=3

k=1

y=3x1=3 z

€tc...

x=4

k=1t2 y=4x1/2=2

Aoolicalion au régulaleur L'entréed'un régulateurest l'écart(différence) entrela valeurde la mesure ( X ) et la valeurde la consigne( W ) ' . X est un signalstandard(200 - 1 000 mbar ou 4 - 20 mA)venantd,ungénérateur; en régulation,c€ sera bien sûr un signalvenantd'un capteur-transmenèur. . w peutvenird'un accessoireinclusdans le boîtierdu régulateur(consigneinterne) ou de l'exlérieur(consigne€xt€rne). - _ ces_.lenres symbolessont recommandéespar l'organisationInt€rnationalêdo Normalisation. 180

RÉGUIATEUR181

mesûex

où gein du r6gulateur.Le gain du . Ko est ap9el6coetficientde proportionnelle est réglable,il est quelquefois rég-ufareur' .désignépar I'expression'bande prôportiornelle'( Bpou Xp ). [a convesionestsimple:

*o=# "t xe=+i

à uneBpde 5r/o (Kp= 2 <--> Xp = 50) gxetodss: un gainde 2, conespond une Bp de 25'lo,conespondà un gainde 4 (Xp = 25 <'--> Kp = 4) 6st : la sortie.Y d'unrégulat€ur . Le signaly n'estpasà lui seulla sortiedu rÔgulateur proportionnelle à (Y6) valeur une et : une valeurconnul dâ deux'valeurs l'additiôn l'écariX. W

Quand le régulateurest équlpé d'un poste de commandemanuelle,Yo €st génôralemenila dernière\ftaleurd€ la commandernanu.avant pâssage.en :ruto. Éur les rares régulateursqui onl s€ul€mentla fonctionP, Yo est réglablepar l'instrumentiste. Direcl / lnverse Un commutaleurp€rm€tde choisirentre: - rortie Nugmenloquandla mesure rugmonl. : DIRECT ou soriie dim-inuequandla m€suro augmentc : INVERSE x 1, Y 1 :'Direcf I par positionde l'inverseur I Au cfroix X 1, Y J :"lnverue'l : supposonsun régolateurbranch6de la façonsuivante .-ex.€.mp.!.g..çhiftâ I

Ath.

( K-l ) h : 10026 lnYelse conslgneInùerrp: 502-12ntA

20mA

Oueslion: Ouellevaleurva prendrela sortieY ? .FM V^llr.lcE

- tE c Fr€T 0u RÊÊ€t R -

181

182 XO1X - Wt. BêpSnSe: La valeurYo moins (lnverse) la partieproportionnelle quelconque X -W= 12-12 = 0 donc I =Ys c'est-à-dire une valeurgénéralement compriseentre4 et 20 mA, voiremêmeontre0 et 50 mA. NB : ll faut r€tenir : mesuro = consigne donc Y = Yo quelquesoit la valeurdu gain ( K px 0 = 0 ) et augmentons la mesurede 1,6 mA, SupposonsYo = 11,8mA (valeurquelconque) que devientY ?

surInverse , X 1==='VI : 1/ Régulatour Baisp..nnem.ent

a

I=1x1.6=1,6

Réoonse: la sortiediminuede 1,6mA Sur la positionDirect,la sortieauraitaugmentéde 1,6 mA Avecune Bp de 50% (Kp = 2) la variationde sortieseraitde 2 x 1,6 = 3,2 mA en plus (direct)ou en moins(inverse). Remaroues : 1/ La valeursxacted€ la sortien'a pas d'importance, ce sont ses variationsqui nous intéressent.D'ailleurs,ce ne sont pas les grandeursX et Y qui sont proportionnelles entreelles,ce sontleursvariations. 2:/Si au lieu de supposerc€t exemple,on peutlaire le branchement à l'atelier,c'est "P plupart mieux! Maisles régulateurs seule"sontrares,la sontau moinsP + I , dans ce cas il est prélérabled'avoirlu la suiteavantde manipuler. 3/ La fonctionP est la même sur tous l€s régulateurs. La seuledifférenceentreles pneumatiques, divers régulateurs élsctroniques ou numériques,réside dans le matérielà utiliserooursimulerX et mesurerY. 4/ De même que pour les transmetteurs, il n'est pas indispensable de connaîtrela pour (anaiogiquês technologiedes régulateursélectroniques ou numériques) les installer, pn€umatique les utiliseret les entretenir,par contr€sur une installation la connaissancedes schémastechnologiques est souventtràs utile. Le schémadu principe de fonctionnement d'un régulateurpneumatiqu€ à balancede forcesest donnédans pags238. l'annexePNEUMATToUE Vérificationde la lonction P sur un r{lulateurisolé comptotenu de la remarque2 ci-dessusles testsde vérification de la fonctionP sont indiquésaprèsla présenlâtion P+| . des régulateurs

1S2

RÉGTJIITEURlEI

Le lonction Intégrale

DÉlinilions: 1/0..éJ!0j.1io0..d:une.l.qn.qtj.gn.C..e.!€'Ip.ç. u / 4ô )o Zo Aê

î

.t

(na)

Si , pour raprésenterles valiaions de la variablex, il taut tenir comptedu temps,on dit I est un€ fonctiondu temps". Toutes lss mesures industriellessont des fonctions du temps .. d'ailleurs,les enregistreursfournissentdes représentationsgraphiquesanalogues à celle.ci' d€ssous: ë

I a

x est expriméen ê/o,(2 qui dispensede précisers'il s'agitde Pourfaciliterl'explication, mbar,de mA, d'un niveau,d'unetempérature,... de plus le talon disparait Pourchaque cas précis,on pounarevenirà l'unitéréellede la variablesi celas'avèrepluspratique.

z .lntâcraJ.e..C.iu ne.Len dien.du..lem.as. x.Ç

--)

(zt, L ' i n t'é o r a fIe

x . d t l " s o m m e d e tàl 2 d e x d t ') de laforrtiondutempsx, a pour

Jtt valeurla surface S.

Â-.

'"

l'écielon,--'Jrr-rïr;* : $rr un€fonction.du tempslacileà reproduire, Exemole

xt'A|l 1o to Il

rottm)

,t

S = Surtacedu rectangle= 1 mn x 107" = 107o.mnd'ott .r-M v^ll rcE - LE crFr€T 0u RËGlfl-F -

Io,

= 1ù7o.mn 183

184 L'unité%.mn peut surprendre,mais quandon muhipliedes % par des mn, on n'obtierit pas des mm2ou des crn2! de mesurer) De même,il est facilede caloller (plusexactement

-= 10v..mn

f:^=20ato.mn

f

et n'importequelleautrevaleurde l'intégralede la fonctionx. C'estpour celaque nous Quandx prendune valeurnégative,la choisirôns'l'àcheton'gortrtesterles régulateUrs. surfaceprendle signe-

RégulateurP + | : la sortie( Y ) du régulateurest La fonctionintégnales'ajouteà la fonctionproportionnelle X et W multipliéepar le gain Kp enfe de l'tuart la surface augmentée1oudiminuée)de et diviséepar un coeffcientréglableT1.

- r

Y= Yet Kp(x-w)t+P l(x-w)dt , l ) de la surfacesur la sortie, Le coetticientT1permetd'augmenterou de diminuerI'influence ëestle'æetfident de dosagede l'intégrale'. des%.mn(la dt représente r"æ" ;;;;" 11esttosiquement sradué;;;, f;'[x-w) surface)diviséspar des mn (fi ), il restedes%quisâioutentau "/"de Yq etau A"dela pourconstituerla valeurde Y. fonaion proportionnelle sur cartainsrégulateurs,le dosagede I'int{'rale est indiquéan répétitionspaf mn ila valeurde T1en mn estl'inversedu chiffreindiquéen Rép./mn: 2Ré9./ mn ----->fr =| mn RôP./ mn ---'Tl = 2 mn "," ..1,U La notionde répétitionpar minuteest pratiqu€pourvérilierun r{Tulateurisolé,maisen T1.Le.agede l'un à l'autre régulation, il eit plus ômmode d'uliliserle coefficient queT1en gatdantà l'espritquele nombrede Rép./mnest étàt simple,nousn'utiliserons l'inverse du temgsen mn. Nota: T1est parloisnoté Tp.

esl donnép.2zt0 Le schémalechnologiou€C:unrégulatsurP + | pn€umatique

184

185 RÉGULATEUR

Vérilication d'un régulateur P + |

1 - ldenlege.:

. Etfectuerle branchementindiquépage 179 . . Les régulateurspn€umatlqueset ôlectroniquessont g6néralement montés dans un boltier comportant : les 9én6ratgurs de commande manuelle€t de consigne,les commutateursD / I et MANU / AUTO' des indicateurs(X, W, Y, X-W) et d'autresacceesoiresutiles à la r6gulation (alarmespar exemple),Avantdo comm€ncarles t€sts,il conÛent:

a) de repérersur le'bornier' les entrées(alim.,mesure)et la Sorliequi nousintéressent,et de 'neutralis€r'les autres. b) de vérifierle fonctionnementdes générateurset des indicatdursqui vont âtre, éventuellementutilisôs.(ll serait stupidede croire que l€ régulateur ne donnepas la sortiepr6we si c'estl1ndicatalrde Y qui est décalél) Certainsrégulateurssont construitssur l'instrum€ntde mesurage,d?ns ce cas, la simulation de la mesure doit se faire comme indiqu6 pour les capteurstransmett€ursde pressionou, pour les coupleset les sondæ P1,avec un générateur de mV or.rd'O ; la suitedes opérationsteste à peu prèsla môme. 2 - Alignemsrn 'Alignement'estun t€rmequi vientdu pneumatique : PNEUMATIoUE : voirANNEXE page 238 Ce tàrme a 6té conservé pour indiquerque sur tous les régulaleurs,quand Mesure= Consigne,la sorti€ne dgit pas variersi on changele gain. C ' e s t m a t h é m a t i :qSu ieX = W , ( X - W ) = 0 e t Y o t K p ( X ' W ) = Y o t 0 = Y o quelquesoit Kp atfiché. Autrementdil : la sortiepeut avoir une valeurquelconque,mais le fait de changerle gain (la Bp) ne doit pas modifiercsne valeur. CommeX = W, l'intégralen'inlervientpas, atficherun T1plus petitque 0,5 mn (ou plusgrandque 2 Ré/mn) générerune Mesureégaleà la Consigne,faire varierle Pour vérilierl'alignement': gain et observerque la Sortiene varie pas (ou variepeu).

: bouclagedu régulateursur lui-môme.Cene méthoden€ néc€ssile M.é.1h.4d.e..(Anid.e pâs d'accessoireparticulier,elle-consisteà envoyerla sortie(Y) sur l'entrée(X)' rêgulateuren inversq. Les indicateursen façade permenenlde vérifierque rapides). W: X = Y quel qu€ soit le gain.(f; très faiblep€rm€tdes manipulations la configuration idéalepourréglerun alignementmaisil 8st parfois Le bouclage'est nécessaired'adapl€rl'entréedu régulateurau signalY qui va lui âtre envoyé'par exernpleaugment€rla résistancede ligneen 4 - 20 mA ou augm€nterle volumede la liaisonsortie-entré€en oneumatique.

} M VAJAICE

. LE CAF!{ET OU ÉG1.EI,f| -

185

't86 @: la sortievariequandon changele gain,une Si avecMesure= Consigne, interventionest nôcessaire: En pneumatique,les vis d'alignementsont laciles à trouver ; procéderpâr petites retouchessuccessivesalternativ€mentav€c un gain faible 91 avec un gain lort iusqu'àobtentionde variationsde sortieles plus laiblespossible. à retoucher,la noticedu En électronique,il y a un ou plusieurspotentiomètres constructeurdit lesquels. Ouandzu num6rique,s'il ne s'agit pas d'unesimpleconfusionentreles entrées,les sorti€s ou les diverses fonctions possibles,mieux vaut laire appel à un inlormaticien! 3 - Vérificarionde la fonctio0.prooortlgnnelle Consisteà vérifierque les variationsde la sortiesont identiqu€saux variationsde la mesuresi le gain est d€ 1, deuxfois plusgrandesi le gain€st de 2, deuxfois plus petitesi lê gain €st de 1/2, elc ... BiensÛrla positionde départest Mesure= Consigneet l'intégralequi ne doit pas intervenir,est 6liminéeen faisant T1 plus grand que 50 mn (ou plus petit que de l'int{7raledoit se laire à un moment 0,02Rep/mn).Attentioncette'suppression" où la sortieest stabiliséeà une valeurmoyenne(environ12 mA ou onviron600 mbar). Les variationsde la mesure,consigneconstante,peuv€ntêtre remplacéespar des variations de la consigne,mesureconstante: ce qui compte,c'estl'â:art(X - W). La sortieévolue€n sens opposéavec W €t av€c X, mais de la mêmequantité! D€ même seul le sens de variation,distinguela positionDIRECTEde la position INVERSE. Uneaugmentation Exemoled'essai: Gainatficfré: 1 ( Bp 100%), INVÊRSE. de +2O/"( 3,2 mA, '160mbar) de la mesuredoitdonner-20/" sur la sortie. Si ce n'estpas le cas, modilierle gainaffiché,usqu'àobtenir-207"ot noter la valeurqui donnece gainréelde 1. Sur certainsrégulateurs,la graduationdu gain peut êtro déplacée: l'amenerà la posilioncorrecte.Sur les autres,on ne pourraque noterles écartsou prévoirune révisionde I'appareilsi ces â:arts sonttrop importants valeursdu gainseronl (parexempleKp = 2 avecgainatfiché= 1). Plusieurs ainsi essayéesautourde diversesvaleursde la sorlie( 50%,25%,75% ). Les gains forts Kp = 5 (Bp 201")er Kp = 10 (Bp 10%) ont autant d'importance, sinonplus,que le gainde 1 (Bp 100"/"). 4 - Vérilication de la fonaionIntégrale ll est commodepourvériliercettefoncliondu temps,de suiwe les évolutionsde la assez6levée: au moins1cm/mn), (vilessede d6roulemenl sordesurun ênr€gistr€ur maisce n'estpas indispensable ; on peutaussiobserverla vitessede déplacement d'une aiguilleen m€surantle temps avec une montre.ll s'agil de vérilierque le 'dosagede l'intégrale" correspondbienaux valeursindiquées. ?p.Shion Ce-dé.çgI: Mesure= Consigne, Oireclou Inverseau choix. Kp qu€lconque, Tg sur la valeurà vérifier. 186

187 RÉGT',IJTEUR . not€rla valeurd€ Y, ( c'estY6) . faireunenariadonsui X ou surW ; la sordeauraunevarialonlmm6dldedueà la foncdonpropordonnelle de laçoncôndnue(al . noterla nôwàttevaleurde Y, ( Yr ), la varldon se por.rrsuit elle n'est pas arrètée)jusqu'aumini ou lusqu'aumaxl de l'lndlcateurou de Pourl'arrôteril suttitde faire X = W ( ou W = X)'répétef l'€nregisù€ur la variadon (u'il faul mesurer,c'est le lemps néc€ssairepour . ce immédiate due à la proportionnelle. exemple:Yo = 8/q Yr = 55o/o===> variation: 55'48 -- 7'% pourvarlerde 7n". mesuierle tempsquo met la sortie6n coursd'évolution C€ lstnpsdoit âtreégnlau T1 dfiô6. est plus dispensede noterles valeurs(la manipuldion d'unenrsgistreur L'utilisaùon agrôable).

.F M VAtl^rCE

LE CARN€T orJ RÊq;L,fi

-

187

188

5-Fregsl.ens.MAl.tu./_a.ul0 ..AlJJ.Q.1ùtAryu MANU/ AUTO : av€c X = W, la commutatimMANU--> AUTO ne doit pas 'en produire de variation de la sortie. Si c'est le cas, la remise 6tat est indispensable. AUTO/MANU: la sortie doit prendre immédiatementla valeur afliôée par la commandemanuelle.

: .Ç.e.ç..narticu.fi .ç.r.ç.

certainsrfuulateurscomportentdes dispositilsspéciauxpermettantl€s transferts sans-à-coups. Le.ageMANU---> AUTOavec Mesureré Consign€est alors possiblesans variationbrutal€de la sortiemaisseulementsi le régulàeurest boudé sur lui-môme (ouen régulation). C€cipeutêtreobtenu,par exempleavecune suppression provisoire de la tonctionP. La sorti€varielenternent sousl'actionde l,intégrale et la mesure, boucléesurla sortie,reiointdoucem€nt la consigne.

Pour que le ageAUTO --> MANUse fasse sansà-coups,il suffitque la sortiede la commandoMANU soit égale à la sortie Y du râgulateuren AUTO. Ce qui est obtenu en o.bligeant la comm.MANUà suivrela valeurde y (seulementsur Àuro, évidemment !).

La fonction dérivée Définition: la dérivée€n un pointd'unefonctiondu temgs,est la vitess€de variation de c€ttefonclionen c€ point..

h dérivéede la lonctiondu tempsx .dx

s'ecrnaf

€t , en régulation en 7o , s'exprime

^ f comme fr l..a * J

x er+

sont dos symbolesd'opérations mathématiques

t (En)

188

189 RÉGULATEUR

.trac€rla tang€ntgen cs Point

decsttearoite.:fr lap€nte .m€sur€r exemole: tangenteau pointA , la droiteva de 19%à 41% en 2 mn 61=41 -19=22T" Àt=2mn oJ = ZztZ= 11yopar mn ^t

S = r rz .lrn a u p o i cn:t l 3 # " = = ' $ = t o " z " / t n

a u p o ia n 't $ = $ = o

exercic€: calculerles dérivéesau point A , B et C de la fonctiondu tempscidessous:

I

0

A S=o

f=o

t

9/"

C

S=-

ï-=

t (I'III)

0 divisêparquelquechosec'estencore0 par contrediviseroar un nombretrès oelil comme0,00001(ft-itôô') c'€stmultipli€r oarl'inverse(10 000)et ça donneun nombre tràsgrand. ( - estle symbolede infini) I

-

-co

Oérivésdrclchehn:

J. M VALANCE

LE CARNET OU FÊGLEUR

189

190 T (q/o)

t(nn)

La dérivéed'un échelon( 0 , "ô , 0 ) est une fonctionmathématique compliquéeconnu€ sousl'appellationIonction de DIRAC".

" n o ,$ = o , e nBr # = - , " n c: $ =o ,e n D , * = - d'oùle graphique:

1(En)

Dans la pratique,l'infini ( oo ) ne dée pas 1,4 bar ou quelques dizainesde mA !

Dérivée.d'ung fonctionliné?ire:

x (o/o

30 20 t0

3

Représentation oraohique des.!'ariatio0s de la défivée:

190

l(ttur)

I91 NÉGU.ATEUR

@ RégulateurP+l+D LalonctionD s'ajouteauxdeuxautres

tff Jtx-wldr+ Kp.rd{$JryI Y=YorKp(x-w)

noté Ta : coefficlentde dosage de la d&ivée' il s'exprimeen mn (quelqu€fois Tv)

K p . r.a# ' * ' #

c. P + | + D apparaitsouventUnco€fficient d'unrégulateur : Dansl'équation Remarque

Y =Y s* a K p x* F , I t d r + K p . t # crindiqueque la dérivéernodifiele gain. maisce n'estpastoujoursle cas. en théorie, o = 1* de Td: Vérification La dérivéed'une rampeétant un€ constanle,il est commodede générerune ramp€ sur l'entréemesure.

yry

gain Lâ lonctionintégraleest éliminéêpar T1 plusgrandque 50 mn (ou 0 Repimn)..Le le sensde la variation. Kp p€utôfa québonque.Direa ou Inversechangeseul€ment Pourgénérerune rame,la méthodela plussimpleconsisteà utiliserun régulatzurP + | intégrantun 6chelon.

La pente (évolutionni trop lente, ni trop rapide) est réglablepar : . l'arnplitud€de l'ôcart(X - W) . le gainKp .Ti La pointede DIRAeul être éliminéesur le régulatarrP+D en le anten AUTO seulementaprèsl'échelon.

.t- M VAI.ANCE . LE CAFN€TOU FêGI-ELN.

191

192

ldaûielJaliem:

ê.aee,tltcer'r.re

pXo Rre.Lbci

c.jt..

- afficherle T6 à vérifier, - faire un échelonsur l'enfée du régulateurP+l - enregisùerla sortiede P+D - taireTd = 0 - mesur€rle.tempsque met la sortiepour retrouverla valeurqu'elle avait au mom€nt où on a fait T6 = 0. Ce temps doit être égal au T6 affichéquel que soit la pentede la rampe,quel que soit le gain et en Directcommeen Inverse. Schéma:

t

192

PROCÉDÉ 195

Fnoqédé à suivrepourobtenirun résuliat le t€rmeprocédé désignela méthOde Normalenrent bræédé de fabrietiott'd'unprduit), àais par analogieanecle teme anglaisiprccess' a quel€ régulateur lËsgensde rôguldiondésigàentpr procqdé.lanartied1nstal6tion définition : notre dbÙ pouimissiondà conduireautomatiquement, Procédé : lout ce qui se touve entre I'eotrég-deJ3cliqmetJ[et la sgÛiÈdll-capleuL' lransmetteurm€s{rftntla grandeurà ré91er. Etudedu orocériéen vue de la réculation 1.@: FOUA !rJ

r,xi

!

;

,

des fluidec Schémafonctionnel : circulationde I'infoIm$.tion Schéma Éel : circr.llation Pour le choix de I'actionneuret son implantation,pour le choix du transmett€uret son de coànaitrele procédédansles moindresdétails(les imgantation,il est indispensable de la tuyaderie'...) pirysiquesei chimiquesdu produit, les caractéristiques tôprieiOi 'rnais ,t,âtu:de'diprocé
-OOO : l'entréeX el la sortieY du ceûe laçon de roir esi, si I'on peut dire, celle du.régûlateur mbat,ca no sonl pas le produit regufatàùrsontdæ signagx i - ZOml ou 200 à 1 ôaud et le débitde g;azI

Remaroue: Le fait de dessinerle procédécommeune petiteboite no doit pas faire oublierqu'unprocédéréelesttouiourssoumisàdenombreuses pertrrbatiirns.pànaantles test sur le procédé,on cfrerche à les rendreles plusfaiUegpossibles.rnaisellesexistentbuiours ..- | J. M VALANCE

. LE CAFTNETOU RÊGLAJR '

195

196

gratdeurs pertwbttices ==> peftJrbatiorrs

gxfndf : Sch6rna fmcrionnddulour ao

'f{

h q)+.1

!c

o

o .-t

.lJ

|t|+J rr'-l

o (â o EO

'd! 'CJ li

l{

or]

+l O{

E

o l{ '-l N

o'!

>bl ar!

Vanne fuef

Températute ptoduit

Question: m€tfe sousformed'un schémafonctionnelle procédé"niveau,, ci-dessous débit

d'enttée

n l veati

Bâpp.nçe: débit

dtentrée

Vanne débit de sorÈie

jusqu'oùp€ut allerla ditférenceentrolos schémas: I,ENTREE Remarquer sur le schématonctionnelest la commandede sortiesur le scfrômaréel. 2. Réoonsedu orocédé Pourétudier le comportementd'un rôgulateur,nous avonsprovoquédes variationsde I'entée X et cbsenréce qui se aitsur la sortiey ( page179) 196

.v_

197 PmmmmmmmmÉDÉ

téguTateut

De même pour étudierle comportementd'un procédé,il iaut provoquerdes variations d'entréeet analyserla "réponse'du procédé,Cest-àdireles variationsd€ la sonie. Attention: - Entréeprocédé= sortierégulateur - Sortieprocédô= entréerégulateur Donc il est commods d'observerle procédédepuis le régulateur,mais SURPOSTnONMANU.QlR9 REGULATEUR \'/

Si le régulateurest sur AUTO.,la boucle est boucléeet la réponsedu globalde la régulation! procôdôlisparait dâns le forrctionnement 3

.

:

trouve de lui-mêmeune nouvelleposition Si un procâdéà la suite d'une perturbation 'naturellement procedé stable". que c'est un d'ôquilibre,on dit procâJé a besoind'une action€Xtériourepour relrouv€r une nouvslle Par contr€si le instabl€". positiond'équilibre, on dit qu'ilest 'naturell€ment Pour illustrerces notionsd'équilibreet d€ stabilité,il faut imaginerl'éqgiliblgd'une billedans.ou SIJLun bol. STABLE

La bille a trouvé "naturellemenE" n o u v e l l e p o si t i o n d ' é q u i l i b r e

(\"/

INSTABLE

a\

une

La biLle ne Erouvera pas "naÈurellemenÈ" une nouvelle position d' équi I ibre. )

du esl en ôquilibre,un€ petiteaugm€ntation exemple: Dansun four où la température limitéede températurequi va OOOif Oe combustibleentraîneilne augmentation 'stabiliser'à une valeur plus élevée.De même,après une petitediminutiondu combustible,la temp6raturôva 'stabiliser'à une valeurplus taible.Ce procéd6est tâturellementsta e. Noterl'utilisâtionde 'petite' : si la p€fturbationesl tràs importante,la bille sort du bol ...! Aulre exemole: Dans le 'niveau' de l'exerciceconigé, une augmentationmômep€tite du dôbit du débitae-aôrtie,si ellesn'est pas comp€nséepar la mèmeaugmentation d'entréo(ælion extériarre) entraîneraune baisserêgulièredu niveauiusqu'à ce que instabl€. le bac soit vije : ce proc6dôest nâtur€ll€ment

.F M VAI.ANCE

. LE CâAiIET OU RÊG.AJR .

197

198 4. Obtention des réoonses des procôdés ;

importantes, c'esl I'opérateur' qul aura la responsabilité !r_l !?. installations. de provoquer une vadationsur le.signalde coftmandede factionnaur-dariaiion sur la commandemanueile); re rôre-durégreurest d'observe;Ë-Ëpb'Ë;-inàr", ,t chronométrer, ou enregistrer, les variation-s de h mesure).

zl U-

+--

proc.NaE. Stable

,T l-J-

proc,Nat.InstabIe

-

5. éludedes réponsesdes proédés naturellementstables:

.répcnp..ç...d.u...Ip.r.çmi.çr..p.r.C..r.ç.ll: Vawr-

Y(t)

é (rr...) exglicationmath, page 253

c'estla réponse idéale: p€rmetd'espérer uneréguration parfaite et cefleque, TF^.q-ri biensûr,on ne rencontre iamals. pourtoutesres aurresformesde réponses des procédés F!:::n de.rérérence naturellem€nt stables. commeun cercleestconnusi on donnere centreet re rayon,ra réponsedu premier ordreestentièremenl déliniesi on connaitdeuxnombres : - le gain statiqueKs - la constant€d€ temps0 (thêta)

gain staliaue

du procMé est re nombrepar requeril faul murliprier lgt9.5.,.le..gain.statique ra variation de l'enlrée( icjaYcarl'onrée del'acûonneur esrv) polr obtenirla variâtlonà'esorrie (aX puisquela sortieest la mourr).

'

opérateur,exploitant, fabricant,... : p€rsonnesappart€nant au serviceresponsable de la produaion. 198

PRoÔÉoÉ199 ^€* i: :::.:. : . ^v.:.:.:

ÂX - Ks

AY

d'ou

. . . i , . . . 1

, .

{ l

: KS :-..:iî:.:.: ' : : : : : : . :: : . . l r . . : . :

glglnllg : le procédé est "stabilisé".La mesure (X) sst à la valeur 587" (valeursrelevôessur les indicatsursen taçadedu réoulateuren manuel ). On fait un€ variation sur la commandemanuelle,pâr €xemple, + 57o en antde 47A"à 5?/". AY = 5/" 'un cortaintemps' à la valeur 6.4plo. La mesureaugmenteet stabiliseapràs AX=64o/o-58P/"=6/"

,r.Ç"F,

r"=!=r,z

Constânlê de lemos Lâ constantede temps 0 ("thÔta")est 16temps mis pour que la varialionde X atleigne 63% de sa valeurfinale. (explicationmath.pago 253)

Dansl'exemdeci-avant,le variationtotalede X estde 6%. g s€rale tempsmispourqu€X variede Afl

frx6%-3,6/" Enclencherle chronomàtreau momentde l'échelonsur Y et le déclencher quandX eà la valeur(58%+ 3,6%)= 61,6%.Le tempscomptéest ôgal à0. Remarq.ue: 0 6st appeléconstante de tempscar sur un proc#é du premierordre,ce temps êst le mêrnequelleque soit I'amplitud€des variations: si les éôelons sur Y sont plus ou rnoinsimportants,les variationsde X serontplus ou moinsimportantes mais0 rest6le méme.

LomnsJgÉgense.: "stabiliser"à Le temps de réponse 6st le temps nécessaireà la mesure X pour nouv6au.En théorie,l€ temps mis pour atteindrela valeurfinaleest infini,mais en pratiqueon p€ut €stimerqu'apràsun t€mpsT, la mesurea cesséd'évoluer.T sera d€ 0 seraobtenu€en divisantT aggelâ'tempsde réponse..'Unevaleurapproximative gar 5.

l s =r I l -

5 |

t ..m.9.r..t te..C.u..1.er..c.r.C.re...e.v9..ç..Ig.mp IÉn.cn au La rôponse€st du pr€misrordre mais elle n€ commencapas immédiatement 'temps mon'. momentde l'échelon.Le tempsde retardt (tau)ost apgelâ

} M VA-ANCE . LE CARNETOU RECLzuR.

199

200

(^^)

Réo-onsesrée_lles Les réponsesréeilesrsssembrentprusou moinsà la réponseci-avant,maii sont en fait des S plusou moinsgrononcés.

(^ù

sur ces réponses,on fait une 'approximation, c,est-à-dire que|on cherchedes vareurs de 1 et de g qui donneraientune courbedu premier ordraavec t.rp. ,oi "..", prochede la courberéelle. : r.esr mesuréentrere momentde r,écfrelon ê0f:!?fb3!!raleeid, er r€ momentoù ra mesurecommenceà varier.Ënsuitera mesure du tempslusquâ ce quàià'iariation soitterminéedonnele tempsde réponseT 0 est ca.lorlépar e =l ; hoortanr : Pendant|observationd'une réponse procédé, de il ne doit pas y avoir d'auûeperturbationque r'écfreron ay ( raréponsedu procédéà ay * aruc * Amachin,no perm€tpas de calculerK. 0 et ! , t ). C,estpourquoila 200

PNOCÉDÉ æ1

prôs€nced'un op6rateursachantconduirele procédéen manuelest pr€squ€touiour indispensaUe.

Egnarqrs: K. , 0 et I sousla lormeglivante'.si on lait connaiss€nt Lesopérateursexpérimentés 'p'de plussw la vanne,il y awa'ç' de plussr la meswedans... minûeset il fan&a attendrà... sændes avanique la meswed&oile. Le réglzurastucieuxse fait uneidée t de Kr en divisant'F'W ta'et do 0 en divisantpar5 le t€mPsde r6ponseindiquÔ' estUensOrle tempsde retard. Touteloisil faut 3e rappelerque les opérateursconduisentpar p€tite3retoucheg à la fois,ce qui pan donnerune id6e sowent sui plusieurscomrnandes lmccessives grandeurs rechercfiôes. taussedes de la meeure,on Peut line : si on disposed'un bon €nregistrem€nt Aooroximation appliquerla méthodede v. BRoIDA'

Lx/

28Voêl &/o de la variationde X. Refeverf€st€mpst1 et t2 mis pouratteindre "1er que ordre+ tempsmort'la plusprochede la couôe MonsieurBROIDAa calcul6 cettecourberéellea pourvalarrs : 12 T=2'8tr-1,8 0=5,5(te-tr) €t AX le gain statiquese calotle Pa5 Dansles deuxapproximations, 6

.

:

Les procédésdont la réponseà un échelonest une rarnpesont dils"intégÊteurs' '

de Victor BroÏda (f) était, entrs autre, Présidentde la FédôrationInternationale grand hommage à ce l'Automatique.J-M.V. et D.D. sont ômus et fiers de rendre ingénieurqui a bienvoulules honorerde gaconfianceet de son amilié. J. M VALANCE . LE CARNETOU RÊGLEUR

201

202 09019 :

l = +

ÂX (7o)

at (mn)

€xemde : la m€sureal€mente de 107opar mn, a = 10 æelfrcient d'intégration :

a "=Tr i-

Le coefficientd'int6gration ti€ntcomptede I'amplitr.rde de l'écfreloncar, u€n str, la penteest plusou moinsfortesi l.6cfrelondstt importarfi. len ps tr'o,tt t (*tau')est le tempsqui s,écoule€ntrele rnom€ntde l,écfielond le mornontoù h mesurecommenoe à Évoluer. Les .grandeursk et t 3ont sutfisantgspour calcrrlerles coefiicients-de régulation, maisil ne teutpasoublle qu,unedrciteet un tsnps nnn: J constituent uneapproxirnation de h r6ponserâelle: a/

. 7. ldentificationde orocédé:

chercherà obtenirdes courbesde réponseprôcisesdans les conditionsde lonclionnement les plusdiverses,est un€opération'tràs délicatequi dcritassocierles automaticiens, les instrumentistes 6l l€s exploitants. C'ejt "l'identi.ticatign du p|ogédé",ellepermetd,établirun ,modè!e.du procédé,c,està.'direun€ équationmathématique dont la courbereprésentative ràssembleà la réponsadu procédé. Le modèleest plus ou moinsressemblantl Réponsedu procédé

''l er ordre av€c.temps L'approximation mort"fournitun rnodè16 assezgrossierrnaisles P.l.D et los techniques de régulationnumériquedôveioppéespar M. 1égulateurs

D.indeleux, p.aggue la réponsedu Érooètesoitrigodreusement'iàenfiqLe n'exig.enr à |a répons€du procédérôel(lespremiersparcequ'llsn'ontquotrolsrôglages réqlaoesKp, Ko.il et Td et les.s€condes_parce quieltes sontétùdié$iour). Lapfioximation-le? ordie+ retard est alors satistaisante, l'6tablissement d'un modèlétrèg ressemblant étanl une opération trèscomplexe. 8. ldentificationen automatioue: c€tte méthod€due à M. Dindeleuxest simpleet rapide,mais elle demandedu 'doigté' ==> réservéeaux_instrumentistesayani une boÂneoratiouede la rôoulatlon ou accomoagnésd'un ooéraleurcapabtedô reprendffi moment.

ProcqCÉ.$Jnatur.eltefl : lsnl slablQ.s

. stabiliser la mesureà la consignedôsirôe . régulateuren AUTO.avec T1=!g, TC - Oot Kp , une val€urau cfioix du régleur (le'doigté'fera choisirun Kç-.,-l donnedebons réeultasgur une lnstallâlon s e m b l a b l e) . . détermination du gainstatique(Ks) :

202

PROCÉoÉ æ

- faireun écùelonde consigneu % - enregisirer ou rel6/ersur l'lndicateur

€ = x - W après srabilisation

' pompage'etrecherôedu gaincritique(Kpc) faire de petit€svariationssurla consigneen augm€ntantKp entre chaque nouvelôcfrelon(les échelonssontlalts en + et en - pour rest€raulourde la consioned'exoloitation). Kpc eit la valeurde Kp Quandla mesureenù€en oscillations. t_egàî critiqu'e RJ-p.,,.t"t

É- cJt c lo'. W

___J("..",

--L_

-a L -\----w

'

_f\R .c ." -)

__J(R. e.".) È -u .=' : ; r K p c b

:

.:..:..

. rt ' . : : : : .

lo g.ainctitiqueKPc' puis releverla p6riodet 9n minutesou en second€set releverde Kp plus raisonnable(par exemple: Kp = Kpc/4) revenirà uhe naler.rr Rernarque: il est hatite d'obsenrerla gortiedu régulatanr: l'amplitudedes variations ô 1399-6;V €.t Kp bis plus grandeque I'amplitudedes variationsde la mesùreX. -r-M v^l-AÀrcE - LE C^$lEr 0u REGLAJF'

203

204

8.2Rr.çç#.âs..natpreltsment.i0qk$les :

, pas de recherchede K3 qui n'existepas . recfierchede Kpc comme indiguéeci-avant.

e llmillr: Lesméthodes d'essaisde proédés en MANU.ou en AUTO.,expos6es dansce chapilre,donnentdee réguhatssatisfaisants pour neul procôdéesdr dix. Restele dixiàmequi ne sera ni waimentstable,nl waimentinstabb'... dansce cas ne p€rs hésiter..àlaire pppel aux compétencessupérieureaI lt y a des problààes d'i
. Avec la commandemanuelle,on fait un écfrelonsur la vanne. Nouvellevaleur: S37" . p plumede mesurecommenceà se déplacer4 s aprèsl'échelon. Elle stabiliseà nouveau,vers S9"/o,après2 mn 30 s. d'où : ÀY = 53% - 47o/o=6o/o ÂX=597"- 52/" =7"/"

,LE_3 * . =| = r , r

o = += t

'

=3os

= 4 s

'(le schémafonctionnel voiremôme' mullivariable comporteplusieurcentréesy el,

204

RÉGtJIATION N7

REGULAT[@N 1 . SCHÉMASFONCTIONNELS

1.1BÉsnf rlieû sÂ-n*tlr,le.Iefln*qi

C'ett te boqctc,celleotr la granda;r à régler est : ' mesurée (.X )

: réglage ffi,#Y'1Ei'li5l,"'tY (Y )

Avanlagos: la bor.decorrigelgxgg leevariationsde x, donctônt comptede toutes les p€rturbdions(defaçont p*fcrnaritet, rnaiselleconig-e). lnconriénients : dani la UciCe,Y rrariequandun écartappardtenre -Xe1lt.-(atrendla mælxe e8tcliff6rentede la consignel.rutement dit : il 'aut que x scit différentde le ctisoositif do.tt|a mirsioneetde faireX = W, entreen ætion ! W ætn oue 'apparalt l.écart,en3uhela correcdon; toutefoisdans les régulationg D,àbord pefcmantea, l'écartregieratràepetit. 12 Antef,lr.li.r.mi.Â.: çttr!.tt..eslilIe: maisca n'estpa8une l_adplne d)verte assureUnfonc{qtngnent autornatique, parle régulatanr. pas priee efi corndo r6gdat'ron,cd, b grrrderr à rôgler( x ) n'e.t

} t. YAJT€E

. LE CAÊ.IET OU RÊEAJR

208 Aye0laCe: conige rapidementI'effetde la perturbationmesurée Sur le schéma : si le débit de produità chaufferaugmente,le débit de combustibleaugmgnteen même temps, il n,y a-pas à'attendre que la tempérdurgcommencgà vaner. lnconvénient: ne corrigepas les autresperturbations. Sur le schéma : si la pression d,alimentationen combustible augmente,.la te.mpérature ?ugmente ; il faudrait fermer un peu la vanne,mais le débit de produit n,ayantpas changé,la vann€restera à la mêmeouverture. "Bouclefermée" + "dt aî 1.3...8.é.S.u_!C.!!.9.4..9.4fi ne ouv erte. I .t9..( Pourlenter de réunirles.avantagesde.la bouclefermée et de la cfraîneouvene, on peut additionnerles signauxde sortiedes deux régulateurs.

E est un sommateur réalisantY = kt.Er + k2.82 Le r{TulateurayantpourentréeXl eit souveîtinutile(doncsupprimé) 1.4 8,é.g.u.la-!e..u.r....c,9.ç.ç.,gC-g( "Bouclefermée'+ 'bouclefermée,)

Le r{Sulateurde débit Rrl raçoitsa consignedu régulateurde lempératureRr2.La boudo 1 est l'aciionneur (perfoimant) de la bude 2. ueux 00ud€speuvenlégalementêtreimbriquées pourobtenirun etfetd,antrcipatron :

208

RÉGULATION 209

/

\

La températur€T2 est la grandeurà régler (c'està l'utilisationque.latempérature doit avoir une vàleur constante).Tr, la températureà la sortie du four, est reprêsentative de T2 d'oùunepremièrebouclesurT1. La consignede cetteboude 2 qui comparêT2 à la consignedemandé€. estdonnéeparle régulateur on La boucle1 sst plusrapidepuisqueo et t du conduiten sontretirés.D'ailleurs plus que perturbalions sont corrigées du four voitbiensur le schémafonctionnel les rapidementen antpal Rrl qu'enantpar Rr2 lmoortant: Observersur les diversschémasde ce chapitreque.lesdifïérences D'oùl'intérêtde les dessinerI apparaissenlsurtoutsur les.sc.h.ém.aç..19nçi.e0ne!S EN RÉGULATION 2. ACTIONDU RÉGULATEUR

j'(discontinue) 2.1ACU.çn.:T--o..(11..-O.g..8J:en

Le signalde réglageY n'aque dsuxvaleurs: Y = 1 Tout Y=O RIEN si X estprochede W Si X s'écartêde W

Y=0 Y = l

Ce modede rqJulationtrès "robuste"peutremplacer(nousle verronsplusloin)une dansle casoù un gainfortpeutêtreulilisé. rqlulationcontiàueproportionnelle (discontinue) 2.2 B.ç.9.q n .f!.9.t!s.ç.t9. !S..U.s Le signa.l de réglagen'a toujoursque deuxvaleursmaisil commandeun actionneur qui peutprendretout€slos positionsentreouvertet fermÔ. si X 6stproôe de W Y = 0 l'organede réglageestanêtésur uneposition'. l'actionneur de l'organede réglageestalimentée, si X s,ôàne de w la motorisalion de l'écart).Le continuuniformequelleque soitl'importance se déplace(mouvement ou dansle sensde la lermeture, mouvàment'peut s€ tairedansle sensde I'ouverlure au choix,quandX s'écartede W dansun s€nsou dansl'auÙe. J- M VALANCE - LÊ cAFt^tET0u RÉGLEUR

209

210 2.3 R{guhllon orooor{onndb (condnue)

Lâ bncdonP du r6gulata;reotudllgôepourouvrlr(o.rlerme) la vanneen popordonde fôcan mre la meeuresi b ænslgne( X - W ). U6qJsdon du régulalew: Y =Yo t Kp ( X- t{ ) rrontrequeri X =W, c'est-àdireXW_r 0, la !o4o elt égde à Yg . Autiementdh, pour avoirune grandeurde réglage diffôrentede Yg , ll fant t,lnécanenûe X et W. Or pourconigerleaperùrbdone, I taut der valeirr dllérenteede Y6 . Doncla rôgulaûmP obllgeh meaureX à prendredeo valeundlfr&ente!de h conCAneW. Conduslon : I: W -=> Y - Yo valeurfrxe, Dggtlg|{eg-jgg3qfÊC poaidonede la vanne,ll taut X * W, atesuredlft6rentede la conelgne. On ne p€utobtenlrdegvarlatlona lmportantea surla yanneayec dea écartap€tltsque al le gain du r6gulateurest grand (ou la bande tropordmnde p€tlte). Plur Kp estgrand,plueles écartsX - W peuventôùe petits,maisl'augmentation du gginestllmûtéparle procédé. Surun pocédé'1er ordre+ tenlpsmgrf/alqLe_dgggln estdonnôepaf : pæédénatwellrn€ntrtebb:

f

1xe r "

procâdéneûJrellrnefit Inrtebb : .KD.'

=. a x r Il ' 7 - l*" 0.8

= :""-:k .

T

Kp : gaindu régulateur e : constantede temps ft : gain statiquedu procôdé I : ,"mps mort k : coetîicientdlntégralion(proc6d.Instab.) Àl ddà de ceevalanrs,le procôdô€nù6€n pompage æstablea touml le6 ilgndg : La réponsed'un procédénaturellem€nl lndlcallonssuivantes: Ko= 9'6 0=2mn otrelle sera la valeurthéoriqr" ;ï#

Kpmêd

1æ(0)

ffir

l, g,,indu rôgutat€ur?

1 _ 6p - 15

ou 'en bandepropordonnelle' : & - ]$ - e,ere

210

211 RÉGrJr-ATror.l

A[eo]ien:

. Pr.emièrement : cette valeur de gain est calculêepour une réponsedu 1'r ordre + temps mort , c'estune approrimation de la réponse réelle Le gain calculé risque de mettre la régulationen pompage- En pralique,on essayeraprudemmentla moitié du gain calculé(pourterminerpeut-êtreau double... ça anive). . .DeuljèOenlgn!: avant d'affichersur un régulateur,une valeurcalculée,il laut être sÛr que le repéragedes valeurs sur le régulateurest correcl. exemple : un régulateurpeut donner un gain de 20 sur la PositionBP= 1Vh

2 . 4 A c t i o nP + l

(continue) .-

I

L ' é q u a t i o n d ' u n r { T u l a t e u rYP=+ lY: o + K p ( X - w )t f f. t ) / t X - W lA

rnontre:

d'avoirY * Ys avec 1/ que la lonctionintégraledonneau régulateurla possibilité X = W de W 2l quela loncton intégralefait varierY tantque X est différente (page183 : la sortiecessed'évoluerseulementsi X = W). Donc une régulation P + | p-g9!-9!-!9Æ$-g!19 stabiliseravec X = W : l'action de l'intégraleest d'obligerla mesureà redrela consigne. Réglage: l'intégralefait que la sortiedu régulateurévoluedans le temps.La vitesse d'évolution -peut être dosée par le coeflicientT1 (en mn), elle doit être du procâié. adaptée-âtâvitessed'évolution Pourun procédé"1erordre+ tempsmort"on aflichera:

frj=ol ll faut diminuerun peu le gain,la valeurlimitedevient:

e l-l l-e laî R;l On instablessont eux-mêmesintégrat€urs. Les procédésnaturellement pourraatficher'. _

t r i =4 T

2 . 5A c t i o n d é r i v é e La lonctiondérivéetient complede la vitessede variationde la mesure.Elle pas si la mesurevarie lenlemenl,par contreelle donnede tortos n'intervient : variationsà la vannesi la mesurevarieraoidement

} M VA.ANCE

. LE CARNET OU NÊGIAJR

2't 1

212

actiondérivéelorte (les variations sont petites mais brusques)

actiondérivéefaible (variations importantes mais l€ntes)

L'acliondérivée est intéressantesur les procédésprésentantun temps mort important.On peut introduirela dérivée progressivement, théoriquement,il faudraitafficher sur procâiés naturellementstabl€set instables,mais en pratique,la dérivéedes parasitesde la mesuredevientgênante("à-coups'zur la vanne)bien avantque cettevaleursoit atteinte. 3 . AGES MANU./ AUTO.FTAUTO./ MANU. Pour que ces opérations courantes n'apportenl pas de perturbations supplémentaires il est bonde se rappeler: dansla régulation, 1/ Pourerde manu.à auto.,il fautconsigne= rn€sUre(W = X) Z Pourerde auto.à manu.,il fautque la commandemanu.soità la valeur de la sortieauto.du r{Tulateur. C_efrnpqlelIe,.€. : dans le cas 1/ il est évidentque, s'il voil un écart,le régulateur agiraimmâJiatement. Ouand à Z, de nombreuxrégulateursactuelssont équipésd'un disposilifqui obligela commandemanuelleà suivrela valeurde la sortieautomatique, ce qui permetun transfertsansà-coups. 4. MISEEN SERVICE D'UNERÉGULATIoII

4.1 instructions de mise en service d'une boucle simole 1/ faire un schémafonctionnel

i

i

pour retrouver Un croquisest souv€ntindispensable un endroiten villeou en rase campagne,pour ne pas faire un se perdredans un dédaled'automatismes, premiàrs prâ:aution. les croquisest la Dans deuxcas, pas partir avantde savoiroù il ,autallerI ne

" stable? Z Observation : - procâ1é"naturellement "nalurellemenf -procédé instable? (la suile élant prévuepour un procédéstable,il faudrala modifier légèrementsi le procédé€st inslable. 3 Conduiteen manu.: N vérilierle fonctionnement de la vanne(en commandemanu.avec l'aided'un collègue) (200mbar,4 mA) Al vôrifierle lonctionnement du lransmeneur Cl la pompe,le débit.etc ... 212

RÉcul-ATlot{ 2'|'3 €n conduitg D/ amenerla mesureaux enviroosde la consignechctisie, avecl'aided'unopérateur rnanuelle etc : charge,t€mpérature, de fonclionnement Et releverles conditions Si ces conditionschangentpar la suite,les rfulagesd€vrontôtre rnodifi& ( Page217). faire un 'échelon' sur la vanneen Ft la mesureest stabilisé€, MANU. cornmande I etT de la m€sur€ Chronométrer Gl

vérifierle sensd'acliondu régulalêur a été droisi Fermepar Manqued'Air,ou Olvre par L'actionneur du signalde Manqued'Airpourdesraisonsde sécurité(l'abserrce pas provoquer unecatastrophe). ne doh comrnande Pour choisirle sensd'actiondu régulatzur,il taut se poser la quostion: Si la mesureI pourla retenir,faut-ilque le signalde (Y)l ou J ? commande

: comptetenude la sécurité,il y a 99 chancessur 100pour B.gm.afgUg quele régulateur soitINVERSE. Hl

afficfrer Kp='ll2 Kpthéorique Tt=0 (ouTn)

Ta=o

(ouTv)

Faireconsigne (W) = mosurô (X),eren AUTO. 4 Testsà etfectueren AUTO. : Faireune petitevatiationsur la consigneet observercommentla mesure retla consigne: Si la mesurà ret la consigne sans déem€nt,K p €st probablementtrop petit,un léger déementavant de redrela indiquentun Kp trop êonsigneindiqueun Kp correct,des oscillations grand. Faire les variationsde consigneen plus et en moinsautourde la valeur souhaitéeParl'exPloitant Après cfraqueretouchede Kp, vérifierpar'un échelonque le nouveau gain n'est pas trop lort. Ôes essaissont lacilitéspar l'utilisationd'un enregistreur(unevoie pour X, unevcie PourY). I Recherchedu coefficientde dérivée(fa ott Tv) : av€ctempsmortimportant(20 s el plus). S€ulorn€ntsur les procÔdés AugmenterT6, faire une variationde consigne,observsrla m€sureet suàoutla vanne: si la mesureest parasitée,la sorlieva s'agiter,si la v'ann€s{ritle rnouvemenl.elle s'us€raùès vito. S Ta apporteune amélioration,continuerà augmentersinon retour sur une naleurdus fiaible. J- M VAIIAICE

- LE CAFUIET OU REGLEUR

213

214

4.2/M!Se.*gq..çp..ty.i.c.-o__dlsne_rég u_!s..tj.çn .mir.te Les schémas(réelet fonctionnel)sontceux de la page 208

. Pourla sécurité,la vannelermeparmanqued'air ( F M A ) :

Y 2 æ Vanrn : fennéc

100 nbar ouçÊtÈ

. Sens d'actiondu rfuulateur de température: quand la température1 il taut fermer (un peu)la vanne,doncdiminuerle signalde commandeY, XÎ

YJ = lnverse

. Le sommateur ne doitpas modifierce sens,ni la valeurde gainafficfré.L'entréeEe seradonc affectéedu signe+ et k2sera régléégal à 1.

M!s..e..e.n..ç.çLvi.çe.dp-.1ç..b-o..qdp..T-e..m.ée.; Danscefie phaseet tant que k1 n'estpas calculé,le débitde produitest seulement indiqué,il n'intervient pas dans la régulation(l'entréeE1 est neutralisée ou le sommateur est by-é). La miseen serviceest donccelled'unesimplebouoe. Réglagede !a chaîneouverte: Le rôlede cet aulomatismêest de fairevarierle débitde combustible en prooortion du débitde oroduità chauffer. Le débitde combustible est commandépar la sortieY du r{;ulateurde température, le débit de produit€st indiquépar X1. Pour comprendrele rôle de l'automatisme, imaginonsque la température soitbienstabilisée. Un relevénousdonneY = 50%et Xf=60%. ll apparaîtune perturbation : Xleà 67"/o.La température va diminuer, pourla ramenerà la consigne,la sortiedu r{Tulateurévolueet stabiliseà nouveau à 59/". Donc pourcorriger7"/ode >qil a tallu 9"/ode Y. Si dès l'apparitiondes 7% de plui sur le débit, il apparaîtg"/ode plus sur y, la températurene changerapeut être pas ?! C'estdans cet espoirque le sommateur est ulilisé. Généralement la grandeurrégléevariequandmême(le tempsde réponseà la grandeurperturbatrice est rar8mentla mêmeque le tempsde réponseà la grandeur de réglage),maisla variaùonpourradanscertaincas ére trèsanênuée.

214

RÉGU.ANON 215

4.3 M!.ç-o_..en...ç-e.ry!.cs*..d..1p-nç._.r.é.gs.[elio-n..çeg_c..ed..e Les deux montagesde la page 208 sont sous l'aspect théorique,assez semblables: ils sont constiluésd'uneboucle à évolution'rapide' pilotée(consign€ €xterne)par un€ boude évoluantplus lentement. La boucfe interne (la plus"rapide) sera mise en service et testée la première(sur consigneintêrne).

Aprèscommutâtion sur consigneextern€,elle sera vue par la boucleprincipale partie comm€faisant du procâCé.La boude principaledevientune bouclesimple.

Unerepriseen MANU.partiellepeutêtrefaitesur R2 par Remarquerqu'unerepriseen MANU.sur R1 élimineles deux régulateurs, (si contresi elle est faite sur R2, le régulateurR1 reste en service la boucleR1 lourne'bien, ce seraitdommagede s'enpriver!)

5 - C a s o ar t i c u l i e r s Si le schémafonctionnelde la régulationque vous devez mettreen servicene figurepas dansce chapife,soyeztrès prudent,il pêrrts'agir: - d'uneerreurde vofe part, - d'uneerreurde c,onceplion du bureaud'étud€s, - d'unerégulalionmullivariable. Dans ces trois cas, n'hésitezpas à laire appel à des compélences (voirpage 204). supérieures

"F M VAIINCE

. LE CAFINETDU REGLA.]F

215

216 6 - Régulationnumérioue

,\CTILr\Nf Ufis

, :

-)2,

( r--------'t

t

-

-----E-------i=-

\

l

ff

l.E.S.= Interface EntréesSorties p€rmettent Dansun premiertemps,lestechnologies de réaliser et systèmesnumériques des régulations eux-mêmes P, I et D très perfectionnées. identifient Certains€nsembles ' le procâCé, calorlentles coetficients Kp,T1etT6 les mieuxadaptés... et s'enservent! Ces améliorations mais ce ne sont que des technologiques sont très appréciables, recopiesd'appareils baséssur les tecfrnologies tradiùonnelles, il y a encoremieux! ... commele montrentces extraitsd'uneconférence de Monsieur : DINDELEUX B.Q.O.: RéoulationQualitativeOotimale 'Le développementdes tæhnotogieset systèmesnumériques impliqueune remiseen ause des conceptsdassiquesde régulationliésà l'utilistion des tedtnologieset de I'instrumentati on analogiques. Depuisque lesélætoniciens, puisautomaticienss'intéressent ou à à I'asseruissement proportionnel (P), la régulationdes systàmes,les algorithmesfonaions) de type Noponionnel et intégrcl (P.l), propoftionnel+ intégrcle + dérivée (P.l.D) turent et demeurentenære lesplus utilisés.

Que le régleurs€ rassure: de lels appareilsne lui retirentpas son travail... au contraire,en facilitantla régulation,ils lui donnentun développement considérable, ce qui signiliebeaucoupd'activitéssur les mesureset les actionn€urs! 216

217 RÉGULATION La simplicité et la ctmprâhension physique de cas algorithmesen sont les avantages princip.ux, ce qui expliquem grandepartie leur succàs. Mais I'avènementdes technologiesnouvelles (systèmes de conduite à micro' processeurs et calculateurs numériques) nous Permet aujourd'hui d'ouvrir sensiblementle champ des possibilitéset nous amène à repenser certains concepts de Ia régulation,qui proposent des solutionsplus vastesaux proHèmes posgsp1!4 conduite des procédés industriels.Faut-il en déduire que les algorithmes Pl et PID serontafurdonnés ? ceftainementFs ... " et les limitesde la régulationclassique, lci sont mentionnésles inconvénients le fait que les coefficientsKp, T;, T6 sont calculésdanstoutesles essentiellement méthodes,d'aprèsKr,0 et 1, ou k €t 1, or ces grandeurschangentavec les variationsde chargeou de consigne. "L'effetle plus néfaste de ces variationsest sans doute celui qui modifie le gain statiquedu process. "pompage' si le gain statique Le calcul théoriquemontre que la régulation entre en double. Ce phénomène est bien connu par les techniciensresponsablesde la conduitede procédésà ùarge vaiable. ll est atorsis en pratique qu'un ajustementdes actons de régulation n'estvalable qu'autourd'un point de fonctionnement(en consigneet charge)puisqueI'identifrcation et lesréglagesd'actionssonteflecruésdansI'hypothèsede linéarité'. si elle permet de la R.Q.O.... une régulationest q9..e!!!eli.v..ç Suit la présentation (X) à un échelonde à la réponsede la mesure d'impossrcertaines"c*qlAqteristiqu*e"S de la consigne(W) et gpllgle si elle permetd'imposerl9gl6Les-€tA@g-eg W et uneseule)... réponse(onimposeà X unef4octoire pourredre sonttrés de régulation numériques ...quele lecteurme pardonne:les techniques cet ouvragel du cadreactuelde simplesà utilisermaisles expliquersortlatgement Une présentation"visuelle"en est faiteici car les ordinaleursqui les ent(du meublanttouteune salle)font et feront de plus en plus micro-,portable,aux grandsensembl€s,

partiede l'environnement du régleurmaisles " détailler" pourrafaireI'objetd'un autre ouvrage... et les limitesde la MonsieurDINDELEUXa démontréque les inconvénients régulation PIDsontestompésparla R.O.O Avantaoeset in@nvénients de la R.Q.O. "Lesavantagesde la R.Q.O. peuventse résumerainsi: - obtantionde la réponse désirée de la variablede sortie (X) - meitleure stabilité(robustesse)de la ré<.trulation lors du changementdu point de process (consigne du système ou charge) londionnement - inlluenceatténuéede la non-linéaitédu procédé - mise en oeuvre relativementlacile si t'on disposed'un système de régulationà mtcfo-procasseur - extensionpossi e de la R.Q.Oaux systàmesmultivariables I'inænvénientoilcioal de la R.Q.O.résidedansla nécessitéde dispser de systèmes à micro-process€urs ou de calculateurs numériques. ll semble dillicilement concevabled'agpliquerune R.Q.O , par Ie prix de revi€nt , si l'on ne disposeque d'înstrumentation et tedlnologieanalogiquesdassiques.

: f..ç met!çn.à..!a..F"Q.Q,

Pæ iàs iàiormances at sonapprodte,ce nouveauænceptde R.Q.Oboule'varse sensi ementlesidées et méthodesissuesd'unelormationdassiqueen } M VALAAICE

- LE CAFTNETOU RÊGLEUR

217

218 asservîssement. Ce concept doit compléter et non etlacer les conceptsde régulation PI, PlD, cæc',des. Le proHèmede tormationse pse alors. En ce qui concerne la lormation continue, l.A.A. ( lnstrumentation et Automatique Appliquéa - département de INTERFORA) dispense déjà l'enseignement de la R.A.O. à dilférentsniveaux ; souhaitonsque la lormatianpremière de techniciensou ingénieursen automatiqueindustielle résewe une paftie de son enseignement à la R.Q.O,particulièrementadaptée aux systàmesnumériquesde conduiteà micropræ€sswrs.

Êçndasipn..; La RQO est de mise en oeuvre tacile si I'on disposed'ensemblestedtnologiques numériques.Lespertormancesde la R.Q.O sontsensiblementmeilleuresque cclles obtenuespar les rQ1ulationsdassiques. La R.Q.O valorise saf,sauarn doute les tedtnologiesnuméiques, il seraitdommage que celles
218

T

.

IJfl pUlssarrCe

PROVOXpIUs ! ^La fabricationintégréedansles procédésindustrielspeut s'avérercomplexeet memeonereuse. :alculat,eurs. complé.de par et les calculateu.rs, Dar leur compteLes systèmesde contrôle-commande mentârtteleur rô-le role à â
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q- u e . Des évolutions récentes ont doté ce système de moYens perme[tanl de iésoudre l e s p r o b l è m e sd ' i n téryation des proc e o es . L a d e r n i è r eg é n é r a t i o nd e c e s y s tème se nomme PROVOXpIuS I

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Poste de conduitc modulaire mulcibrie

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Trrrlsmattcur convcn!ion'lcl Actionncur/ Démerrage dc morcur

Coffret doné pour modulcsJ'intcrticc d'E,/Si distencc

Enirtl.n

8ur..u

d. I'u!ln.

d'Ôtudo

Bus unlaé

Poste dc conduite dc burcru

Busuniré muldpoinr

Busunicés inlcmc

+

3

Transmcttcur intclligcnr

Taxnsmc!taur intclligcnr

Trensmcttcur convcntionncl

Trrnsmcrrcur convcntiooncl

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tI il--I

Âctionncur/ Actionncur/ Démerngc Jc moccur Démrrregedc moteuti-.i

Colfrct déponc pour :stc dc conduitc i 'otcctionrcntbrcce moJulcs,lctr:itcmcnt ct rntrcl'cnvironncmcnt d'intcrfeccd'E/S.

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Colfict Jonepo.rr motlulcsJ'intcrtrcc .l'E/S r .list:nce

Trrnsmcrtcur inrelligcnt Trrnsmcrtcur conven!ionncl Âctionncur,' Dcm.rrr.rgcJc nrotcu

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AUTOI\IATE MONOSOUCI-E R€GUI.ATEURS MrcR0.0cl

PNEUIIATIOUE 2æ

technologiepneumatique

ulateuroneumatioueà balancede lorces :

La balancede forcespneumatiquesest présenléepage64. La forced'entréeprovientde la diflérenceentr€la pressionde mesureet la pressionde consigne.

Le ressort fixe Yg : veleurde la sortia Y quandmsur. X = oonsigna W Ce ressortesl souvent remplacépar un souffletidentiqueau troisautres;sn positiont\il,ANU, le rfuulateurest horsservice,mais ce souffletr€çoitla pressiongénéréepar le dispositifde commandemanuelle: en positionAUTOle soutflet €st isolé,Yg est alorsà la dernièrevaleurde la commandemanuelle. Ceo expliquela présenced'une - " Feed-back'=Réactionen anglais, p€rmenant enlréeR(ou enlrée R (ouF -" de relierla réacùon à la sortiêdu relais ou à la commandemalgele-Lelqque X l la busese fermeot Y 1.L'actionlnvcrs. s'obtientpar inversion de X et W :

mâæniquede la lonaionP. Le scfrémaen nâutEepageesti-illustration

par ll n'€stpas nécesseirede connaîlrela technologi€d'un régulaleurpour testerson fonctionnemenl, contreil faut avoir une idé€ daire de ce que l'on drercheà vérifier.Ce sôéma (qui sera reprispour les Ainsil'exemple foncÙons P+1,P+D,P.l.D.)p€utaiderle raisonnement. traitépage'181peutsê dessiner: ll

puis X/ de SO rlb.rr, lÂ busc 5,ouvre, y\ se retrbLi :

.,'e iquilibre

la reactioo 3Lrss\,è!

itiquiLibre

e\

ou en JItecc

i rvèc i

= l

:

f io

a

À + lY 30

.m

E q r . rI' ,i b r e

5 q u! I i b r È

SAggEl: un systèmeassêrvicommela balancede lorcêsne peutètre qu'enéquilibre...ou en pânne. J. M VALANCE

L E C A R N É TD U R É G L E U R

239

?AO Schématechnolooique d'unrégulateurP + | Rétul.teur

p!.rsr!iqu.

i brl.ûcê

d€ lorcca

La fo,Êtlon illtégi.lê, cte.t-à-dira le prisc ca corpt. d. la aurfscG d. l.récrrt x - Lt e.c effrcluéa grâcc à uo loufffet dc coûGrc-rÉ.ctior (il c:.rcê uoc force opposéc à l. rérclioû) alinêDté p.t !a sottic à rrsv.rg ua robinll poincê.u. Cê robln.t coBditionoa !e !a!p. dG Eaopli.raagc du touftlet C,R, ctcrt autli ule rriron d. gladuGr se porilioo'co u. En looctiori P rcule, l. soufflêt C.R erc ulili!é pour y^- Er 9ori.lion l{Al{U, ce souffl.r er! reccordé à le colraudê oeo"ltlc. Il.ê!t i.ùpo.re[! dê rêû.tquer qtr. cecla bel,arce oe peut âtrc êr équilibrê quravcc I'égaliré des grri.ioûr . réaccioo êr I - H. coolr.-réâction lfour varrons eo régul,atioa que ce!!ê pârticulsriÈé ett ertr-àcoelt io!ércscratc R.|larôuês: l)

p + I, Yo ê!t ur. vllêur Ob3€rvêr qu. d.ns ler !éSuleteur! (t) dc coutcr l.r corraspoûd ! I'addilioo qui tc lurfrc.a aûtla ocllura et conrignc.

vrrirblê qut soat dév.trpÉ.t

louacfoi3, lâ sorlio gÊuÈ Coujour! êtrc reoenée à \rne valcur coEduc êd corut:Dt ÀUTo/!{ t{U êC HA!{U/ÛÎO. Cod. il . été diG Dlu. hru! : sur L: po.ltion HÀttU,Yo pr.nd Ie vrleur dc 1r coannàc EÀru.tlc. C.rt. co@uràtlon ert à f.i!c avcc X - g sinon KP(X-H) rrejouccrr ioédiegcocnt I vo. 2) Cêtt.i.û! régulâa€urr, êr! p.rriculier ccux p!évut poua l. réBul.lior d.. procédé! discor!inus ("brrch-proccrr") :onr équipér dc disp;!iri!s éliûin.û! I'acrion iotégrrlc quend 1'écttt X - u elt iroorirrt. Pour cc. aégulâ!.ur!, la fonc!ion I nc p.ur êgrc vdtifiic qu'avcc dcr écrrtt liori,ré! (9.t "x.E!'le : : tO!)

Alignement

Le ihan8eoenr de position lu ?ornc 0 (chang€cenc dc B:iû) n ' r t f è c r ê p ô s ".rLigné" i'équrlrbre ia I€ suppor! ioiérreur esc avec le f LéauJe l.r o.lrnc€ (c. qui èsc obtenu p.r lca Jeui vis "d'ÀIi8n.Eênt").

240

PNEUMATrcUE241 Schéma lechnologioued'un r6gulateur P + | + D SchéE!

:

vlritrte conStructeur! appliquent la fonction : cerlgiul à Le qarurc. d(X-lJ) eet rcqlecé par dt

dérivée

seuleoent

À.

SchéEr:

J. M VALAIICE

. LE CAR{ET OU RÊGLEUR

241

Annexes 243

Llste des annere! Alphabetgrec Bruil Composants 6l€ctronhuæ(quelguee ...) ( dB ) d6cib€l Dé:ignaiondesùbes Dildationdesmôtaur Eau Eau(suite) Equaiondu 2èmedegré prye262 252 Fibreoptique 253 Forrtionde ùansfertdu 1erordre 24 245 2Æ 247 28 249 250 251

2s.9

255 2æ 257 258 259 æ0 261 æ2 263 M 265 266 67 26,8 æ9 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 æO æ1 æ2 æ3 æ4 æ5 æ9 29'l

Humiditéde l'air"pointde rosée' Humidité(Mesured') Log et log Note6p€rsonnelles Massesvolumiques€t carætérisliquesde quelquescorpe: solkler ' liquideg ' gaz quadrdiques. Moyenneearithméthues,géornétriques, Notaims du calcr.rl ooéraionnel Pertede charge pH ( tÊônologi6des régulateurspneumatiques PNEUI,6T|QLE ) ?39 Pousséed'Archimède Powoirs calorifiques 'P110O taUe Puissanceet énergie Repr6sentation conventionnelle Teirnesconvontionn€lles Tablede conversioncoupleN Tablede convsrsioncoupleN (suite) Tablede conversioncoupleC Tablede conversioncoupleK Tablede conversioncoupleeJ Tablede conversioncoupleS Tablede conversioncoupleX Tablede conversioncoupleX (suite) Tablede conversioncoupleB TaUe de conversioncoupleE Températurede fusion Trangmissionde cfraleur Trigomm6trie Unh6s UnirégU S Vocabulalre

293'Voludôprimornères' (dlaptragm€s, tuyàre....)calcd raplde

213

244

o

244

al pha

angle,

rayonneoent

bêta

angle,

rayonnenent

Y

Itn--

accé1ération,

A

delta

différence,

epsilon

u n e p e t i t e q u a nt i t é (en arabe : un chouia)

êta

viscosité absolue

thê ta

constante de temps

lanbda

longueur

[tU

10

nu

viscosité

I

pi

3 ,l 4 l 6

0t

pi

poids volumique N/m!, ce nrest pas une Iettre S,recque

rno

masse volumique (kg,/nt )

tau

lemPs nort

x

khi

conductivité électrique (S/o )

n

ouréga

ohm

rayonnement

pression différent iel I e

d I onde

_6

m i cr o

cinématique

Annexes 245

Bruit QuresÈ-ce que le brr.rit ? Crest un ensenble de sons sans harmonie, manifestenent désagréable. Son: Le son est la percepÈion auditive d'une vibration qui se propage dans un uilieu matériel et élastique tel que I'air. 11 y a alternativement concenÈration eÈ raréfaction des molécules du milieu élastique. Un son est caracÈérisé principale ment par sa fréquence, son spectre, son arnpliÈude et sa durée.

Après la polluÈion de lrair et de lreau, le bruit est en train de devenir la troisiène grande menace pour notre environnement. Or, le bruit est un sous-produit de la cransformation de 1iénergie ; son niveau, si I ' o n n ' y p r e n d g a r d e , n e c e s s e r a d ' a u g r n e n t e rd a n s t o u s l e s d o n a i n e s d e I ' i n dustrie en mêmet.empsque la demanded'énergie sans cesse croissante. Ce problème, de la plus haute importance, a déjà retenu lrattention de nombreux gouvernements, notament en ce qui concerne la protection de la santé des personnes. Par exemple, aux Etâts Unis 1' rroccupational Safety and Health Act" limite la durée du travail en fonction du niveau de bruit suivant le tableau ci-après: Durée de travail

(heures)

Niveau de bruit

(dB)

8 ' 9 0 4 9 5 t 0 0 2 1 105 112 1t0 I 15 1/4 ou noins NIVEAU DE QUELQUES BRUITS COURANTS É8

140 130 r20 110 r00 90 80 70

50 40 30

Crfar Avion à réaction Seuil de douleur Marteaupiquarr trèi puissanr Train circulanl $r une Yoie aérienne Voilure :ur route à grande circulation Cris Intérreur d'une votture roulant à grandc vitê.s! Convcrsâtionda plus da deux ptrlonnC5 Convergtion !ntr? dcux g€f30nnel Bureau commun à plusia.trs ptr!onn6 Ces informations sont extraites Bureauprrvé d e la soc iété MASONEILAN Chambreà couchcr S€urld'audibrlié

"Calcul

du bruit

du docr:rnent

des vannes de réglage"

215

26

Composantsélectronlques(qudques ...)

R E S I S Î ^ I i C E:

voir U - R.l

COI{DËXSATEUN pour des etockages I tcoporeires, i Ler condcn!.tcurr ron! utiliré3 de rëne quc lron gerle dc lr capecité drun bidon (en Iirre), on gerle de l. cap.cité d'un condensateur (en farad)

lotl||âcE :

DIODE:

(électro-aiosnÈ) | utilirér d.os ler ootoriretions élcctriqu!! lcr déSecteura dc dépl.cco€nt3, etc ,.. ler bobinages sont ceractérirér, Gotre rutre, par leur "self" (en Henry)

+

--DF

--€É

:)f

joue en é lect roniquc un rôlc analogue rccour en hydreul iquc. THTRISTOR:

drun clapet snti-

+

diode colorndée, eoo rôle est aoalogue à celui drune éIectrovanne. TRAfiSISTOR:

rôlc rnalogue à celui d'une vanne autooatique.

cILcut1 INTEGNgi

r r d i r r l r u n a o r s n b l a g e d c o o o b r e u x c o d r p o g a n t sé l e c t r o n i q u e s e a d e leur circuit de liaison lur un oêoe en sili,cium. !! cc schéna à ltéchelte I drun circuit intégré cooportanr 5{ l2l tran$isaors c! les bonds prodigieux de la technologie daos cr doorinc, oxpliqucot pourquoi lrapgelletioo"puce" est souvent eoployée ; lr puce ert enfenÉe dans un boiticr d o n t l . r b r o c h G td G c o n n c r i o o j u r t i f i e n t Itapgellation "oillepattcs" utiliÉée perfois per lcr électroniciens.

DlouEs ELECIiOI.UXINESC[,NTES : éDBtaaut un rêyonneo'lna Iuoincur t r a v cr r e É t r é c i p r o q u c o d n ! . tllkl

fonction

du courant

qui

lc!

o P T l q U U; v o i r p a g c 2 1 , 6

fltZoflLStS'flfi rc dir drélé6cntr "intégrér" tensibles aux variaaiong de pression

26

Annerec 247

Le décibel est une uniÈé sans dimension qui exprirne le quotient valeurs numériques en prenant une échel1e logarithnique.

de deux

Utilisé pour expriuer un niveau de puissance éleccrique ou dfintensité acoustique par rapporE à des niveaux choilis come référence, le nombre de décibels esÈ défini oar 1a formule : Puissance mesurée =_Pulssance de ré fé renc e Lrintensité acoustique éÈant proportionnelle au carré de la pression acousÈique, on peuÈ égalenenÈ obtenir la valeur de n par la formule : n = Lv ros

P r e s si o n a c o u s! i q u e F;elfG-Effice

La pression acousiique de référence est de 2. l0 L'oreille 3 d B

_5

pascals.

humaineesÈ capable de déceler une augmentation de niveau sonore de

217

2Æ

Désignationdes tubes

Tubes gaz série légère,

Dénonination

moyenneeÈ forte

: (Epaisseur suivant série)

0 ext. approxinat if

anclenne dénominat ion

1/8

10,2

6

5

-

tv

1/4

13,5

8

8

-

t J

3/8

17 )

r0

1 2-

l 7

1/2

21,3

15

't(

3/4

t^ a

20

20

1

33,7

z)

26 - 3 4 -42

1 1/4

42,4

1 1/2

48,:3.

40

40 - 4 9

6 0 ,3

50

50 - 6 0

2

1

JJ

La norme recormande de désigner les Èub.es oar le diamètre et 1'épaisseur.

28

Annexes 249

Dilatationdesmétaux

L a d i l a t a t i o n d e s m é È a u xn t e s E o a s u n e f o n c È i o n l i n é a i r e de 1â température. Le chiffre approximatif de 1 nrnpar m et par 100'C est val.able pour de nombreux mélaux au voisinage de 100'C. (il

Ltacier Invar (362 Nickel) esÈ bien sûr moins sensible est éÈudié pour !) = 0,3 nrn/rn/100"C Tungstène (W) = 0,4 nrn/m/100"C Aluminium (Al),

plonrb (Pb) et zinc (Zn) : 3 à 4 mxn/n/100'C

C u i v r e = 2 n m / m /1 0 0 " C Le platine esÈ dans 1a ganrnedes métaux qui se dilatent d ' e n v i r o n 1 m m / m / 1 0 0 " c; s o n c o e f f i c i e n t d e d i l a È a t i o n e s t a s s e z p e u v a r i a b l e j u s q u ' à d e s t e m p é r a È u r e sé 1 e v é e s .

250

Eau PRESSIONDE VAPORISATION L'eau se vaporise à 100'C à la pression aÈmosphérique et à : Èernpérature

10 20 30 40 )U OU

80 90 100 110 120 130 r40 r50 160 170 180

température

Press].on bar

0,008 0 , 0 12 0,023

190 200 210 220 230 240 250 260 270 280

o,o42 0,073 o, 1 2 3 n rQo

0 , 3 11 o,473 0,701 1, 0 1 3 1,432

tan 300 310

1 qRS

2,701 3,614 4,760 6,t80 7, 9 2 0 10,027

JZU

330 340 J)U

360 370

p r e s si o n bar

12,552 15,551 19,080 23,2O1 2 7, 9 7 9 33,480 3 9 ,7 8 46,94 55,05 6 4, 1 9 74,45 85,92 9 8 ,7 0 112,90 146,08 165,37 4 186,7 210,52

MASSESPECIFIQUE ET VISC0SITEde lreau à la pression atmosphérique Température

('c)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Masse Spéci f ique o (kg/m! ) qqq

R7

ooo

t1

ooq

t1

995,67 992,24 9 8 8, 0 7 983,24 977,8\ 9 71 , 8 3 965,J4 958,38

Viscosité Cinématique (m?/s) 1,79 1o I,31 1, 0 1 0,804 0 , 6 61 0, 55,6 0,477 0,415

o,361 0,328 0,296 l 0

Voir ci-après : dureré, alcalinité, eÈ point de congélacion EÈhYlène glYcol . du oélange Eau

250

Arnexeg

251

TERUINOLOGIE DURETE .

le Èitre hydro t irnét rique (ttt) exprime la Eeneur en sels de calciun eÈ de magnésium.

AIqAIIIIIE 3

correspond à la teneur en composés susceptibles d'être neutralisés par un acide fort. On distingue le tiÈre (TeC) qui corresalcalin (TA) et le tiÈre alcalinérrique pondent à des neutralisations t poussées. Le titre d'alcalinité caustique TA6g (eau de chairdière), correspond à la concenÈration en soude caust.ique libre.

UNITEE : TH, TA, TAC, TAOHsont indiqués en unité de concenÈration ionique : degré français ou équivalent gramne par litre : 1 é/9. = 5 000 degrés f rançais ,

MELANGEEAU - ETHYLENECLYCOL : Poinc de congélaÈion.. Teneur en glycol en Z volume

0 l0 20 30 40

TempéraÈure de congélation ('C)

-

0 4 9 15 25 45

251

252

Fibreoptique

En verre, en silice fondue ou en matières plastiques, les fibres optiques, drun diamèÈre inférieur à 150 pm, sont utilisées en transmission sous forme de cables optiques (fibres cablées). (anaLogiques ou nurnériques) La Èransformation des signaux électriques en faisceaux lumineux, se faic par diode éLectroluminescente (À = 0,8 à 0,9 pm) ou par diode laser (2èmegénération, tr = 1,3 1,6 rrm). CeÈte I'opto - liaison" esE insensible à presque tous les parasites iodustriels, I ' e x c e p t i o n e s t c o n s t i t u é e p a r l e s r a y o n n e m e n È si o n i s a n t s qui pertubent la transmission et dégradent Ies matériaux composant Ie cable oDticue.

J ' . L P r . ' s i r i r . ' t . r t { . N , , r b L e. .eu r t

2s2

in l!r:(':

- !-:-ICf't0\!QLE

Annexes

253

Fonctionde transfertdu ler ordre

'c 7i

0 : "thêta" e : 2,71828

. E q u a c i o n x: = 1 - e -

r é s e n È at i o n

. Le Èemps0 correspond à 1r intersection de la langente à I'origine avec la ligne 1002. 0 est appelé rrconsEante de temps" et suffit à définir complè lement 'ler une foncEion de transfert du ordre. .

"Temps

de montée"

:

A1 )a oo

,7

4,6 0

oo

07

0

1002 En noEacion opérationnel le, s'écric : ,|

1a fonction

de transfert

du ler

ordre

1+EP

253

254

g

g est, sur terre, Itaccélération dc chute dtun coros quelconquetombant dans le vide. Sa valeur dépendde I'altitude; e l l e e s È d e 9 1 8 0 6 m è t r e s p a r s e c o n d ea zu niveau de la mer à 45. de latitude Nord. g d i m i n u e d e 0 , 0 0 1 m / s z c h a q r r ef o i s q u e I t a l t i t u d e croit de 300 mètres eÈ varie de 9,78 à 9,gg quand la latitude e de 0'à 64' (au niveau de Ia mer). te poids jtrrr, "orp" qui est la force exercée sur lui par lraÈtraction terrestre .u li"u oi.,il s e È r o u v e ( f = m a s s er g ) e s t d o n c e s s e n t i e l l e m e n t v a r i a b l e e È ne conslitue pas I'une de ses caractéristiques intrinsèques.

2g

Annexes 255

Humlditéde l'alr'poinl de rosée' A 20oC, lrair peut contenir sous forne de vapeur (donc non visible) t9 granmes dreau par nètre cube. Si il y en a plus que 19 g, lreau en excàs e à Irétat liquide et se déposesous foroe de gourtelertes (r,rosée"). Ces 19 g sont la quantité roaxinale dreau vapeur que p€ut contenir un mètre cube drair à 20"c, on dit : "l0oZ drhunidité relative',. Il y aurait 5oZ d'hurnidité relative (à 20'C) avec - ;5;0 r 1 9 C - 9,5 g dreau Le,naxi dreau vapeur que peut contenir I nt drair varie avec la température. A 0"C ce maxi est égal à 5 g (l'exédent tombe sur la route, gèle et fait du verglas l) : pour de lrair à 0'C, 1002 drhunidité relarive correspond à 5 g/nrl Quelque-soit la tenpérarure ambiante, la sensation dteir trop sec apparait quand l.rhurnidité relative es! inférieure à 5OZ et la sensation "trop hurnide,' quand lrhunidité relative est supérieure à ?02. Renarquez quren faisan! entrer dans une pièce 'rtrop sèche" d e I ' a i r e x t é r i e u r à 0 " C e r t r è s h u r n i d e ( 1 0 0 2 ) o n f a i r e n t r e r a u n a x i u r u m5 g d r e a u p a r n ! , m a i s c h a q u e n ! à 2 0 ' C q u i s o r t d e l a p i è c e , c o n t i e n È ( à 3 0 2 p a r e x e m pe l) 1n t tg 3 6 g dreau, donc, lrhumidité de liair diurinue ! fr6. On désigne souvent par "poinc de rosée", la température en dessous de laqueI I e lrhusridité se dépose. Exeople : pour de lrair contenant 19 g d'eau par mr, le point de rosée es! à

2 0 "c .

Température

('c)

Q u a o ti t é d r e a u ul:lxlnun ( saturat ion)

(g/nt)

+10

+20

Les hygromètres et psychromèlres ont pour obje! l a n e s u r e d e l r h u r n i d i t é i n d i s p e n s a b l e a u c o n f o r t d e s h a b i t a t i o n s e È a u x c o n t r ô 1 e d e n o m br e u s e s fabricat ions inrlustrielles.

relative

" hygmcor lHR" indicatour portatifd'humiditô rclttiuo o Mesr.r dH.Rde5 à g896. o ftblon gloàôls t 2 9{ dHR a TûDsderhorEsràfld! < à 2 s4ldei

" hygrocor lllFT" indiotar porffiil d'humiditÉ st dctdnpârlturs . M€!r! dltltrûa dlmqrc'à lHf, a M!3 ! d! tmtÉ u!, - 100à +æFC . filsoluon, 0.lqc.

2æ

.pH Redox . Potentiel . Conduclivité . Chlorerésiduel . Oxygènedissous ANALYSÊ 15ANSD'EXPERIENCE ENINTRUMENTATION

Endress+ l'|a HUNINGUE 3 ruedu Rhin683i10 Té1.8969 00 85 Télex.881 511 Télécooieur. 89 69 48 02

+ queta mesure

m I

+

danslesg . Deslracesd'humidilé . De I'humidité dansles liquides? . De I'eaudansl'huile? DEMANOEZ LA SOLUTION

Endress+ Ha 3 ruedu Rhin68330HUNINGUE Té1. 89 69 00 85 Télex.88151'1 Télécooieur. 89 69 48 02

+ quela mesure

.,m

*r'%Endress + Ha

Annexes 257

LoE et loq Les logarithmes

apparaissenÈ dans quelques formules de la profession.

AtEenEion, les calculettes sortes de Iogarithmes :

ou les micro ordinaÈeurs Deuvent fournir

Le logarithme

décimal

deux

: log

Le logariÈhme népérien : Log Pour savoir si votre calculeÈte demander 1e logarithme de l0 :

fournit

les

1og ou les Log, il. suffit

de lui

1 o g 1 0 = 1 Log 10 = 2,30259 log a _

Pour er de log à Log, diviser

pat 2,3O259 :

Pour er de Log à 1og, diviser

pat 0,4342945: Log a _

( 0 , 4 3 4 2 9 4 5 e s t . l e l b g a r j . e h m ed e e ) .

Log a

2,302 log a

0,4342945

257

Annexes 259

llasses vo

diverses

et 80

D é si g n a t i o n Ar,lo i sc

l{J5 se V o l u n i q u e k o!

2 6 4 0 à 2 900

Dési gnat ion

ût

700 à I r 6 0

P a pi e r

I i I utr.:

810 à I t 6 0

Verre à vitre

B o is l , u u r d ( A c a j o u . . )

6 5 0 à | 000

Nylon

B r r i s l . É g c r ( P e u p il c r . . )

150à

700

}{asse Volunique

Plexiglas

.,

530

r 0 9 0 àI r 5 0 I r 7 0à I 200

8ét <.ru

2 2 0 0 à 2 500

Polyéthylène

910à

970

Calcairc oi-lour,l

2 0 0 0 à 2 2QO

Potypropylène

900 à

9t0

980 à I r 0 0

Gl.rcc (à 0'C)

920

Polystyrène choc

Liùge (écorce)

240

Sable argileux

100

lerre

P a iI l c

60à

v é g é t a le

I 7 r 0 à I 800 1 2 0 0 àI 400

259

260

Désignar ion

Masse Volunique kg/ur

Désignation

l{asse Volunique ks /m3

Acétone

791

Glycol

Alcool à 90'

834

Huiles végétales

Alcool éthyl ique

9 1 0à 9 3 0

789

Huile minérale

Alcool

9 1 0à 9 4 0

792

PéÈrole brut

7 8 0à 8 1 0

né thyl ique

Essence auÈo

I It5

b6é

M a s s ev o l u m i q u e : p k g / m 3 e t V i s c o s i r é d y n a m i q u e :

n

centipoises

( 1 c e n Ei p o i s e = l 0

Dés i gnar ion Eau à pr.

atm.

Eau à ébullition F u e1 - o i 1 s ( m o y e n n e s ) . F . 0 . d o m es t i q u e . F,0. léger . F,0. lourd n' 1 . F,0. lourd no2 Mercure Sodium

P kglmr

20 90

998 964

r,004 0,115

100 200

958 866

0,283 0 ,1 3 6

20 50 20 50 20 50 20 50

8,10

6

910

29 10 940 2 r 5 60 v))

r50 tl 600 13 tC0 904 809

I,685 r,01 0,i5 0 , :I

-l

26'l

Annexeg

91,E P a b s o l u : 1 , 0 ' l3 b a r Tempéra ture : O ' C

Températures de Liquéfaction

Masse Volumique

Formul e Chimique

Désignation

kg /ml

1, 2 9

195

Argon

1, 7 8

185,7

Azote

1, 0 2 6

10q R

Air

pur et

sec

0,5

Butane.

clz

Chlore

C2Hry

Ethylène

34,6

) r z l

Fluor

1, 2 6

103,8

1,'lo

187

HeLlum

He

0,18

?aq

Hydrogène

H2

0,09

252,8

Kry p ton

Kr

3 , 71

l qt

Néon

Ne

0,90

245,9

Oxyde de Carbone

c0

r ?q

190

Oxygène

O2

1, 4 3

183

0 zo n e

0:

2,14

112

2,02

c:He

L Iair

o

Q

44,5

i d é a 1 c o n Ei e n E : en vo I ume

Azote

75 ,87,

782

Oxygène

11

1 1 7

7'

Gaz divers lZ (Argon + gaz carbonique + un grand nombre de gaz rares en quantité infime)

DansI'air ambianc, il y a aussi de 1'eau (voir page255 ), de la poussière, de la suie, et une multitude de parcicules de Eoutessortes (cercaines, les pollens, ne proviqnnen!pas de la pollution industrielle !)

261

æ2

arithmét

al

l l o y t ' n n t ' i r r i t h m é ti q u c

+ a2 + a3 +

.

:

+ J

n

M o y e n n e g é o m ét r i q u e

Moyenne quadrat i que

EQUATIONDU 2,,, DEGRE

a x 2 + b x + c = 0

r a c i n e sx

=

-bt/-b2

-4ac

. confondues e! égal es a . imaginaires

62

si

b2 - 4

l..

- =-_

< 0

s i b , - 4 a c = 0

Anngxes

263

Notationsdu calculopératlonnel Les foncèions du teDps se prêtent difficileoent à lrn traitetent rÉÈhodes de calcul habituêlles, aussi est on amené à effeccuer de varjaDle par une teJ.ation ile tranètorzation bien définie.

par les un càargenent

Le ca-lcul opérationnel utilise la transfo:zaÈjon de CARSON-LAPLACE 3 e l l e p e r m e È d e t r a n s f o : m e r L e s f o n c t i o n s d e l a v a r i a b l e È ê m p se n f o n c t i o n drune nouve.ll,e variable (p) beaucoup plue comode dteoploi, pqr exenple : lt intégrale it'une fonct,ion de p srobtient par une division et la dérivée par une uultiplication I La fonction de p est appelée t'imaget'ou tttraasfornée" de la fonction du teups, Des tables indiquent

les transforoées des fouctions du teûps les plus usuelles.

Cette notation en p est souvent utilisée analogique ou numérique :

pour désigner la fonction

systèEe intégrateur

(Ti : coefficient

action dérivée (Td : coefficient

fonction

dê lransfert

drun opérateur

réglable)

réglable)

du ler ordre (0 : constante teops - voir

retard pur

(T : teups norc

;

de p.249 )

e : syubol e de la f onction exponentiel le)

s y s t è u e d u p r e u i e r o r d r e + tenPs rûort

systène de neÉordre (a, â 2 r . . . , a n : c o n s t a n ç e s )

RégulateuràaccionP+I K : g a i n r é g l a bI e Îd, Ti : coefficients régtables elc ....

Altenllon:

Cette présentation rapide ne doit pas cacher que le calcul opérationnel, souvent facile d'emploi, est en fait, de la oathéoatique de hauBniveau. A ceux qui souhairenr disposer de cec outil puissant d'étude de lrAUToIIATIQUE, t 'X pracique nous conseillons Ie livre de D. DTNDELEU de la Régulation rndustrielI e " E d it i o n s E y r o l l e s .

263

æ4

Exeurple d I abaque donnant la perte de charge dfune Èuyaulerie en fonc t ion de la vitesse du liquide et du diamètre de la conduite :

a a tt

E I C

a a tt a at

It

-

iu

q a G t c E 1 U r 6 1 61 t 2 'aas vit.s$ d

dc cÀargr ôn loaEtro^ da ta vrtaoa

frrtr

22

(trul

(Tubes Iisses en acier sans soudure pour transport de fluide

ÎU3ES GAZ 3ltlt I$r<

Û nrtrr:

rlr rlt

Epirll

E

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I

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I

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264

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naxç.rEl

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Dllomi .'' ori'nrrdf

et usages généraux.

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__!.'r_

13 - lr.

Annexes 265

Un corps es! acide lorsqu'il esÈ capable, en se dissociant, de 1ibérer des ions hydrogène H+ en solution aqueuse ; basique lorsqu'il est capable, de mêrne,de libérer des ions hydroxyle OH- dans une telle solucion. Le pH sert à mesurer l.'acidité, ou la basicité libres drune soluÈion aqueuse. Ce1les-ci ne doivent pas être confondues avec o u l a b a s i c i t é p o c e n t i e l l e s , q u i s o n t m e s u r é e sP a r t i t r a g e ' I'acidité, Le pH esÈ fonction de la quantité d'acide, ou de base présente dans la solurion ec du degré de dissociation de lracide, on de.la base, facteurs se traduisant tous deux par la concencraÈion en ions H+ ou 0H-, tandis ou la basicité Potentielles ne sont fonction que du que I'acidité, p r e m i e r d e c e s f a c E e u r s. L e p H d e I ' e a u c h i m i q u e m e n u r e à 2 5 " C e s t d e 7 ' celui d'une solution acide varie de 0 à 7' c e l u i d ' u n e s o l u t i o n b a s i . q u ev a r i e d e 7 à 1 4 ' Le pH dépend à 1 a f o i s d e l a c o n c e n t r a t i o n d e l a s o l u t i o n et de la force de I'acide ou de la base dissoute : à une température donnée, i1 est fonction décroissante de 1a conceniraÈion en acide eÈ de la force de celui-ci croissante de 1a concentraÈion en base et de 1â la force de cell.e-éi.

265

266

Pousséed'Archimède Archioède (Sicilien, 287 à 212 av. JC) ayanr reaarqué (coEre tout le nonde) que certains corps flottaient, sresE denandé (là, il ntest plus conne rout le no;de) quelle pouvait bien être la force qui les oaintenait à la surface du liquide. II a trouvé ("Euréka ttt) qutun corps environné drun fluide était soumis à une force (une poussée) égale au POIDS DU FLUIDE DEPLACE. Poids du fluide

-

voluoe r

(ur )

(N)

poids volunique (N/ut )

Le "fluide déplacé" c t e s ! I a q u a n t i t é d e f l u i d e d o n t l a p l a c e e s t o c c u p é ep a r l e c o r p s , c r e s t donc le v o l u n e d u c o r p s p l o n g é d a n s l e f l u i d e ( v n t ) e t c o o o e i l s r a g i t d u r r p o id s d u f l u i d e d é p l a c é " , i l f a u t n u l t i p l i e r p a r le poidg voluoique du fluide ( p . g , n / n r ) , l e n o n b r e o b t e n u e n n e v t o n e s t l a poussée drÂrchinëdr. Poussée ddArchinàde o (N)

! t .

v (n')

r0,E ( N / n r)

v o l u m e d u c o r p s en o ! ( l a p a r t i e i r o e r g é e ) o a s s e v o l u m i q u e du f l u i d e e n k g / u ! ( | 000 X densi té ) 9,81 n/ s:

F = Y.p.e

Elggplg : Un corps de volune I litre ( 1-#- rt), plongé dans de lreau ( d e n s i t é t , p - t 0 0 0 k g / r o ! ) , r e ç o i t u n e p o u s s é ed e : I T16-

.l

. ^^^ r ooo 9,81 . 9,81 N

S i s o n p o i d s e s t p l u s g r a n d q u e 9 , 8 , | N ( c r e s t l e p o i d s d ' u n e m a s s ed e de I kg), il coule, si il est plus l.éger,il florre. ê9!I9_9lggg!g r Un corps de volume 3 000 n! (un ballon drair c h a u d ) pI o n g é d a n s u n f l u i d e d e g r 1 , 3 k g / o r ( l r a i r ) , r e ç o i t u n e p o u s s é ed e i l 9 0 0 0 N . ( c ' e s t é n o n r e n a i s l e s 3 0 0 0 u t d r a i r c h a u d à l r i n t é r i e u r o n c presque Ie rnême p o i d s , l a d i f f é r e n c e - l a c h a r g eu r i l e - r e s t e f a i b l e .

266

Annexes 267

Pouvoirscalorifiques Lrunité dc pouvoir calorifique pâr rappor! lsu uoi!éu joulcs par kiloqranûe (J/kr) et Ëont cohcrcntcg avec I'ensenble des unités kilogrournccs! égale à lâ oillitherhie par I uth/kg

:

4 185,5 J/kC

-

à l a o a s s e n r e s ! pas dénomé, ,riIJ i tàernies ar kiTograrûÊ (nth/kg) d u S . I . L r u n i t Ë kilocalorie par ki lograuue.

1,163 Wh/kg

COMbUST I8I.ES SOI,IDES

lpouvorr-rsc a riiïilî-ues

inf érieurs à l'étar Désignation

Bois Charbon de bo is l l o u iI l e g r a s s e Anthracite Coke uÉtal lurgique

ordinaire) Eth/kg

2 700 ( e a u 2 0 2) 200 ( e a u 7 Z ) 7 400 ( c e n d r e s | 4 I , e a u 4 Z ) 800 ( c e n d r e s 8 2 , e a u 2 l ) 7 r00 (cendres | 02, eau I,5Z)

COIIEUS I ITJ L E SI . I Q U I D E S Désignation Alcool érhyt ique (érhanol) A l c o o l u é t h y l i q u e 6 É r h a n oI ) Carburant auto Fuel oil dooestique Fuel oil léger Fuel oil lourd Gas oil Pétrole brut

nth/kg 6 400 (p.c inférieur) 5 300 (p.c inférieur) 'll 200 (p,c inférieur) l0 800 environ l0 600 environ ! 0 3 0 0 e n vi r o n | | 0OO environ 9 800 à tl 450

( ;S AZEUX COHBUSTIEI.E po"voTrs-Ëilæffffies supér ieurs Ddsignation Hydrogène B ut a o e Propane

Eth/kg

3 l 890 t l 8l I l 2 031

COTISUSTTBI.ES PÛVRÊSET DECHETS VEGETAUX 8 . rg a s s e ( c a n n e à r u c r e ) lloût de raisin Noyaux drol i vee l'ai I lc sèche de blÉ P a i l l e s è c l r ed r o r g e Gadoue sèche Liqucur noi re

huoidité

501 502

r0t r6z

l |,5t 257 401

P . S . C : 2 2 0 0rth/kB, 2 500 E t h / k g 4 300 o t h / k g I 000 D t h / k g 3 200 E t h / k 8 | 350 E r h / k g 2 000 o t h / k g

267

268

- 200 - t00

0

0

0 r8,53 60.20 t 00,00 0 - 5 t6.{3 58.r7 98.04 + 5 _ .t0 r4,36 56,r3 95,07 + 1 0 - tE 1 2 . 3 5 54.09 9 4 , 1 0 - 2 0 t u . 4 t 52.04 9 2 , r 3 + 2 0 -25 - 2 5 8.76 49.99 - æ 1 . 1 2 47,93 88.r7 + 3 0 - 35 45.87 8 6 . r 9 + 3 5 _ 4 0 4,S5 43,80 u , 2 1 r / o -45 3,56 4 r , 7 3 a1,aJ . 4 5 -50 -55 -60

+ t00 + 2 æ + 3q,

+Eæ

!03,90 r42,28 t79,5r 215,58 250.50 28r:6 316,86348,30 378,59 r05.85 l il4.l8 l8l,34 217,8 232,2r æ5.9t 318.463/.9,E43æ,07 r 0 7 . 7 9 | 46,06 t & t .t 7 2r9,r3253,93 287,57 3æ,05 35r,38 38r.55 109.73 117,9 '185,@220,90255,6l| 2æ22 32r,65 352,92 3&t,Gt I I | .67 I ilg;8:l ! 8tt.82 2j22,æ 2372r 21lOl7 323.21 354,45 384,50 't13,61 l 5 | , t 0 ræ,ôa2t ,12 259,05 æ2,5r 32..8t 355,08 3t6,98 I r 5,54 r53,57 ls,a6 2 æ , r 8 æo,73 294,| 6 3æ,ar 357,5r 387,.5 117.17 | 55,45 192,27 227,* 262,.5 æ5,æ 327.99 359,08 388,9r

80.25 + 5 0 I l9,40 157,32 194,08 22!t.69 264,| 4 æ7,€ 3æ.57 36{r,55 3SO"38 37,57 74,27 121.32 159,t8 r95,æ 231.U æ5.t8 299.07 g ' r , r 5 362,07 35,48 76.28 + 6 0 r7J.21 1 6 1 , ( X 't97,70 zB,r9 8?,4 a!.70 132.72 36359

2.58 39,65

1 2 5 . r 6 t62.90 199,5{)z:x,93æ9,2r $2,3l

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El,38

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3 r . 2 8 12.29

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| 00,(x) r38,50 t75.8a 2lz.dt 211p6 280,9t 3r3,65 345,2r 375,61 r0r,95.|40,39 l n , æ 2r3,El 2a8.78 z&Læ 315:5 345.76 377,r0

- Ê 6

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27.O5 68.28 + æ 24.92 66.?7

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r30.æ 168,47 204,88 240.| 5 r32,80 17032 æ6,68 2. r,88

22,78 u , 2 5 - g o 134.70 r 7 2 , 1 6 208,46 24:t,6r

62,23 + 9 5 'r36,60 174.q) 210,25 2153. 60.20 - r0o r38,50 175,U 2 | 2,03 2a7.É 0,42 0,40 nfc 0,38 0,37 0,36 0.35

æ.55

Et4:9 365,r0 270.8!)3ri,95 E,5,æ 368,31 272.57I)5,58 ïi7,43 3€8.r 2 211,25307,æ 38.99 369.62 273,92308,8r 3a0,553 7 r , r2 277.æ 3lO,'133a2.I O 372.ê2 279.21 3r2,(r 3a3,663 7 4 , 1 2 2æ.93 313,65y 5 2 r 375.6r 0r. 0.æ 0.32 0.30 o29

mesureet sinrulation MINISTA: de s o n dD e I NP l 1 0 0 â m e s u rd e e - 1 0 0à I 4 5 0 " C^ direclennC^ simulation alfichage de - 5 0 à + 4 5 0 n sCa n sd i s c o n t i n u- i t e ^ r é g l a geens i r n u l a r é s o l u t i o0n, l:o C au pasde50"C tionparcomrnulateur 10 loursà haute + potentionrèlre internrédiaires résolution 0ourvaleurs â petitcoffret avecbéquille de poche ô oossibilité de brarrclrer unesonde Dortative

268

Annexes 269

ENERGIE,TRAVAIL, QUANTITEDE CHALEUR: JOTJLE(J) le Èerûpsmis pour effecEuer Ltunité joule est une quantité de travail, ce travail nrenÈre pas en ligne de conpce ! La calorie eÈ la thermie sonÈ dranciennes unités mâintenant remplacées par le j oule. PUISSANCE: WATT ( I.I) EnÈre deux appareils (ou deux individus) capables de fournir ou d'absorbef "puissant" esÈ celûi qui va le plus vice la nêne quanticé drénergie, le plus on calcule la puissance en divisant 1rénergie par le tenps.

llcgelg '

Si une énergie de un joule est produite ou absorbée en une seconde, on dit que la puissance esÈ de un joule par seconde 1

T

= t i.l , si un joule est produit 1{ on dic que la puissance esc de 'lU{

ou absorbé en dix secondes = o,r w

= 1 waËt travaille BÉS:p:g9g:gCnt : Si un appareil de puissance ( o u absorbée) est de seconde, 1'énergie produite

Pendant une

l w x t s = + * ' 1 s = l J , travaille

Si le même appareil

t I.Ix3 600s = f{

'

pendant une heure

:

1600 s = 3 600J

( D i r e " u n w a È Èm u l E i p l i é p a r u n e h e u r e é g a l e u n w a t È h e u r e " n r e s È pas faux, mais ne simplifie rien). CONCLUSION

!9Iê

. Une énergie (joule) divisée par un lemps est

puissance (wart)

. Une puissance (watt) nultipliée

une énergie (joule)

par un temps

ne faisant aucune différence p u i s s a n ce et énergie ! le Wh, confondent consEament

Cette page e s t d é d i é e a u x c h a u f f a g i s c e s q u i le W et

entre

æ0

270

Représentation convenllonnelle

CODEAIPI{ASETIQUE

o c o

Instrument monté l oca I ement

A

analyse, alarme

C

conductivité,

Instrument monÈé s u r È a bl e a u

régulé

D masse volumique, différence InsÈrumenÈmonÈé sur Eabl eau secondaire

E

f .e.rn

F

débiÈ, fracrion,

fermé

H Instrument monté à I'arrière du tab l eau

manuel, haut

I

intensité ind iqué

Liaison au procédé

J

p u i s s a n c e , s c r u È a ti o n

L

niveau, bas

Transmission élec trique

du couranr

M hunidité

--F__t_

+ d< F

>k

I >

270

Transmission pneuma c ique Vannes autornaÈiques motorisaÈion:

P

Q quantiré, intégrateur toÈali sateur

membrane ,

R

piston

T

v é l e c cr i q u e

pres s ion ou

radioacr ivi té. enreeistré ou lmprlmanÈe

viscosiÈé, vanne nasse, poids ou force

Annexes 271

Teintesconventionnelles Eru Hrl:Lr nir*nla.

vQÉtrLr et rninulcr, comburtiblcrliquidcr.

c-.. Acidcr ct ùgcr.

Blcu ùia Autnr liquidcr

Tcintc d'idcntificrtion (urncru ou brndc)

Nrturc du Buido

Ro.G.

Eru ditllléc, épuré
Hydrocrrùunr lrq"id- (t compù lubri6utr) :

lr Dr pointd'éclrir< 55pC: dgpdnr d'éùir > 55eC, D.n dôatL tcrorartlr oa trb o srp&iarnI lcurpoinrd'6clrir..,,..,. .. crt clrir. Zr Dr poirt d'adrir > tt C, neb do* b tclrpanturo ét irf&iatrt f lcor pointd't Lir. . . .. .. .. . llbriÊatr. ... . . Gt ûilLà coomc comh*ibla idurtricb ct lrrcr

quc cau utilir{r comû codlsrtiH€. irduûicb

foocâ

rt

Ittrroa drir. Vcrt deir. C,rir baca

Onnsâ crt bncâ

Rou3c. BbE Blar foocâ Voir NF X (El(E ct 103

A c i d e cr t b . r c l . . . . . . . . . . .

Érrt do 0Ua.

Tsilrc d'Lû

Clrrud ou !|rrch.l|6é

Froid qr nfroirli. Gr liqué6{

R6c.

Beg clrir.

Brun. Rou3c.

271

MECI C O U P LN EI C K E C T H R O M E - N I C KAEt tTl E

272

Jonction dc référcncc ô O oC

Force él.ctromotricc cn millivolT: OC

0 2 4 6

I t0

-lOOr

-O.

+ O

too

200

300

400

500

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8,13 8,21 8,29 8,37 8,1ô 8,5.t I,62 8,70 9,78 8,86 8 , 94 9,O2 9,10 9 ,l 8

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9. 3 1 9,12 9,50 9,59 9,67 I ,75

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t?,21 t2,29 12,38 t2,6 12,51 t2.63 12,7| 12,79 12,88 12,?6 | 3,0,1 1 3 t. 2 t3,21 l3,n r3 , 3 7 I 3,,16 r 3,54 13,62 t3,71 13,79 | 3,88

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21,57 21,65 21,71 24,83 21,91

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Jô

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4,96 4,90 1,95 1,99 5, Gl 5,08 5,12 5 ,l 6 5,20 5.21 2E

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9,83 9, 9 1 9 ,99 t0,07 t 0 ,l 6 0 21 l 0,32 10,40 | 0,,r8 l0

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3, 1 9

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7, 8 9 7, 9 7 8, 05 8 ,t 3

34,9

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3

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5,Ta

3,,r3

5,75

22,6

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0.,10 0,48 0,56 0,61 0,72 0,80 O,EE 0,96 1,0/t |,t2

| 1,55 1 t, 6 3 t1,72 I t,80 E8 ,96 12,05 12.13 t2,21

91 96 98

uv pèr oC

272

l,u

o,32

3 , 3r J,JI

conlôôu?t donl qcr colonncr rcnt négotiv"!.

|3,96 I ,1,04

l,t,r3 11,21 | 1.29 r4 , 3 8 11,1ô | 4,55 1,1,63 |1,71

80 I ,1,88 |1,97

r5,05 r5,13 t5,22

r5 , 3 0 r5,39 1 5 ,1 7

r5,6,1 |5,72 |5 , 8 1 r 5,89 | 5,98

oô

2 t, 5 0

2r,5E 2t,67 2 t, 7 5 ?l,81 2 t, 9 2 22,Ol 22,09 22,18 22,26 22,35 22,13 22,52 22,61 r 8 , € 22,69 r8 . 5 1 22,74 r8,60 22,8ô r8,68 22,95 t8,77 23,8 r8 , 8 5 2 3 ,l 3 1 8 , 9 , t 23.20 t 9, v 2 )1 )a 1 9 I, I r 9 ,l 9 2 3, 1 6 t 9, 2 8 2 3, 5 1 19,36 IJ.dJ 1 9 , , 1 5 23,72 t9,5,( 2 3 , 8 0 t9,62 23,æ 19,71 t9,n 21.U rt,88 24,i4 | 9 , 9 6 21,23 20,05 2 4 , 3 1 2 0 , t 3 2 a, 1 0 'l^ 'r., 21,19

16,t4

20,39 r 6 , 2 3 20,€ 1 6 , 3 1 20.56 16,4tl 20,65 41,9

tt , J/,

2l ,11

42,5

12,6

273 An n exes c oupr E Nr c K Er:î..î:,l r-N rc KE rArrE

Joôclioo de référence à 0 "C

F o r c eé l e c t r o m o il cr e e n m i l l i v o l t s

ôoo 0 2 4

6 I 0 2 l4 l6 l8

z0 22 24 26 28 30 11

34 36 40 12 4 16 ,t8 50

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71 76 t6

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700

800

21,91 25,W 25,08 25 , 1 7 25,25 25,34 25,42 25,51 25,59 25,68 25,76

2 9, 1 4 3 3 , 3 0 29,22 33,38 2 9, 3 0 33,46 29,39 33,5,1 29,17 33,ô3 29,56 33,71 29,64 13,n ' 33,87 2 9 , 8 1 ?'l o< 29,89 31,01 29,97 3 1 , 1 2 25,45 30,06 34 20 75,93 3 0 , t 4 31,28 26,02 30,23 34,36 JU, J I 31,U 26,\0 26,'t9 30,39 3 4 , 5 3 26,27 3 0 , 4 8 34,6r 26,36 3 0 , 5 6 31,69 30,65 31,77 26,U 2A 1'\ 30,73 34,85 34,93 26,6\ 3 0 , 8r 26,70 30,90 35,02 26,78 30,98 3 5 ,l 0 ?6,t* 3 l , 0 6 3 5 ,l 8 26,95 3 1 , 1 5 35,26 27,æ ?LI 35,34 27,t2 3 l , 3 r 35,12 2 7 , 2 0 3 l , 4 0 35,50 27,28 3l ,,18 35,58 27,37 3 r , 5 6 35,67

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4r,3r

4 5 ,l 6 15,24 ,15,3I 4 r . 5 5 45,39 4 r , 6 3 15,4ô 4l .70 4 5 , 5 4 4 t , 7 8 45,62 4l ,8ô 15,69 4 1, ? 1 4 5, 7 7 12 ,O2 -42 ,@ 4 5 , 8 4 15,92 12 t 7 45 ,99

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4,37 14,41 1 ô, 5 2 1ô,59 ?a oÂ 14,67 ,l0 nî 42,94 4 6 , 74 43,02 1 6, 8 2 3 9 ,l l 43,10 4,89 1 3 , 1 7 1ô,97 39,27 43,25 1 7. 0 1 JY, JJ € , 3 3 1 7, t 2 3 9 ,€ 4r 1 7, 1 9 3 9 , 5 r ,+3, € , 4 8 17,26 39,59 13,56 1 7, 3 1 39,67 ?a 7< € . ô 3 1 7, 4 1 4 3, 7 1 47,49 39,83 39,90 43,79 1 7 , 5 ( 10 0c 13,87 1 7 , 6 3 13,91 17,7 'l 1 0, 0 6 ,{0,t,l 11,02 1 7, 7 8 40,22 11,'tO 17,E6 ,10,30 u , 1 7 1 7, 9 3 u , 2 5 {8, 00 40,38 40,45 1.4.33 ,18,08 14,10 . l € . 1 5 40,53 4 0 , 6r 41,Æ Æ , 2 3 14,55 48,30 40,69 14,63 1 8, 3 7 $,n 1 1, 7 1 18,45 40,85 u ,78 18,52 10,92 +1,86 4 8 ,59 1 æ 1 1, 9 3 18;67 4t,€ 4 1 , 1 6 4 5 , 0 1 18,71 lt ,21 45,09 4 8 , 8| 18,89 4 5 ,l 6 4l,31

39,5

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3 8 ,s

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Cecte Èable a été modifiée par lrE.I.p.T.6g, La nouvelle

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porce le

Annexes 279

repère ff

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æo COUPLENICKEL-CHROME/ CUIVRE-NICKEL(E)

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Annexes 281 COUPLE PLATINE 3Oz RHoDIIM/PLATINE 62 RHoDIIJM(B)

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E s g E E e ; p Ê È Eg ge c à g 8s 4e 3s 83 E3 gê f8i 8: 88 98 Eg RE 3E 9SREE Ë f ias; àËR 8 HEEgË g5ËEÊ I 3SflS8E f r rFF :E S x q s Ë È ËE ËA f i €ËâÈ ËËË : 8 8 3 3 Ê à = E 9 SË Ë gE ËËËË: Ë H â ; ; ;

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R Â , É R 8Ê

r 8 n 8c 1 3 9 8 â 5 : 3 3 S ! 6 E 3 4

=."orl

;3:3S âf,6S9

DocumÈnc llllc i

?81

82

Température de fusion

en

oC

sous la pression

atmosphérique

Corps

normale

Fonnule Chirnique

Èf

Aluminium

A1

658

ArgenÈ

Ag

961 - 190

Azo t.e Chlorure de Sod iurn Cobalt

Nz Na Cl Co

trÂ

804 1 495

Hzo

0

Etain

Sn

232

HéI ium

He

Eau

Mercure

Hg

65r -39

Nickel

Ni

1435

Or

Au

1 064

Platine

PÈ

1755

Plomb

Pb

327

Zinc

ZrL

419

Magnésiurn

242

-

Annexes 2A3

Transmissionde chaleur COEFEICIENTDE CONDUCTMTETHERUIqUE:

À ("lambda")

À- exprirue Ia quanticé de chaleur traversanÈ en uoe heure, un naÈériau drun mètre -d'épaisseur pour un degré (l"C) de différence de tenpérature enÈre ses deux faces : I,// n.h. "C

Elegglg :

Métaux,À = 10,5 à 420 l ' t a È é r i a u xd e c o n s È r u c È i o n , À = O , 1 4 à 3 , 5 Isolanrs, À = 0,02 à 0,56

COEFFICIENTDE TMNSMISSIONTHERMIQUE DE PAROI : K Le coefficient À caractérise un matériau, Le coefficient

K caractérise une paroi.

K exprime la quantité de chareur traversant en une heure, un mètre carré de p a r o i p o u r u n d e g r é d e d i f f é r e n c e d e t e m p é r a E u r ee n t r e s e s d e u x faces : trlm2.h.'c .

K =

llggplg :

I

:

e : épaisseur de la paroi (m)

Murs er cloisons, K = t,5 à 4 Toir, K = 2,5 à 5,5 Fenêtres,K=3,5à6

À e c K v a r i e n t n o n s e u l e m e n ca v e c r a d i f f é r e n c e d e È e m p é r a t u r e , m a i s a u s s i avec Ia tempé raEure ambiante.

28il

æ4

Trigonométrie

DEFINITION :

Dans un cercle

de rayon 1 (0A = 1 ) 0C est égal à cosinus o AC est égal à sinus c TA' est égal à la tângenÈe

sin2cl+cos2c=1

-

RELATIONS:

,|

n

n q

0,866

0,577

0,707

0,707

1

60"

o ,8 6 6

0,5

1,732

90'

1

0

0 JU

284

sin o cos c

Annexee 2gs

Unités

. uxttla

otortltrarta

LONGUEUR SI

oàtre D | 0t ângstrôn t' - l0oille nautioue - I 852 rn anoée lurnièie z l0!m (distance parcouruepar la luorière en une année) AIRE OU SUPERFIC IE

SI

nètre carré hectare are

nt ha - 10000nr

a . l 0 0 m t c e n t i a r e c a ' l s r l VOLUUE

Sl

srèt re cube litre

n! t '

de ror

lll000

ANGLE PLAN Sl

radian

rd ou rad. Le radian est lrangle qui, ayant son 3orrne! au ccntre d'un cercle, intercepte eur la circonférence de ce cercle, un arc d'une longueur égale À c.llc du rayon drr cercle.

tour

tr

' -

angle droit

grade

sr

-

degré

'

-

ninure seconde

"

2 tlrd .

'll (r'Pi") .

3,l4

Ërd I

tdô

- 0,9"

#.0

.

!' 60

.

t -:=l=' 60 1600

ANGLESOLIDE Sl

stéradian

sr

L€ stéradirnt cct lran3le rolidc qui' rysnt ton roEnct âu centre diunc sphère, découpe sur Il rurfece da ccttc sphère une aire équivelente à celle d'un certd dont lc côÈé cat égal au rryon dc la sphèrc.

295

286

. utatTESDE LlssE }{ÀSSE SI

kilograme

kg

MASSEVOLUIIIQUE kilogras@e par or tonne par nètre

kg/urr

= g/l

t/rnr = kg/l

cube

. ut{t1Es 0E TETPS TB{PS SI

seconde

s I r 4 4 0 -1 : b: ' u= n = 6 0 t r r = 3 6 0 0s

oi.nuCe

= b U s

heure

h

j our

j o u d = 2 4h = 1 4 4 0 s n = 8 6 4 0 0 s

.utltïEs r|EcaxtquEs VITESSE Unité non dénoooée cohé renÈe a v e c c e I I e s d u s y s c è m eS I : oètre

par seconde

kilooèÈre oètre

par heure

par oinute

ru/s

=

kni h

= =!

E/Erçl

= ..'! m/s

3,6 kB/h

m/s

= l m r t l e / h = 1 , 8 5 2 k n / h = 0 , 5 1 4 4 û 4m / s

noeud ÀCCELERATlON

UniÈé non dénoooée cohérente avec celles

du svs!ène 5I

:

mètre par seconde par seconde ou oècre par seconde carrée m/sr VITESSE ANGUTÂIRE U n i t é n o n d é n o o é e c o h ér e n ce . r v e c c e l l e s d u s v i t è m e i I radian par seconde

rd/s ou r a d / s

Eour par seconde

tr/s

cour par ainuce

:

- 2 1 r d , / s o u 6 , 2 8 1 t 9r d l s = b 0 t r l n n I I t r / r n n - - 3 6 r d l s o u 0 , l 0 i 7 ? 0 r d l s - _:':.:Cr/ s

F R E QEUN C E hercz

286

llz

.Fréquence d'un

ph!nooùne périodique

donc !J perlooc Ésc I

:ieCOnde

Annexes 287 FORCE SI

neston

N

M O } I E N TD I U N E F O R C EO U D I U N C O U P L E

U n i t é n o n d é n o r u r é ec o h é r e n t e â v e c c e l l e s d u s y s t è r n e S I : mèt re-ner.lton

SI

rn.N

ENERCIE(TRAVAIL, QUANTITEDE CHALEUR) joule J waÈtheure

Wh = 3,6 kJ

kilowarÈheure

kl.lh = I600 kJ

kilocalorie ou mi I l.i therrni e

k c aI

thermie

th

frigorie

fg

r

4185,5J= 1,163Wh

mth = 106 cal = -1 kcal.

4 185,5 kJ = 1,163 kHh

P O U V O I RC A L O R I F I Q U E Unité

n o n d é n o m m é ec o h é r e n t e

joule

par kilogranrne

avec ceIles

du système SI

:

J/kg

rnillithermie

par kilogramme

mth/kg = 4 185,5 J/kg = 1,163 Ur/kg

rnillithermie

par mètre cube

mth/mr ;4185,5

J/mr = 1,163 wh/mr

PUISSANCU Sl

watÈ

tJ

= I J/s

k!lwôlt

ktl

= lOr tl

Uni.tés employées par 1es électriciens

pour lu rncsure des puisslnc,,rs uppnrentss :

kilovolrampère kVa p o r , r rr a m c s u r e d c s p u i s s a n c e s r é a c L i v e s : kr lovar

kvar

cheval-vapeur

= 735 W

VOIR ENERCIE ET

(1'ernploi de cette unicé ancienne est ler Janvier 1962)

inEerdit

depuis le

P U I S S A N C EP A G E2 6 7

C O N T R A I N T EP. R E S S I O N SI

pascal

Pa

V I S C O S I T E D Y N T YI Q U E SI

pascal

seconde

Pa.s

poiseuilIe

Pl,

(ancienne appelation du pascal, seconde)

pc.rist:

Po

= 0,1 Pa.s

v tscosIT[ c tNE]rAT IQUE U n i r é n o n d é n o n u n é ec o f r é r e n c e a v e c c e l l e s mècre carré sr.-rkrs

par seconde

m r/ s St

du systèmc Sl

:

I = 1{) nri,/s

287

æ8 .urarlEt cALonrFroult lSI,PERAIURI SI

degré Kcl{in

K oc (I t exprer rionr'àegré ceotlgrada' cat lscorrêctc, étant une unité drraglc (ccotlèoc dc grda)).

degré cclcius

lc ccoÈigrrd

COTIDUCTI BILITE TEERITIQUE Unité non dénomée cohérente avcc cellce eatE par Eètre et degré Kelvin

du ryatèEc SI :

I/u.X

cLoBAt DE lRAltSl{ISgIoN IBERUIqUE DE ptROI

co8FrrclEtùÎ

Unité non dénomée cohérente avec cellee

du aystèoe SI:

eatt pâr nèÈre carré et deBré Kelvin

ll/nt..f,

nillitherhie par nètre carré, heure et degré celgiue

oth/dh,.c

.u trt!

3 0,860 Eth/dh..C r 1,163 f/d..L

ttEclitouÉt

INTIIISITE DE COURâNTSLECTRIQUE SI

aopère

A

QUANTITED' ELECTRICITE (quantité dtélectricite C couloob de I anpère) ampère-heure Ah - 3 600 C

SI

tra[sportée

cn I leconde plr un courrot

DIFFERENCE DE POTENTIEL(OU TENSION), FORCEELECTROTOÎRICE SI

volt

V

RESISTANCE ELECTRIqUE SI

oho

O - tO6 n

uégoho ll n

CONDUCTA}ICE ELECTRIQUE Sl

rieoens

S

(conductance électrique électrique de t ohnj,

d'un fil

conductcur ryrnt

une réclstegrce

CÂPACITEELECTRIQUE St

farad

F

uicro farad

æ8

(capacité drun condeneateur étectrique entre ler rrûlturca duquel apparait une différence dê potenti.l de I volt lorrquril cst chargé drune quantité d'électricité de I coulmb). !F

.

t0-' F

Annexes 289 .u r1Ê3oPTlouEs I N T E N S I T EL U M I N E U S E

st

candela

cd

FLUX LUMINEUX

SI

ln

lumen

(flux lumineuxémis dans un stdradian par une sorrrce ponctucl l e uniforne située au soîmet de I'angle sol idc et nyânt une intens ité de I candela).

ECLAIREMENT SI

Iux

lx

( é cl a i r e m e n t d r u n e s r r r f a c e q u i r e ç o i t n o r m a l r - m n n t , d t u n e n r a ni è r e u n i f o r n é m e n t r é p a r t i e , u n f l t r x l u r n i n e r r x d e I l u r n e n o a r n i èt r e c a r r é ) .

UNITES USA LOHGUEUR

(pouce)

inch

' 25,4 mrn

(in.)

(pied) foot (pluriel : f eeE)

( f r = l 2 in) . 304,8 nun

yard

( y d = 3 fr)

- 0 , 9 1 4r n

S U P E R FI C I E square inch

(pouce carré)

(inr)

.

6 , 451 6 c m '

VOLUTE cub ic

inch

(pouce cube)

( i n t ) = 1 6 , 3 8 7 1c r n !

cub ic

foo c

a ^ i ô . 1^ ' , X ô )

tfrr)

c A P ^ Ct 1 Ê US gaI Ion US barrel

U S g aI = 2 3 1 i n r (baril

a m é ri c a i n )

= 28,3168 dmt

= 3 , 7 8 5 4 1I b b l = 4 2 U s g a l= 0 , 1 5 9m '

TEHPS L e s u r r i t é s e c L e u r s a b r é v i a t i o n s s o n t l e s m ê r n e sq - u e l c s u n i t t i s c t ; r b r ô v i a t i o n s "mintttc" est min ct nôn nn ; on cnploie françaises, rnais I'abréviation de "scconde", lrr portr "lreurc" -, 'a I a"a f ^ i c les abréviations sec pour vrlEssE oE nolar roN r c v o l u Èi o r r p c r r n i n u t e ou turn per minuce

(tour prr minutc)

rev /min ou rpm

= | t r/mn

FREOU€NCE I ' u n i t é h e r t z e t s o n a b r i v i a c i o n l t z , i d c r t t i , 1 ' r r ' si c r , l l r . s ( . r u s , 1 r , r ! r ' n l ' r i n c c , s o n t l e s p l u s c o r r e c r e s , m ; r i s o r r ar ô l r v ( 's o r l v c n t I ' r r n i t d r - y r ' l c l r r . r s c c r r n r l c t a b r d ' v i a ti o n s c / s c t c p s

lcs

289

290 OEIIT US gallon pcr ruinutc (gallon aoéricain par oinure)

. 1 . 7 8 5 41 I / o n

US ba rrc I pr:r l r o r r r ( b a r i l

USgal/oin ou Usgpn

aoéricaio par heure) bbl/h

- 0 , t 5 g 9 g 7 u r r/ h

IA83E ounçc

(oncc )

pound

( I ivrc)

shor! ton ou nct too

. 2 9 , 3 4 9 5C lb

- 1 6 o z . 0 , 4 5 3 5 9 2k C

rr.rnueanéricaine

st

rn ,

2 OO0 lb = 907 kg

FOrCÉ p o u n d a l ( f o r c u q u i c c . r n r m u n i q u àe u n c o r p s a y a n t u n e o a s s e de I pound, une .rccilÉrarion de I foot per second per second) (pie,l livre par seconde carrée) . 0,013g255 daN pdl pouutlforcc (livrc force) lbf - 3?,1?40 pdI . 0,444g22daN [JS ton-f r.rrcc (tonrre forqc arnéricaine) 2 0OO lbf = gg9,644 daN PÊ€ 86tOx

COltln^t!ar E

pounu- toree prr Squr r! | nell

toc lt of

(livrc-force

par pouce carré) lbf/in, ou psi = 6 g94,76 pa psi a : absolu psi g ; reLacif

(poucc d'eau)

inlt2O - 2,49089 rnbar ( p i . r . ; r l foot ul e.r!sr r.lrcuu) frll?o - 29,8907 nbar r n c l r u f u c r e r r r y ( p r . , r r c cd e n r c r c u r e ) i n l t g - 3 3 , 8 6 3 9 mbar r.rt s r

Êx€nGrE l r o r s q p o e r r l r , , r u r( c l r c v a r - h c u r e )

hp h

ou hp-hr

= 2,6g452 x

r06J .

I €T9ERATUR€ l)cgrcc l'.rlrrlolreit (dcgré Fahrenheit)

æ0

oF

ou F

t.

.

5

9

f r-

-

1r\

0,745700 ktlh

Annexes

291

Vocabulaire

Les techniques et les technologies soot inlernac iona I es, le vocabulaire qur s?y rattache tend à devenir couun à toutes les I'angues ' Les langages pat des et de nesute étalonnés les apPareils de réq)Lation é.roluent ; ainsi ajustés pat régleujrs sont ûainÈenan! des jnstnrmen ts de conttàTe-mesute d€s irstruEêntistes. IAROUSSE:

contrô1e

Cort!ô1eur, euse Ins ÈruEent

lns truleDlâcion

Instruoenliste RégI age R é g le r

Régleur,euse Régulariser

Régul at ion E c aI o n n er

Âjuster

ÂJusteur

- registre tenu en double) (ancien français : contre-rôle ( l e p r o d u i c f a b r iqué) d r u n contrôle vérification quelqu'un) (être de contrôle du chargé surveillauce (perdre le contrôle de soi-oêue) oaitrise personue chargée d'exercer appareil de coûtrôle (1at. ins appareil appareil figuré :

un contrô1e

trunentuo) servanÈ à exécucer quelque chose (instruoent de nesure) propre à produire des sons qusi.catrx : servir ce qui est enployé pour atteindre un résultar dr instruoent à Ia vengeance de quelqu'un

choix des instruoencs corresPondanr à chaque Partie nus icale ousicien action

qui joue d'un de régulariser

d'une oeuvre

instruoenÈ la ûarche d'une oachi'ne

rendre exacc urr insÈrumenÈde oesure (régler une pendule) Eettre .u poioc le Toncrionnenenc drune oachi'ne (régler un tour) (assujétir à certaines rég!es décider de façon définiti.ve régler une affai,re - detÈre en ordre : régler ses affaires) spécialiste

:

chargé du réglage des arachines

rendre conforrqe aux réglenencs, à la lol' rendre régulier : régulariser la narche d'uqe ooncre e n s e n b l e d e n é c a n i s o e sp e r t n e r È a n c ! e o a i n t i e n d e l i c o n s t f n c e d ' u n e càermrgue. a réqulation fonction : ' v é r i f i e r p a r c o u t p a r a i s o nà u n t j t a L o n , l ' e x a c r i s u d e d e s i n d i c a t i ù n s d ' t r n i n s t r u o e nt rendre lusle adapcer arranger, di,sposer avec soin (ajuster 5a crôvate) t r r c e r e c f t ç o n n e r d e s o r l c . r u x! [ a n a i n d ' . r p r è s u n ? [ J n e t e n s e servant d'un certain noobrc d'oucils ouvrier capablc de réaliser, des piùccs otic:niques.

it partr.r Je l:r::ratitlre 5rute ou r'rsin'ic'

æ1

Annexes 2gl

parles_]\IORMES maisil est Commel'indiquela page98, le calculcornpletestindiqu-é p€r.s qull d'erreur eu pour n'y a vérifier poiiiUfôd,efiecùerun'càculràpide(parexemple iJansles donnéeslourniesà l'ordinateur...) unetuyèreou unventurien utilisant un diaphragme, 6n p"ut â"uler approximativement le graphiqueci-dessous: tâ

d

o

t5

a

./o

Ito

o,9

o,a o.7 q6 o,5 o,4

o,t 0.2 ,|

(origine

"Techniques de I' Ingénieur") :

10-x

c:lcrrl nermet dê trouver ÀP si on connai! d ou de calculer n n r r rn h r p n i r l a À P c h o i s i e . d méthode consiste à calculer un nombreX qui permet druriLiser le graphique:

ll

Calcul

de X :

",

, =

M n2

/

1 ^

^9

M débit masse en kg/h de l'r condurte en flrfl D diamècre intérieur p masse spécif i.quedu fluide en kg/mr À P e n r n md e C E

d qu r 2 / e n p o r t a n t X s u r l e g , r a p h i q u e ' o n E r o u v e l e r r p p o r c D' p e r m e t d e c a L c u l e r c l. -EICgplg :

calcul

d ' u n d i a p h r a g r n Ès u r d e I ' e a u d e c h a u d i è r e '

Débit masse : 87 065 kgi h Densité à P er T" de servtce : .\P : 2 500 mm CE D : diamètre intérieur 1ii :ntt

Calculer

le diamètre d. /

v'' _- 8-ltsZ)' 7 0 6 5 '/ -

87

z:i6'

t--

1

nl-T

2 500

=

87lor

il36'x

I " to-F 9,T * 3O

g't

/t

I 1 q;u * 5 " To, = 43il-3,T2T-5

/r

Sur graphique X = 2,44** d = 154x 0,55 = 85,7 mm R e m a r q u e: I 1 e s t i n u r i l e

= 2,44 x 1o- l

= O,tt

dtagrandir le graphique, la méthode

esÈePPrgrl!Êllvg.

N O T A: L a p a r t i e s u p é r i e u r e d u g r a p h i q u e d o n n e r a p e r E e d e c h a r g e résidue.rre en Z de la Àp pour les diaphragmes seulement.

301 INDEX ALPHABÉTIOUE

absorption(coefficientd'...) 127 147'145 ACCESSOIRES nucléaire aaivité air 14{! alcalinité 251 alimentationélectrique 150 (d'unrégulateur)185 alignement afphabetgrec 244 ampère 23 Annexeslistealphabétique 243 A.O.l.P 129 200 approximation Archimède '132.%6 armature '|/4 asservi(système) 65 atmosohère 45 explosible150 atmosphère atome 21 balancede force 64 balancemanométrique51 baromètre 4€| (lunettes)127 bictrromatiques boude 207 BOURDON4{r,61 brasde levier 19 BROIDA 201 bruit 254 bruitdansles mesures 3.1 bullage 140 BURKERT 58 (ouwagede M.J.) 161 BURTON BURTON(tub€de) 86 buseoalene 62 Cablageélectrique150 cadremobile 25 de) 157 calcul(instrument calculooéralionnel263 (Kelatron)124 calibrateur (pouvoir) 267 calorilique (sonde) 144 capacitive 48. 59 caolsur-transmeneur CARSONLAPLACE 263 cavitation 176 cfraleur(tansmissionde) 283 chaineouverts 207 d'unilés(calculde) 9 changement (ûscosité) 78 cinématique d'absoption127 coefficient d'émissivilé127 coefficienl diél€ctrioue144 coetficient

dassede précision32 colonne(deliquide) 48 compensation(câblede) 117 @mpresseur147 composantsélectroniques2z16 confiance(limitede) 31 " (niveaude) 31 conduaibilité81 diélectrique144 constante (représentation)270 conventionnelle " (teinte) 271 (t) 200,253' de temps constante (tables...couples)272 à281 conversion 5'l d'unitésde pression conversion P/l et l/P 'l 53 convertisseurs couplageélecrique 31 lablesde conversion272 à251 couDles. DalL(tube...) 91 DEBffS 75 débitde gaz 99 décibeldB 247 d e g r éC , F ,K 1 1 3 ÀP (deltaP) 88 densité 18 (organes)91,95, 142 déprimogènes dérivée 188 destubes 24€i désignation détendeurs149 deuxièmedegré(équation)62 91,93 diaphragmes de potentiel23 diffêrence digital(voirnumérique) dilatation des métaux 249 (ouvrage de D.) 218 DINDËLEUX 181 Direcùinverse Doppler 83 85 dynamique(prêssion) EAU 250 échelon182 écoulement76 él€ctrode 144 (composant) 246 électronique émissil(pouvoir)127 127 émission 127 ômissivité E N D R E S+SH A U S E R1 4 6 cinétique87 énergie æ9 E N E R G IE T P U I S S A N C E polentielle87 énergie onreoislreur155

30r

302 ENGELHARD PYRO.CONTROLE 110 epsilon€ 62,244 âquationdu 2èmedeqré 262 âruilibre tg erreur(calculd') 35 erreur(caused') 38 erreurrelative 35 fiabitiré30 fibreoptique 252 fidelité 31 FISHER CONTROLS219 flottante(r6gulation)209 fonciionde transfert 65 fonciionde transfertdu ler ordra 253 tonclionnel(schéma) 195 force 19 FOXBORO58 traclion g "lnler" 22 fusion(température de) 282 g 2 * gain(régulateu4lg0 gain(starique)199 gamma(ï rayons 145 GAZ(débitde) 99 GEORGIN 1'51 glycol 251 (représentation) graphique 13 humiditéde l'air 255 humidité (mesure d,) 256 hydrostatique43 hygromètre255 hystérésis32 IMPLANTATION 161 incertitudes 31 indicateur147 information3 ,59 instable(procâJé)197 instrument de calcul 157 insufflationI 40 int{lrale (d'unel. du temps)183 intensité de courant 23 Invar 249 Inverse/Dired181 Justesse32 K k e l v i n1 1 2 Karman(effet) 87 KELATRON 147 KROHNE 75 Lambda(l) 2t laminaire(écoulement) 77 lovier 19 linéaire14 linôarité32,154 302

Log et log 257 longueurs d'ondes 22 ludion g4 lunettespyromériques 127 manomètre 4€! MASONEILAN178 massespécifiqueet massevolumique 19,€t ANNEXES MECI 179 membrane 4{l mesurage 25 m€sureoptiqu€destemp. 127 métaux(dilatationdes) 249 méthodes de mesuraje 25 mercureHg 48 mètrecubes normaux101 microp 21,244 micron um 21 mobililé 31 modecommun 29 momentde force 19 monochromatique (lunette)127 moyennes arith.gâ)m.quadrat. 262 MTBF 30 MTTR 30 multivariables (procédés)204 Newton 17 N I V E A U X1 3 1 normauxmètre-qrbes101 notations du calculopérationnel 263 notespersonnelles (vos).... numérique27, 59,74,216 Ohm A 23 A (oméga) 244 opérateurs analogiques157 opérationnel (calcul) 263 opposition (mérhode d') 26 organes déprimogànes 91,95, 142 OTICFISCHER ET PORTER57 partiqrles 21 PASCAL 44 permittivité 144 personnelles (vosnotes) pertede charge 79,264 "

résiduelle90, 97 pH 265 photon 21 pig€s 132 Pitot 85 platine100Q 124,2æ plongeurs 133 poidsapparsnt t34 poidsspécifiqueou " voiumigue j I

303 pointde rosée 255 poise,pois€uille 78, 287 potentiel(ditférencede) 23 potentielle(énergie) 87 potentiomèùe 26 pousséed'Arôimède 1?+,æ6 pouvoirscaloriliques 267 pourroirsémissifs 127 Prandtl (tubede) 85 précision 35 précision(dassede) 32 9 PRELIMINAIRES PRESSION€ pressionabsolue 45 " atmosphérique45 ' dynamique 85 " hydrostatique4:l ' relative 45 " statiqu€ 85 " vaporisation(de I'eau) 250 PROCÉDÉ195 proportionnel14 proportionnel (r{lulateur) 180 psychromère 255 R 100(table) 268 ENERGIE269 PUISSANCE purgecontinue 140 p y r o m è t r e1 1 1 , 1 2 7 pyrométriques (lunenes)127 quadratique%, %2 quantitéde gaz 99 radiation127,145 radio-activité145 ramo€ 27. 189 rangeabilité67 21,145 rayonnement 145 ionisants rayonnements rayonsga,lma ('y) 1a5 réaction 64, 65 réc€otion 127 (aircomprimé)148 réfrigérant rèolede trois 9 RÈGULATEUR179 REGUI-ATION207 Oplimale z . l I R{TulationOualitative relaisd'amplification62 réponse(duproédé) 198 conventionnslle 270 reor6sentation rôsistance électrique 33 r€ssofl 25 Reynolds 76 fiô (p) 18 rosée (pointd€) 255

"rotamètre".ROTA 92 SAMSON 74 schématonctionnel195 sensibilité31 siemens 81 signald'entrée 10 signalde sortie 10,59 simuler 5l sonde 125 stabilitéd€s m€sures 29 stabilitédesprocédés 197 stable(proédé) 197 statiquo(pression) 85 Systèmsasservi 65 Tablesdes"couples"272à281 î (rau) 200,24 271 toint€sconventionn€llss T E M P E R A T U R E1S1 1 températurede fusion 282 tempsmort(r) 200 tempsde réponsefD 19e tension(envolt) 23 tétrabromured'acétYlènez16 thermislancss125 thermocouples114 THERMO.EST126 hyrislor 246 titres(deI'eau) 251 Tqrricelli 48 torsion(lubede) 133 Toutou Rien(r{lulation) 209 de l'aircomPrimé148 traitemênt transfert (fonctionde ) 65 ûansistor 246 59 TRANSMETTEURS ùansmission59 de chaleur 283 ùansmission tigonométrie 244 rois (ràglede) 9 tubes(désignation)244,æ4 tub€ en U 4€l à) 133 tubede lorsion(niveau tuôulênt(écoulement)76 nrvère 91 (niveaux à...) 146 ulira-sons Unités 17,285à 290 (caloll) 9 unitéscomposées UnirésusA 289 V A N N E S1 6 5 vaporisationde l'eau 250 venturi 91 vide 45 viscosité 78, el Annexes 303

304 rNDEX vocahllaire291 voh 23 vohmètre numérQue27 volumiquevoirmasse vortex 82 wæ (produhen) 108 W consigne180 X mesure 180 '180 Y sortie

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