Débitmètre à engrenages ovales pour bitume chaud

Exemple de présentation : Débitmètre à engrenages ovales pour bitume chaud : DN150 avec enveloppe chauffante à vapeur Tuyau de 6 pouces | 200 °C max. | Enveloppe chauffante externe | Dosage d'asphalte haute viscosité

Réponse rapide

Pour le dosage du bitume dans des conduites de diamètre nominal DN150 (6 pouces) jusqu'à 200 °C, un débitmètre à engrenages ovales à double enveloppe est la solution idéale. L'enveloppe externe chauffante à la vapeur ou à l'huile thermique maintient le bitume au-dessus de son point d'écoulement dans toute la chambre de mesure, évitant ainsi les variations de viscosité et le grippage du mécanisme. Silver Instruments propose des débitmètres à engrenages ovales à double enveloppe DN150, conçus pour des températures jusqu'à 200 °C, avec raccords process à brides et sortie 4-20 mA de série. Aucun autre débitmètre volumétrique n'offre une fiabilité comparable pour ce diamètre de conduite et pour les applications d'asphalte chaud.

L'enquête

Tom Hanf, responsable des achats chez Catbridge (basée dans le New Jersey, aux États-Unis), a contacté Silver Instruments pour obtenir un devis pour un débitmètre à engrenages ovales destiné au bitume chaud sur une canalisation de 6 pouces. La température de fonctionnement maximale était de 200 °C. Il s'est renseigné spécifiquement sur l'option à double enveloppe, ce qui nous a permis de constater que son équipe était déjà consciente du problème fondamental du dosage du bitume : si le fluide refroidit à l'intérieur du débitmètre, il cesse de s'écouler et le débitmètre se bloque.

Catbridge est un fabricant de machines d'enduction et de laminage. Les adhésifs thermofusibles, les revêtements à base d'asphalte et les systèmes polymères visqueux font partie de leurs procédés. Le dosage d'une conduite de bitume de 15 cm (6 pouces) à 200 °C représente un véritable défi. Les débits sont modérés, mais le fluide est extrêmement difficile à doser.

Nous avons proposé des solutions similaires pour des entreprises de travaux publics en Asie du Sud-Est et des exploitants de centrales d'enrobage au Moyen-Orient. Le mode de défaillance est presque toujours le même : un compteur non gainé est installé, la conduite refroidit pendant un arrêt et la chambre d'engrenage se remplit de bitume solidifié. La réparation consiste à extraire le compteur, à le chauffer de l'extérieur et à espérer que les engrenages ne soient pas déformés.

Conditions d'application

Pourquoi Oval Gear est le compteur idéal pour le bitume à DN150

La viscosité du bitume n'est pas une valeur fixe. À 200 °C, elle peut atteindre 150 cP. En abaissant la température à 130 °C, elle peut atteindre 2 000 cP, voire plus, selon la qualité du bitume. En dessous de 80 °C, la plupart des bitumes sont semi-solides. Seules les technologies de débitmétrie à déplacement positif et à effet Coriolis permettent de mesurer avec précision cette plage de températures.

Comment fonctionne un débitmètre à engrenage ovale pour la mesure du bitume

Les débitmètres à engrenages ovales mesurent le débit en comptant les volumes discrets de fluide déplacés par deux engrenages en forme de huit. Contrairement aux débitmètres électromagnétiques ou à vortex, ils sont insensibles aux variations de viscosité. Une viscosité plus élevée améliore même l'étanchéité entre les engrenages et la paroi de la chambre, ce qui signifie que la précision peut être meilleure à froid qu'à température de fonctionnement optimale.

La chemise thermique résout un problème différent. Il ne s'agit pas de précision en fonctionnement normal, mais de fiabilité lors des arrêts, des ralentissements de débit et des baisses de température ambiante. La chemise maintient le fluide en mouvement à l'intérieur du corps du compteur. Sur une conduite de 15 cm transportant de l'asphalte chaud, la masse thermique du fluide dans le compteur est importante. Sans chemise, le refroidissement est plus rapide que prévu.

À DN150, le mécanisme à engrenages ovales est de grande taille. Les engrenages sont usinés en acier allié et le corps est généralement en fonte ou en fonte ductile. Cette construction supporte les cycles thermiques des systèmes à traçage vapeur sans déformation. Les compteurs à corps en aluminium, courants pour les petites tailles, ne conviennent pas ici.

Modèle recommandé : débitmètre à engrenages ovales LC-150 pour bitume

Silver Instruments propose la série LC-150 en DN150 avec l'option de chemise chauffante en configuration standard. Spécifications clés pour cette application :

Que se passe-t-il sans veste thermique : pannes courantes

La plupart des pannes de compteurs de bitume pour lesquelles nous sommes appelés suivent un schéma prévisible. L'installation d'origine utilisait un compteur volumétrique standard sans enveloppe, car il était moins cher et l'ingénieur supposait que le traçage de la conduite suffirait à maintenir le compteur à une température adéquate. En pratique :

• Blocage de la boîte de vitesses au redémarrage :Après un arrêt de nuit ou de week-end, le bitume à l'intérieur du corps du compteur refroidit et s'épaissit. Au redémarrage, la pression de la pompe ne peut vaincre la résistance et soit l'arbre d'engrenage se cisaille, soit le moteur se déclenche pour cause de surintensité.
• Fissuration par choc thermique :Certains opérateurs tentent de débloquer un compteur en appliquant directement un pistolet thermique ou une torche sur son boîtier. La fonte supporte mal un chauffage localisé et rapide. Des fissures dans le boîtier ou la chambre d'engrenages sont fréquentes.
• Défaillance des roulements suite à des démarrages à froid :Même lorsque la conduite finit par se dégager, les démarrages à froid répétés accélèrent l'usure des roulements. Un compteur à double enveloppe, fonctionnant à température constante, aura une durée de vie nettement supérieure avec du bitume qu'un compteur dont la durée de vie dépend uniquement de la température du procédé.

La gaine thermique augmente le coût du compteur. Sur une conduite en bitume de 15 cm (6 pouces), ce coût est nettement inférieur à celui d'un arrêt imprévu pour le remplacement du compteur.

Autres types de compteurs envisagés et raisons pour lesquelles ils n'ont pas été recommandés

Débitmètre massique Coriolis : Honnêtement, si le budget n'était pas un problème, le débitmètre Coriolis serait le premier choix pour le dosage du bitume, quel que soit le diamètre de la conduite. Il mesure le débit massique directement, sans pièces mobiles susceptibles de s'user au contact d'un fluide visqueux, sans compensation de densité nécessaire, et avec une précision de 0,1 à 0,2 % indépendamment des variations de viscosité dues aux fluctuations de température. Pour les applications de transfert de propriété où chaque tonne de bitume a une valeur monétaire, cette précision est cruciale. Le problème réside dans le prix. Un débitmètre Coriolis DN150 pour une température de service de 200 °C, avec l'option haute température appropriée, coûte trois à quatre fois plus cher qu'un débitmètre à engrenages ovales à double enveloppe de même dimension. Pour une application de dosage en production ou de chargement par lots où une précision de 0,5 % est acceptable, cette différence de coût est difficile à justifier. Nous avons fourni des débitmètres Coriolis sur des conduites de bitume DN25 et DN50 pour des applications de laboratoire et de contrôle qualité, où le diamètre de la conduite permet de maintenir un coût unitaire raisonnable. À DN150, la plupart des clients optent pour un débitmètre à engrenages ovales et utilisent les économies réalisées ailleurs. Honnêtement, si le budget n'était pas un problème, Coriolis serait le premier choix pour le dosage du bitume, quelle que soit la taille des canalisations.

Débitmètre à vortex : non adapté. Le fonctionnement fiable du vortex nécessite un nombre de Reynolds minimal. Le bitume à 200 °C sur une conduite DN150 peut descendre en dessous de ce seuil à faible débit. La précision se dégrade de façon imprévisible.

Débitmètre magnétique : le bitume n’est pas conducteur d’électricité. Les débitmètres électromagnétiques requièrent une conductivité minimale d’environ 5 µS/cm. Le bitume ne satisfait pas à cette exigence. Solution écartée d’emblée.

Débitmètre à turbine : Les paliers de la turbine s’usent rapidement en service avec des fluides à haute viscosité. La géométrie des pales adaptée aux hydrocarbures légers n’est pas adaptée aux applications avec l’asphalte. Déconseillé au-delà de 500 cP.