Equipement

Comment mesurer la densité sur site par vibration.

15 juin 2009 - Virginie Guillerm

Le Liquiphant M de Endress Hauser calcule à partir des informations de fréquence de résonance et de température, la densité ou la concentration en ligne.

Le Liquiphant M de Endress Hauser passe d'un simple détecteur de niveau à un mesureur de densité liquide. Ce capteur à lames vibrantes calcule à partir des informations de fréquence de résonance et de température, la densité ou la concentration en ligne. Cette technique a pour avantage d'être insensible à des imprévus souvent présents dans les procédés agroalimentaires : formation de mousse, présence de bulles d'air, variations de pressions, de température et vibrations. Du point de vue structure, l'instrument ne comporte pas de joint torique, ni de détecteur de défaillance, car l'autosurveillance s'effectue avec une fenêtre de sécurité. La sécurité fonctionnelle permet d'atteindre un indice SIL de 3. Une configuration de l'instrument hors du site est l’un des atouts du Liquiphant M, ce qui facilite sa mise en place et permet de réaliser des économies de temps d’étalonnage et donc d'argent.

Méthodologie de mesure de la densité

Le changement de la fréquence de résonance d’un système à lames vibrantes est directement lié à la densité du produit. Dans un produit à faible densité comme par exemple les gaz liquides (environ 0,4 g/cm3), la fréquence de résonance de la fourche immergée est beaucoup plus élevée que si elle était immergée dans un produit avec une densité plus élevée par exemple de l’eau (env. 0,98 g/cm3).
La densité d’un produit varie également par rapport aux températures et pressions auxquelles il est soumis. L’inter-relation entre densité du fluide, température, pression et fréquence de résonance peut ainsi être calculée. Endress Hauser propose le calculateur FML621 pour compiler les résultats et obtenir une densité dans une cuve, un réservoir ou en ligne sur une tuyauterie.

Application industrielle en cidrerie pour mesurer la fermentation

Pour la fabrication de cidre, le jus de pomme est fermenté approximativement 14 jours. Du sucre est régulièrement ajouté pour maintenir la réaction biologique. L'objectif est de doser la densité du sirop de glucose avec une précision de 0,005g/cm3 pour mieux contrôler le cycle de refroidissement afin de réaliser des économies financières. La problématique de la mesure tient en la formation de bulles dans le produit à mesurer.
Le sucre est ajouté par le haut de la cuve (6m de haut et 3,5m de diamètre) puis est mélangé. Pendant toute la fermentation, environ 15 tonnes sont dissous par étape de deux tonnes. Le sucre mis en solution a une densité moyenne de 1,35g/cm3 (70-72°Brix) et le volume de la cuve de fermentation est de 68000 litres.
Pour suivre l’évolution de densité du mélange, l’industriel s’est équipé chez Endress Hauser d’un Liquiphant M FTL51, d’une sonde de température Pt100 TMR31 et du calculateur FML621. Avec cette méthode, la cidrerie a réussi à mieux contrôler ses besoins en refroidissement. En installant ce système sur ses 48 cuves de fermentation, l’entreprise a économisé 22 000 euros par an.

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