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Dans le traitement des fluides industriels, déplacer un liquide d’un point à un autre n’est pas la même chose que contrôler la quantité de liquide entrant dans le processus. Une pompe de transfert conventionnelle peut fournir le volume requis dans une condition de fonctionnement, mais les changements de pression de refoulement, de viscosité, de température ou de conditions d'aspiration peuvent entraîner un déplacement du débit réel. Pour le dosage de produits chimiques, la formulation, la production pharmaceutique, la transformation des aliments et le traitement de l'eau, cette variation peut affecter la composition du produit, l'efficacité du traitement et la répétabilité du processus.
Un système d'équipement de dosage de liquide correctement spécifié est conçu autour du débit requis plutôt que de la simple capacité à transporter du liquide. L’objectif est de livrer une quantité définie de manière répétée dans les conditions réelles du processus. Cela nécessite d'adapter le dispositif de mesure, les matériaux en contact avec le fluide, la pression nominale et la méthode de contrôle au liquide et au processus.
Un appareil de mesure de liquide est un équipement conçu pour mesurer, réguler ou délivrer une quantité contrôlée de liquide à un débit spécifié. Selon l'application, le système peut utiliser une pompe doseuse volumétrique, un débitmètre, une pompe à vitesse variable, une vanne de régulation, un capteur ou une combinaison de ces composants.
Pour les applications de dosage, les pompes doseuses volumétriques sont généralement sélectionnées car leur volume délivré est lié au déplacement et à la fréquence de fonctionnement. La capacité peut ensuite être ajustée en fonction de la longueur de course, de la vitesse de la pompe ou des deux. Cela les rend adaptés au dosage à faible débit et aux applications où un débit d'alimentation contrôlé est requis.
Cependant, la pompe à elle seule ne détermine pas la précision du système complet. La pression, la viscosité, la température, les conditions d'aspiration, la stratégie d'étalonnage et de contrôle peuvent tous affecter le débit délivré. C'est pourquoi le comptage de liquides doit être traité comme un problème de conception de système plutôt que comme un simple exercice de sélection de pompe.
La première étape consiste à définir la plage de fonctionnement complète. Les acheteurs doivent fournir un débit minimum, normal et maximum, plutôt que de spécifier uniquement la capacité maximale.
Par exemple, un processus nécessitant 10 L/h pendant une production normale mais augmentant occasionnellement jusqu'à 50 L/h a des exigences très différentes d'un processus qui fonctionne en continu autour de 45 à 50 L/h. Si la pompe sélectionnée est excessivement surdimensionnée, le point de fonctionnement normal peut tomber près de l'extrémité inférieure de sa plage contrôlable, où le réglage du débit et la répétabilité peuvent devenir plus difficiles.
Le taux de couverture est donc un paramètre de sélection important. Il décrit la relation utilisable entre les débits maximum et minimum dans la plage de performances spécifiée. Un taux de variation de 10 : 1, par exemple, indique une plage contrôlable allant de 100 % à 10 % de la capacité nominale dans les conditions de performance indiquées.
La précision et la répétabilité doivent également être évaluées séparément. La précision décrit dans quelle mesure le débit délivré correspond au point de consigne requis, tandis que la répétabilité concerne la capacité à produire sensiblement le même résultat lorsque les conditions de fonctionnement et les réglages sont répétés. Ces chiffres n'ont de sens que lorsque les conditions de test et la plage de fonctionnement sont clairement définies.
La pression est un autre facteur critique. Une pompe doseuse qui fonctionne correctement à une pression de refoulement stable peut se comporter différemment lorsque la pression en aval change de manière significative. Le système complet doit donc prendre en compte la pression nominale de la pompe, la résistance de la tuyauterie, les conditions de contre-pression et tous les composants de contrôle de pression.
Les propriétés du liquide sont tout aussi importantes. Une viscosité plus élevée peut modifier le comportement d'aspiration, la réponse des vannes et l'efficacité volumétrique, en particulier lorsque l'équipement a été initialement sélectionné pour des liquides à faible viscosité. La température peut également modifier la viscosité et la densité, ce qui signifie qu'un processus manipulant une résine chauffée ou un produit chimique concentré peut nécessiter un dimensionnement différent à partir du même liquide à température ambiante.
Pour les fluides corrosifs, les parties en contact avec le produit doivent être sélectionnées en fonction de leur compatibilité chimique réelle. En fonction de la concentration, de la température et des conditions d'exposition, les matériaux peuvent inclure de l'acier inoxydable, des plastiques techniques, des élastomères ou des alliages spécialisés. La décision concernant le matériau doit être basée sur l'environnement chimique complet plutôt que sur le simple nom chimique.
Il n’existe pas de principe de dosage unique adapté à chaque application.
Pour le dosage de produits chimiques, une pompe doseuse volumétrique à membrane ou à piston peut être appropriée lorsque le processus nécessite un faible débit contrôlé contre une pression relativement élevée. Ces systèmes sont largement utilisés pour les acides, les alcalis, les produits chimiques de traitement et autres fluides de traitement pour lesquels un dosage contrôlé est plus important qu'un simple transfert de liquide.
Pour les processus pharmaceutiques et de formulation, la sélection peut mettre davantage l'accent sur la répétabilité, la compatibilité des matériaux, la nettoyabilité et le débit contrôlé. La pompe et l'agencement de mesure du débit doivent être pris en compte ainsi que les exigences du processus de production et de l'assainissement.
Pour la production d’aliments et de boissons, la viscosité du produit, la température, les exigences en matière d’hygiène et la sensibilité au cisaillement peuvent devenir importantes. Un appareil sélectionné uniquement à partir d'un tableau de débit nominal peut ne pas fonctionner comme prévu si le liquide devient considérablement plus épais à des températures plus basses.
Pour le traitement de l’eau, les débits d’alimentation chimique peuvent changer en fonction de la charge de l’usine ou de la qualité de l’eau mesurée. Une pompe à réglage manuel peut suffire pour une application simple à dose fixe, tandis qu'un processus nécessitant un réglage continu peut utiliser un signal de 4 à 20 mA, une entrée d'impulsion, un VFD ou une commande basée sur un API.
Un débitmètre devient particulièrement utile lorsque le processus nécessite une confirmation de la livraison réelle. Au lieu de supposer que la vitesse de la pompe est égale au débit, le système peut mesurer le débit en aval et utiliser ce signal pour la correction. Dans un arrangement en boucle fermée, la pompe doseuse fournit la source de débit contrôlé tandis que le débitmètre fournit une rétroaction. Le PLC ou le contrôleur peut alors ajuster la vitesse ou la capacité de la pompe en fonction de l'écart mesuré. Les directives en matière de dosage industriel soulignent également que le contrôle précis du débit dépend de la combinaison de la pompe, de la méthode de mesure et de la stratégie de contrôle.
Le réglage manuel de la course ou de la vitesse peut convenir aux processus avec un taux de production relativement constant. C'est simple et ne nécessite pas une architecture de contrôle complète.
Lorsque les conditions du procédé changent, le contrôle électronique devient plus utile. Un signal de 4 à 20 mA peut permettre au dispositif de mesure de suivre une variable de processus externe. Le contrôle par impulsions peut synchroniser le dosage avec un autre équipement ou un signal de débit mesuré. Un VFD peut ajuster la vitesse du moteur, tandis qu'un PLC peut coordonner le fonctionnement de la pompe avec des vannes, des capteurs, des alarmes et d'autres équipements de production.
Le choix correct dépend du temps de réponse du processus et de la plage de contrôle requise. L'automatisation ne doit pas être ajoutée simplement parce qu'elle est disponible ; cela devrait résoudre un problème de contrôle défini.
Le prix des équipements de dosage de liquides peut varier considérablement car les spécifications de l'équipement changent en fonction de l'application.
Le principe du comptage est l’un des premiers facteurs. Une pompe de base à réglage manuel a une structure de coût différente d'un skid complet intégrant une pompe doseuse, un débitmètre, des capteurs de pression, un automate et des interfaces de communication.
Les exigences de débit et de pression affectent également la configuration de l'équipement. Une pression plus élevée peut nécessiter des composants de tête doseuse, des joints et des dispositifs d'entraînement plus solides. Un débit extrêmement faible peut nécessiter une cylindrée plus petite ou un système de contrôle capable de maintenir les performances à faible capacité.
Les matériaux constituent un autre facteur de coût majeur. Les matériaux standard peuvent convenir à l'eau ou aux produits chimiques compatibles, tandis que les liquides corrosifs, à haute température ou agressifs peuvent nécessiter des matériaux mouillés et des composants d'étanchéité spécialisés.
Les exigences de contrôle peuvent encore augmenter l’investissement initial. Le réglage manuel, le contrôle électronique de la course, le fonctionnement VFD et le contrôle en boucle fermée basé sur PLC représentent différents niveaux d'intégration du système. Des capteurs et interfaces de communication supplémentaires peuvent augmenter les coûts matériels et d’ingénierie.
La personnalisation compte également. Une unité standard du catalogue a généralement une structure de prix différente de celle d'un système conçu autour d'une plage de débit, d'un profil de pression, d'une viscosité du liquide, d'un matériau requis et d'une architecture d'automatisation spécifiques.
Plus important encore, le prix d’achat ne doit pas être évalué séparément du coût du cycle de vie. Un dimensionnement incorrect peut augmenter le travail d'étalonnage, le remplacement de la membrane ou du joint, la consommation d'énergie et les pertes de processus. Un système correctement sélectionné peut avoir un prix initial plus élevé tout en réduisant les interruptions de fonctionnement et les besoins de maintenance tout au long de sa durée de vie.
Une comparaison pratique doit commencer par les données réelles du processus :
Débit minimum, normal et maximum
Précision et répétabilité requises
Pression de service et pression maximale
Viscosité et densité du liquide
Température minimale et maximale
Composition chimique et corrosivité
Matériaux mouillés requis
Taux de couverture requis
Contrôle manuel ou automatique
Exigences de 4 à 20 mA, impulsion, VFD ou API
Exigences de retour du débitmètre
Exigences d’étalonnage et de maintenance
Cette spécification donne aux fournisseurs suffisamment d'informations pour recommander un appareil basé sur le processus réel au lieu de simplement citer une pompe avec le débit maximum requis.
RUMI Technology aborde le dosage des liquides du point de vue du processus chimique complet. Depuis le lancement de son premier système de dosage de haute précision et de son premier équipement de mélange à haute efficacité auto-développés en 2018, RUMI s'est concentré sur son rôle de fournisseur de services professionnel d'équipements de chimie fine.
Son expérience couvre les exigences de dosage personnalisées pour les fabricants de peintures et d'encres, les systèmes de mélange pour les entreprises de résines et de nouveaux matériaux, ainsi que les solutions système pour les nouvelles applications énergétiques et de matériaux composites. Plutôt que de traiter la capacité de débit comme seule spécification, RUMI Technology développe des solutions autour de la précision de dosage requise, des caractéristiques du liquide, de la configuration de l'équipement et des conditions de processus.
La société a mis en place un système d'assurance qualité qui comprend des tests en usine de 72 heures et une réponse après-vente de 24 heures, avec les certifications ISO9001 et CE. Son objectif plus large reste le développement de technologies de mélange et de dosage pour les clients nécessitant des solutions intégrées d'équipement de chimie fine.
Pour les acheteurs comparant le prix des équipements de comptage de liquides, la question clé n’est donc pas simplement de savoir quelle offre présente le chiffre initial le plus bas. La comparaison la plus utile consiste à déterminer si le dispositif de dosage de liquide sélectionné peut maintenir la plage de débit, la capacité de pression, la répétabilité et la compatibilité des matériaux requis dans les conditions réelles du procédé, et si la configuration de contrôle et de maintenance restera pratique tout au long de la durée de vie de l'équipement.
