Pfe-Akoupo - Etude Et Simulation de Mise en Place D'un Banc D'essai Pour L'etalonnage Des Debimetres-Cas de Cim [PDF]

Zitiervorschau

République de Côte d’Ivoire

Union-Discipline-Travail

Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique

Ministère de l’Industrie

Centre Régional de Formation Supérieure en Métrologie (CREFSEM)

Mémoire de Fin d’Etude pour l’obtention du diplôme de MASTER 2 en métrologie

Étude et Simulation de Mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Présenté par : M AKOUPO FRANÇOIS XAVIER Auditeur en Master 2 de Métrologie

Tuteur de stage

Encadreur Pédagogique

Mr SERGE LATTA

Dr SOMO COULIBALY

Directeur d’Exploitation à CIM

Enseignant- Chercheur à l’INPHB

Première promotion : 2016-2017

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

DEDICACE A mon père Akoupo Béché A ma mère Aka Adèle Epouse Akoupo A mon Petit frère Akoupo Ben A ma cherie Anicette Kouamé A toute ma famille A tous ceux qui m’ont porté dans leurs cœurs A tous ceux qui me sont chers

DEDICACE

I Akoupo François Xavier

MASTER en métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

REMERCIEMENTS PROPOSEMSOMM Nous ne saurions débuter ce mémoire de fin de cycle sans exprimer notre profonde gratitude et AIRETS notre reconnaissance continuelle à toutes les personnes ont contribué à la réalisation effective du présent mémoire. Nous tenons à remercier particulièrement : ➢ Monsieur SOMO COULIBALY, Enseignant chercheur à l’INP-HB et notre encadreur pédagogique pour son soutien et ses conseils ; ➢ Monsieur ROGER AKPE, Directeur Général de la Compagnie Internationale de Métrologie pour avoir permis notre stage au sein de son entreprise ; ➢ Monsieur SERGE LATTA, Directeur d’exploitation de la Compagnie Internationale de Métrologie pour ses conseils avisés et son apport critique lors de la rédaction de notre mémoire ; ➢ Monsieur Jean Paul APPOUTRI, Responsable du laboratoire de Métrologie de CIM ; ➢

Monsieur Kossi Edem AMEWUHO, Responsable du laboratoire de Métrologie de, Consultant Métrologue à PROCESS INSTRUMENTS Maroc ;

➢ Nos remerciements vont également à l’endroit de tous les professeurs du Centre Régional de Formation Supérieure en Métrologie de Yamoussoukro, pour la qualité de l'enseignement qu'ils ont bien voulu nous prodiguer durant notre formation. Nous terminons nos propos par l’expression notre reconnaissance envers tous ceux qui de prêt ou de loin ont contribué au notre formation.

REMERCIEMENTS

II Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

AVANT-PROPOS

•

AVANT-PROPOS FIGUREST PLISTE Actes de création de l’INP-HB

DES né par Décret 96–678 du 04/09/96, de la fusion de l'École Nationale Supérieure d'Agronomie TABLEAUXROPOS (ENSA), l'École Nationale Supérieure des Travaux Publics (ENSTP), l'Institut Agricole de

L'Institut National Polytechnique Félix HOUPHOUËT-BOIGNY, en abrégé INP–HB, est

Bouaké (IAB) et de l'Institut National Supérieur de l'Enseignement Technique (INSET), quatre établissements que l'on désignait communément sous le vocable Grandes Écoles de Yamoussoukro. Aujourd’hui, l'INP-HB compte en son sein ; non seulement huit (8) écoles : •

Missions de l’INP-HB :

Définies par le décret 96-678 du 04/09/96, les missions de l’INP-HB sont : •

La formation initiale et la formation continue : formations diplômantes et qualifiantes de techniciens supérieurs, d’ingénieurs (des techniques ou de conception) dans les domaines de l’industrie, du commerce, de l’administration, du génie civil, des mines et de l’agronomie ;

•

La recherche appliquée dans les domaines précédemment cités ;

-L’assistance et la production au profit des entreprises et administrations. •

Ambitions de l’INP-HB

Ses ambitions sont à la mesure des espoirs que la nation ivoirienne et la sous-région placent en lui pour la formation des élites, qui leurs assureront une présence digne dans le concert des nations du troisième millénaire. Il ambitionne aussi de développer son leadership tant au plan national qu’à l’échelle sous régionale dans le domaine de la formation et de la recherche technique et technologique. •

Les écoles et centres de formation de l’INP-HB

Aujourd’hui, l'INP-HB compte en son sein huit (8) écoles que sont : •

Ecole Supérieure d’Agronomie (ESA) ;

•

Ecole Supérieure d’Industrie (ESI) ;

III Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

•

Ecole Supérieure de Commerce et d’Administration des Entreprises (ESCAE) ;

•

Ecole Supérieure des Travaux Publics (ESTP) ;

•

Ecole Supérieure des Mines et de Géologie (ESMG) ;

•

Ecole de Formation Continue et de Perfectionnement des Cadres (EFCPC) ;

•

Classes Préparatoires aux Grandes Ecole (CPGE) ;

•

Ecole Doctorale polytechnique (EDP).

Et quatre (4) centres à savoir : •

Centre de Préparation aux Diplômes de l’Expertise Comptable (CPDEC) ;

•

Centre d'Excellence Africain des Mines et Environnement Minier (CEA-MEM) ;

•

Centre de formation pour l’obtention d’un Diplôme d’Études Supérieures de Comptabilité et de Gestion Financière (DESCOGEF) ;

•

Centre Régional de Formation Supérieure En Métrologie (CREFSEM).

C'est au sein du CREFSEM que nous suivons, sur un (1) an, une formation de Master en Métrologie. Elle initie au terme de la formation de ses auditeurs, un projet de fin d'Études sur des thèmes ayant trait à la formation des auditeurs. Celui-ci est sanctionné par un rapport écrit et soutenu devant un jury d’évaluation pour l’obtention du Diplôme de Master professionnel en Métrologie. C’est dans ce cadre que nous avons effectué un stage du 06 juin au 06septembre 2017 au sein de la Compagnie Internationale de Métrologie (CIM).

SOMMAIRE

IV Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

SOMMAIRE DEDICACE ................................................................................................................................. I REMERCIEMENTS ................................................................................................................. II AVANT-PROPOS .................................................................................................................. III SOMMAIRE ............................................................................................................................ IV LISTE DES FIGURES ............................................................................................................ VI LISTE DES TABLEAUX .......................................................................................................VII RESUME ............................................................................................................................... VIII ABSTRACT ............................................................................................................................. IX INTRODUCTION ...................................................................................................................... 1 PREMIERE PARTIE : APERÇU GÉNÉRAL DU CADRE D’ÉTUDE ................................... 2 CHAPITRE I : PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL.................................. 3 CHAPITRE 2 : PRESENTATION DES METHODES D’ETALONNAGE DE DEBITMETRES ........................................................................................................................ 9 DEUXIEME PARTIE : SIMULATION DU BANC D’ESSAI ............................................... 17 CHAPITRE 3 : ETUDE DE L’EXISTANT ............................................................................ 18 CHAPITRE 4 : SPECIFICATIONS TECHNIQUES DU BANC D’ESSAI ........................... 24 TROISIEME PARTIE : EXPLOITATION DU BANC D’ESSAI .......................................... 45 CHAPITRE 5 : EVALUATION DES INCERTITUDES ........................................................ 46 CHAPITRE 6 : ESTIMATION ECONOMIQUE DU PROJET .............................................. 55 CONCLUSION ........................................................................................................................ 57 RECOMMANDATIONS ......................................................................................................... 58 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES .................................................................................. X GLOSSAIRE ...........................................................................................................................XII ANNEXES ......................................................................................................................... XVIII

V Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

LISTE DES FIGURES

LISTE DES FIGURES

Référence

Titre de la figure……………………………………………………….

page

Figure 1.1

Organigramme de CIM………………………………………………….

5

Figure 2.1

Principe de la mesure du débit par la mesure de la différence de temps de transit………………………………………………………………….

11

Figure 2.2

Débitmètre à étalonner dans la section de mesure………………………

13

Figure 2.3

Banc d’essai gravimétrique………………………………………………

13

Figure 2.4

jauge de volume de précision……………………………………………

14

Figure 3.1

Kit du débitmètre OPTISONIC 6300 P…………………………………

18

Figure 3.3

Convertisseur de mesure UFC 300 P……………………………………

19

Figure 3.4

Capteur monorail……………………………………………………….

19

Figure 3.5

Boîtier de raccordement d’Entrée/Sortie…………………………………

20

Figure 3.6

Principe de mesure……………………………………………………….

20

Figure 3.7

Cuve à eau de CIM……………………………………………………….

21

Figure 4.1

Pompe en circuit ouvert…………………………………………………..

26

Figure 4.2

Pompe en charge…………………………………………………………

26

Figure 4.3

Pompe immergée…………………………………………………………

26

Figure 4.4

Circulateur……………………………………………………………….

28

Figure 4.5

Dispositif monobloc à vitesse variable…………………………………..

28

Figure 4.6

Brides à orifice…………………………………………………………..

33

Figure 4.6

Schéma du banc d’essai………………………………………………….

35

Figure 4.7

Disposition des rails……………………………………………………… 37

Figure 4.8

Schéma fonctionnel du dispositif de mesure……………………………..

38

Figure 4.8

Installation de la pompe et des manomètres……………………………..

42

Figure 4.9

Installation des tuyauteries……………………………………………….

42

Figure 4.10 Installation de protection électrique du banc……………………………. Figure 4.12 Installation du moteur monophasé de la pompe………………………… Figure 4.12 Branchement contacteur Mano et régulateur de niveau sur un démarreur direct…………………………………………………………………….. Figure 5.1- Diagramme d’Ishikawa………………………………………………… Figure 5.2 déclaration de conformité………………………………………………

43 44

VI Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

44 49 55

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

LISTE DES TABLEAUX Référence

Titre du tableau ……………………………………………………….

Tableau 1

- choix des débitmètres par type de fluide……………………………... 11

Tableau 2

- choix par performance de mesure …………………………………… 12

Tableau 3

- caractéristiques de pompe du banc d’essai…………………………..

Tableau 4

-Coefficient Kac pour accessoires de tuyauterie……………………… 29

Tableau 5

- valeurs possibles de k en fonction du niveau de confiance…………

52

Tableau 6

- Les marges de tolérance en fonction de la classe d’exactitude……...

53

Tableau 7

- récapitulatif des dépenses…………………………………………….

55

Tableau 8

- récapitulatif des calculs sur l’échantillon ……………………………...

56

LISTE DES TABLEAUX

VII Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

page

28

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

RESUME La maitrise des mesures de débits est d’une difficulté majeure en entreprise et dans le commerce. Cependant, il manque des structures locales avec des équipements adéquats pour effectuer l’étalonnage de ces appareils. Face à ce problème, la Compagnie International de Métrologie (CIM) soucieuse d’accompagner les industriels dans la gestion de leur service de métrologie, s’y est fortement intéressée. De ce fait, notre projet de fin d'étude porte sur l’étude et la simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage de débitmètres. Dans un contexte de recherche de solution face à ce besoin grandissant et dans le but d’optimiser les ressources de CIM, un diagnostic objectif en vue de mener des activités d’étalonnage des débitmètres s’avérait nécessaire. L’objectif général de ce projet est de proposer un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres et de faire une simulation de son fonctionnement. Pour atteindre nos objectifs, notre démarche méthodologique est basée sur la recherche documentaire et les enquête dans des entreprises. Les résultats de nos travaux ont conduit à la proposition d’une procédure d’étalonnage, d’un modèle de certificat d’étalonnage, d’un constat de vérification des débitmètres, d’un modèle de fiche de relevé de mesure et d’une méthode d’évaluation des incertitudes de mesure. Nous avons également conçu un outil informatique de gestion du fonctionnement du banc. Mots clés : ➢ Banc d’essai ➢ Constat de vérification ➢ Débit ➢ Etalonnage ➢ Evaluation des incertitudes

RESUME

VIII Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

ABSTRACT The mastery of flow measurements is a major difficulty in business and trade. However, they are not local structures with adequate equipment to calibrate these devices. Faced with this problem, the International Metrology Company (CIM), which assists industrialists in the management of their metrology service, was very interested in it. As a result, our study project focuses on the study and simulation of the establishment of a test bench for calibration of flow meters. In the context of finding a solution to this growing need and in order to optimize the resources of CIM, an objective diagnosis in order to carry out calibration activities of the flow meters proved to be necessary. The general objective of this project is to propose a test bench for calibration of flow meters and to simulate its operation. To achieve our objectives, our methodological approach is based on documentary research and surveys in companies. The results of our work led to the proposal of a calibration procedure, a calibration certificate template, a flowmeter verification report, a measurement report card template and a method for evaluating measurement uncertainties. We also designed a computer tool for managing the operation of the bench. Keywords : ➢ Verification statement ➢ Flow ➢ Calibration ➢ Assessment of uncertainties

ABSTRACT

IX Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

INTRODUCTION

Les produits du quotidien sont vendus, dosés et facturés sous forme liquide, et/ou gazeuse. Ces échanges commerciaux impliquent d’importantes sommes d’argent et il est souvent difficile d’estimer la quantité de fluide vendue, achetée, ou consommée. C’est pourquoi nous utilisons des débitmètres pour mesurer la consommation. Ces compteurs permettent d’enregistrer la quantité de fluide et de déterminer le prix à payer. Pour les petites quantités, les erreurs de mesure ne risquent pas de provoquer des pertes significatives mais pour des pétroliers aux capacités immenses, la moindre erreur de mesure peut avoir pour conséquence d’énormes déficits dans la comptabilité finale, parfois au détriment du consommateur, parfois au détriment du fournisseur. Du coup, il se pose le problème de la maîtrise des débits et des facteurs d’influence de ces mesures. La surveillance périodique et le contrôle des débitmètres sont alors devenus une nécessité en entreprise. Et pourtant, un grand nombre d’industriels ignorent comment assurer la traçabilité de ces équipements de mesures. C’est pourquoi tous les instruments de mesure doivent répondre à certaines exigences légales. Comment savoir si un débitmètre est vraiment exact ? L’étalonnage est la seule façon de répondre clairement à cette question. Mais les activités l’étalonnage de ces instruments sont souvent délicates à mettre en œuvre. Elles impliquent en effet, l’utilisation d’équipements spécifiques évoluant dans un environnement de qualité contrôlée. C’est dans cette optique que la Compagnie International de Métrologie (CIM), soucieuse d’accompagner ces clients dans le suivi métrologique de leurs équipements de mesure, nous a confié ce projet « Etude et simulation d’une mise en place de banc d’essai d’étalonnage des débitmètres : cas de CIM ». L’objectif est de concevoir un banc d’essai capable d’assurer le raccordement métrologique de débitmètres et de garantir la confiance dans les mesures de nos clients de l’industrie. Pour mener à bien notre travail nous l’avons subdivisé en trois (3) parties. La première partie présente l’aperçu général du cadre d’étude notamment le laboratoire de métrologie de CIM. La deuxième partie consiste à la simulation du banc d’essai en commençant par l’étude de l’existant suivi du choix de la méthode d’étalonnage utilisée par le banc et la définition de ses spécifications techniques. La troisième partie est consacrée à l’exploitation du banc. 1 Akoupo François Xavier

MASTER en métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Première partie : APERÇU GÉNÉRAL DU CADRE D’ÉTUDE

Première partie : Aperçu général du cadre d’étude

2 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Chapitre I : PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL 1. Historique et généralités 1.1. Historique Crée en janvier 2005 sous le nom d’Assistance Technique en Automation et Métrologie (ASTECAUM) par un groupe d’Ingénieurs, la société porte depuis 2008 le nom de Compagnie Internationale de Métrologie (CIM), sous l’impulsion de la forte demande de services en métrologie. La Compagnie Internationale de Métrologie est située à Cocody Angré Château à la fin du boulevard Latrille. 1.2. Généralités sur CIM Compagnie Internationale de Métrologie (CIM) a pour statut juridique de société anonyme à responsabilité limité (SARL) avec un capital de dix million (10.000.000) FCFA, elle emploie une trentaine de salariés en Côte d’Ivoire. CIM une société sous régionale qui intervient principalement en Côte d’Ivoire et Afrique Sud Saharienne. Elle est basée en Côte d’Ivoire avec des succursales au Sénégal et au Burkina-Faso 2. Les Objectifs et activités 2.1. Les Objectifs La CIM s’est donnée pour objectif : ➢ d’accompagner les industriels dans leur quête de qualité en leur fournissant tout outil nécessaire à la maîtrise de la mesure, d’où le slogan « pas de compromis, maîtriser vos mesures ». ➢ de garantir la bonne qualité de nos prestations afin de satisfaire continuellement nos clients. ➢ d’offrir des services efficaces pour une productivité efficiente des industriels Dans le but de parfaire sa mission auprès de sa clientèle, la CIM a tissé des relations de partenariats avec de grandes entreprises telles que :

3 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

➢ Metler Toledo en 2008 (Partenaire Suisse, n°1 mondial en analyse et pesage en industrie et laboratoire), ➢ Wika et Testo en 2012 (Partenaires Allemands exclusif dans la distribution des instruments de Température et de pression), ➢ Leco en 2014 (Partenaire Américain, contrat de distribution des instruments de détection de toute substance chimique ou organique). 2.2. Les Activités de La Compagnie Internationale de Métrologie (CIM) Les activités de CIM sont les suivantes : ➢ la réalisation d’opérations d’étalonnage et/ou de vérification des équipements de contrôle, de mesure et d’essai (ECME), ➢ la vente des ECME, ➢ le service après-vente, ➢ le conseil et la formation aux entreprises.

3. Organisation et gestion Une bonne organisation passe par une définition claire des responsabilités, de l’autorité et des rapports entre tous les collaborateurs dont l’activité a une incidence sur la qualité de nos prestations. 3.1. Organisation CIM est organisé selon l’organigramme ci-dessous.

4 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Directeur Général Assistante de Direction

Responsable Qualité

Responsable Infrastructure

Responsable Financier

Responsable Ressources Humaines

Responsable D’exploitation Assistante de Direction

Responsable Logistique

Chef Comptable Assistante Comptable

Responsable Recherche et Développement

Responsable Commercial

Responsable Technique

Responsable Marketing Assistante Technique

Commercial Laboratoire Commercial Industrie

Responsable Laboratoire Techniciens

Commercial Services

Responsable SAV Techniciens

Figure 1.1- Organigramme de CIM

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

3.2. Description des postes Les rapports entre les personnes des différents services, les responsabilités et liens hiérarchiques sont définies. 3.2.1. DGA En charge du développement des activités de CIM dans la sous-région (Guinée, Togo, Benin, Burkina, Mali, Niger). 3.2.2. Directeur d’Exploitation ➢ Prospecter, développer et suivre les clients à grands comptes. ➢ Superviser l’administration et la logistique des ventes. ➢ Encadrer toute l’équipe de vente. ➢ Superviser les activités du laboratoire d’étalonnage. ➢ Veiller au savoir-faire technique de l’entreprise, à l’efficacité des moyens de production et à l’optimisation des installations. 3.2.3. Responsable des Ressources Humaines ➢ Charger du recrutement, des affaires sociales et de la formation en accord avec la politique définie par l’entreprise. ➢ Identifier les besoins en formation des travailleurs en collaboration avec leurs Responsables hiérarchiques. ➢ Veiller à l’application des droits du travail par l’entreprise. ➢ Assurer le respect du règlement intérieur et toutes autres dispositions au sein de l’entreprise. 3.2.4. Responsable Infrastructure ➢ Veiller à l’approvisionnement de son domaine et alerter les personnes compétentes pour le maintien d’un stock suffisant. ➢ Superviser la réception, l’installation et la vérification de matériel lors de sa première mise en service. ➢ Superviser les réparations du matériel et leur envoi. ➢ Gérer le parc matériel et logiciel, optimiser son utilisation. ➢ Assurer la veille technologique et suivre les développements informatiques.

6 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

3.2.5. Responsable Financier ➢ Suivre l’activité comptable et financière. ➢ Réaliser des études économiques et financières relatives aux investisseurs de l’entreprise. ➢ Assurer la gestion du portefeuille, élaborer et suivre la paie ➢ Analyse des données comptables et financières. ➢ Préparer les budgets avec les responsables concernés. 3.2.6. Responsable Laboratoire ➢ S’assurer de la disponibilité du matériel, des consommables. ➢ Vérifier l’intégrité du matériel utilisé et/ou livré. ➢ Mettre au point un protocole en collaboration avec le Responsable Technique et l’équipe projet. ➢ Superviser le suivi métrologique des appareils. 4. Présentation du service d’accueil Dans le cadre de notre stage, nous avions été accueillies au service technique de CIM. Nos travaux ont été effectués dans le laboratoire de métrologie, sous la conduite du responsable technique et la supervision du Directeur d’exploitation. Le service technique se divise en deux sous-services que sont : le Service Après-Vente (SAV) et le service de métrologie. Le service technique est assuré par une équipe de douze (12) personnes, dont un responsable technique, un responsable de laboratoire, un responsable SAV, six(6) techniciens et trois (3) stagiaires ingénieurs métrologues. Pour mener à bien ses activités, le service technique s’est doté de deux laboratoires à savoir le laboratoire de température accrédité et le laboratoire général. 4.1. Laboratoire général Le laboratoire général est composé du laboratoire de pression, du laboratoire de masse, du laboratoire débit, du laboratoire couple et force. A cela, il faut ajouter l’atelier de maintenance pour les SAV. ➢ Le laboratoire débimétrie : Ce laboratoire est équipé de deux (2) débitmètres ultrasoniques de référence un KROHNE 6300 et un FLUXUS G601, ces deux équipements servent à faire des contrôles sur site. 7 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

➢ Le laboratoire de pression : Il comprend une balance manométrique et un manomètre étalon, pour les opérations de vérifications et d’étalonnages. ➢ Le laboratoire de masse Ce laboratoire est composé de cinq (5) coffrets de poids étalon de classe F1, deux (2) coffrets de poids étalon de classe E2 et vingt-cinq (25) masses étalons de vingt (20) kg. Ces coffrets sont utilisés pour l’étalonnage des balances site et au laboratoire. ➢ Le laboratoire couple et force Pour l’étalonnage et la vérification des presses ou capteurs de force, le laboratoire est équipé d’une chaine de force étalon d’une capacité de 3000kN. Elle est utilisée pour des travaux au laboratoire et sur site. ➢ L’atelier de maintenance Cet atelier est le lieu de maintenance des équipements défectueux des clients. On y fait également l’ajustage des équipements après réparations ou vérification et/ou étalonnage. Gestion des consommables et de solution tampons pour étalonnage des PH-mètres font partie des tâches assignées à la maintenance. 4.2. Laboratoire de température accrédité Ce laboratoire comprend deux types d’équipements, des équipements sous accréditation dédiés au laboratoire de température accrédité COFRAC et des équipements qui ne sont pas soumis à l’accréditation. Deux types de travaux y sont effectués : les travaux sous accréditation avec les équipements dédiés et dont la plage de mesure est couverte par la portée d’accréditation en température de CIM (bain marine et sonde PT100, porté -10°C à 80 °C). A l’issue de ces travaux un certificat d’étalonnage portant le logo COFRAC est délivré. Pour les travaux effectués en dehors de la plage d’accréditation, les certificats et/constats de vérification délivrés ne comportent pas de logo COFRAC, seul le logo de CIM y figure. Les équipements de ce laboratoire sont listés dans l’annexe 1.

8 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

CHAPITRE 2 : PRESENTATION DES METHODES D’ETALONNAGE DE DEBITMETRES

1. Etude des débitmètres de liquides en utilisation industrielle Nous allons passer en revue les principaux types de compteurs installés sur des conduites en charge, en essayant de mettre en évidence leurs qualités et leurs défauts afin de conduire à un choix judicieux pour un mesurage de bonne qualité. 1.1. Organes déprimogènes – Diaphragme Le principe de fonctionnement est le suivant : un dispositif créant une forte chute de pression est intercalé sur la conduite. La mesure de cette chute de pression permet le calcul du débit. La pression différentielle doit être mesurée avec précision. Ce matériel est facile à réaliser, peu onéreux, mais l’installation doit respecter des longueurs droites amont et aval importantes. 1.2. Compteurs à turbine Le principe de fonctionnement des compteurs à turbine, consiste à déterminer la vitesse d’écoulement du liquide dans le corps du compteur assure la rotation d’une turbine ou hélice. La vitesse de rotation de la turbine est proportionnelle au débit du liquide. Un système électromagnétique (capteur) ou un système mécanique avec engrenages transmet au dispositif indicateur l’information sur le volume de liquide ayant traversé le compteur. Pour une utilisation correcte d’un compteur à turbine il faut prévoir un filtre en amont sur la conduite et respecter les longueurs droites amont et aval indiquées par le constructeur. 1.3. Compteur électromagnétique La condition impérative relative à son emploi est que la conductivité électrique du fluide soit au moins de 10-6 s/cm. La mesure de la tension V conduit directement au débit volumique et par suite à l’indication du totalisateur. Un compteur électromagnétique peut être utilisé avec tous les liquides conducteurs, même chargés, et le respect des longueurs droites des canalisations n’est pas impératif. 1.4. Compteur à ultrasons Le principe de fonctionnement est basé sur la mesure de la vitesse du liquide dans la canalisation. Plusieurs principes physiques sont utilisés mais le plus répandu est celui de la

9 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

mesure par différence de temps de transit. L’onde ultrasonore est transmise de la sonde aval à la sonde amont et inversement et les temps de transit des ondes dans le liquide peuvent être mesurés. L

Sonde amont(1)

a

Sens écoulement

U Sonde aval(2) D

Figure 2.1- Principe de la mesure du débit par la mesure de la différence de temps de transit L

𝑇2 = C−𝑈cos(𝑎)

et

L

𝑇2 = C+𝑈 cos(𝑎)

L : distance séparant les 2 sondes C : vitesse du son dans le liquide 𝑈 : vitesse du liquide dans la canalisation a : angle de la droite reliant les 2 sondes et de l’axe de la canalisation T1 : temps de parcours des ultrasons pour aller de la sonde 1 (sonde amont) à la sonde 2 (sonde aval) T2 : temps de parcours des ultrasons pour aller de la sonde 2 (sonde aval) à la sonde 1 (sonde L

amont) Si la distance axiale des 2 sondes est D : cos(𝑎) = D De ces 2 relations on en déduit la vitesse du liquide : 𝐿2

𝛥𝑇

𝑈 = 2𝐷 𝑇 ×𝑇 1

2

Avec 𝛥𝑇 = 𝑇2 − 𝑇1

Une bonne utilisation de ces débitmètres exige de respecter des longueurs droites de canalisations préconisées et les conditions d’implantation. Ce type de débitmètre peut être couplé à un micro-ordinateur équipé d’un logiciel définissant les paramètres de l’application et permettant de suivre en temps réel les différents paramètres de mesure (débit, vitesse d’écoulement, température du liquide).

10 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

1.5. Compteur à effet Coriolis Le compteur à effet Coriolis est un compteur massique conduisant à la mesure d’une masse (kg), le débit étant exprimé en kg/s. L’instrument est constitué par un tube en U dans lequel circule le liquide. Ce tube est animé d’un mouvement de rotation autour de la branche qui rejoint les deux extrémités du U. Sous l’action des forces de Coriolis engendrées par le système, le tube en U se déforme et les capteurs qui mesurent ces déformations transmettent un signal électrique. La force de Coriolis étant proportionnelle au débit massique, il suffit de réaliser dans de bonnes conditions l’appréciation des déformations. Ce matériel n’est pas sensible à la composition chimique du liquide, à sa température, sa pression, sa viscosité et au profil des vitesses. Il ne nécessite que des longueurs droites peu importantes et un entretien réduit. C’est un instrument sensible aux vibrations extérieures, encombrant et coûteux. 1.6. Choix de débitmètres Les tableaux ci-dessous présentent comment choisir un débitmètre en fonction de la nature du liquide à mesurer et des performances des débitmètres : Tableau 1- choix des débitmètres par type de fluide LIQUIDE DEBITMETRES

GAZ

Propre chargé très visqueux conducteur Polyphasique Propre chargé chargé

Diaphragme

+

+

Venturi

+

+-

Débitmètre à flotteur Compteur volumétrique

+

+-

+-

+

+

+

+

+

Electromagnétique +

+

Vortex

+

+

Ultrason

+

+

Coriolis

+

Thermique

+

+-

+

+

+

+

+ +

+

++

+-

+-

+

+

11 Akoupo François Xavier

+-

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Tableau 2- choix par performance de mesure DEBITMETRES

Exactitude

Dynamique

Perte de charge

Diaphragme

0,7 à 2 %

3/1

50 à 90% de ΔPmes

Venturi

0,7 à 1,5 %

3/1

10 à 20% de ΔPmes

Débitmètre à flotteur

0,5 à 5 %

10/1

0,0025 à 0,5 bar

Compteur volumétrique Electromagnétique

0,5 à 1%

20/1 à 50/1

très variable

0,5 à 1%

10/1

Négligeable

Vortex

0,75 à 1,5%

10/1

idem diaphragme

Ultrason

0, 5 à 5%

10/1 à 40/1

Négligeable

Coriolis

0,2 à 0,4 %

25/1

0,004 à 2 bar

Thermique

1%

10/1

Faible

2. Les méthodes d’étalonnage de débitmètres 2.1. La méthode gravimétrique 2.1.1. Le principe de la méthode : La méthode gravimétrique consiste à calculer le débit massique de référence sur la base des données collectées (la durée et le masse d’eau mesurée) puis le comparer à la valeur mesurée par l’équipement à étalonner. Le débit massique est la masse de fluide par unité de temps qui traverse une section droite quelconque de la conduite. La formule de calcul est la suivante : 𝑄𝑚 =

M t

Qm s’exprimé en kg⋅s-1 Avec : M la masse en kilogramme (kg) t le temps en seconde (s) 12 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

2.1.2. La description de la méthode : Lors d’un étalonnage, on détermine selon quelle ampleur une valeur indiquée par un débitmètre diverge ou non d’un étalon défini. Pour ce faire, l’instrument à étalonner est installé dans la section de mesure du banc d’étalonnage, puis relié électriquement au système de commande.

Figure 2.2 - Débitmètre à étalonner dans la section de mesure L’instrument à étalonner et l’étalon (une balance de haute précision) sont liés l’un à l’autre par un système de tuyauterie formant un circuit. Une pompe assure une circulation d’eau homogène à travers cette tuyauterie. Un réservoir d’alimentation veille à ce qu’une quantité d’eau suffisante soit disponible pour l’étalonnage. Les équipements de test les plus importants pour les bancs d’étalonnage gravimétrique sont la balance et son récipient de pesage. Associés à un chronomètre, ces équipements sont utilisés pour déterminer le débit de référence.

Figure 2.3- Banc d’essai gravimétrique

13 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Le processus d’étalonnage commence lorsque l’eau arrive dans le système et que le débit ait atteint la consigne souhaitée. Une fois le débit stabilisé, l’étalonnage peut commencer. Le flux d’eau est ensuite dirigé à grande vitesse dans le récipient de pesage. Tandis qu’au même moment le système de commande de l’installation active le compteur électronique de l’instrument testé. Au terme d’une durée définie au préalable, la mesure est terminée et l’écoulement de l’eau dans le récipient de pesage est arrêté. La dernière étape de l’étalonnage consiste à calculer le débit massique de référence sur la base des données collectées, à savoir la durée et la masse d’eau mesurée. Cette valeur de référence déterminée avec la balance est comparée à la valeur mesurée par l’équipement à étalonner afin de définir l’écart entre les deux. Cette comparaison permet par la suite de corriger des différences infimes en ajustant l’instrument. 2.2. Méthode volumétrique 2.2.1. Principe de la méthode : Le débit volumique est le volume de fluide par unité de temps qui traverse une section droite quelconque de la conduite. Sa formule de calcul est la suivante : 𝑄𝑣 =

V t

Il s‘exprime en mètre cube par seconde (m 3⋅s-1) Avec V le volume en mètre cube (m3) et t le temps en seconde (s) Le Principe de l’étalonnage la méthode volumétrique consiste à calculer le débit volumique de référence sur la base des données collectées puis le comparer à la valeur mesurée par l’équipement à étalonner. En réalité, les méthodes gravimétrique et Volumétrique sont liées, car il existe une relation entre le débit massique et le débit volumique. ρ=

M V

→

M = ρV

→

𝑄𝑚 = 𝜌𝑄𝑣

En remplaçant M par sa valeur on obtient : 𝑄𝑚 =

ρV t

14 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

2.2.2. Description de la méthode : Cette méthode est similaire dans sa description à la méthode gravimétrique, sauf qu’ici à la place de la balance (l’étalon dans la méthode gravimétrique), la méthode volumétrique se sert d’un récipient de mesure. La quantité d’eau collectée dans ce récipient est mesurée par une jauge de volume de précision. L’instrument à étalonner et l’étalon (récipient équipé d’une jauge de volume de précision.) sont liés l’un à l’autre par un système de tuyauterie formant un circuit.

Figure 2.4- jauge de volume de précision Les équipements de test les plus importants pour les bancs d’étalonnage volumétrique sont le récipient et la jauge de volume de précision. Associés à un chronomètre, ces équipements sont utilisés pour déterminer le débit de référence. L’étalonnage consiste à calculer le débit volumique de référence sur la base des données collectées. Cette valeur de référence déterminée à l’aide d’une jauge de volume de précision est comparée à la valeur mesurée par l’équipement à étalonner afin de définir l’écart entre les deux. 2.3. Méthode par comparaison 2.3.1. Principe de la méthode : Le principe de la méthode est basé sur la comparaison de la valeur mesurée par le débitmètre à étalonner à une valeur de référence. La valeur de référence est moyennée pour être utilisé comme valeur de comparaison. Ces appareils sont eux-mêmes étalonnés périodiquement à l’aide d’étalons de transfert.

15 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

2.3.2. Description de la méthode D’abord, il est important de réunir l’ensemble des informations fournies par le client pour garantir une traçabilité de la prestation. Après validation de la prise en charge, le débitmètre à étalonner est installé sur le banc. Vient ensuite la saisie des paramètres d’étalonnage spécifiques aux besoins de la prestation. Le banc est configuré en fonction de ces paramètres. L’étalonnage se fait en standard en trois (3) points couvrants l’étendue de mesure de l’instrument. Suivant la demande du client et l’écart constaté, un ajustage peut être réalisé, dans ce cas un réétalonnage sera effectué pour se rassurer de sa conformité métrologique. Un certificat d’étalonnage conforme à la norme ISO/CEI 17025 est émis avant le démontage de l’équipement.

16 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Deuxième partie: Simulation du banc d’essai

Deuxième partie : SIMULATION DU BANC D’ESSAI

17 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

CHAPITRE 3 : ETUDE DE L’EXISTANT

1. Présentation de l’existant Le parc d’instruments de CIM en ce qui concerne la débitmètrie comprend, les équipements suivants : un débitmètre étalon OPSONIC 6300P dont le certificat d’étalonnage est à jour, un réservoir et quelques tuyaux. 1.1. Débitmètre OPSONIC 6300P L'OPTISONIC 6300 P est un débitmètre à ultrasons Clamp On autonome, conçu pour le montage externe sur des conduites pour mesurer le débit de produits liquides. L'OPTISONIC 6300 P est destiné aux mesures de débit temporaires. Il se compose d'un ou de deux capteurs de mesure Clamp On et d'un convertisseur de mesure électronique portable. Le débitmètre OPTISONIC 6300 P est fourni comme unité complète et prête au service, dans une mallette robuste sur roulettes. Il associe les avantages d'une mesure mobile, directe et rapide du débit de liquides à la précision (exactitude) et à la fiabilité éprouvée de la technologie à ultrasons de KROHNE. Il suffit de fixer l'unité de capteur sur la conduite et de raccorder l'unité de traitement pour pouvoir lire les résultats de mesure. 1.1.1. Description de la fourniture standard

Figure 3.1- Kit du débitmètre OPTISONIC 6300 P Le kit du débitmètre OPTISONIC 6300 P est constitué des éléments suivants :

18 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

•

Convertisseur de mesure UFC 300 P, avec chargeur de batterie / bloc d'alimentation et collier de serrage

Figure 3.3- Convertisseur de mesure UFC 300 P ➢ Documentation ➢ Clé USB ➢ Agent de couplage ➢ Décamètre à ruban ➢ Sac à dos ➢ Mallette à roulettes Capteurs de mesure en option ➢ Capteur de mesure monorail

Figure 3.4- Capteur monorail ➢ Capteur de mesure monorail pour conduites de DN15...DN150 (½...6") ➢ Capteur de mesure monorail pour conduites de DN50...DN250 (2...10") ➢ Capteur de mesure à deux rails pour conduites de DN200...DN1500 (8...60") Deux capteurs de mesure de même type peuvent être raccordés simultanément à l'électronique du convertisseur de mesure pour la mesure de débit à deux faisceaux ou deux conduites. Le coffret peut recevoir au maximum 4 rails de capteur. 19 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

➢ Boîtier de raccordement d'E/S Un câble avec boîtier de raccordement d'E/S est disponible en option pour le raccordement d'entrées/sorties signal telles que sorties impulsions ou courant.

Figure 3.5-Boîtier de raccordement d’Entrée/Sortie 1.1.2. Principe de mesure Comme deux canoës qui traversent une rivière selon une trajectoire diagonale, les signaux acoustiques sont transmis et reçus le long d'un faisceau de mesure diagonal. L'onde sonore qui se déplace dans le sens d'écoulement se propage plus rapidement que celle dans le sens opposé. La différence de temps de transit est directement proportionnelle à la vitesse de débit moyenne du fluide.

Figure 3.6- Principe de mesure

1

Sonde A

2

Sonde B

20 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

3

Vitesse d'écoulement

4

Temps de transit de la sonde A à la sonde B

5

Temps de transit de la sonde B à la sonde A

1.2. Le Réservoir CIM dispose d’un réservoir de capacité inconnue, il est destiné à recueillir de l’eau pour d’éventuels travaux relatifs à la débitmetrie.

Figure 3.7- Cuve à eau de CIM

1.3. Tuyauteries La tuyauterie installé pour la conduite de l’eau depuis le réservoir est de type PVC et long de 5 mètre avec DN20 et DN40 sans revêtement interne ni externe. 2.

Critique de l’existant

2.1. Le débitmètre OPSONIC 6300P La contrainte liée au débitmètre étalon OPSONIC 6300P est qu’il ne peut pas être utilisé pour tous les types de tuyauteries et à tous les diamètres. Ce mode de fonction constitue donc un critère déterminant dans le choix de la tuyauterie en ce qui concerne notre banc d’essai. 2.2. Le réservoir Pour l’étalonnage d’un débitmètre il faudra une quantité d’eau suffisante, de ce fait le fus dont dispose CIM ne peut pas nous permettre d’effectuer de bons étalonnages de débitmètre. En plus,

21 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

nous ne disposons pas de documents techniques du constructeur. Le certificat d’étalonnage n’est pas été fourni à l’achat fin de se connaitre le volume real de ce fus ainsi que les incertitudes, la traçabilité n’est pas assurée. Du fait que ce fus en caoutchouc soit exposé au soleil, il a subi des modifications liées à la chaleur, son volume real n’est donc pas maîtrisé. Un tel réservoir ne peut pas être utilisé dans la construction d’un banc d’essai pour l’étalonnage de débitmètre en raison de la maitrise de conditions environnementale et de la traçabilité.

2.3. Tuyauteries La Tuyauteries est d’un diamètre trop petit (DN20 et 40) et il est vieillissant. Il y a une combinaison des tuyaux de DN 20 et DN40. Par endroit, les joints sont faits par chauffage. Cette combinaison de tuyaux n’assure pas une pression /un débit uniforme dans l’installation. La tuyauterie, telle qu’installée n’est pas adaptée à l’utilisation de notre débitmètre étalon à ultrason. 3.

Présentation du cahier de charge

Tout projet est matérialisé par un Cahier de charges. C’est le document qui liste les différents travaux à réaliser. Il nous permet d’avoir une plus grande visibilité du projet, tout en précisant ses attentes et objectifs. Ainsi, pour la réalisation de notre travail, le cahier des charges qui nous a été soumis nous invite à effectuer les tâches suivantes: ➢ Proposer d’une solution pour la mise en place du banc d’essai ➢ Proposer d’un outil informatique pour l’automatiser du processus de calcul d’incertitudes et la délivrance de certificat d’étalonnage ➢ Rédiger des documents techniques : procédures d’étalonnage de débitmètre et manuel d’utilisations du banc d’essai

4.

Choix de la solution

Dans cadre de notre projet, nous avons choisi de construire un banc d’essai pour l’étalonnage de débitmètre, avec pour principe de fonctionnement basé sur la méthode par comparaison, pour les raisons suivantes :

22 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

➢ L’étude de l’existant montre que nous avons à notre disposition, un débitmètre avec la traçabilité métrologique assurée, que nous pourrons utiliser comme étalon. ➢ Une des contraintes de notre projet est de concevoir un banc mobil que l’on pourra utiliser aussi bien au laboratoire que sur les sites des clients ; ➢ Le cout de réalisation est un facteur déterminant dans le choix du principe et de la mode de fonctionnement notre banc d’essai.

23 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

CHAPITRE 4 : SPECIFICATIONS TECHNIQUES DU BANC D’ESSAI

1. Description de l’architecture du banc d’essai Le banc a toutes les caractéristiques métrologiques, les qualités physiques et techniques pour répondre favorablement à la norme ISO/CEI 17025. Il est prévu pour être installé dans un laboratoire et peut être transporté sur site pour les travaux d’étalonnage sur site. Le dispositif est constitué des éléments suivants : 1. Une pompe 2. Des tuyauteries en inox 3. Un réservoir 4. Deux filtres à eau 5. Deux manomètres et deux transmetteurs de pression 6. Un débitmètre étalon 7. Un thermo-hygromètre 8. Une rampe d’installation du débitmètre à étalonner 9. Trois vannes d’arrêt 10. Un ordinateur (enregistrement et traitement des données) 11. Une imprimante pour l’édition des documents métrologiques (CE et CV) 12. Une table d’opérateur (installation de l’ordinateur de commande automatique) 13. Un support en aluminium muni de roulette pour la mobilité du banc 14. Un coffret d’alimentation et de protection électrique 15. Un chronomètre 16. Un système de commande 17. Un dégazeur

24 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

2. Rôle et dimensionnement des constituants du banc 2.1. Rôle et dimensionnement de la pompe 2.1.1. Rôle de la pompe La pompe est l’un des constituants les plus importants de notre dispositif, elle est à la base de la génération de débit et assure la circulation du fluide dans la conduite. 2.1.2. Dimensionnement de la pompe Le choix d’une pompe dépend d’abord de l’usage que l’on veut en faire. Aussi, est-il important de s’assurer de la nature du liquide à pomper. Une fois la nature du liquide connue, l’on peut étudier différents critères. Dans le cadre de notre projet, les critères indispensables retenus sont : le débit, la pression ou la hauteur manométrique totale (HMT) et le type de pompe. ➢ Le débit : Le débit est le premier élément à prendre en compte dans le choix d’une pompe. Ce critère traduit le volume horaire maximum dont l’utilisateur peut avoir besoin ou la quantité d’eau s’écoulant entre la source et son écoulement par unité de temps. Dans le cadre de ce projet nous voulons une pompe capable de générer des débits jusqu’à 80m3/h, car nos potentiels clients dans ce domaine utilisent des débits dans cet ordre. ➢ La Hauteur Manométrique Totale (HMT) Elle est également un facteur important à prendre en considération. C’est la différence de pression pour une pompe, entre son point d’aspiration et son point de refoulement. Elle dépend de la hauteur d’aspiration de la colonne d’eau Ha, de la hauteur refoulement Hr, des pertes de charges à l’aspiration Ja et au refoulement Jr (du fait du mouvement du fluide) et dans certain cas de la pression utile Pu (ou pression résiduelle, assure la vitesse des sorties) au refoulement. Sa formule générale est : 𝐻𝑀𝑇 = 𝛥𝑃 = 𝐻𝑎 + 𝐻𝑟 + 𝐽𝑎 + 𝐽𝑟 + 𝑃𝑢 (4.1) Son unité est en mètre (m) Quatre (4) cas de figures peuvent se présenter pour le calcul du HMT selon le dispositif : ✓ Premier cas : pompe en aspiration (pompe en circuit ouvert) 𝐻𝑀𝑇 = 𝛥𝑃 = 𝐻𝑎 + 𝐻𝑟 + 𝐽𝑎 + 𝐽𝑟 + 𝑃𝑢 (4.2)

25 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Hr Ha

Figure 4.1- Pompe en circuit ouvert

✓ Deuxième cas : Pompe en charge Ici, la hauteur d’aspiration est comptée négativement : Ha < 0 𝐻𝑀𝑇 = 𝛥𝑃 = 𝐻𝑎 + 𝐻𝑟 + 𝐽𝑎 + 𝐽𝑟 + 𝑃𝑢 (4.3)

Hr

H a

Figure 4.2- Pompe en charge

✓ Troisième cas : Pompe immergée La hauteur d’aspiration est nulle : Ha=0 𝐻𝑀𝑇 = 𝛥𝑃 = 𝐻𝑟 + 𝐽𝑎 + 𝐽𝑟 + 𝑃𝑢 (4.4)

Hr

Figure 4.3- Pompe immergée

26 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

✓ Quatrième cas : Circuit fermé (circulateur) Il n’y a ni hauteur d’aspiration, ni hauteur de refoulement : Ha = Hr = 0 𝐻𝑀𝑇 = 𝛥𝑃 = 𝐽𝑎 + 𝐽𝑟 + 𝑃𝑢 (4.5)

Figure 4.4- Circulateur Les pertes de charges à l’aspiration Ja et au refoulement Jr sont déterminées à l’aide d’abaques, en fonction du débit recherché et de la section de la canalisation (Diamètre Nominal DN). Un exemple d’abaque est présenté en annexe 2. Les pertes de charge sont fonction de : ✓ la longueur de la tuyauterie, ✓ la section de la canalisation (Diamètre Nominal DN), et de sa qualité ✓ du débit de l'installation (débit recherché), ✓ des coudes, clapets, vannes et autres accessoires. Pour ce banc d’essai nous avons choisi le quatrième cas, le circuit fermé (circulateur) mais à un seul réservoir. Parce qu’il convient à notre besoin de travailler pendant une longue durée, dans un petit espace (banc mobile), avec le même contenu du réservoir, quel que soit le débit de la pompe. Il permet de faire l’économie de la tuyauterie, d’eau et d’un deuxième réservoir. ➢ Le type de pompe : Ce critère renvoie vers les pompes de surface et les pompes immergées. Il est à noter que les pompes immergées font moins de bruit que les pompes de surface et le choix de l’un ou de l’autre dépend non seulement du budget, mais aussi du confort espéré.

27 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

2.1.3. Caractéristiques de la pompe proposée Pour notre Banc d’essai, nous avons choisi la pompe en tenant compte de notre cahier de charge et de l’étude de marché de nos potentiels clients. Les caractéristiques de cette pompe sont consignées dans le tableau 3 ci-dessous : Tableau 3 - caractéristiques de pompe du banc d’essai débit maxi m3/h 80

vitesse (m/s) variable

puissance (w)

dn (mm) Asp ref 65 50

débit mini m3/h 4,5

tension (v) 230 ~

fréquence (hz) 50-60

hauteur max (m) 110

type de pompe surface

pression de refoulement (bar) 2,3

Figure 4.5 Dispositif monobloc à vitesse variable Tous ces facteurs énumérés permettent de faire un choix judicieux lors de l’achat d’une pompe à eau. A défaut des principaux critères retenus pour le choix de cet outil, le besoin auquel sera destinée la pompe à eau est l’information capitale à mentionner lors de l’achat. 2.2. Le dimensionnement de la tuyauterie et accessoires 2.2.1. La tuyauterie 2.2.1.1.

La description de la tuyauterie

28 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Dans notre dispositif, toute la tuyauterie et ses accessoires sont de type inox. La hauteur dynamique hd représente les pertes d’eau dans la tuyauterie. La formule de Darcy-Weisbach permet le calcul de la hauteur dynamique :

L 𝑈2 hd = f D 2g

(4.6)

f : coefficient de friction des parois de la tuyauterie U : vitesse moyenne du fluide (m/s) L : longueur de la tuyauterie (m) D : diamètre de la tuyauterie (m) g : accélération de la pesanteur (m/s2) Dans le cas où le système de tuyauterie aurait un autre type d’accessoires (vannes, coudes, tés, jonctions), nous pouvons calculer les pertes de charge dans chaque élément additionnel comme :

𝑈2 hd = Kac 2g

(4.7)

où K ac est un coefficient dépendant du type d’accessoire. Dans le tableau 4, on donne une série de valeurs de K ac pour différents accessoires. Tableau 4- Coefficient K ac pour différents types d’accessoires dans la tuyauterie Accessoire

Coefficient K ac

Jonction du réservoir à tuyauterie connexion au ras de la paroi Jonction de tuyauterie au réservoir Coude 45° Coude 90°

0,5 0,5 1,0 0,35 à 0,45 0,50 à 0,75

2.2.1.2.

Dimensionnement des tuyauteries

Le diamètre des tuyauteries peut être estimé en utilisant des tableaux ou des graphes qui expriment les pertes par frottements en fonction du débit pour chaque diamètre de la tuyauterie. Il est possible d'obtenir analytiquement les diamètres des tuyauteries de pompage qui

29 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

s’approximent à ceux qui minimisent les coûts des installations par la formule de Bresse : 𝐷 = K√𝑄 D : diamètre de la tuyauterie (m) K : coefficient qui varie de 0,75 à 1,40 Q : débit crête de la pompe (m3/s) L’équation de continuité est : 𝑄 =

𝜋𝐷 2 4

𝑈 (4.8)

Choisir la valeur K équivaut à fixer la vitesse moyenne du fluide (U). Enfin en substituant dans 4

l’équation de continuité la valeur de Q prise de la formule de Bresse, nous avons : 𝑈 = 𝜋𝐾2 Quel que soit la formule employée, les diamètres obtenus diffèrent fréquemment des diamètres commerciaux. Il suffit de prendre la valeur du diamètre commercial le plus approchée et d’ajouter les calculs en conséquence. Dans la conception de ce banc, nous aurons à utiliser 2, 90 mètre de tuyau en inox de DN 50 et 0,45 mètre de tuyau en inox de DN 65. 2.2.2. Les accessoires de la tuyauterie 2.2.2.1.

Les filtre à eau

✓ Le rôle des filtres à eau Le banc comprend deux filtres à eau. L’un est placé en amont de la pompe dans la conduite de l’aspiration, entre la pompe et le réservoir. L’autre est installé dans le tuyau de retour de l’eau vers le réservoir juste en dessous de la vanne de remplissage. Ces accessoires protègent la pompe de l’aspiration des impuretés susceptibles de l’endommager et de créer des perturbations dans la mesure de débit. ✓ Le dimensionne des filtres Ces filtres sont choisis en fonction des diamètres des tuyaux et de leur emplacement. Dans ce projet, les deux filtres sont installés respectivement dans les tuyauteries de DN 50 et DN 65. 2.2.2.2.

Vannes d’arrêt et robinet

✓ Rôle des vannes d’arrêt et robinet

30 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Le dispositif comprend trois vannes d’arrêt, un est placé en amont, un en aval de la pompe et le troisième se trouve à l’entrée de la cuve. Le robinet est monté entre le réservoir et la troisième vanne d’arrêt. Il permet le remplissage du réservoir à l’aide d’un raccord. ✓ Dimensionnement des vannes d’arrêt Les vannes d’arrêt sont dimensionnées en fonction des diamètres des tuyaux. Elles sont toues en inox, celle qui est placée entre le réservoir et la pompe est de DN65 et les deux autres sont de DN 50. 2.2.2.3.

Coude, tés

Le banc est constitué d’un coude 90° et d’un té, tous le deux en inox de DN 50. Le té est choisi à dessein, il permet de renforcer la solidité de la tuyauterie et limiter les vibrations du système.

2.2.2.4.

Bride

Nous utilisons deux (2) brides pour fixer le débitmètre à étalonner sur la section de mesure du banc. Elles sont choisies en fonction du diamètre du débitmètre à étalonner car elles permettent d’adapter son diamètre à la tuyauterie. La Figure 4.6 nous montre un exemple :

Figure 4.6- Brides à orifice Vous trouverez en annexe 3 le tableau des accessoires d’une pompe 2.3. Réservoir d’eau ✓ Rôle du réservoir Le réservoir contient d’eau qui sera aspirée par la pompe en vue de générer des débits. Il recueille également l’eau refoulée par la pompe après avoir traversée la tuyauterie. Le réservoir ferme ainsi le circuit d’eau.

31 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

✓ Dimensionnement du réservoir Le banc d’essai comprend un réservoir d’eau en fer d’une capacité totale de 1,2 m 3. Il a la forme d’un pavé droit et contient un revêtement intérieur pour éviter la rouille (l’oxydation). Les dimensions sont les suivantes : Longueur L=1,2 m ; Largeur l=1,0 m ; Hauteur H=1,0 m ; Volume 𝑉 = L×l×h Le réservoir contient trois ouvertures dont deux pour la tuyauterie et une pour l’évacuation (vidange) de l’eau, après utilisation. 2.4. Manomètre et transmetteur de pression ✓ Rôle du manomètre Les manomètres et les transmetteurs de pression du banc ont pour rôle d’indiquer la pression de l’eau en aspiration et au refoulement de notre pompe à vitesse variable. Les manomètres à cardan affichent la valeur de la pression dans la tuyauterie. L’opérateur les lit pour renseigner sa fiche de relevée de mesure, lorsque le banc fonctionne en mode manuel. Ces transmetteurs de pression sont installés aux mêmes points que les manomètres à cardan. Ils servent à indiquer la pression d’eau dans la conduite et les transmettent à l’ordinateur, dans le cas du mode de fonctionnement automatique du banc. ✓ Dimensionnement des manomètres et des transmetteurs de pression Le dimensionnement de ces capteurs est lié à la pression d’aspiration de refoulement de la pompe. Dans notre projet, la pompe à une pression au refoulement de 3,7 bar, pour pouvoir contrôler cette pression, nous avons choisi des manomètres avec pour valeur maximale 5 bar. 2.5. Ordinateur (enregistrement et traitement des données) L’ordinateur centralise toutes les données et les traite en vue de la délivrance de document (certificat d’étalonnage et/ou constat de vérification) quel que soit le mode de fonctionnement du banc. Il permet le stockage des données de travaux effectués sur le banc d’étalonnage. Cet outil sert à collecter, à l’enregistrer les données environnementales et les informations issues de l’intérieur de la tuyauterie via des capteurs. IL commande la pompe (démarrage, arrêt, variation de vitesse) en mode de fonctionnement automatique du banc d’essai.

32 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

2.6. Système de commande Le système de commande comprend des relais, une carte d’acquisition de données et des capteurs de température, de pression et des convertisseurs analogique/numérique. Il est chargé de commander la pompe et assure l’échange d’information entre l’ordinateur et les autres constituants du banc. Il synchronise le temps de démarrage de comptage entre l’étalon et l’instrument à étalonner. 2.7. Coffret d’indicateurs et de protection électrique Ce coffret comprend sur sa fermeture les affichages des différents capteurs installés dans le système, le chronomètre et le bouton d’arrêt d’urgence. A l’intérieur du coffret on y trouve des disjoncteurs et tous les équipements de protection électrique. ➢ Schéma fonctionnel du banc d’essai

9

7

8

Figure 4.6- Schéma du banc d’essai Légende : 1 : coffret d’indicateurs

Sens de l’écoulement de l’eau

2 : tableau du schéma fonctionnel

Clapet

3 : débitmètre à étalonner

4 : rail de capteurs du débitmètre étalon

5 : cuve ou réservoir d’eau

6 : pompe à vitesse variable 8 : vanne d’arrêt

7 : manomètre 9 : afficheur débitmètre étalon 33 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

2.8 Principe et Mode de fonctionnement ➢ Principe de fonctionnement A la mise sous tension, la pompe aspire l’eau du réservoir et la refoule avec une pression qui donne une vitesse à l’eau. Ce mouvement continu de la pompe assure la circulation du fluide dans la conduite en traversant les deux débitmètres. Notre banc peut fonctionner selon deux modes : ➢ Mode manuel Un opérateur met la pompe en marche et l’arrête à travers son bouton power. Le paramétrage des débitmètres étalons se fait manuellement, les valeurs des conditions environnementales (pression, température, hygrométrie) sont lues sur chaque équipement par l’opérateur. ➢ Mode automatique Ici la pompe est commandée (démarrage et l’arrêt, choix du débit) par l’ordinateur à travers une carte de commande. Les retours d’information des capteurs du banc sont faits grâce à la carte d’acquissions de données. Le paramétrage du débitmètre étalon est fait à l’ordinateur, via une interface construit à cet effet annexe. Les caractéristiques des constituants du banc sont affichées à l’écran de l’ordinateur. 3. Rédaction de documents techniques 3.1 Procédure d’étalonnage et de vérification de débitmètre 3.1.1

Historique des révisions

Date d’application 02/08/2017 3.1.2

Version 00

Modification(s) Création du document

Documents associes

DOCUMENTS INTERNES – Fiche de relevé de mesure de débit

34 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

DOCUMENTS DE REFERENCES ISO/CEI 17025 : Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d'étalonnages et d'essais NF X 07-016 : Modalités pratiques pour l’établissement des procédures d’étalonnage et de vérification des moyens de mesure. LAB-ML-GTA-01: Guide technique d’accréditation : Vérification des E.M.L.A.E NF X 07-012 : Métrologie – Certificat d’étalonnage des moyens de mesure LAB-GTA-28: Guide technique d’accréditation de débitmétrie gazeuse MET-A-II-60-20 : Métrologie des débits de liquides NF ISO 7066-2 : évaluer les incertitudes pour les débits liquides

3.1.3

Nom, Fonction

Validation

REDACTEUR

EXAMINATEUR

APPROBATEUR

M. XAVIER AKOUPO Stagiaire Métrologue

M. CISSE Assistante Qualité

M. LATTA Directeur d’exploitation

Date et Visa

3.1.4 Objet et domaine d’application Cette procédure a pour objet de décrire la méthodologie d’étalonnage d’un débitmètre sur une étendue de mesure comprise entre 0 et 80 m3/h de DN 15 à 200. 3.1.5

Méthode de mesure utilisée

L’étalonnage va consister à comparer les indications données par le débitmètre à étalonner, aux valeurs fournies par le débitmètre étalon (ultrasonique). 3.1.6

Définitions

Générateur de débit : La pompe à vitesse variable fournit le débit de comparaison permettant de matérialiser les différents points de mesure nécessaires à l’étalonnage ou à la vérification

35 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Étalon de débit : mesure matérialisée, appareil de mesure ou système de mesure destiné à définir, réaliser, conserver ou reproduire une unité ou une ou plusieurs valeurs connues d’une grandeur pour le transmettre par comparaison à d’autres instruments de mesure. Étalonnage : Ensemble des opérations établissant, dans des conditions spécifiées, la relation entre la valeur de la grandeur indiquée par un appareil de mesure ou un système de mesure, ou les valeurs représentées par une mesure matérialisée ou par un matériau de référence, et les valeurs connue correspondantes de la grandeur réalisées par les étalons. 3.2 Matériels utilisés N’identifiant Désignation Chaîne de débit (Afficheur +capteur de débit +Câbles pour capteurs)

CIM-D-XXX

Débitmètre KROHNE

CIM-D- XXX

Banc d’essai d’étalonnage de débitmètres, jauge d'épaisseur à ultrasons

3.3 Mode opératoire 3.3.1 Opération préliminaires 1. Réunir l’ensemble des informations fournies par le client pour garantir la traçabilité de la prestation ; 2. Après validation du bon de prise en charge, permettent d’assurer une sécurité humaine, vérifier l’état du débitmètre à étalonner et l’installer dans la rampe (section de mesure) du banc prévu à cet effet. Pour ce faire, il faudra adapter son diamètre nominal (DN) à à la tuyauterie du banc à l’aide des brides ; 3. Relever la valeur du compteur (débitmètre à étalonner) avant l’étalonnage et noter toutes les remarques sur son état ; 4. Monter le débitmètre étalon en série avec le débitmètre étalon sur la tuyauterie du banc : ➢ Les rails des compteurs doivent est très proches (toucher) le débitmètre à étalonner ➢ Les placer avec un écart de 120°

36 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Figure 4.7 Disposition des rails 5. Configurer le banc : ➢ Saisir à l’ordinateur les paramètres d’étalonnages spécifiques au besoin de la prestation ➢ Choisir le mode de fonctionnement ➢ Définir la durée de l’opération de mesure et les débits d’essais ➢ Relever les valeurs des conditions environnementales (Température, Pression, Hygrométrie) 6. Remplir la cuve (réservoir) du banc avec de l’eau à travers le robinet puis le refermer et vérifier que le niveau d’eau atteint le trait de jauge afin de disposer d’une quantité d’eau suffisante pour alimenter le banc ; 7. Brancher la motopompe à vitesse variable et Choisir la vitesse correspondant au point de la plage de mesure du débitmètre à étalonner ; 8. Ouvrir les trois vannes d’arrêt 9. Mettre la pompe sous tension en actionnant le bouton ON/OFF ; 10. Vérifier qu'il n'y a pas de fuites entre le débitmètre étalon et l'appareil à étalonner, on peut alors supposer que la même quantité de fluide passent dans les deux appareils ; 11. Laisser le liquide (eau) circuler pendant 5 minutes pour que le débit se stabilise dans la conduite avant la prise des mesures ; 12. Pendant que le liquide circule dans le système, vérifier l’étanchéité de toute l’installation ; 13. Relever les mesures des conditions de l’eau dans la tuyauterie : ➢ Température

37 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

➢ Pression ; 14. Se rassurer de la traçabilité des éléments constitutifs du banc (débitmètre étalon, manomètres, thermomètre, horloge, tuyauterie ont leur certificats d’étalonnage à jour) 3.3.2 Conditions environnementales Relever la température et le taux d’humidité ambiante relative de la salle NB : ➢ La température ambiante doit être de : -20 ° C à +100 ° C ➢ La pression minimale doit être de : 2 bars 4

5 6

6 3

1 2

Figure 4.8- Schéma fonctionnel du dispositif de mesure 1 : Cuve

2 : Tuyauterie 3 : Pompe 4 : Débitmètre à étalonner 5 : Débitmètre étalon

6 : Vannes d’arrêt

3.3.3 Les points à contrôler L’étalonnage est réalisé en trois (3) points couvrant la plage des mesures du débitmètre à étalonner. Cinq (5) mesures sont ne prises par point. Si le client ne précise pas les points d’étalonnage, l’étalonnage est fait aux points suivants : ➢ Un essai à débit faible ➢ Un essai à débit intermédiaire ➢ Un essai à débit élevé 3.4 Réalisation des mesures 1. Remplir le formulaire de relevé de mesure d’étalonnage ; 2. Mettre en marche Le débitmètre étalon et faire la mise à zéro de son affichage ; 3. Programmer le début et l’arrêt de la prise de mesure (comptage) du débitmètre étalon ;

38 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

➢ Mettre le début de la mesure au moins à cinq (5) minutes après la mise sous tension de la pompe et le début de la circulation de l’eau, pour se rassurer que le fluide est stable dans la conduite (absence de stabilisateur de débit) ➢ Programmer l’arrêt de la mesure en fonction de la durée prédéfinie ; 4. Relever à nouveau l’index du débitmètre client dès que le débitmètre étalon commence son comptage, si le débitmètre client ne peut pas être mis à zéro ou s’il n’est pas programmable : ➢ Si le débitmètre client ne peut pas être mis à zéro, le mettre à zéro dès que le débitmètre étalon commence son comptage ➢ Si le débitmètre client est programmable, programmer son comptage au même instant que celui du débitmètre étalon ; 5. On relève l’index volumétrique ou massique du débitmètre à étalonner et on lit le volume totalisé par le débitmètre étalon après que tout le volume de fluide requis ait traversé les deux débitmètres pendant la durée prédéfinie ; 6. La valeur totale du volume mesuré par le débitmètre à étalonner est comparée avec la valeur de consigne et le volume totalisé par le débitmètre étalon, et permet de déterminer l’incertitude de mesure ; 7. Reprendre cinq (5) fois l’opération pour chaque des débits d’essai ; 8. A la fin du temps de comptage, on arrête la pompe et l’étalonnage est terminé Evaluation de l’erreur et de l’incertitude ; 9. Un certificat d’étalonnage conforme à la norme ISO/CEI 17025 est émis avant le démontage du matériel. L’évaluation des erreurs et le calcul des incertitudes d’étalonnage sont décrits au point 2 du chapitre 5 du dit mémoire – calcul des incertitudes 3.5 Présentation des résultats Les résultats d’étalonnage sont consignés dans les documents spécifiques suivants : Certificat d’étalonnage, Constat de vérification 3.6 Fiche de relevées de mesures

39 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

FICHE DE RELEVE DE MESURE DEBITMETRE DEBITMETRE CLIENT

CARACTERISTIQUES

NOM DE LA SOCIETE :

D’IDENTIFICATION : ................. ..................

DIAMETRE NOMINAL DE LA CONDUITE (DN) : ..............

..............................................................

DESIGNATION :...........................................

EPAISSEUR DE LA CONDUITE :…………………….......

CONTACT TECH : ...................................

CONSTRUCTEUR : ......................................

DIAMETRE NOMINAL REVETEMENT (DN) : ……….......

N°TEL : .................................................

N° SERIE

EPAISSEUR REVETEMENT : ........................................

ETENDUE :........................................... ..............................................................

FLUIDE UTILISE : ………………………………………

POINT A VERIFIER :

: .................................................

TYPE D’AFFICHAGE

:

Numérique

Analogique

VISCOSITE DU FLUIDE :………………………………

2 :......................................................... VITESSE SON DANS LE FLUIDE : ………………………

ETALONNAGE

:

1 :..........................................................

VERIFICATION

:

SUR SITE

:

3 :........................................................ AU LABORATOIRE

OBSERVATIONS : ....................................................................................................................................................................... T°C : ................................................. HYGROMETRIE Conditions ambiantes :

:

: ...................

PRESSION : .....................................

Caractéristiques du fluide:

T°C : ..................................................

PRESSION : .........................

Moyens utilisés

Numéro d’identification

Numéro CE/CV

Chaîne de débit, débitmètre KROHNE

CIM-D-XXX

Banc d’essai d’étalonnage de débitmètres

CIM-D-XXX

Procédure utilisée : Procédure d’étalonnage et de vérification des débitmètres ............................................................................................................................................................................................................

ENREGISTREMENT DES RESULTATS Volume (cuve)

Point de control 1

Point de control 2

Point de control 3

Volume Etalon (Vr) Initial Volume Client (Vi)

Fin mesure Volume Client mesuré

NB : relevés de 3 mesures de suite d’un volume d’essai

40 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

OPERATEUR :

DATE :

SIGNATURE :

4. Mise en œuvre du dispositif : Installation du banc d’essai 4.1 Installation de la tuyauterie et accessoires L’installation du banc d’essai commence par le montage du support. Fixer les quatre (4) roues sur chacun des pieds puis monter le support comme l’indique le schéma fonctionnel présenté plus haut. Ensuite, placer la plaque sur laquelle se pose la pompe. Installer la pompe en la fixant sur la plaque support à l’aide des boulons. Fixer le réservoir en mettant l’ouverture de vidange vers le bas et l’ouverture d’écoulement orienté vers la pompe. Installer le clapet de non-retour, l’un des deux manomètres et une vanne entre la pompe et le réservoir. Ces éléments sont agencés sur un morceau de tuyau de DN 65 tel que le montre la figure ci-dessous :

Figure 4.8- installation de la pompe et des manomètres A la sortie de la pompe (le refoulement) placer le second manomètre pour le control de la pression de refoulement et juste au-dessus, installer une vanne de control dans la tuyauterie de DN 50. Vient ensuite le coude auquel est fixée la tuyauterie conduisant à la rampe d’installation du débitmètre à étalonner.

41 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Figure 4.9- installation des tuyauteries 4.2 Installation du Coffret d’indicateurs et de protection électrique du matériel Elle nécessite : ➢ La commutation de puissance = contacteur-disjoncteur ➢ Une sécurité contrôlée sur charge = dispositif de relais thermique ➢ Une sécurité contrôlée (court-circuit) = fusible ou dispositif magnétothermique ✓ Le contacteur doit être calibré en fonction de la puissance nominale de la pompe. ✓ Le relais thermique doit être calibré en fonction de l'intensité absorbée par la pompe (Ampérage). ✓ Les fusibles du type AM (accompagnement moteur) correctement calibrés ou dispositif magnétique. ➢ Une installation type doit se présenter de la façon suivante :

Figure 4.10- Installation de protection électrique du banc 42 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

4.3 Conseils pratiques 4.3.1 Réglage du relais thermique La valeur du réglage ne doit jamais dépasser l'intensité notée sur la plaque signalétique du moteur. En cas de disjonction, il est impératif d'en rechercher les causes : (blocage de la pompe, manque de phase, surtension, baisse de tension réseau). Ne jamais réarmer plus de trois fois de suite sous peine de risque de destruction du moteur. ➢ Branchement du moteur monophasé 230 V

Figure 4.11- Installation du moteur monophasé de la pompe 4.3.2 Branchement d'un contacteur Mano et d'un régulateur de niveau sur un démarreur direct (DRT), alimentation mono 230 V - bobine 230 V 1. Mettre le relais thermique en place sur les plots 2.4.6. 2. Relier la borne 96 du relais thermique à la borne 5-L3 avec le fil rouge prévu à cet effet. 3. Relier le fil restant libre aux accessoires de commandes choisis comme indiqué à la figure (4.13). Le dernier accessoire doit revenir sur la borne 95 du relais thermique. 4. Ponter la borne 3-L2 à la borne 6-T3 du relais thermique.

43 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Figure 4.12- branchement contacteur Mano et régulateur de niveau sur un démarreur direct

44 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Troisième partie: exploitation du banc d’essai

Troisième partie : EXPLOITATION DU BANC D’ESSAI

45 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

CHAPITRE 5 : EVALUATION DES INCERTITUDES

1. Facteurs d’influence de la mesure de débit 1.1.

Influence de la pression

Les liquides ne sont sensibles qu’aux très fortes pressions. 1.2.

Influence de la température

La température est un facteur d’influence important dans la mesure des débits de liquides ; en effet, leur volume augmente suivant une loi où intervient la quatrième puissance de la température. Pour l’eau, la variation de volume entre 4°C et 100°C est de l’ordre de 4 %. 1.3.

Viscosité des liquides

La viscosité des liquides est un paramètre d’ordre physique que nous devrons toujours prendre en compte dans le mesurage des liquides en mouvement. En fonction de la température et de la pression du liquide, nous distinguons : 1.3.1. La viscosité dynamique (μ) La valeur pratique de la viscosité dynamique, à température de 20 °C et à pression de référence de l’eau est 10-3 Pa.s. 1.3.2. La viscosité cinématique La valeur pratique de la viscosité cinématique, à température de 20°C et à pression de référence, pour l’eau est 10-6 m2/s. •

La pression fait croître la viscosité des liquides suivant une loi ayant des coefficients variant avec la nature des liquides.

•

La température fait baisser la viscosité des liquides. Ainsi, la viscosité dynamique de l’eau passe de 1,006.10-6 Pa.s à 0,280.10-6 Pa.s pour une température variant de 20 °C à 100 °C. Dans ce même intervalle de température, la viscosité cinématique passe de 1,008.10-6 m2/s à 0,292.10-6 m2/s.

1.4.

Écoulement des liquides dans des conduites cylindriques en charge

La vitesse d’écoulement d’un liquide est fonction de la pression hydrostatique qui force le liquide dans la conduite. Les principaux facteurs intervenant sur le débit d’un liquide circulant

46 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

dans une conduite sont : la vitesse du liquide, le frottement du liquide au contact de la paroi, la viscosité du liquide et la masse volumique du liquide. Ces facteurs ont été corrélés dans un paramètre sans dimension, appelé nombre de Reynolds. Il définit le rapport des forces de vitesse entraînant le liquide aux forces de viscosité freinant le liquide, soit : 𝑅=

𝜌𝑈𝐷 (5.1) µ

U est la vitesse moyenne ou vitesse débitante, D est le diamètre de la conduite. Notons que : Q = US avec S la surface de base de la conduite 𝑆=

𝜋𝐷 2 4

(5.2)

Un écoulement est caractérisé par une certaine valeur du nombre de Reynolds. Nous distinguons l’écoulement laminaire et l’écoulement turbulent. 2. L’analyse du processus de mesure L’analyse du processus de mesure a pour objectif d’établir comment est obtenu, en pratique, le résultat de mesure. Elle permet de faire un inventaire aussi complet que possible des causes d’erreurs pouvant s’introduire dans le processus et affecter le résultat. La connaissance de ces différentes sources d’erreurs permet d’estimer les incertitudes de mesures. Pour déterminer ces sources d’erreurs, nous nous baserons sur « la Méthode des 5 M » ou diagramme d’Ishikawa. Cette méthode analyse le processus de mesure et repartie les sources d’erreur en cinq (5) catégories que sont : le Milieu, la Matière, le Matériel, la Méthode et la Main-d’œuvre. Ce diagramme est présenté dans le figure 5.1 :

Figure 5.1 - diagramme d’Ishikawa

47 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

3. Calcul des incertitudes Pour un mesurage donné, les incertitudes sont classées en deux grands groupes : les incertitudes de type A et les incertitudes de types B.

3.1.

Incertitudes de type A

Les incertitudes de type A sont obtenues à partir de la statistique de 𝑛 mesures. Cette incertitude notée 𝑈𝐴 est liée à la répétabilité des mesurages. Sa formule est la suivante :

𝑈𝐴 = 𝐸𝑟 ×𝐶𝑠 (5.3) Cs est le facteur de sécurité due au faible nombre de mesures qui est de 3 𝐸𝑟 : L’écart-type de répétabilité et sa formule mathématique est : 2

∑𝑛𝑖=1(𝐸𝑖 −𝐸𝑚𝑜𝑦 ) √ 𝐸𝑟 = 𝑛−1

(5.4)

𝐸𝑚𝑜𝑦 : L’erreur moyenne de mesure pour un essai

𝐸𝑚𝑜𝑦

∑𝑛𝑖 𝐸𝑖 = (5.5) 𝑛

𝐸𝑖 : L’erreur de mesure pour un mesurage

𝐸𝑖 =𝑉𝑙𝑢𝑒 − 𝑉𝑣𝑟𝑎𝑖𝑒

(5.6)

L’erreur de mesure sur un mesurage peut s’exprimer par la détermination de l’erreur relative :

𝐸% =

𝑉𝑙𝑢𝑒 − 𝑉𝑣𝑟𝑎𝑖𝑒 ×100 (5.7) 𝑉𝑣𝑟𝑎𝑖𝑒

𝑉𝑙𝑢𝑒 = Valeur lue sur le dispositif indicateur 𝑉𝑣𝑟𝑎𝑖𝑒 =Valeur donnée par l’étalon 3.2.

Incertitudes de type B

Elles sont évaluées à partir des informations disponibles sur le système de mesure considéré, tout en faisant un jugement scientifique. La démarche d’évaluation de l’incertitude d’étalonnage dépend de l’exactitude de mesure recherchée. 3.2.1. Débitmètre étalon ➢ Incertitude liée à l’incertitude d’étalonnage du débitmètre étalon 𝑢 2

2 UB1 = (2 ) avec u : incertitude d’étalonnage du débitmètre étalon

48 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

➢ Incertitude liée à la dérive du débitmètre étalon D 2 3

2 UB2 = (√ ) (5.8) Avec D : dérive du débitmètre étalon

➢ Incertitude liée à la résolution l’afficheur du débitmètre étalon r1 2 ) (5.9) avec r1: 2√ 3

2 UB3 =(

résolution de l’afficheur de l’étalon

➢ Incertitude liée à la lecture du volume sur l’étalon 2 2 U22 = U2.1 + U2.2 C’est une incertitude type B 2 U2.1 est l’incertitude sur le volume final 2 U2.1 =(

𝑆𝑢𝑝(𝑝,𝑑) 𝑉

2√3

2

) (5.10) Avec p=impulsion, d=échelon,

V=volume d’essai 2 U2.2 est l’incertitude sur la remise à zéro

𝑝 2 2 U2.2 = ( 𝑉 ) (5.11) 2√3 ➢ incertitude liée à la dilatation thermique du débitmètre étalon 2

2 U7.1 = δ𝐴2𝑒 (𝑇𝑒 − 𝑇0 )2 (5.12)avec δα =

Δ𝐴𝑒 √3

et

Le coefficient de sensibilité est (𝑇𝑒 − 𝑇0 )=15 °C-1 ➢ Incertitude liée à la distance entres les capteurs du débitmètre ultrasonique U𝐿

U𝐿2 = (

2

d2 2√

) λ2𝐿 (5.13) 3

Avec d2 : échelon du décamètre Le coefficient de sensibilités est λ𝐿 =

𝜕𝑄𝑣 𝜕𝐿

)𝑇, 𝐷 =

𝐿 𝐷𝑇1 ×𝑇2

ou

𝜋𝐷𝐿 2𝑇

3.2.2. Incertitudes liées aux dimensions de la tuyauterie ➢ Incertitude liée au diamètre de la conduite UD

U𝐷2 = (

r2

2√

2

) λ2𝐷 (5.14) 3

Avec r2 résolution de l’afficheur de pied à coulisse à affichage numérique 49 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Le coefficient de sensibilités est λ𝐷 =

𝜕𝑄𝑣 𝜕𝐷

−𝐿2

)𝑇, 𝐿 = |

𝐷 2 𝑇1 ×𝑇2

| ou

𝜋𝑈𝐷 2

➢ Incertitude liée à la longueur de section droite de la conduite U𝐿𝐷 2

d2

2 U𝐿𝐷 =(

2√

) λ2𝐿𝐷 (5.15) 3

avec d2 : échelon du décamètre Le coefficient de sensibilités est λ𝐿𝐷 =

𝜕𝑄𝑣

)𝑇, 𝐷 = 𝜕𝐿

𝐿 𝐷𝑇1 ×𝑇2

ou

𝜋𝐿𝐷 2𝑇

➢ Incertitude liée aux pertes de charges Uℎ𝑑 2 Uℎ𝑑

=(

hdg

2 √3

2

) λ2ℎ𝑑 (5.16)

Le coefficient de sensibilités est λℎ𝑑 =

𝜕𝑄𝑣 𝜕ℎ𝑑

)𝐷, 𝐿 =

𝜋𝐷 2 8

2×𝑔×𝐷

√𝑓×𝐿×ℎ

𝑑

3.2.3. Incertitudes sur le thermomètre associé au banc 2 2 2 ] (5.17), le coefficient de sensibilité α = 3,45.10-3 °C-1 U52 = α2[U5.1 + U5.2.1 + U5.3.1 Uthe 2

2 Avec U5.1 =(

) étalonnage du thermomètre

2

dthe 2

2 U5.2.1 = ( 6√3 ) Affichage numérique du thermomètre Uthe 2

2 U5.3.1 =(

2

) absence de données expérimentales

3.2.4. Incertitude liée à la dilatation thermique du liquide (eau) U62 = δα2 (𝑇𝑒 − 𝑇𝑐 )2 avec δα =

Δα √3

, le coefficient de sensibilité (𝑇𝑒 − 𝑇𝑐 )=2 °C-1

Δα est l′étendue autour de la moyenne des valeurs possibles de α en °C-1. L’incertitude liée à la compressibilité du liquide (négligeable pour eau=5.10-5 bar). 3.2.5. Incertitude liée aux instruments de mesure de pression ➢ Manomètres associés au banc d’essai 2 2 2 ](5.18), U82 = A2[U8.1 + U8.2 + U8.3 A = 8,15.10-4 °C-1 le coefficient de sensibilité ; Umono 2

2 Avec U8.1 =(

2

) étalonnage du manomètre ;

Umono 2

2 U8.3 =(

2

) absence de données expérimentales ; ➢ Transmetteurs de pression du banc d’essai

50 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

2 2 2 ](5.19) U92 = A2[U9.1 + U9.2 + U9.3 , A = 8,15.10-4 °C-1 le coefficient de sensibilité Utmo 2

2 Avec U9.1 =(

2

) étalonnage du transmetteur de pression ;

dtmo 2

2 U9.2 = ( 6√3 ) Affichage numérique du transmetteur de pression ; Utmo 2

2 U9.3 =(

2

) absence de données expérimentales ; 3.2.6. Incertitude liée aux Chronomètre 𝐔𝑻 2 2 ](5.20) UT2 = 𝜆2𝑇 [UT.1 + UT.2

2 UT.1 =(

dchro 2 6√3

) Affichage numérique du Chronomètre ;

Uchro 2

U 2𝑇.2 = (

2

) absence de données expérimentales ;

Coefficient de sensibilités

λ𝑇 =

−𝐿2

𝜕𝑄𝑣

)L, D = 2𝐷T 𝜕𝑇

1

2 T1

1

[T + T ] 1

2

3.3 Incertitude composée du banc d’essai 2 2 2 2 2 2 𝑢𝐺𝐵 = √U𝐵1 + U𝐵2 + U𝐵3 + U22 + U7.1 + U𝐿2 + U𝐷2 + U𝐿𝐷 + Uℎ𝑑 + U52 + U62 + U82 + U92 + U 2𝑇 (5.21)

3.4 Incertitude élargie du banc d’essai

𝑈𝑏 = 𝑘×𝑢𝐺𝐵 (5.22) 3.5 Incertitude pour un mesurage effectué sur le banc d’essai 3.5.1

Incertitude liée à la dilatation thermique du débitmètre client

2

U 2𝑇𝐶 = δ𝐴2𝑐 (𝑇𝑐 − 𝑇0 )2 (5.23) Avec δα =

Δ𝐴𝑐 √3

, le coefficient de sensibilité (𝑇𝑐 − 𝑇0 )=15 °C-1

S’il est sensible à la température. 3.5.2

Incertitude liée à la lecture du volume sur le débitmètre client

2 2 (5.24) U𝐶2 = U𝐶.1 + U𝐶.2 2 U𝐶.1

est l’incertitude sur le volume final

2 U𝐶.1 =(

𝑆𝑢𝑝(𝑝,𝑑) 𝑉

2√3

2

) .

avec p=impulsion, d=échelon, V=volume d’essai. 2

𝑝

2 U𝐶.2

est l’incertitude sur la remise à zéro

2 𝑉 U𝐶.2 = ( 2√3 )

.

51 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

3.5.3

Incertitude liée à l’incertitude d’étalonnage du débitmètre client 𝑢

2

2 UCE = (2 ) (5.25) avec u : incertitude d’étalonnage du débitmètre client ;

3.5.4

Incertitude liée à la dérive du débitmètre client D 2

2 UCD = ( ) (5.26) avec D : dérive du débitmètre client ; √3

3.5.5

Incertitude liée à la résolution l’afficheur du débitmètre client r

2

2 2 UCR = (2√3 ) (5.27) avec r1: résolution de l’afficheur de client

3.6 Incertitude type composé En appliquant la loi de propagation des incertitudes, pour un mesurage effectué sur notre banc d’essai on peut calculer l’incertitude type composé par la formule suivante :

𝑢𝑐 = √𝑢𝐴 2 +U2𝐺𝐵 + U2𝐶 + U2𝑇𝐶 + U2CE + U2CD + U2CR

(5.28)

3.7 Incertitude élargie sur un mesurage L’incertitude élargie s’obtient en multipliant l’incertitude composée par un facteur d’élargissement noté k. Le choix de k est fonction du niveau de confiance de l’estimation, comme indiqué dans le tableau 5. Ainsi l’incertitude globale sur le banc d’essai d’étalonnage de débitmètres s’obtient, par la formule suivante :

U = 𝑘. 𝑢𝑐 (5.29) Généralement k est égale à 2, en métrologie. Tableau 5 - valeurs possibles de k en fonction du niveau de confiance

niveau de confiance p en pourcentage(%)

facteur d'élargissement k

68,27 90 95 95,45

1 1,645 1,960 2

99 99,73 4. Rédaction de documents métrologiques

2,576 3

52 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

4.1 Certificat d’étalonnage Le certificat d’étalonnage comprend les spécifications de l’équipement client, références de raccordement du banc, les mesures prise l’lors de l’opération d’étalonnage et les calculs d’incertitudes. À l’étalonnage, l’erreur de mesure d’un débitmètre est déterminée pour une certaine étendue de mesure. Elle n’est généralement pas constante et varie avec chacun des débits d’essai, notamment en raison de la nature de l’écoulement. En plus d’autres renseignements, elle constitue la partie la plus importante du certificat d’étalonnage en figurant sous forme d’un graphique (Q en abscisse, E % en ordonnée). Un modèle de certificat d’étalonnage est présenté en annexe 4 du dit-mémoire. 4.2 Constat de vérification La vérification consiste en la comparaison des erreurs de mesurages aux erreurs maximales tolérées ou limites de spécifications fixées. Les 𝐸𝑀𝑇sont fonctions de la classe d’exactitude du débitmètre et calculées par la formule suivante :

𝐸𝑀𝑇 = 2×𝑀𝑇×𝑄𝑀𝑀

(5.30)

Avec 𝑀𝑇 : Marge de tolérance applicable aux classes d’exactitude 𝑄𝑀𝑀 : La quantité minimale mesurée du débitmètre Tableau 6 - Les marges de tolérance en fonction de la classe d’exactitude Classe d’exactitude

Marge de tolérance à

Marge de tolérance en service

l’acceptation 0,3

0,2 %

0,3 %

0,5

0,3 %

0,5 %

1

0,6 %

1,0 %

2,5

1,5 %

2,5 %

Pour chaque essai, l’erreur de mesure 𝐸𝑗 est calculée par la formule suivante : 𝐸𝑗 = 𝑉𝑑𝑐𝑚𝑜𝑦 − 𝑉𝑑𝑐𝑚𝑜𝑦

(5.32)

𝑉𝑑𝑒𝑚𝑜𝑦 : la moyenne des indications corrigées, donnée par le débitmètre étalon 𝑉𝑑𝑐𝑚𝑜𝑦 : la moyenne des indications données par le débitmètre client ➢ Etude de la conformité des débitmètres

53 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Les résultats de mesure nous permettent de juger de la conformité d’un équipement à des spécifications fixées soit par la réglementation, soit par l’utilisateur. Elle consiste à vérifier que les erreurs d’indication de l’équipement à étalonner se trouvent à l’intérieur d’un intervalle de tolérance, ou erreurs maximales tolérées (EMT). Cette prise de décision n’est pas sans risque de déclarer conforme un équipement alors qu’il ne l’est. Ou inversement, rejeter un équipement qui est conforme. La difficulté dans la déclaration de conformité est imputable aux incertitudes de mesures. Les débitmètres sont déclarés conformes lorsque pour chaque débit d’essai, les erreurs de mesurages vérifient la condition suivante :

(5.33)

𝐸𝑗 < 𝐸𝑀𝑇 − 𝑈

-U Zone de Non-conformité

+U

Zone de Doute

}

La figure ci-dessous présente les zones de prise de décision :

Zone de conformité

-U

+U

Zone de Doute

Zone de Non-conformité

+EM T

-EMT Intervalle de tolérance

Figure 5.2- déclaration de conformité A la fin de la vérification des débitmètres, un constat de vérification est délivré assurant ainsi leur traçabilité. En plus la déclaration de conformité, ce document peut contenir les mêmes informations que le certificat d’étalonnage. Un modèle est présenté en annexe 5.

54 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

CHAPITRE 6 : ESTIMATION ECONOMIQUE DU PROJET

1. Cout du projet L’évaluation du coût des éléments constitutifs du banc d’essai est récapitulée dans le tableau 7 Tableau 7 - récapitulatif des dépenses Désignation

Prix Unitaire (FCFA)

Quantité

Coût total (FCFA)

Achat de norme

30000

2

60000

débitmètre à étalonner

1800000

1

1800000

vanne d’arrêt

37000

3

111000

Robinet

10000

1

10000

réservoir d’eau

205000

1

205000

pompe à vitesse variable

1957800

1

1957800

manomètre

45000

2

90000

thermo-hygromètre

220000

1

220000

Capteur de pression

105000

2

210000

Sonde de température PT100

600000

1

600000

Support en aluminium (en mètre)

4300

22

94000

Clapet

75000

1

75000

Tuyauteries en inox (DN60 et DN65)

160000

1

160000

dégazeur

150000

1

150000

filtres à eau

15000

2

30000

Carte d’acquisition de données

350000

1

350000

système de commande

400000

1

400000

tableau du schéma fonctionnel

13000

1

13000

coffret d’indicateurs

95000

1

95000

coffret d’alimentation et

55000

1

55000

Main d’œuvres

100000

3

300000

Transport et imprévues

50000

1

50000

imprimante

35000

1

35000

Chronomètre

20000

1

15000

ordinateur

220000

1

220000

de protection électrique

Coût global

7535800

Coût global du banc de CIM

5285800

55 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Coût du banc en ne tenant pas compte des équipements déjà disponibles Equipements disponibles à CIM 2. Etude du marché Dans le cadre de notre mémoire, nous avions effectué une enquête du 16 au 18 août 20017 au sein de trois (3) entreprises. Ces structures ciblées interviennent dans les domaines du pétrolier, de la fabrication des boissons gazeuses et de la fabrication de produits d’assaisonnement de cuisine. Pour des questions de confidentialité, elles ne sont pas citées nommément. Ces visites nous ont permis de déterminer leurs besoins dans le domaine du débitmètre. Ces potentiels clients possèdent respectivement en moyenne 25 débitmètres, 12 débitmètres, 8 débitmètres sur une ligne de production. Ces équipements ont besoin d’être raccordés, suivant une périodicité d’un an général ou de six mois en fonction de leur utilisation. En raison du nombre important de ligne de production par entreprise, et de la pluralité des industries en côte d’ivoire et dans la sous-région, le besoin d’avoir une structure sur place pour l’étalonnage des débitmètres est réel et imminent. 3. Rentabilité Les résultats de notre enquête nous permettent de classer ces appareils selon le type de produits qu’ils mesurent. Il est important de mentionner que la facturation des opérations d’étalonnage et/ou de vérification des débitmètres est liée au type de produit qu’il mesure. Les calculs effectués sur notre échantillon, pour une période d’un an sont présentés dans tableau cidessous : Tableau 8 - récapitulatif des dépenses Type de Nombre Périodicité Nombre d’étalonnage produit d’étalonnage par année gaz 9 6 mois 2 eaux 12 6 mois 2 Hydrocarbure 17 6 mois 2 Substances 5 6 mois 2 chimiques 2 1 an 1 Revenu annuel sur les prestations d’étalonnage pour l’échantillon

Prix unitaire(FCFA) 270000 170000 250000 300000 300000

Totaux (FCFA)

4860000 4080000 8500000 3000000 300000 20740000

𝐵𝑛 = 𝑅𝑎 − 𝐼𝑣 AN : 𝐵𝑛 = 20740000 − 5285800 (6.1) soit 15454200 FCFA Bn : bénéfice ou retour sur investissement Ra : Revenu annuel Iv : Investissement

56 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

CONCLUSION

La maîtrise des débits dans l'industrie devient de plus en plus importante en raison des exigences liées à la qualité, la sécurité, l'optimisation des procédés ainsi qu'à la protection de l'environnement. Après l’étude des débitmètres utilisés en industrie, des différents principes d’étalonnage des débitmètres et les méthodes associées, il en ressort qu’il est difficile de standardiser la métrologie liée à ces débitmètres. Par conséquent, une solution adaptée et sur mesure est nécessaire pour leur étalonnage. Dans notre projet, nous proposons un banc d'étalonnage pour débitmètres, capable d’effectuons des étalonnages indépendamment de la technologie du fabricant. Ce banc satisfaire les contraintes liées à notre cahier des charges. Les perspectives économiques du projet démontre qu’il sera rentable sur une période d’un an avec un retour sur investissement très important.

57 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

RECOMMANDATIONS

Dans l’optique d’améliorer de notre travail, nous recommandations suivantes : ➢ Utiliser deux ou trois débitmètres massiques à effet Coriolis comme étalons, de sorte à prendre pour valeur de référence la moyenne des valeurs de leurs mesures. Ces débitmètres massiques sont d’une classe de précision très élevée comparativement au débitmètre ultrasonique utilisé dans notre banc d’essai. Ainsi nous obtiendrons une meilleure incertitude sur notre banc. ➢ Pour accroitre la capacité du banc, il faudra prévoir plusieurs pompes afin de disposer de plusieurs plages de débits. ➢ Augmenter la capacité de la section de mesure en vue d’étalonner plusieurs débitmètres simultanément.

58 Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES •

LAB ML GTA 01 (édition Avril 2009) « Guide Technique d’Accréditation : vérification des E.M.L.A.E »

•

LAB ML GTA 11 (édition Avril 2009) « Guide Technique d’Accréditation : métrologie des pressions »

•

LAB ML GTA 28 (édition Janvier 2011) « Guide Technique d’Accréditation en débimétrie gazeuse »

•

KROHNE Process Management (édition 2008) « Manuel d’utilisation de KROHNE 6300 »

•

FLEXIM production (édition 2013 ) « Manuel d’utilisation FLUXUS G601 »

•

MET-A-II-60-20 juillet 2006 Métrologie des débits de liquides

•

NF EN ISO 5167-1 (édition 1995) « Mesures de débit de fluides au moyen d’appareils déprimogènes insérés dans des conduites en charge de section circulaire. Partie 1 : principes généraux et exigences générales »

•

NF EN ISO 6817 (édition 1998) « Mesure de débit d’un fluide conducteur dans les conduites fermées

–Méthode par débitmètres électromagnétiques » •

AICHOUNI Mohamed (édition 2014) « Métrologie des Fluides et Débitmétrie Industrielle »

•

Jetly(édition 2013) « Formation technique

•

LAB - F - 49 (édition 2015) « Procédure d'étalonnage d'une presse CIM »

•

Recommandation OIML R117 (édition 1995)

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

X Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

WEBOGRAPHIE http://www.servinstrumentation.fr/etalonnage.php

consulté le 21/06/2017 16H57PRODUITS

https://www.instrumart.com/assets/Krohne-optimass1000-datasheet.pdf consulté le 17/07/2017 08H45PRODUITS https://www.omega.fr/apprentissage-technique/choisir-debitmetre-massique.html consulté le 20/08/2017 10H20PRODUITS http://www.mesures.com/pdf/old/812-GDA-Debitmetres-Coriolis.pdf consulté le 20/08/2017 13H15

WEBOGRAPHIE

XI Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

GLOSSAIRE

GLOSSAIRE SIGLE ET THEME

SIGNIFICATION E

Ensemble de mesurage (terminologie T1.7 Ensemble constitué du compteur lui-même recommandation R117 : 1995)

et de tous les dispositifs complémentaires et dispositifs additionnels

Erreur maximale tolérée (EMT), limite

Valeur extrême de l'erreur de mesure, par

d’erreur (VIM 4.26) :

rapport à une valeur de référence connue, qui est tolérée par les spécifications ou règlements pour un mesurage, un instrument de mesure ou un système de mesure donné.

Etalon de référence (VIM 5.6)

Etalon conçu pour l'étalonnage d'autres étalons de grandeurs de même nature dans une organisation donnée ou en un lieu donné

Etalon de travail (VIM 5.7)

Etalon qui est utilisé couramment pour étalonner ou contrôler des instruments de mesure ou des systèmes de mesure.

Etalonnage (VIM 6.11)

opération qui, dans des conditions spécifiées, établit en une première étape une relation entre les valeurs et les incertitudes de mesure associées qui sont fournies par des étalons et les indications correspondantes avec les incertitudes associées, puis utilise en une seconde étape cette information pour établir une relation permettant d'obtenir un résultat de mesure à partir d'une indication

XII Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Rapport de l’erreur de mesure à une valeur

Erreur relative

vraie du mesurande exactitude de mesure, exactitude (VIM

étroitesse de l'accord entre une valeur

2.15)

mesurée et une valeur vraie d'un mesurande F Etroitesse de l’accord entre les indications

Fidélité de mesure, fidélité (VIM 2.15)

ou les valeurs mesurées obtenues par des mesurages répétés du même objet ou d’objets similaires dans des conditions spécifiées. Facteur numérique par lequel on multiplie le

Facteur de correction

résultat brut d’un mesurage pour compenser une erreur systématique

G GNL

Gaz Naturel Liquéfié

GPL

Gaz de Pétrole Liquéfié I International Organization for

ISO

Standardization/ Organisation Internationale de Normalisation Incertitude de mesure, incertitude (VIM

Paramètre non négatif qui caractérise la

2.26)

dispersion des valeurs attribuées à un mesurande, à partir des informations utilisées J

XIII Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

étroitesse de l'accord entre la moyenne d'un

justesse de mesure, justesse (VIM 2.14)

nombre infini de valeurs mesurées répétées et une valeur de référence M Mesurande (VIM 2.6)

grandeur que l'on veut mesurer

mesurage, mesure, (VIM 2.1)

processus consistant à obtenir expérimentalement une ou plusieurs valeurs que l'on peut raisonnablement attribuer à une grandeur O

OIML

Organisation Internationale de Métrologie Légale R

Résolution d’un dispositif afficheur (VIM

Plus petite différence entre indications

4.15)

affichées qui peut être perçue de manière significative. V

Vérification (VIM 2.24)

Fourniture de preuves tangibles qu'une entité donnée satisfait à des exigences spécifiées

XIV Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

TABLE DES MATIERES

Table des matières

DEDICACE ................................................................................................................................. I REMERCIEMENTS ................................................................................................................. II AVANT-PROPOS .................................................................................................................. III SOMMAIRE ............................................................................................................................ IV LISTE DES FIGURES ............................................................................................................ VI LISTE DES TABLEAUX .......................................................................................................VII RESUME ............................................................................................................................... VIII ABSTRACT ............................................................................................................................. IX INTRODUCTION ...................................................................................................................... 1 PREMIERE PARTIE : APERÇU GÉNÉRAL DU CADRE D’ÉTUDE ................................... 2 CHAPITRE I : PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL.................................. 3 1.

HISTORIQUE ET GENERALITES .......................................................................................... 3 1.1. Historique ................................................................................................................. 3 1.2.

2.

LES OBJECTIFS ET ACTIVITES ........................................................................................... 3 2.1. Les Objectifs ............................................................................................................ 3 2.2.

3.

Les Activités de La Compagnie Internationale de Métrologie (CIM) ..................... 4

ORGANISATION ET GESTION ............................................................................................. 4 3.1. Organisation ............................................................................................................. 4 3.2.

4.

Généralités sur CIM ................................................................................................. 3

Description des postes .............................................................................................. 6

PRESENTATION DU SERVICE D’ACCUEIL ........................................................................... 7 4.1. Laboratoire général .................................................................................................. 7 4.2.

Laboratoire de température accrédité ....................................................................... 8

CHAPITRE 2 : PRESENTATION DES METHODES D’ETALONNAGE DE DEBITMETRES ........................................................................................................................ 9 1.

ETUDE DES DEBITMETRES DE LIQUIDES EN UTILISATION INDUSTRIELLE ........................... 9 1.1. Organes déprimogènes – Diaphragme ..................................................................... 9 1.2.

Compteurs à turbine ................................................................................................. 9

1.3.

Compteur électromagnétique ................................................................................... 9

1.4.

Compteur à ultrasons ............................................................................................... 9

1.5.

Compteur à effet Coriolis....................................................................................... 11 XV

Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

1.6. 2.

Choix de débitmètres ............................................................................................. 11

LES METHODES D’ETALONNAGE DE DEBITMETRES ......................................................... 12 2.1. La méthode gravimétrique ..................................................................................... 12 2.2.

Méthode volumétrique ........................................................................................... 14

2.3.

Méthode par comparaison ...................................................................................... 15

DEUXIEME PARTIE : SIMULATION DU BANC D’ESSAI ............................................... 17 CHAPITRE 3 : ETUDE DE L’EXISTANT ............................................................................ 18 1.

PRESENTATION DE L’EXISTANT ...................................................................................... 18 1.1. Débitmètre OPSONIC 6300P ................................................................................ 18 1.3.

2.

3. 4.

Tuyauteries ............................................................................................................. 21

CRITIQUE DE L’EXISTANT ............................................................................................... 21 2.1. Le débitmètre OPSONIC 6300P ............................................................................ 21 2.2.

Le réservoir ............................................................................................................ 21

2.3.

Tuyauteries ............................................................................................................. 22

PRESENTATION DU CAHIER DE CHARGE .......................................................................... 22 CHOIX DE LA SOLUTION .................................................................................................. 22

CHAPITRE 4 : SPECIFICATIONS TECHNIQUES DU BANC D’ESSAI ........................... 24 1. 2.

DESCRIPTION DE L’ARCHITECTURE DU BANC D’ESSAI .................................................... 24 ROLE ET DIMENSIONNEMENT DES CONSTITUANTS DU BANC ........................................... 25 2.1. Rôle et dimensionnement de la pompe .................................................................. 25

2.2. LE DIMENSIONNEMENT DE LA TUYAUTERIE ET ACCESSOIRES ...................................... 28 2.3. Réservoir d’eau ...................................................................................................... 31 2.4.

Manomètre et transmetteur de pression ................................................................. 32

2.5.

Ordinateur (enregistrement et traitement des données) ......................................... 32

2.6.

Système de commande ........................................................................................... 33

2.7.

Coffret d’indicateurs et de protection électrique.................................................... 33

2.8 Principe et Mode de fonctionnement .......................................................................... 34 3. REDACTION DE DOCUMENTS TECHNIQUES ......................................................................... 34 3.1 Procédure d’étalonnage et de vérification de débitmètre ....................................... 34 3.2

Matériels utilisés .................................................................................................... 36

3.3

Mode opératoire ..................................................................................................... 36

3.4

Réalisation des mesures ......................................................................................... 38

3.5

Présentation des résultats ....................................................................................... 39

3.6

Fiche de relevées de mesures ................................................................................. 39

XVI Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

4. MISE EN ŒUVRE DU DISPOSITIF : INSTALLATION DU BANC D’ESSAI.................................... 41 4.1 Installation de la tuyauterie et accessoires .................................................................. 41 4.2 Installation du Coffret d’indicateurs et de protection électrique du matériel ............. 42 4.3 Conseils pratiques ....................................................................................................... 43 TROISIEME PARTIE : EXPLOITATION DU BANC D’ESSAI .......................................... 45 CHAPITRE 5 : EVALUATION DES INCERTITUDES ........................................................ 46 1.

2. 3.

FACTEURS D’INFLUENCE DE LA MESURE DE DEBIT ......................................................... 46 1.1. Influence de la pression.......................................................................................... 46 1.2.

Influence de la température .................................................................................... 46

1.3.

Viscosité des liquides ............................................................................................. 46

1.4.

Écoulement des liquides dans des conduites cylindriques en charge .................... 46

L’ANALYSE DU PROCESSUS DE MESURE .......................................................................... 47 CALCUL DES INCERTITUDES ........................................................................................... 48 3.1. Incertitudes de type A ............................................................................................ 48 3.2.

Incertitudes de type B ............................................................................................ 48

3.3

Incertitude composée du banc d’essai .................................................................... 51

3.4

Incertitude élargie du banc d’essai ......................................................................... 51

3.5

Incertitude pour un mesurage effectué sur le banc d’essai .................................... 51

3.6 Incertitude type composé ............................................................................................ 52 3.7 Incertitude élargie sur un mesurage ............................................................................ 52 4.

REDACTION DE DOCUMENTS METROLOGIQUES ............................................................... 52 4.1 Certificat d’étalonnage ........................................................................................... 53 4.2

Constat de vérification ........................................................................................... 53

CHAPITRE 6 : ESTIMATION ECONOMIQUE DU PROJET .............................................. 55 1. 2. 3.

COUT DU PROJET ............................................................................................................ 55 ETUDE DU MARCHE ........................................................................................................ 56 RENTABILITE .................................................................................................................. 56

CONCLUSION ........................................................................................................................ 57 RECOMMANDATIONS ......................................................................................................... 58 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES .................................................................................. X GLOSSAIRE ...........................................................................................................................XII ANNEXES ......................................................................................................................... XVIII

XVII Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

ANNEXES

ANNEXES

XVIII Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

ANNEXE1

: LISTE DES EQUIPEMENTS DU LABORATOIRE DE CIM

COFFRET

DESIGNATION

CARACTERISTIQUES

ETALON

CONSTRUC

CF

T

001

SONDE ETALON

-70 à 500°C

REFERENCE

TINSLE

CF

T

002

SONDE A RESISTANCE CTP 1000

0 à 500°C

TRANSFERT

WIKA

CF

T

003

SONDE A RESISTANCE PLATINE CTP2000

-200 à 450°C

TRANSFERT

WIKA

CF

T

004

SONDE A RESISTANCE CTP 1000

0 à 500°C

TRANSFERT

WIKA

CF

T

005

SONDE A RESISTANCE TR40 (6)

TRANSFERT

TINSLE

CF

T

006

CHAINE DE TEMPERATURE ETALON

CF

M

007

CF

M

CF

-200°C à 850°C

TRAVAIL

ANTON P

POIDS F1 DE 1 KG à 5 KG

/

TRAVAIL

METTLER TO

008

POIDS F1 DE 1 KG à 2 KG

/

TRAVAIL

METTLER TO

M

009

POIDS E2 DE 1 MG à 1 KG

/

TRAVAIL

METTLER TO

CF

P

010

ACCESSOIRE POUR CF-Ph018

/

/

WIKA

CF

T

011

FOUR CDT 9100 (650)

40°C à 650°C

TRAVAIL

WIKA

CF

T

012

FOUR CDT 9100 (650)

40°C à 650°C

TRAVAIL

WIKA

CF

T

013

FOUR CDT 9100 (1100)

200°C à 1100 °C

TRAVAIL

WIKA

TRAVAIL

EUROTHE

ENREGISTREUR DE TEMPERATURE

CF

E

014

CF

T

015

CF

T

016

ACCESSOIRE POUR CF-T014

CF

TP

017

CHAINE DE TEMPERATURE

CF

P

018

CF

P

019

GENERATEUR DE PRESSION A AIR

CF

E

020

CF

C

CF

TP

CF

SONDES THERMOCOUPLE TYPE "K" (15) et SONDES PT100 (15)

-40°C à 200°C et 0°C à 700°C

TRAVAIL

EUROTHE

JUMO

TRAVAIL

WIKA

0 à 1000bar

TRAVAIL

WIKA

-0,95 à 35bar

TRAVAIL

WIKA

MULTIMETRE 2002

TRAVAIL

KEITHL

021

CALIBRATEUR PASCAL ET-II-XX

TRAVAIL

WIKA

022

CHAINE DE TEMPERATURE

TRAVAIL

WIKA

T

023

CHAINE DE TEMPERATURE

0°C à 500°C

TRAVAIL

WIKA

CF

T

024

CHAINE DE TEMPERATURE

-80°C à 150° C

TRAVAIL

WIKA

CF

C

025

CALIBRATEUR PASCAL ET

TRAVAIL

WIKA

CF

B

026

MICRO BAIN

CF

F

027

FORCE ETALON

CF

T

028

CHAINE DE TEMPERATURE

CF

P

029

CALIBRATEUR CPH6000 + CAPTEUR CPT6000

CALIBRATEUR CPH6400 ET GENERATEUR DE PRESSION D'HUILE CPP1000H

-50°C à 165°C

CONTRO

TRAVAIL

WIKA

0°C à 500°C

TRAVAIL

WIKA

0 à 1000bar

TRAVAIL

WIKA

XIX Akoupo François Xavier

TRAVAIL

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

CF

D

030

DEBIMETRE 6300 P

TRAVAIL

KROHN

CF

/

031

TENSIOMETRE

0 à 300 mmHz

TRAVAIL

SPENGL

CF

T

032

KIT DE REGLAGE DE TEMPERATURE

40°C à 200°C

TRAVAIL

METTLER TO

CF

M

033

Masse F1 de

1 kg - 5kg

TRAVAIL

METTLER TO

CF

M

034

Masse F1 de

1 g - 2kg

TRAVAIL

METTLER TO

CF

M

035

Masse E2 de

1 mg - 1kg

TRAVAIL

METTLER TO

CF

T

036

Thermopuce et Hygropuce

TRAVAIL

METTLER TO

CF

P

037

Test de pression pour ICS4X9 et ICS6X9

0 à 300 mmHz

TRAVAIL

METTLER TO

CF

T

038

ETUVE IPP 400

-5 à 75°C

TRAVAIL

CF

M

039

Masse F1 de

1kg; 2kg; 2kg; 5kg; 10kg

TRAVAIL

METTLER TO

CF

M

040

Masse F1 de

1kg; 2kg; 2kg; 5kg; 10kg

TRAVAIL

METTLER TO

CF

M

041

Masse F1 de

1kg; 2kg; 2kg; 5kg; 10kg

TRAVAIL

METTLER TO

-40°C à 140°C et 15°C à 140°C

XX Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

MEMME

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

ANNEXE 2

: ABAQUE DE PERTE DE CHARGE

XXI Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

XXII Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

XXIII Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

ANNEXE 3 - ACCESSOIRES POUR INSTALLATION D’UNE POMPE Désignation

Image

Rôle et Entretien Rôle

Stabilisateur d’écoulement

Tranquillise l'écoulement pour une bonne métrologie (compteur Woltmann axial). Entretien

Nul.

Filtre (A équiper d’un robinet de

Rôle

purge!)

Elimine les corps étrangers pouvant détériorer le compteur. Entretien

Régulier suivant qualité de l'eau. Rôle

Réducteur de pression

Réduit et stabilise la pression de service. Entretien

Vérifier la pression de consigne.

Rôle

Clapet anti-retour

Protection contre les retours d'eau. Entretien

Contrôle obligatoire régulier.

Rôle

Disconnecteur

Protection contre les retours d'eau sur les réseaux présentant un risque important. Entretien

Contrôle obligatoire régulier par du personnel qualifié. Rôle

Bague de plombage

Empêcher le démontage du compteur par une personne non autorisée. Entretien

Nul.

XXIV Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

ANNEXE 4 –MODELE DE CONSTAT DE VERIFICATION

CHAÎNE DE DEBITMETRE

Laboratoire d'Etalonnage CIM Cocody Angré fin Blvd Latrilles 06 BP 6411 ABIDJAN 06 Tél: (225) 22 50 80 00 Fax: (225) 22 42 86 15 Côte d'Ivoire

Constat de Vérification N°CVD/ AA/XX_XXX DELIVRE A:

INSTRUMENT ETALONNE:

Désignation :

DEBITMETRE

Constructeur:

ENDESS + HAUSER

Type

NUMERIQUE

:

N° de série : N° Identification :

9B041C19000 G2

Date d'émission:

04/09/2013

CONCLUSION : L'apparaeil est déclaré

NON CONFORME aux spécifications annoncées

Le Responsable du Laboratoire d'Etalonnage

Ce constat de vérification comprend 3 pages.

XXV Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Ce constat est conforme au fascicule de documentation FD X07-011. La reproduction de ce certificat n'est autorisée que sous la forme de fac-similé photographique intégral

Constat de Vérification

N°CVD/ AA/XX_XXX

1. SPECIFICATIONS DE L'INSTRUMENT Constructeur:

ENDESS + HAUSER

Diamètre du conduit

DN 50

Type

:

NUMERIQUE

Epaisseur du conduit

2"

Affichage

:

ANALOGIQUE

Type Matière conduit

9B041C19000

Fluide dans le conduit

Carburant

Type de revêtement

aucun

Epaisseur revêtement

aucun

N° de série :

-20°c à 150°c

Plage de mesure:

Acier inox

2. LIEU DE LA VERIFICATION La vérification a été réalisée sur site

3. METHODE La Vérification a été effectuée par comparaison avec les indications d'une chaîne de débitmètre étalon composée d'une paire de sonde ultrason optic et d'un indicateur électronique. Le débitlmètre est monté sur notre banc d’essai.

4. LISTE DES ETALONS DE REFERENCE - TRACABILITE - RECONNAISSANCE - INCERTITUDES Chaîne de débitmètre sur le Banc CIM Certificat d'étalonnage Constructeur: Type : N°Id: N° serie:

KROHNE OPTISONIC 6000 CIM-D001 A13045794

certificat N° DIN 55 350-18-4.2.2 du 01/05/2017

La désignation des étalons et le numéro d'identification de la procédure utilisée pour cet étalonnage sont consignés sur une feuille de relevé de mesure archivée dans un dossier comportant un numéro identique à celui du constat de vérification. La traçabilité de ces étalons est assurée par un raccordement à des étalons de référence eux-mêmes raccordés aux étalons nationaux.

La délivrance de ce Constat de vérification garantit la traçabilité des résultats aux étalons nationaux.

XXVI Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Constat de Vérification

N°CVD/ AA/XX_XXX

5. RELEVES DE MESURES Volume lue Etalon (hl) Volume dans le Bac index initial

index fin

Volume lue Debitmettre (hl) Total Volume Etalon

index initial

index fin

Total Volume debitmetre

25

0,00

25,60

25,60

12,00

35,00

23,00

25

0,00

25,30

25,30

14,00

39,00

25,00

25

0,00

25,50

25,50

12,00

35,00

23,00

30

0,00

30,50

30,50

12,00

41,00

29,00

30

0,00

30,50

30,50

12,00

43,00

31,00

30

0,00

30,40

30,40

25,00

45,00

20,00

35

0,00

35,80

35,80

10,00

55,00

45,00

35

10,00

35,70

25,70

10,00

56,00

46,00

35

0,00

35,90

35,90

11,00

58,00

47,00

RESULTAT DE MESURES Volume dans le Bac

Volume moyen Etalon (Vr)

Volume moyen Debitmettre (Vi)

Erreur

Erreur relative sur mesure

Facteur de correction (K)

25

25,47

23,67

-1,80

-7,07%

0,93

30

30,47

26,67

-3,80

-12,47%

0,88

35

32,47

46,00

13,53

41,68%

1,42

NB : les volumes sont en hl

6. OBSERVATION

Le résultat ultérieur de ces essais doit être considéré comme valables que si elles sont dans les limites d'erreur de 0,05% et / ou la valeur de référence ou dans la limite d'erreur spécifié par le client.

XXVII Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

Spécification de l'instrument ou de l'utilisateur :

L'appareil est déclaré Etalonnage réalisé le: Etalonnage réalisé par:

NON CONFORME aux spécifications annoncées 06/07/2017 XAVIER AKOUPO Fin du constat de vérification

XXVIII Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie

Etude et simulation de mise en place d’un banc d’essai pour l’étalonnage des débitmètres : Cas de CIM

ANNEXE 5 – INTERFACE DE GESTION DU BANC CIM

XXIX Akoupo François Xavier

Auditeur en Master2 de Métrologie