L’hydrogène : source d’espoir

L’hydrogène : source d’espoir

by | Thursday, 3 June, 2021 | Hydrogen Applications

Capteurs de pression avec diaphragmes en acier inoxydable plaquées-or pour les mesures de pression de gaz spéciaux tels que l’hydrogène. 

De nombreux experts considèrent l’hydrogène comme le substitut idéal du charbon, du pétrole et du gaz naturel dans l’industrie et les transports, car il ne laisse pratiquement aucun gaz d’échappement lors de sa combustion. Cet élément polyvalent est déjà utilisé avec succès dans divers secteurs industriels.
Toutefois, la manipulation de l’hydrogène impose des exigences élevées aux composants techniques. Avec l’hydrogène, la transition énergétique s’appuie sur un nouveau pilier, en plus des énergies renouvelables et de l’efficacité énergétique. L’hydrogène produit à partir d’énergies renouvelables est un vecteur énergétique durable, flexible et facilement transportable. En plus des programmes de soutien actuels du gouvernement allemand, sept milliards d’euros sont investis pour que l’hydrogène s’établisse sur le marché. Deux autres milliards ont été alloués à des partenariats internationaux. L’accent est mis sur l’hydrogène dit “vert”, qui est produit exclusivement à partir d’énergies renouvelables. Seul l’hydrogène vert permet de réduire les émissions de CO2 en utilisant des sources d’énergie à faible teneur en carbone. En Europe, 9,8 millions de tonnes d’hydrogène sont actuellement produites chaque année en utilisant principalement des combustibles fossiles. La Commission européenne s’est donc fixée pour objectif de porter la production d’hydrogène vert à un million de tonnes par an d’ici 2024 et à dix millions de tonnes d’ici 2030.

Le processus de production de l’hydrogène

L’hydrogène existe dans la nature sous forme combinée et n’est pas facile à produire. Pour être utilisé en tant que gaz, la combinaison d’hydrogène et d’oxygène doit être fractionnée. Mais ce processus d’électrolyse, qui sépare chimiquement l’hydrogène et l’oxygène, nécessite beaucoup d’énergie. Si l’on utilise de l’électricité provenant de centrales solaires ou d’éoliennes, on parle d’hydrogène vert. Si elle provient de combustibles fossiles, on parle d’hydrogène gris.
L’hydrogène est déjà utilisé à grande échelle par l’industrie. Dans ce cas, cependant, il n’est pas utilisé comme vecteur énergétique, mais principalement en chimie industrielle et en pétrochimie dans le cadre de processus de production. L’hydrogène utilisé dans ces applications est principalement de l’hydrogène gris, qui est produit par des procédés d’électrolyse ou le plus souvent comme sous-produit, par exemple dans les raffineries.

Capteurs de pression pour l’hydrogène : que faut-il prendre en compte ?
Quelle que soit la manière dont l’hydrogène est produit et utilisé, la manipulation de cet élément est très exigeante en termes de solutions techniques. Avant tout, travailler avec l’hydrogène à l’état gazeux est un défi. L’hydrogène est l’élément dont la densité est la plus faible et le rayon atomique le plus petit. Il en résulte un problème fondamental dans la manipulation de ce gaz : son taux de perméation extrêmement élevé. Les matériaux métalliques sont perméables à l’hydrogène, ce qui a un effet négatif, par exemple, sur l’utilisation des capteurs de pression. Ces transducteurs sont composés d’un boîtier rempli d’huile et d’un diaphragme en acier de quelques micromètres d’épaisseur seulement. Si l’hydrogène se diffuse à travers ce diaphragme et qu’il s’accumule dans le transducteur, ce dernier sera endommagé ou même détruit à long terme. Dans le pire des cas, l’hydrogène peut même pénétrer dans l’ensemble du capteur, créant un risque d’explosion aigu.
“Même le fait de doubler l’épaisseur de la membrane conduit au mieux à un doublement du temps de diffusion”, déclare notre expert, fondateur de STS Sensor Technik AG.
“Toutefois, au contact de l’hydrogène, le revêtement en or des diaphragmes en acier inoxydable de nos transmetteurs de pression nous permet d’augmenter d’un facteur de 10 à 100 le laps de temps jusqu’à ce qu’un volume critique d’hydrogène soit atteint dans le transducteur. Par cette méthode, nous augmentons considérablement la sécurité et la durée de vie du capteur.” La raison de cet effet est la perméabilité 10’000 fois inférieure de l’or par rapport à l’acier inoxydable.

Revêtement en or de la membrane – la petite différence aux grands effets

La perméabilité de l’or est environ 10 000 fois inférieure à celle de l’acier inoxydable. Avec un revêtement en or de 1μm sur un diaphragme en acier de 50 μm, la perméation de l’hydrogène peut être réduite plus efficacement qu’en doublant l’épaisseur du diaphragme en acier à 100 μm. Dans le premier cas, le temps nécessaire pour atteindre un volume critique d’hydrogène gazeux accumulé à l’intérieur du capteur de pression peut être augmenté d’un facteur 10 à 100, dans le second cas seulement d’un facteur deux. La condition préalable à cela est un système complètement fermé et un plaquage or sans défaut.
Le transmetteur de pression piézorésistif ATM.1ST convient exactement à ces applications de mesure de pression statique et dynamique.
Ses plages de mesure sont comprises entre 0 … 50mbar et 0 … 1000 bar, les précisions vont jusqu’à 0,05%FS, l’hystérésis et la répétabilité sont meilleures que 0,01%.
Grâce à sa conception modulaire, le transmetteur de pression ATM.1ST peut être adapté individuellement à de nombreuses applications.

 

STS développe, fabrique et vend des solutions spécifiques aux applications dans le domaine de la technologie de mesure de la pression – de la fabrication jusqu’à l’étalonnage du capteur et le contrôle final du produit terminé. Ces applications vont de la construction de machines aux applications maritimes, en passant par les applications gazières, les applications médicales/pharmaceutique et les applications liées à l’hydrogène. 

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ITER Réacteur thermonucléaire expérimental international pour la fusion nucléaire

ITER Réacteur thermonucléaire expérimental international pour la fusion nucléaire

by | Thursday, 6 May, 2021 | Applications nucléaires

donc Qu’est-ce qu’ITER ?

ITER (“La Voie” en latin) est l’un des projets énergétiques les plus ambitieux du monde actuel.

Dans le sud de la France, 35 nations collaborent pour construire le plus grand tokamak du monde, un dispositif de fusion magnétique conçu pour prouver la faisabilité de la fusion en tant que source d’énergie à grande échelle et sans carbone, selon le même principe que celui qui fait fonctionner notre soleil et nos étoiles. Les membres d’ITER – la Chine, l’Union européenne, l’Inde, le Japon, la Corée, la Russie et les États-Unis – se sont engagés dans une collaboration de 35 ans pour construire et exploiter le dispositif expérimental ITER et, ensemble, amener la fusion au point où un réacteur de fusion de démonstration pourra être conçu.

ITER sera le premier dispositif de fusion à produire de l’énergie nette. Ce sera aussi le premier dispositif de fusion capable de maintenir la fusion pendant de longues périodes. Enfin, ITER sera le premier dispositif de fusion à tester les technologies intégrées, les matériaux et les régimes physiques nécessaires à la production commerciale d’électricité issue de la fusion.

QUE FERA ITER ?

1) Produire 500 MW d’énergie de fusion
Le record mondial de puissance de fusion est détenu par le tokamak européen JET. En 1997, le JET a produit 16 MW d’énergie de fusion à partir d’une puissance de chauffage totale de 24 MW (Q=0,67). ITER est conçu pour produire un rendement énergétique décuplé (Q=10), soit 500 MW d’énergie de fusion à partir de 50 MW de puissance de chauffage. ITER ne transformera pas l’énergie qu’il produit en électricité, mais, en tant que première expérience de fusion de l’histoire à produire un gain énergétique net, il ouvrira la voie à la machine qui le pourra.

2) Réaliser un plasma de deutérium-tritium dans lequel la réaction est entretenue par un chauffage interne
La recherche sur la fusion est aujourd’hui sur le point d’explorer un “plasma brûlant”, c’est-à-dire un plasma dans lequel la chaleur de la réaction de fusion est confinée de manière suffisamment efficace pour que la réaction soit maintenue pendant une longue période. Les scientifiques sont convaincus que les plasmas d’ITER produiront non seulement beaucoup plus d’énergie de fusion, mais resteront stables plus longtemps.

3) Tester la reproduction du tritium
L’une des missions prévues pour les dernières étapes de l’exploitation d’ITER est de démontrer la faisabilité de la production de tritium dans l’enceinte à vide. L’approvisionnement mondial en tritium (utilisé avec le deutérium pour alimenter la réaction de fusion) n’est pas suffisant pour couvrir les besoins des futures centrales électriques. ITER offrira une occasion unique de tester des maquettes de couvertures de reproduction du tritium dans la cuve dans un environnement de fusion réel.

QU’EST-CE QUE LA FUSION ?

La fusion est la source d’énergie du soleil et des étoiles. Dans la chaleur et la gravité considérables qui règnent au cœur de ces corps stellaires, les noyaux d’hydrogène entrent en collision, fusionnent en atomes d’hélium plus lourds et libèrent ainsi d’énormes quantités d’énergie.

La science de la fusion du vingtième siècle a identifié la réaction de fusion la plus efficace en laboratoire comme étant la réaction entre deux isotopes d’hydrogène, le deutérium (D) et le tritium (T). La réaction de fusion DT produit donc le gain d’énergie le plus élevé aux températures les plus “basses”.

Trois conditions doivent être remplies pour réaliser la fusion en laboratoire : une température très élevée (de l’ordre de 150 000 000° Celsius), une densité de particules de plasma suffisante (pour augmenter la probabilité que des collisions se produisent) et un temps de confinement suffisant (pour maintenir le plasma, qui a tendance à se dilater, dans un volume défini).

À des températures extrêmes, les électrons se séparent des noyaux et un gaz devient un plasma – souvent appelé le quatrième état de la matière. Les plasmas de fusion constituent l’environnement dans lequel les éléments légers peuvent fusionner et produire de l’énergie.

Dans un tokamak, de puissants champs magnétiques sont utilisés pour confiner et contrôler le plasma.

 

QU’EST-CE QU’UN TOKAMAK ?

Visualisation avec l’aimable autorisation de Jamison Daniel, Oak Ridge Leadership Computing Facility.

Quelle que soit la source d’énergie, les centrales produisent de l’électricité en convertissant l’énergie mécanique, comme la rotation d’une turbine, en énergie électrique. Dans une centrale à vapeur alimentée au charbon, la combustion du charbon transforme l’eau en vapeur et cette dernière entraîne à son tour des turbogénérateurs pour produire de l’électricité.

Le tokamak est une machine expérimentale conçue pour exploiter l’énergie de la fusion. À l’intérieur d’un tokamak, l’énergie produite par la fusion des atomes est absorbée sous forme de chaleur dans les parois de la cuve. Tout comme une centrale électrique classique, une centrale à fusion utilisera cette chaleur pour produire de la vapeur, puis de l’électricité au moyen de turbines et de générateurs.

Le cœur d’un tokamak est sa chambre à vide en forme de beignet. À l’intérieur, sous l’effet d’une chaleur et d’une pression extrêmes, l’hydrogène gazeux se transforme en plasma – l’environnement même dans lequel les atomes d’hydrogène peuvent être amenés à fusionner et à produire de l’énergie. Les particules chargées du plasma peuvent être façonnées et contrôlées par les bobines magnétiques massives placées autour de la cuve ; les physiciens utilisent cette propriété importante pour confiner le plasma chaud loin des parois de la cuve. Le terme “tokamak” nous vient d’un acronyme russe qui signifie “chambre toroïdale avec bobines magnétiques”.

Mis au point par la recherche soviétique à la fin des années 1960, le tokamak a été adopté dans le monde entier comme la configuration la plus prometteuse de dispositif de fusion magnétique. ITER sera le plus grand tokamak du monde, deux fois plus grand que la plus grande machine actuellement en service, avec un volume de chambre à plasma dix fois supérieur.

 

QUAND LES EXPÉRIENCES COMMENCERONT-ELLES ?

Le premier plasma d’ITER est prévu pour décembre 2025.

Ce sera la première mise sous tension de la machine et le premier acte du programme opérationnel d’ITER, qui s’étendra sur plusieurs décennies.
 

Chronologie du projet ITER

Déc. 2025                    Premier plasma

2025-2035                   Montée en puissance progressive de la machine

2035                             Début de l’exploitation du deutérium et du tritium

Nous vous invitons à explorer le site web d’ITER pour obtenir plus d’informations sur la science d’ITER, la collaboration internationale d’ITER et le projet de construction à grande échelle qui est en cours à Saint Paul-lez-Durance, dans le sud de la France.

STS fournit des capteurs de pression ainsi que des sondes de niveau adaptés aux applications nucléaires

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CTD (conductivité, température, profondeur)

CTD (conductivité, température, profondeur)

by | Thursday, 6 May, 2021 | Hydrogen Applications, Topics Plateforme de compétence

Un CTD – acronyme de conductivité, température et profondeur – est le principal instrument utilisé pour déterminer les propriétés physiques essentielles de l’eau de mer. Il fournit aux scientifiques une représentation précise et complète de la distribution et de la variation de la température, de la salinité et de la densité de l’eau afin de comprendre comment les océans affectent la vie.

Comment cela fonctionne-t-il ?

Le CTD embarqué consiste en un ensemble de petites sondes fixées à une grande rosette métallique. La rosette est enfoncée dans le fond marin par un câble et les scientifiques surveillent les propriétés de l’eau en temps réel grâce à un câble de données qui relie le CTD à un ordinateur sur le navire. Un dispositif télécommandé permet de fermer sélectivement les bouteilles d’eau pendant la remontée de l’instrument. Un CTD standard prend entre deux et cinq heures pour collecter un ensemble complet de données, selon la profondeur de l’eau. Les échantillons d’eau sont souvent prélevés à des profondeurs spécifiques afin que les scientifiques puissent connaître les propriétés physiques de la colonne d’eau à cet endroit et à ce moment précis.

Les petits capteurs CTD à faible puissance sont également utilisés dans les instruments autonomes :

Un profileur-balise effectue des mesures répétées des courants océaniques et des propriétés de l’eau de haut en bas à travers presque toute la colonne d’eau, même en eau très profonde. Les instruments de base qu’il transporte sont un CTD pour la température et la salinité et un ACM (courantomètre acoustique) pour mesurer les courants, mais d’autres instruments peuvent être ajoutés, notamment des capteurs bio-optiques et chimiques.

Les planneurs sous-marins parcourent l’océan de manière autonome, en suivant des itinéraires préprogrammés et en faisant surface de temps en temps pour transmettre les données recueillies et accepter de nouvelles commandes. Lorsqu’ils se déplacent horizontalement dans l’océan, des vessies internes contrôlent leur flottabilité, ce qui leur permet de se déplacer dans la colonne d’eau, comme les baleines et autres animaux marins.

Les flotteurs sont des robots flottants qui prennent des profils ou des séries verticales de mesures (température et salinité, par exemple) dans les océans.

Les véhicules sous-marins autonomes (AUV) sont des véhicules robotisés programmables qui, selon leur conception, peuvent dériver, conduire ou glisser dans l’océan sans être contrôlés en temps réel par des opérateurs humains. Certains AUV communiquent avec les opérateurs de façon périodique ou continue par le biais de signaux satellites ou de balises acoustiques sous-marines afin de permettre un certain niveau de contrôle.

Quelles sont les plateformes nécessaires ?
Une variété d’autres accessoires et instruments peuvent être inclus dans l’ensemble CTD. Il s’agit notamment de bouteilles Niskin qui permettent de prélever des échantillons d’eau à différentes profondeurs pour en mesurer les propriétés chimiques, de profileurs de courant Doppler acoustiques (ADCP) qui mesurent la vitesse horizontale, et de capteurs d’oxygène qui mesurent les niveaux d’oxygène dissous dans l’eau.

Caractéristiques des capteurs du CTD

– Résistance à l’eau salée
– Haute précision
– Léger
– Faible consommation d’énergie
– Utilisation à des profondeurs allant jusqu’à plusieurs milliers de mètres

Commentaires :
Les petits capteurs CTD de faible puissance utilisés sur les instruments autonomes tels que les profileurs de colonne d’eau, les planeurs à jet, les flotteurs et les AUV sont plus complexes à utiliser. La principale difficulté est la nécessité d’étalonner les capteurs individuels. Cela est particulièrement vrai pour les instruments autonomes qui sont déployés pendant de longues périodes. (Les CTD des navires sont référencés par des données d’échantillons d’eau, qui ne sont généralement pas disponibles pour les déploiements d’instruments autonomes). Par conséquent, les capteurs doivent être stables pendant la période de déploiement, ou bien des hypothèses doivent être faites sur les propriétés de l’eau de mer et référencées aux données. Les propriétés de l’eau profonde sont généralement très stables, de sorte que les données des capteurs autonomes sont appariées aux propriétés historiques de l’eau en profondeur.

STS fournit des cellules de pression de haute précision pour cette application spécifique.
Plus d’informations sur ce produit personnalisé

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L’hydrogène et les capteurs de pressions (cas du bio-fouling)

L’hydrogène et les capteurs de pressions (cas du bio-fouling)

by | Wednesday, 5 May, 2021 | Hydrogen Applications, Hydrology, Marine

L’encrassement biologique (bio-fouling)

L‘encrassement biologique ou bio-fouling est l‘accumulation de micro-organismes, plantes, algues ou animaux sur des surfaces humides, des entrées d‘eau, des canalisations, des grilles, des bassins et bien sûr les instruments de mesure. Ces dispositifs peuvent alors être dégradés et donc ne plus remplir correctement leur fonction.

L’antifouling

L‘antifouling regroupe les procédés qui permettent de prévenir ou de retirer ces accumulations :

  

• Les revêtements toxiques spécifiques qui tuent les organismes responsables du bio-fouling. Cependant ils sont dorénavant majoritairement interdits pour des raisons environnementales suite à l‘application d‘une directive européenne sur les matériaux biocides.

• Les revêtements spécifiques non-toxiques qui préviennent l‘accumulation des micro-organismes. Ces revêtements sont basés sur des polymères organiques et jouent sur leur faible énergie de surface et capacité à avoir de très faibles frottements.

• L‘antifouling à ultrasons. Des émetteurs d‘ultrasons sont montés dans et autour de la coque de navires de petite et de moyenne tailles. Ce système est particulièrement adapté pour lutter contre la prolifération des algues.

• Le décapage par irradiation par laser pulsé. Cette technologie est efficace face aux moules zébrées qui sont assommées ou tuées le temps d‘une microseconde où l‘eau est traversée par une haute tension électrique.

• L’antifouling par électrolyse :

• Les micro-organismes ne survivent pas dans un environnement composé d‘ions cuivre.

• Les ions cuivre permettent l’électrolyse au contact d’une anode cuivre.

• Dans la plupart des cas, le revêtement de la cuve sert ou la coque servent de cathode.

• Une anode de cuivre peut être installée dans la configuration afin pour provoque l‘électrolyse entre l’anode et la cathode.

L’électrolyse peut donc aussi atteindre l’instrumentation des cuves de ballast qui subit alors des dégâts collatéraux : de la corrosion et une différence de potentiel électrique entre les matériaux.

Les effets de l’électrolyse sur les capteurs piézorésistifs

• L’électrolyse crée des anions d’hydrogène (H+).

• Du fait de leur charge positive, les ions H+ vont vers la cathode (cuve de ballast ou coque) où est installé le capteur.

• La partie du capteur en contact avec les ions est aussi la plus fine : la membrane de mesure. Les ions H+ arrivent alors à s’infiltrer dans la cellule de mesure.

• En même temps, la cathode émet des électrons du fait de la différence de potentiel.

• L’ion H+ se lie a un électron formant ainsi du dihydrogène (H2) qui s’accumule dans la cellule de mesure.

• Si cette réaction dure un certain temps, la concentration de H2 augmente dans la chambre de mesure et celle-ci se gonfle. Ainsi le capteur subit une dérive et relaie des valeurs incorrectes.

 

Rapport d’analyse

Des capteurs de pression en acier inoxydable en service pendant 2 à 3 ans dans des cuves de ballasts de navires ont été analysés et les recherches ont donné les résultats suivants:

En pratique, la formation de dépôts sur l’acier inoxydable ne peut pas être évitée. La formation d’hydrogène et sa pénétration doivent être impérativement considérées. C’est pourquoi sous de telles conditions la membrane de mesure doit être faite d’un matériau plus résistant à la corrosion comme le titane.

Aussi, de la corrosion peut apparaitre sur toutes les parties métalliques du capteur et notamment dans les interstices laissées par des joints ou une soudure incomplète. Dès qu’une infiltration a lieu, seulement certains réactifs se diffusent dans l’interstice, ce qui crée une différence de potentiel. Cette dernière additionnée aux différences de concentration mènent à une corrosion électro–chimique dans l’interstice par l’hydrogène ou à ses alentours immédiats par l’oxygène. Ainsi, la membrane se doit d’être soudée et non simplement vissée avec un joint torique.

Recommandations techniques

Grâce aux résultats de ces analyses, STS Sensor Technik Sirnach AG a designé des capteurs piézorésistifs sans élastomère dont la membrane et le boîtier sont en titane. Cela afin de vous proposer le meilleur rapport qualité-prix-durabilité (plus de 10 ans) pour vos applications maritimes et la mesure des niveaux d’eau de mer.

Plus d’informations sur le produit STS qui répond à ces problématiques : le PTM.MT/N/Ex

 

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Surveillance du réseau de distribution de gaz par mesure de pression continue

Surveillance du réseau de distribution de gaz par mesure de pression continue

by | Thursday, 6 August, 2020 | Oil & Gas

Les enregistreurs de processus autonomes de l’entreprise AIRVALVE fonctionnent avec des capteurs de pression STS pour assurer la surveillance de points critiques dans le réseau de distribution de gaz détenu par SWK Netze GmbH. Le principe appliqué ici permet d’allier une fiabilité de planification à un coût relativement bas de la mise en œuvre.

SWK Netze GmbH effectue des mesures poussées sur son réseau de distribution de gaz pour l’étalonnage de son programme de pipelines. À cette fin, des mesures de pression continues doivent être effectuées sur quinze points critiques dans le cadre de son projet « Surveillance du réseau de distribution de gaz de ville ». En plus de la nécessité d’obtenir des valeurs mesurées de la plus grande précision possible , il était également primordial lors de la réalisation de ce projet que les instruments de mesure fonctionnent de façon fiable sur une durée de vie importante, et qu’ils aientégalement une force de signal suffisante pour transmettre les mesures régulièrement, même lorsque installés sous terre. Pour réduire au maximum le travail d’installation de conduites et le travail en sous-sol, les pressions devaient être mesurées au niveau de dispositifs de ventilation existants. Pour cela, l’équipement de mesure devait être installé sous des plaque métalliques de taille 3.

Pour réaliser cette tâche, le choix s’est porté sur les enregistreurs de mesure de type LS-42 produi par . Au cours de tests poussés, il est d’abord apparu que les produits de cette gamme d’enregistreurs étaient les seuls à disposer d’une antenne intégrée haute performance, capable de fournir une transmission de signal sans interférence même dans les galeries.

Stabilité à long terme et facilité d’utilisation sont des facteurs clés

L’instrument de mesure, grâce à sa batterie interchangeable haute performance, fonctionne sans branchement électrique et sans raccordement téléphonique pendant plus de 10 ans. Cet enregistreur de processus qui se monte très facilement, en plus d’être configurable à distance, assure une transmission sécurisée des mesures relevées grâce à des cartes SIM sélectionnables librement ou à un multi-réseau avec tunnel VPN privé (voir Fig. 1 qui illustre la conception de l’enregistreur de processus). Il est par conséquent parfaitement adapté aux sites à distance ou difficilement accessibles, qui doivent pouvoir être surveillés sur une longue durée sans nécessiter de maintenance ardue.

Figure 1: Schéma de l’enregistreur de données
Source: AIRVALVE
Source de l’image: Bosch Mobility Solutions

 

Ces exigences en termes de durabilité et de performance de fonctionnement ont bien sûr été également placées sur les capteurs utilisés pour la mesure de pression. AIRVALVE a opté dans ce cas-ci pour les transmetteurs de pression ATM.ECO/N de STS.  Ces capteurs de 100 mbar sont alimentés par la batterie interchangeable de l’enregistreur de processus, sont protégés par une enveloppe résistante en acier inoxydable et fournissent des résultats précis d’une précision ≤ ± 0,70 % sur une plage de température de -5 à 50 °C. En termes de stabilité à long terme, l’ ATM.ECO/N affiche une valeur < 0,5 %.

Assemblage du système de mesure sur le réseau de distribution de gaz

Le système de mesure complet pour la surveillance du réseau de distribution de gaz est installé dans des coffrets enterrés sous une plaque de rue (voir Fig. 2). Grâce à l’utilisation de dispositifs de ventilation existants, le travail nécessaire pouvait être effectué à faible coût. Pour mettre en place les mesures de pression, la borne de ventilation montante a été remplacée par un réducteur (1). À l’aide d’une vanne à bille, la connexion de mesure peut être coupée (2). La calibration du capteur de pression est facilitée par un couplage Minimess (3). Le capteur de pression (4) est connecté par le biais d’un boîtier de jonction à égalisation de pression (5) à l’enregistreur de processus AIRVALVE (6). Celui-ci est alors fixé à un ancrage au sol (7) au moyen d’un cliquet.

Figure 2: Vue d’ensemble du système de mesure
Source: AIRVALVE

Les mesures sont réalisées toutes les 5 minutes. Cet intervalle de mesure est sélectionnable entre une et 60 minutes. Les valeurs mesurées sont transmises plusieurs fois au cours de la journée au centre de contrôle. La transmission des valeurs relevées peut se faire par le biais de cartes multi-réseau sécurisées par VPN ou de cartes SIM à simple contrat. Les communications sont possibles à l’aide de centres de contrôle Internet ou encore de systèmes SCADA. Dans cet exemple d’application, SWK Netze GmbH a opté pour le centre de contrôle Internet « Web-LS » pour gérer les données obtenues par le biais de serveurs hautement sécurisés.

 

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Les mesures de pression dans les compartiments moteur des avions

Les mesures de pression dans les compartiments moteur des avions

by | Wednesday, 1 July, 2020 | Aerospace

Comme de nombreux ingénieurs l’ont constaté, les mesures de pression effectuées dans les compartiments moteur des avions peuvent être une opération délicate et frustrante. La chaleur élevée, les vibrations, le manque d’espace, et une multitude d’autres facteurs rendent cette opération difficile. Obtenir des mesures cohérentes et précises dans ce type d’environnement est un réel challenge, qui nécessite souvent des heures, des jours, voire des mois de tests ! Dans l’aéronautique, nous avons besoin de capteurs qui résistent à des conditions changeantes et qui sont capables de fournir des résultats précis et reproductibles. En tant qu’ingénieurs, le caractère reproductible d’un résultat est une élément fondamental de notre spécialité. Heureusement pour nous, STS a relevé le défi en proposant une gamme complète de capteurs de pression qui répondent à nos exigences spécifiques : températures, dimensions, matériaux d’étanchéité et signaux de sortie. L’article suivant détaille notre utilisation des capteurs de pression STS et la manière dont ils répondent à nos impératifs et exigences.

Revenons avec notre exemple de compartiment moteur, et attardons-nous sur les mesures de pression d’huile. L’un des premiers éléments à considérer pour un capteur de pression destiné à mesurer la pression d’huile est sa résistance à la température. À proximité d’un moteur d’avion les températures sont particulièrement élevées, et cette caractéristique soulève certaines questions : Le capteur thermique peut-il être monté seul ou faut-il l’équiper d’un bouclier thermique ? Et plus important encore : Continuera-t-il de fonctionner correctement lorsque les composants commenceront à chauffer ? La dernière chose que les pilotes veulent voir sont des mesures de pression d’huile erratiques ! Heureusement, la gamme de capteurs de pression STS offre une excellente résistance à la température (jusqu’à 125 °C). Cette caractéristique répond à nos préoccupations initiales en matière de résistance aux températures élevées. Le capteur peut ainsi être monté à l’emplacement souhaité du compartiment moteur, sans risques d’interférences liées à la chaleur. En outre, cela nous permet de modifier, ajuster et affiner l’emplacement du capteur sans se soucier de la fiabilité des résultats en cas d’augmentation de la température. Cette solution offre une excellente flexibilité pour effectuer nos tests.

La compacité du capteur est également une caractéristique cruciale. Un capteur volumineux et disgracieux soulèverait sans doute quelques sourcils dans cet environnement de haute technologie. Dans l’aéronautique, l’espace est toujours une contrainte. Heureusement, STS a conçu un capteur de pression compact et sobre qui permet un montage pratique dans l’ensemble des zones de tests. Les dimensions des capteurs STS varient en fonction des usages, mais grâce aux options avancées de personnalisation (que nous détaillerons plus loin) ils sont généralement de dimensions inférieures ou égales à 50-60 mm. Leur petite taille permet un montage facile à l’aide de pinces Adel ou de tout autre collier de fixation standard. Cela évite de perdre du temps à concevoir un schéma de montage personnalisé, ou d’imaginer une nouvelle méthode de fixation compliquée à chaque fois que le capteur doit être déplacé pour optimiser les lectures de pression d’huile. Cette caractéristique offre un réel gain de temps et permet d’effectuer des séries de tests de manière rapide et efficace.  

Le dernier facteur essentiel pour nos tests de pression est la personnalisation. La plupart des capteurs de pression disponibles sur le marché pour ce genre de tests ont une portée de fonctionnement limitée. Ils sont configurés pour offrir des résultats optimaux dans une plage de pression spécifique, pour une fréquence de mesure spécifique, et avec une conception spécifique. Les capteurs de pression STS, quant à eux, offrent plusieurs options de personnalisation qui permettent de les adapter à des besoins spécifiques.  

Pour notre exemple, nous avons également besoin d’un matériau d’étanchéité qui ne contamine pas les huiles et qui ne se dégrade pas avec une exposition constante. STS propose plusieurs options de joints de capteurs, y compris des élastomères EPDM et Viton, pour assurer que les capteurs fonctionnent de manière optimale. Alternativement, nous pouvons opter pour des joints métalliques qui offrent également de très bons résultats. Nous avons aussi besoin d’une connexion à membrane frontale, un câble  polyuréthane, et un signal de sortie en 20 mA. STS peut fournir tout cela, ainsi que bon nombre d’autres combinaisons, pour garantir que le raccordement au processus, les signaux de sortie, le raccordement sous pression et les joints d’étanchéité, correspondent exactement à ce dont nous avons besoin. En somme, les capteurs sont conçus sur mesure pour nos tests et ne nécessitent aucune modification de nos procédures.

En résumé : Nous avons besoin de capteurs de pression pour effectuer des séries de tests de pressions d’huile, et de nombreux facteurs fluctuants sont à considérer : les températures, les méthodes de montage, les plages de pression, et un grand nombre d’autres facteurs. Il nous faut des capteurs de pression capables de répondre à ces impératifs et qui offrent des résultats précis. Les capteurs de pression STS permettent de résoudre ces problèmes. Leur capacité de résistance à des températures et à des pressions élevées, les solutions personnalisées de joints, de raccords pression, et de signaux de sortie, ainsi qu’une excellente conception globale, permettent d’intégrer ces capteurs de manière transparente dans tous types de tests, sans devoir modifier ou adapter nos procédures.

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