LORRAINE EAU ASSISTANCE TECHNIQUE

LORRAINE EAU ASSISTANCE TECHNIQUE LOREAT Entreprise certifiée EN ISO 9001: 2000 N 71 100 B 057 8, route de Sarrebruck 57 645 MONTOY FLANVILLE Vérification sur banc raccordé des canaux Venturi ISMA exponentiel type I à III 09 novembre 2007

Préambule Les canaux jaugeurs ISMA type "exponentiel" sont des canaux de mesure de débit à effet "Venturi", dont la contraction ne présente pas une forme référencée par la norme ISO 4359 (NF X 10-313 ), pour laquelle cette contraction doit être "rectangulaire", "trapézoïdale", ou en forme de "U". Les canaux ISMA type "exponentiel" présentent une contraction "Venturi" de forme pseudoelliptique, générant l'agrandissement de la contraction au fur et à mesure que la charge de liquide à l'amont de la dite contraction augmente. Ainsi, à capacité de mesure maximale équivalente, les canaux ISMA "exponentiel" présentent pour les petits débits, une charge à l'amont plus importante que les canaux trapézoïdaux, en "U" ou surtout rectangulaires. Les canaux Venturi ISMA "exponentiel" sont donc donnés pour un spectre d'utilisation plus large que les canaux couverts par la norme ISO 4359, tout en ayant une contraction Venturi déviant de cette norme. I - Objet de l'étude Les avantages que présentent le large spectre d'utilisation des canaux Venturi ISMA "exponentiel" sont freinés par le fait qu'ils ne répondent pas stricto sensu à la norme ISO 4359. La société ISMA a donc souhaité faire tester ce type de canal sur un banc de mesure muni de débitmètres électromagnétiques dont le montage a été conforme aux prescription du constructeur SIEMENS. L incertitude de la mesure de débit pour ces débitmètres électromagnétiques est fixée à 0.5 % par le constructeur, les 2 appareils ayant fait l objet d un étalonnage. Les essais ont porté sur les canaux ISMA type I à III. Novembre 2007 1

II Descriptif du banc de mesure Mode opératoire Le banc a été réalisé en polyéthylène de 10 mm d'épaisseur et installé de façon plane. Longueur amont : 1,1m Q em DN 150 Longueur aval : 1,0m Zone de mesure Longueur amont : 1,3m Q em Longueur aval : 1,1m DN 40 Type 1 Type 2 Type 3 longueur segment Venturi 750 mm 1000 mm 1900 mm longueur d'approche interne 455 mm 575 mm 725 mm longueur segment approche 445 mm 725 mm 1175 mm longueur totale d'approche 900 mm 1300 mm 1900 mm zone de mesure utilisée 500 à 650 mm 650 à 800 mm 800 à 1050 mm Novembre 2007 2

Deux débitmètres électromagnétiques Siemens Sitrans FM MAGFLO MAG 5000 DN 40 et DN 150 ont été installés sur deux conduites d'alimentation, pour mesurer les débits fournis par des pompes immergées plongées dans un réservoir. L'une des pompes était munie d'un variateur de fréquence, de manière à faire varier le débit d'écoulement dans le chenal et ainsi procéder à plus d'une dizaine de points de comparaison par canal. Après stabilisation du débit donné par l'appareil électromagnétique en service, la hauteur à l'amont de la contraction (charge hydraulique), a été mesurée en plusieurs points et de chaque côté du canal, au moyen d'un réglet inox classe II de 0,5m (graduations de 1mm et 1/2mm ; tolérance de fabrication : 0,4 mm pour 0,5m). La mesure de la lame d'eau a été réalisée de manière différentielle entre le plan d'eau et le plan supérieur du canal de mesure selon le schéma ci-dessous : Réglet de mesure Niveau de référence sur le plan supérieur du canal Distance plan d'eau / plan supérieur - d Hauteur de la lame d'eau - h Distance fond canal / plan supérieur - D La hauteur de la lame d'eau est obtenue par la formule h = D - d Il a été appliqué à cette hauteur la formule de débit correspondant au canal utilisé et la valeur calculée ainsi a été comparée à la valeur mesurée électromagnétiquement. Cette méthodologie a permis de s'affranchir des incertitudes de mesures supplémentaires qu'aurait entraînée l'utilisation d'un débitmètre ultrasonique ou pneumatique pour mesurer la hauteur d'écoulement. Les seules incertitudes en jeu sont celles des débitmètres électromagnétiques, dont la précision annoncée par le constructeur est de ± 0,5% et l'incertitude de lecture de la hauteur, soit ± 1 mm. Novembre 2007 3

Les deux débitmètres utilisés sont les suivants : Premier débitmètre électromagnétique Marque : SIEMENS Type : SITRANS FM MAGFLO DN 150 : n système : 7ME652941202N297 Convertisseur : n de série : 7ME692316913N456 Capteur : n de série : 7ME652511601T287 Certificat de calibration joint : 7ME65204HC132 du 12.07.2007 (cf. pages 18 & 19) Deuxième débitmètre électromagnétique Marque : SIEMENS Type : SITRANS FM MAGFLO DN 40 : n système : 7ME652886702N287 Convertisseur : n de série : SE056 Capteur : n de série : 7ME652430301T267 Certificat de calibration joint : 7ME65202RF132 du 26.06.2007 (cf. pages 16 & 17) Novembre 2007 4

III - Résultats des mesures 3-1) Canal "exponentiel" type I Formule de calcul : Q = 1434,42 x h 2,3 avec Q en m 3 /h et h en m Incertitudes taille 1 débit - m³/h incertitude débit 25% H 0,93 ± 3,00 % débit 50 % H 4,43 ± 2,50 % débit 75% H 11,16 ± 2,20 % débit maxi 21,83 ± 2,00 % débit électro - m³/h hauteur débit calculé - m³/h Ecart incertitude pt n mesurée - lu - 0,5% + 0,5% h mesurée m h - 1 mm h + 1 mm Qh / Q électro canal ISMA 1 1,43 1,42 1,44 0,050 1,46 1,39 1,53 2,09% ± 3,00 % 2 2,18 2,17 2,19 0,059 2,14 2,05 2,22-2,01% 3 2,98 2,97 2,99 0,068 2,96 2,86 3,06-0,64% 4 4,25 4,23 4,27 0,080 4,30 4,18 4,43 1,25% ± 2,50 % 5 6,50 6,47 6,53 0,096 6,54 6,39 6,70 0,69% 6 8,42 8,38 8,46 0,107 8,40 8,22 8,58-0,24% 7 10,80 10,75 10,85 0,120 10,93 10,73 11,15 1,24% ± 2,20 % 8 13,05 12,98 13,12 0,130 13,14 12,91 13,38 0,72% 9 15,76 15,68 15,84 0,141 15,84 15,59 16,10 0,54% 10 17,85 17,76 17,94 0,149 17,99 17,71 18,27 0,78% 11 20,08 19,98 20,18 0,157 20,29 19,99 20,59 1,04% ± 2,00 % 12 16,70 16,62 16,78 0,145 16,90 16,63 17,17 1,18% 13 14,56 14,49 14,63 0,136 14,58 14,34 14,83 0,15% 14 11,93 11,87 11,99 0,125 12,01 11,79 12,23 0,68% ± 2,20 % 15 9,90 9,85 9,95 0,115 9,91 9,72 10,11 0,15% 16 7,93 7,89 7,97 0,105 8,04 7,87 8,22 1,42% 17 5,12 5,09 5,15 0,086 5,08 4,95 5,22-0,74% ± 2,50 % 18 3,34 3,32 3,36 0,072 3,38 3,27 3,49 1,11% canal exponentiel ISMA taille 1 25, 0 m ³ / h erreur h ± 0,001 m erreur électro ± 0,5% débit électro écart Q hauteur / Q électro 8,00% 20, 0 m ³ / h 15, 0 m ³ / h 10, 0 m ³ / h 6,00% 4,00% 2,00% 0,00% -2,00% 5, 0 m ³ / h -4,00% -6,00% 0, 0 m ³ / h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18-8,00% Novembre 2007 5

3-2) Canal "exponentiel" type II Formule de calcul : Q = 1590,732 x h 2,3 avec Q en m 3 /h et h en m Incertitudes taille 2 débit - m³/h incertitude débit 25% H 1,77 ± 2,80 % débit 50 % H 8,92 ± 2,40 % débit 75% H 22,50 ± 1,80 % débit maxi 43,44 ± 1,60 % débit électro - m³/h hauteur débit calculé - m³/h Ecart incertitude pt n mesurée - lu - 0,5% + 0,5% h mesurée m h - 1 mm h + 1 mm Qh / Q électro canal ISMA 1 1,02 1,01 1,03 0,042 1,08 1,03 1,14 6,28% ± 2,80 % 2 3,43 3,41 3,45 0,069 3,40 3,28 3,51-1,00% 3 6,63 6,60 6,66 0,093 6,75 6,58 6,91 1,76% ± 2,40 % 4 16,55 16,47 16,63 0,138 16,72 16,45 17,00 1,05% 5 31,50 31,34 31,66 0,181 31,21 30,81 31,61-0,93% ± 1,80 % 6 41,60 41,39 41,81 0,206 42,02 41,56 42,49 1,02% ± 1,60 % 7 17,10 17,01 17,19 0,140 17,29 17,00 17,57 1,09% ± 1,80 % 8 12,30 12,24 12,36 0,122 12,60 12,36 12,83 2,40% ± 2,40 % 9 9,70 9,65 9,75 0,109 9,72 9,52 9,93 0,21% 10 4,96 4,94 4,98 0,082 5,05 4,91 5,19 1,83% 11 1,87 1,86 1,88 0,053 1,85 1,77 1,93-1,01% ± 2,80 % Le point n 1 n'est pas retenu puisque la vitesse est? 0,5 m/seconde. canal exponentiel ISMA taille 2 45,0 m³/h 40,0 m³/h 35,0 m³/h 30,0 m³/h 25,0 m³/h 20,0 m³/h 15,0 m³/h 10,0 m³/h 5,0 m³/h 0,0 m³/h erreur h ± 0,001 m erreur électro ± 0,5% débit électro écart Q hauteur / Q électro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 14,00% 12,00% 10,00% 8,00% 6,00% 4,00% 2,00% 0,00% -2,00% -4,00% -6,00% -8,00% Novembre 2007 6

3-3) Canal "exponentiel" type III Formule de calcul : Q = 1669,032 x h 2,2 avec Q en m 3 /h et h en m Incertitudes taille 3 débit - m³/h incertitude débit 25% H 4,36 ± 2,60 % débit 50 % H 19,72 ± 2,20 % débit 75% H 48,39 ± 1,60 % débit maxi 90,62 ± 1,40 % débit électro - m³/h hauteur débit calculé - m³/h Ecart incertitude pt n mesurée - lu - 0,5% + 0,5% h mesurée m h - 1 mm h + 1 mm Qh / Q électro canal ISMA 1 12,00 11,94 12,06 0,106 11,97 11,72 12,22-0,24% 2 20,20 20,10 20,30 0,135 20,38 20,05 20,71 0,89% ± 2,20 % 3 27,20 27,06 27,34 0,154 27,23 26,84 27,62 0,10% 4 31,80 31,64 31,96 0,165 31,69 31,27 32,11-0,34% 5 35,30 35,12 35,48 0,174 35,62 35,17 36,07 0,90% 6 43,60 43,38 43,82 0,192 44,23 43,73 44,74 1,45% ± 1,60 % 7 56,40 56,12 56,68 0,216 57,31 56,73 57,90 1,62% ± 1,60 % 8 62,60 62,29 62,91 0,226 63,31 62,70 63,93 1,14% 9 66,70 66,37 67,03 0,232 67,07 66,44 67,71 0,56% 10 83,20 82,78 83,62 0,257 84,01 83,29 84,73 0,97% ± 1,40 % 11 41,70 41,49 41,91 0,188 42,23 41,74 42,72 1,27% ± 1,60 % 12 31,70 31,54 31,86 0,166 32,11 31,69 32,54 1,31% 13 21,50 21,39 21,61 0,138 21,39 21,05 21,73-0,51% ± 2,20 % 14 15,07 14,99 15,15 0,118 15,16 14,88 15,44 0,58% 15 11,30 11,24 11,36 0,104 11,48 11,24 11,72 1,59% 16 9,10 9,05 9,15 0,093 8,98 8,77 9,19-1,35% canal exponentiel ISMA taille 3 90,0 m³/h 80,0 m³/h 70,0 m³/h 60,0 m³/h 50,0 m³/h 40,0 m³/h 30,0 m³/h 20,0 m³/h 10,0 m³/h 0,0 m³/h erreur h ± 0,001 m erreur électro ± 0,5% débit électro écart Q hauteur / Q électro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 5,00% 4,00% 3,00% 2,00% 1,00% 0,00% -1,00% -2,00% -3,00% -4,00% -5,00% Novembre 2007 7

III - Conclusion L examen comparatif des résultats de mesures produits par : - les canaux venturis ISMA d une part, - les débitmètres électromagnétiques de référence SIEMENS d autre part, fait apparaître des écarts entre les mesures qui s inscrivent dans les incertitudes garanties par le constructeur ISMA et permettent de conclure à une bonne précision de mesure des venturis. Novembre 2007 8

Courbe canal type I CANAL "VENTURI" ISMA A SECTION EXPONENTIELLE TYPE I Gamme de mesure 0,216 à 21,6 m3/h 25,00 20,00 Débit en m3/h 15,00 10,00 5,00 0,00 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Hauteur en mm Novembre 2007 9

Courbe canal type II CANAL "VENTURI" ISMA A SECTION EXPONENTIELLE TYPE II Gamme de mesure 0,432 à 43,20 m3/h 50,00 45,00 40,00 35,00 Débit en m3/h 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 0 50 100 150 200 250 Hauteur en mm Novembre 2007 10

Courbe canal type III CANAL "VENTURI" ISMA A SECTION EXPONENTIELLE TYPE III Gamme de mesure 0,9 à 90 m3/h 100,00 90,00 80,00 70,00 Débit en m3/h 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 0 50 100 150 200 250 300 Hauteur en mm Novembre 2007 11

Tableau de colonne d'eau canal type I Q = C. h n Q en m 3 /h H 1 en m C = 1434.42 n = 2.3 mm CE l/s m 3 /h mm CE l/s m 3 /h 22 0,06 0,22 111 2,54 9,15 24 0,08 0,27 113 2,65 9,53 25 0,08 0,30 115 2,76 9,92 26 0,09 0,32 116 2,81 10,12 28 0,11 0,39 118 2,93 10,53 33 0,16 0,56 120 3,04 10,95 37 0,20 0,73 122 3,16 11,37 41 0,26 0,93 123 3,22 11,58 44 0,30 1,09 125 3,34 12,02 47 0,35 1,27 127 3,46 12,47 50 0,41 1,46 128 3,53 12,70 53 0,46 1,67 130 3,65 13,16 55 0,51 1,82 131 3,72 13,39 58 0,57 2,06 133 3,85 13,87 60 0,62 2,22 134 3,92 14,11 62 0,67 2,40 136 4,05 14,60 64 0,72 2,58 137 4,12 14,84 66 0,77 2,77 139 4,26 15,35 68 0,82 2,96 140 4,33 15,60 69 0,85 3,07 141 4,41 15,86 71 0,91 3,27 143 4,55 16,38 73 0,97 3,49 144 4,62 16,65 75 1,03 3,71 146 4,77 17,18 78 1,13 4,06 147 4,85 17,46 81 1,23 4,43 148 4,93 17,73 83 1,30 4,69 150 5,08 18,29 86 1,41 5,09 151 5,16 18,57 89 1,53 5,50 152 5,24 18,85 91 1,61 5,79 153 5,32 19,14 94 1,73 6,24 155 5,48 19,72 96 1,82 6,55 156 5,56 20,01 98 1,91 6,87 157 5,64 20,31 101 2,05 7,36 158 5,72 20,61 103 2,14 7,70 159 5,81 20,91 105 2,24 8,05 161 5,98 21,52 107 2,34 8,41 162 6,06 21,83 109 2,44 8,77 Novembre 2007 12

Tableau de colonne d'eau canal type II Q = C. h n Q en m 3 /h H 1 en m C = 1590,732 N = 2.3 mm CE l/s m 3 /h mm CE l/s m 3 /h 29 0,13 0,46 71 1,01 3,63 30 0,14 0,50 74 1,11 3,99 31 0,15 0,54 77 1,21 4,37 32 0,16 0,58 80 1,33 4,77 36 0,21 0,76 82 1,40 5,05 39 0,25 0,91 85 1,52 5,49 42 0,30 1,08 87 1,61 5,79 45 0,35 1,27 90 1,74 6,26 48 0,41 1,47 92 1,83 6,58 50 0,45 1,62 94 1,92 6,91 51 0,47 1,69 96 2,02 7,26 53 0,51 1,85 115 3,05 11,00 55 0,56 2,02 130 4,05 14,58 57 0,61 2,19 143 5,04 18,15 59 0,66 2,37 155 6,07 21,85 61 0,71 2,56 165 7,01 25,22 63 0,77 2,75 175 8,02 28,88 65 0,82 2,96 184 9,00 32,41 66 0,85 3,07 193 10,05 36,17 68 0,91 3,28 201 11,03 39,71 70 0,98 3,51 209 12,07 43,44 Novembre 2007 13

Tableau de colonne d'eau canal type III Q = C. h n Q en m 3 /h H 1 en m C = 1669,032 N = 2.2 mm CE l/s m 3 /h 33 0,26 0,92 45 0,50 1,82 50 0,64 2,29 62 1,02 3,68 85 2,05 7,37 102 3,06 11,00 116 4,05 14,60 128 5,04 18,13 139 6,04 21,73 149 7,03 25,32 158 8,00 28,81 167 9,04 32,54 175 10,02 36,07 183 11,05 39,80 190 12,01 43,22 197 13,00 46,80 204 14,04 50,54 211 15,12 54,44 217 16,08 57,90 223 17,08 61,48 229 18,11 65,18 235 19,17 68,99 240 20,07 72,27 245 21,01 75,62 251 22,15 79,75 256 23,14 83,29 261 24,14 86,91 266 25,17 90,62 Novembre 2007 14

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