Les capteurs de débit de liquide, parfois également appelés débitmètres massiques, sont des dispositifs conçus pour mesurer le débit d’un liquide qui passe par un point prédéterminé dans un tuyau ou un autre moyen de transmission. Les capteurs de débit offrent de nombreuses fonctionnalités différentes selon l’application. Certains sont capables de mesurer des débits extrêmement faibles de 40 microlitres par minute ou environ la taille d’une goutte d’eau de pluie.
Il existe des dizaines de méthodes différentes utilisées pour le fonctionnement des capteurs de débit de liquide dans les débitmètres. Les débitmètres à pression différentielle placent une obstruction dans un tuyau, et la chute de pression qu’il crée lorsque le liquide s’écoule autour de lui est appliquée à l’équation de Bernoulli pour la conservation de l’énergie dans la dynamique des fluides pour calculer le débit. Un capteur de débit d’eau à plaque à orifice utilise également une plaque d’obstruction dans le tuyau et compare la pression de vitesse ascendante de l’écoulement du liquide à sa pression en aval où le fluide est resserré par la plaque. Les capteurs de débit de liquide à plaque à orifice sont moins chers que les manomètres différentiels et peuvent être utilisés pour mesurer une grande variété de types de débit de fluide.
Les capteurs de débit de liquide à tube Venturi sont utilisés lorsque les pertes de charge sont plus faibles et plus difficiles à mesurer pour les capteurs à plaque à orifice. Ils fonctionnent par une réduction réelle du diamètre du tuyau et calculent le débit différentiel en fonction de cela. Les buses d’écoulement sont une autre conception liée aux capteurs à tube Venturi, qui sont plus couramment utilisés pour mesurer le gaz ou un autre débit d’air dans un tuyau.
Les rotamètres et les débitmètres de vitesse fonctionnent en mesurant directement le passage d’un fluide sous une forme ou une autre. Avec un rotamètre, un flotteur dans le tube monte en fonction de la pression vers le haut et de la flottabilité par rapport à la force de gravité vers le bas, et la hauteur du flotteur est utilisée pour calculer le débit. Un débitmètre de vitesse mesure la vitesse d’écoulement du fluide en plusieurs points de la conduite et calcule une moyenne globale.
Il existe plusieurs autres types courants de capteurs de débit de liquide. Les débitmètres calorimétriques utilisent deux capteurs de température étroitement espacés en contact avec le fluide, mais isolés l’un de l’autre. Un capteur est chauffé et la chute de température sur l’autre capteur peut être utilisée pour déterminer la vitesse à laquelle le liquide s’écoule.
Les capteurs mécaniques de débit de liquide, tels que les débitmètres à turbine et les débitmètres vortex, sont également courants. Les turbines mesurent le débit en fonction des aubes rotatives de l’unité, et les modèles de vortex créent des tourbillons à basse pression dans le courant qui sont comparés au débit de liquide normal. Les débitmètres à déplacement positif utilisent également des aubes rotatives comme des turbines, mais les rotors ajustés avec précision sont plutôt installés en plusieurs points, et le volume de liquide qui passe entre eux pendant certains intervalles de temps est enregistré en comptant les rotations des aubes.
Il existe également des capteurs de débit de liquide sophistiqués qui ne nécessitent aucune mesure directe du liquide. Quelques-uns d’entre eux comprennent des débitmètres électromagnétiques qui mesurent l’effet d’induction électromagnétique. Lorsqu’un conducteur de liquide comme l’eau se déplace dans un tuyau, des bobines magnétiques à l’extérieur de celui-ci produisent une tension directement proportionnelle au débit du liquide. Les débitmètres à ultrasons et Doppler calculent également le débit indirectement, en mesurant les changements de fréquences sonores qui sont affectés à la fois par la vitesse et la direction de l’écoulement du fluide.