ISO/TR 12767:2023

RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 12767
Troisième édition
2023-09
Mesurage du débit des fluides au
moyen d'appareils déprimogènes —
Lignes directrices relatives aux
effets des écarts par rapport aux
spécifications et aux conditions
d’utilisation données dans l’ISO 5167
Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices —
Guidelines on the effect of departure from the specifications and
operating conditions given in ISO 5167
Numéro de référence
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2023
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction . vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 2
5 Effet des erreurs sur les calculs de débit . 3
5.1 Généralités . 3
5.2 Effets quantifiables. 3
6 Effets des écarts lors de la construction . 4
6.1 Acuité de l’arête du diaphragme . 4
6.2 Épaisseur de l’arête de l’orifice . 5
6.3 État des faces amont et aval du diaphragme . 5
6.4 Position des prises de pression pour un orifice . 6
6.4.1 Généralités . 6
6.4.2 Calcul du coefficient de décharge . 6
6.4.3 Estimation de l’incertitude supplémentaire . 6
6.4.4 Exemple . 7
6.5 État des prises de pression . 7
7 Effets du positionnement de la canalisation près de l’organe déprimogène .7
7.1 Diamètre de la conduite . 7
7.2 Variations du diamètre interne de la conduite . 7
7.3 Diamètre de la bague porteuse . 8
7.4 Joints circulaires sous-dimensionnés . 11
7.5 Soudures saillantes . 11
7.6 Excentricité . . 11
8 Effets de la disposition de la conduite.15
8.1 Généralités . 15
8.2 Modifications du calcul du coefficient de décharge . 15
8.2.1 Corrections . 15
8.2.2 Incertitude supplémentaire . 17
8.3 Prises de pression . 17
8.4 Appareils pour améliorer les conditions d’écoulement . 17
9 Écarts opérationnels .17
9.1 Généralités . 17
9.2 Déformation d’un diaphragme . 18
9.2.1 Généralités . 18
9.2.2 Déformation élastique . 18
9.2.3 Déformation plastique. 19
9.3 Dépôt sur la face amont d’un diaphragme . 20
9.4 Dépôt dans la conduite support à la mesure . 24
9.5 Acuité de l’arête du diaphragme . 26
9.5.1 Détérioration . 26
9.5.2 Retournement du diaphragme . 26
9.6 Dépôt et augmentation de la rugosité de surface dans des tubes de Venturi . 27
9.6.1 Généralités . 27
9.6.2 Dépôt . 27
9.6.3 Rugosité de surface . 27
10 Rugosité de la conduite .28
10.1 Généralités .28
iii
10.2 Conduite amont .29
10.3 Conduite aval . . 33
10.4 Réduction des effets de la rugosité. 33
10.5 Maintenance . 33
Bibliographie .35
iv
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner
l’utilisation d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et
à l’applicabilité de tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent
document, l’ISO n’avait pas reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa
mise en application. Toutefois, il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent
document que des informations plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de
brevets, disponible à l’adresse www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié tout ou partie de tels droits de brevet.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de
l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques
au commerce (OTC), voir https://www.iso.org/fr/foreword-supplementary-information.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 30, Mesure de débit des fluides dans
les conduites fermées, sous-comité SC 2, Appareils déprimogènes.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO/TR 12767:2007), qui a fait l’objet
d’une révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— modifications éditoriales dans tout le document.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
v
Introduction
La série ISO 5167 spécifie des méthodes de mesurage du débit à l’aide d’appareils déprimogènes. La
conformité à la série ISO 5167 conduit à des mesurages de débit dont l’incertitude se situe dans les limites
spécifiées. Toutefois, si une installation de mesure de débit s’écartait, pour une raison ou une autre, des
conditions spécifiées dans la série ISO 5167, les limites spécifiées pour l’incertitude pourraient ne pas
être atteintes. Il existe de nombreuses installations de mesure pour lesquelles ces conditions n’ont pas
été ou ne peuvent pas être respectées. Dans ces circonstances, il est généralement impossible d’évaluer
l’effet précis de tels écarts. Il existe toutefois une quantité considérable de données qui peuvent être
utilisées pour donner une indication générale de l’effet d’une non-conformité à la série ISO 5167; ces
données sont regroupées dans le présent document sous forme de lignes directrices à l’intention des
utilisateurs d’équipements de débitmétrie.
vi
RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 12767:2023(F)
Mesurage du débit des fluides au moyen d'appareils
déprimogènes — Lignes directrices relatives aux effets
des écarts par rapport aux spécifications et aux conditions
d’utilisation données dans l’ISO 5167
1 Domaine d’application
Le présent document fournit un guide pour estimer le débit avec des appareils déprimogènes construits
ou utilisés hors du domaine d’application de la série ISO 5167.
Des tolérances ou des corrections supplémentaires ne permettent pas nécessairement de compenser les
effets d’un écart par rapport à la série ISO 5167. Ces informations sont fournies, en premier lieu, pour
indiquer le niveau de soin nécessaire lors de la fabrication, de l’installation et de la maintenance des
appareils déprimogènes, en décrivant certains des effets que peut avoir le non-respect des exigences
et, en second lieu, pour permettre aux utilisateurs qui ne peuvent pas se conformer entièrement aux
exigences d’évaluer, bien qu’approximativement, l’amplitude et le sens de l’erreur résultante sur le débit.
Chaque variation concernée est traitée comme s’il s’agissait de la seule erreur présente. Lorsque l’on
sait qu’il y a plusieurs erreurs, des interactions imprévisibles peuvent éventuellement se produire et
l’évaluation combinée de ces erreurs nécessite de prendre des précautions particulières. S’il y a un
nombre significatif d’erreurs, il faut envisager un moyen d’en éliminer certaines. Les variations incluses
dans le présent document ne sont en aucun cas complètes et se réfèrent largement à des exemples
portant sur les diaphragmes. Un exemple avec des tubes de Venturi a été introduit à la fin de cette
section. Le présent document ne s’applique pas aux cônes de mesure ni aux débitmètres à coin. Il
existe, sans aucun doute, de nombreux exemples similaires d’installations non conformes à la série
ISO 5167 pour lesquelles aucune donnée comparable n’a été publiée. Ces informations additionnelles
provenant des utilisateurs, des fabricants et autres pourront être prises en compte dans de futures
révisions du présent document.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 5167-1, Mesurage de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en
charge de section circulaire — Partie 1: Principes généraux et exigences générales
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 5167-1 ainsi que les
suivants, s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
arête rectangulaire
relation angulaire entre l’orifice de l’appareil de mesure de débit et la face amont, lorsque l’angle entre
eux est de 90° ± 0,3°
3.2
acuité
rayon de l’arête entre l’orifice de l’appareil de mesure de débit et la face amont
Note 1 à l'article: L’arête amont de l’orifice est considérée comme aiguë lorsque le rayon n’est pas supérieur à
0,000 4d, où d est le diamètre de l’orifice.
4 Symboles
Pour les besoins du présent document, les symboles donnés dans le Tableau 1 s’appliquent.
Tableau 1 — Symboles et unités
Dimension
M: masse
Symbole Grandeur représentée Unité Sl
L: longueur
T: temps
c Variation en pourcentage du coefficient de décharge [(≡100 ΔC /)C ] sans dimension
C Coefficient de décharge sans dimension
C Coefficient de contraction sans dimension
c
Diamètre de l’orifice ou du col de l’élément primaire dans les condi-
d L m
tions de service
Diamètre intérieur de la conduite en amont dans les conditions des
D L m
service
D Diamètre de la bague porteuse L m
D Diamètre du support du diaphragme L m
e Épaisseur de l’orifice L m
E Épaisseur du diaphragme L m
k Rugosité uniforme équivalente L m
Distance entre la prise de pression amont et la face amont du
L sans dimension
diaphragme, divisée par le diamètre de la conduite, D
Distance entre la prise de pression aval et la face aval du diaphragme,
L’ sans dimension
divisée par le diamètre de la conduite, D
−1
q Débit-masse MT kg/s
m
r Rayon de l’arête du diaphragme L m
Re Nombre de Reynolds au col sans dimension
d
Re Nombre de Reynolds rapporté à la conduite sans dimension
D
−1
u Vitesse axiale locale LT m/s
−1
u Vitesse axiale au centre de la conduite LT m/s
CL
−1
U Vitesse axiale moyenne LT m/s
U’ Incertitude relative élargie sans dimension
−1 −2
Y Module d’élasticité du matériau du diaphragme ML T Pa
β Rapport des diamètres (= d/D) sans dimension
−1 −2
Δp Pression différentielle ML T Pa
Pression différentielle requise pour atteindre la limite d’élasticité du
−1 −2
Δp ML T Pa
y
diaphragme
ε Coefficient de détente sans dimension
TTaabblleeaau 1 u 1 ((ssuuiitte)e)
Dimension
M: masse
Symbole Grandeur représentée Unité Sl
L: longueur
T: temps
λ Facteur de frottement sans dimension
−3 3
ρ Masse volumique du fluide ML kg/m
−3 3
ρ Masse volumique du fluide au niveau de la prise de pression amont ML kg/m
−1 −2
σ Limite d’élasticité du matériau du diaphragme ML T Pa
y
5 Effet des erreurs sur les calculs de débit
5.1 Généralités
Dans le présent document, les effets des écarts par rapport aux conditions spécifiées dans la série
ISO 5167 sont décrits en termes de variation du coefficient de décharge, ΔC, de l’appareil. Le coefficient
de décharge, C, d’un appareil déprimogène est donné par la Formule (1):
41 ()−
q β
m
C = (1)
επΔ d p()2
ρ
L’arête vive d’un diaphragme assure la séparation de l’écoulement et donc la contraction du flux de
fluide jusqu’à la «vena contracta». En définissant le coefficient de contraction, C , comme le rapport
c
entre la section de passage et la section géométrique produite par l’orifice, on obtient C ≈ 0,6, ce qui
c
explique principalement le coefficient de décharge, C ≈ 0,6.
L’effet de la variation du coefficient de décharge est illustré par l’exemple suivant.
Soit un diaphragme avec une arête exagérément arrondie. Cela a pour conséquence de réduire la
séparation et d’augmenter C , ce qui conduit alors à des vitesses réduites au niveau de la «vena contracta».
c
La pression différentielle observée diminue donc. À partir de la Formule (1), on peut observer que le
coefficient de décharge augmente donc. D’un autre côté, C augmente lorsque C augmente. Si aucune
c
correction n’est effectuée pour cette variation de C, l’appareil affiche une valeur inférieure à la valeur
réelle.
On peut donc en conclure que:
a) un effet qui entraîne une augmentation du coefficient de décharge conduit à une mesure de débit
inférieure à la valeur réelle si le coefficient n’est pas corrigé;
et à l’inverse,
b) un effet qui entraîne une diminution du coefficient de décharge conduit à une mesure de débit
supérieure à la valeur réelle si le coefficient n’est pas corrigé.
5.2 Effets quantifiables
Lorsque l’utilisateur est au courant de ces effets et qu’ils peuvent être quantifiés, le coefficient de
décharge approprié peut être utilisé et le débit correct calculé. Cependant, la quantification précise
de ces effets est difficile et on considère donc que tout débit calculé de cette manière comporte une
incertitude plus élevée.
Sauf indication contraire, un facteur d’incertitude supplémentaire, équivalent à 100 % de la correction
du coefficient de décharge, est ajouté arithmétiquement à l’incertitude relative élargie du coefficient de
décharge lors de l’estimation de l’incertitude globale du mesurage du débit.
6 Effets des écarts lors de la construction
6.1 Acuité de l’arête du diaphragme
Les diaphragmes dont l’arête d’entrée n’a pas l’acuité spécifiée (rayon de l’arête r ≤ 0,000 4d selon
l’ISO 5167-2:2022, 5.1.7.2) ont des coefficients de décharge qui augmentent progressivement lorsque
le rayon de l’arête augmente. Des essais ont montré que l’effet sur le coefficient de décharge, C, est une
augmentation de 0,5 % pour un r/d de 0,001 et d’environ 5 % pour un r/d de 0,01. Cette relation est
approximativement linéaire (voir la Figure 1 et la Référence [6]). Ces valeurs s’appliquent en particulier
aux valeurs de Re supérieures à 300 000 et aux valeurs de β inférieures à 0,7, mais elles peuvent servir
d
de guide général pour d’autres valeurs.
Il existe des techniques de mesure du rayon de l’arête, mais il vaut mieux en général améliorer l’acuité
de l’arête pour atteindre la valeur requise plutôt que de tenter de la mesurer et faire les corrections
appropriées.
L’effet des entailles dans les diaphragmes a également été mesuré dans la Référence [6].
Légende
X rapport des rayons (r/d) ( × 10 )
Y variation du coefficient de décharge (%)
1 essais du National Engineering Laboratory (NEL, RU) — D = 300 mm
2 limite ISO — r = 0,000 4d
3 autres
4 NEL
5 D = 50 mm (Référence [59])
6 D = 100 mm (Référence [59])
7 D = 150 mm (Référence [37])
8 D = 75 mm (Référence [60])
9 D = 100 mm (Référence [61])
Figure 1 — Effet du rayon de l’arête sur le coefficient de décharge
6.2 Épaisseur de l’arête de l’orifice
Pour les diaphragmes, l’augmentation du coefficient de décharge due à une épaisseur excessive de
l’arête de l’orifice (voir l’ISO 5167-2:2022, 5.1.5) peut être appréciable. Les variations du coefficient de
décharge illustrées à la Figure 2 ont été obtenues avec une plaque à orifice droit sur une conduite de
150 mm (voir la Référence [7]). La Référence [62] fournit des données supplémentaires.
Légende
1 section d’un diaphragme
2 symbole
3 limite de la norme
c variation du coefficient de décharge (%)
e/D rapport de l’épaisseur de l’orifice sur le diamètre intérieur de la conduite en amont
Figure 2 — Variation du coefficient de décharge en fonction de l’épaisseur de l’orifice
6.3 État des faces amont et aval du diaphragme
La face amont d’un diaphragme est plane et lisse. Une rugosité excessive conduit à une augmentation
du coefficient de décharge. Les essais ont indiqué qu’une rugosité de surface de 0,000 3d engendre
une augmentation du coefficient de décharge de l’ordre de 0,1 % (voir la Référence [34]). Étant donné
que l’exigence d’acuité de l’arête est r ≤ 0,000 4d, une augmentation de la rugosité du diaphragme rend
difficile la détermination de l’acuité de l’arête ou la confirmation que l’exigence relative à l’arête vive a
été satisfaite.
Un endommagement local de la face amont ou de l’arête d’un diaphragme n’a pas d’effet néfaste sur
le coefficient de décharge, à condition que le dommage soit maintenu aussi éloigné que possible de la
prise de pression (voir la Référence [6]). Le coefficient de décharge est beaucoup plus sensible à l’état de
surface de la face aval du diaphragme (Référence [6]).
Un défaut de planéité à grande échelle, par exemple une incurvation, conduit à des erreurs de mesurage
du débit. Une incurvation de 1 % dans le sens de l’écoulement entraîne une mesure inférieure à la
valeur réelle, c’est-à-dire une augmentation de C d’environ 0,2 % pour β = 0,2 et d’environ 0,1 % pour
β = 0,7. Une distorsion dans le sens opposé à l’écoulement est également à l’origine d’erreurs pouvant
être positives ou négatives selon la quantité de distorsion.
6.4 Position des prises de pression pour un orifice
6.4.1 Généralités
Les valeurs du coefficient de décharge d’un diaphragme pour les trois positions normalisées des prises
de pression (dans les angles, à la bride, à D et D/2) peuvent être calculées à l’aide de la Formule (4) de
l’ISO 5167-2:2022 (voir la Référence [58]). Lorsque les positions des prises de pression sont hors des
tolérances autorisées dans l’ISO 5167-2 pour les trois positions, le coefficient de décharge est estimé
comme décrit en 6.4.2. Un facteur d’incertitude supplémentaire est associé à l’utilisation de positions de
prises de pression non normalisées.
6.4.2 Calcul du coefficient de décharge
Calculer les valeurs réelles de L et L’ . Le coefficient de décharge peut être estimé uniquement si L ≤ 1
1 2 1
et L’ ≤ 0,47.
En utilisant les valeurs réelles de L et de L’ , estimer le coefficient de décharge à l’aide de la Formule (4)
1 2
de l’ISO 5167-2:2022.
6.4.3 Estimation de l’incertitude supplémentaire
Si les prises de pression se trouvent entre les prises à la bride et dans les angles, l’incertitude
′
supplémentaire, δU , exprimée en pourcentage, peut être estimée par la Formule (2):
C
F
′
δU =−25 1 (2)
C
CT
où
C est le coefficient de décharge pour les prises à la bride;
F
C est le coefficient de décharge pour les prises dans les angles.
CT
Si les prises de pression se trouvent entre les prises à D et D/2 et les prises à la bride, l’incertitude
′
supplémentaire, δU , exprimée en pourcentage, peut être estimée par la Formule (3):
C
DD et /2
δU′=−25 1 (3)
C
F
où C  est le coefficient de décharge pour les prises à D et D/2.
D et D/2
6.4.4 Exemple
Soit un débitmètre à diaphragme avec β = 0,6, Re = 10 , D = 250 mm et des prises à 0,15D en amont et
D
en aval du diaphragme.
Pour estimer le coefficient de décharge, utiliser la Formule (4) de l’ISO 5167-2:2022, avec L = L’ = 0,15.
1 2
Les prises de pression dans cet exemple se trouvent entre les positions des prises à la bride et à D et D/2.
À partir des Tableaux A.8 et A.2, respectivement, de l’ISO 5167-2:2022: C = 0,605 1; C  = 0,607 0.
F D et D/2
Donc:
0,605 1
δU′=−25 10= ,078
0,607 0
L’incertitude relative élargie du coefficient de décharge à k = 2 (niveau de confiance de 95 % environ)
est de 0,5 % (voir l’ISO 5167-2:2022, 5.3.3.1).
Par conséquent, l’incertitude relative élargie globale du coefficient de décharge à k = 2 (niveau de
confiance de 95 % environ) est de 0,5 + 0,078 ≈ 0,6 % (c’est-à-dire que les incertitudes ont simplement
été additionnées).
6.5 État des prises de pression
L’expérience a montré que des erreurs importantes peuvent être générées par des prises de pression
comportant des bavures ou des dépôts sur ou près de l’arête où la prise de pression pénètre dans la
paroi de la conduite. Cela est particulièrement le cas lorsque les prises de pression sont dans le flux
principal, par exemple prises au col dans les tuyères ou tubes de Venturi, où de petites bavures peuvent
donner lieu à des erreurs en pourcentage significatives. Des prises dans les angles en amont et des prises
en aval dans des zones relativement mortes sont beaucoup moins susceptibles de causer ce problème.
L’installation est inspectée avant utilisation et à intervalles réguliers pour s’assurer que ces anomalies
ne sont pas présentes.
7 Effets du positionnement de la canalisation près de l’organe déprimogène
7.1 Diamètre de la conduite
Le diamètre intérieur de la conduite en amont et en aval de l’élément primaire est toujours mesuré
pour s’assurer qu’il est conforme à l’ISO 5167-2:2022, 6.4, l’ISO 5167-3:2022, 6.4 ou l’ISO 5167-4:2022,
6.4.1. Des erreurs dans le mesurage du diamètre intérieur en amont engendrent des erreurs de calcul
du débit, qui sont données par la Formule (4):
δ
q −2
β δD
m
=  (4)
D
q
()1−
β
m
Ces erreurs deviennent significatives pour un β élevé, par exemple avec β = 0,75, une erreur positive de
1 % sur D engendre une erreur négative de 1 % sur q .
m
La conduite aval est beaucoup moins critique, étant donné que pour un diaphragme, une tuyère
ISA 1932 ou une tuyère à long rayon, son diamètre doit seulement être égal à celui de la conduite amont
à 3 % près (voir l’ISO 5167-2:2022, 6.4.6 ou l’ISO 5167-3:2022, 6.4.6) et pour un Venturi-tuyère ou
un tube de Venturi, son diamètre doit seulement être ≥ 90 % du diamètre à la fin du divergent (voir
l’ISO 5167-3:2022 6.4.6 ou l’ISO 5167-4:2022, 6.4.1.3).
7.2 Variations du diamètre interne de la conduite
Les élargissements soudains de la conduite à proximité de l’élément primaire sont toujours à éviter, car
cela engendre de grandes erreurs de mesurage du débit. De même, les sections coniques de conduite
peuvent conduire à des erreurs significatives, comme le montre le Tableau 2, qui indique l’ordre de
grandeur des erreurs pouvant être attendues lorsqu’un diaphragme avec des prises dans les angles est
immédiatement précédé ou suivi d’une pièce conique.
Les informations données dans le Tableau 2 indiquent qu’il est déconseillé d’utiliser une pièce conique
divergente dans le sens de l’écoulement, placée immédiatement en amont, car le coefficient de décharge
augmente alors jusqu’à 50 %. En revanche, une pièce conique convergente, qu’elle soit installée avant ou
après le diaphragme, et à condition qu’elle ne soit pas à un angle plus élevé que ceux illustrés, conduit à
des variations du coefficient généralement inférieures à 2 %.
Tableau 2 — Effet des pièces coniques
Ordre de grandeur de la variation
Position du diaphragme β du coefficient de décharge
à prévoir
%
a) Immédiatement en aval d’une pièce conique divergente
0,4 +10
0,7 +50
b) Immédiatement en aval d’une pièce conique convergente
0,4 −0,5
0,7 −2
c) Immédiatement en amont d’une pièce conique convergente
0,4 0 à −1
0,7 +1
7.3 Diamètre de la bague porteuse
Les exigences de dimensionnement et de montage concentrique des bagues porteuses pour les
diaphragmes et les tuyères sont spécifiées dans l’ISO 5167-2:2022, 6.4 et 6.5, l’ISO 5167-3:2022, 6.4
et 6.5 et l’ISO 5167-2:2022, Figure 4. Si l’exigence de l’ISO 5167-2:2022, 6.5.4 et l’ISO 5167-3:2022,
6.5.4 (à savoir qu’il est recommandé que les bagues porteuses soient centrées de façon qu’elles ne
s’avancent pas dans la conduite) ne sont pas satisfaites, des erreurs de mesurage du débit relativement
importantes sont introduites. La Figure 3 représente une telle installation et la Figure 4, qui utilise la
même notation, montre les erreurs approximatives introduites dans les conditions indiquées, où a est
la largeur de la portion de la bague porteuse en amont de la face amont du diaphragme ou de la tuyère.
Il faut rappeler que pour arriver à ces erreurs, le diamètre intérieur de la bague porteuse, D , et non le
diamètre de la conduite principale, a été utilisé pour déterminer le débit calculé, et qu’il doit être utilisé
en remplacement de D pour déterminer le facteur de correction à l’aide des valeurs indiquées.
Lorsque la bague est surdimensionnée, des résultats expérimentaux montrent que pour β = 0,74, une
bague porteuse de 11 % trop grande et qui s’étend jusqu’à 0,05D en amont du diaphragme augmente le
coefficient de décharge d’environ 0,5 %. Cependant, pour une géométrie similaire, mais avec β = 0,63,
aucun effet n’a été observé.
a) Diaphragme
b) Tuyère
a
Sens de l’écoulement.
Figure 3 — Bague porteuse avec un diamètre intérieur, D , inférieur au diamètre de la conduite,
D
a) Diaphragme
b) Tuyère
Légende
X rapport des diamètres
Y variation du coefficient de décharge (%)
1 a = 0,2D à 0,3D
Figure 4 — Effet du diamètre incorrect de la bague porteuse
7.4 Joints circulaires sous-dimensionnés
Lorsque le diamètre intérieur d’un joint circulaire ou d’un joint d’étanchéité est plus petit que le diamètre
de la conduite, en particulier du côté amont d’un diaphragme ou d’une tuyère, il peut éventuellement se
produire de très grandes erreurs de mesurage du débit. L’amplitude et le signe de l’effet en relation
avec le mesurage du débit dépendent de la combinaison d’un certain nombre de variables, par exemple
l’épaisseur du joint circulaire en amont du diaphragme, l’étendue de son dépassement dans l’écoulement,
sa position par rapport au diaphragme et aux prises de pression, et le degré de rugosité de la conduite
amont.
7.5 Soudures saillantes
L’effet d’une soudure circonférentielle non rectifiée qui dépasse dans l’orifice de la conduite adjacente
à l’élément primaire est similaire à celui d’un joint circulaire sous-dimensionné. Il se pourrait qu’un
tel effet provienne du montage d’une bride à collerette soudée, et l’amplitude de l’effet dépend de
l’uniformité ou non de la hauteur de la soudure saillante et de sa position par rapport au dispositif
de prises de pression (simple ou multiple) pour mesurer la pression différentielle à travers l’élément
primaire. Il est difficile de quantifier l’erreur résultante dans une situation spécifique sans étalonnage
direct.
Une conduite fabriquée par soudage est acceptable, à condition que le cordon de soudure intérieur soit
parallèle à l’axe de la conduite sur toute la longueur nécessaire pour satisfaire aux exigences spécifiques
concernant l’élément primaire utilisé, et que la hauteur du cordon de soudure ne soit en aucun cas
supérieure à l’écart des diamètres autorisés. La soudure ne doit pas être située dans un secteur de ± 30°
centré sur l’une quelconque des prises de pression destinée à être utilisée avec l’élément primaire,
sauf si une fente annulaire est utilisée. Si une fente annulaire est utilisée, l’emplacement de la soudure
n’est pas important. Si une conduite spiralée est utilisée, elle doit être usinée pour la rendre lisse (voir
l’ISO 5167-1:2022, 7.1.4).
7.6 Excentricité
Les exigences pour le montage concentrique de l’appareil sont données dans l’ISO 5167-2:2022,
6.5.3 et 6.5.4, l’ISO 5167-3:2022, 6.5.3 et 6.5.4 et l’ISO 5167-4:2022, 6.4.1. La mesure géométrique de
l’excentricité est la distance entre les axes de la conduite et du diaphragme et est souvent exprimée
en pourcentage du diamètre interne de la conduite, D. La Figure 5 montre le montage excentré d’un
diaphragme dans une direction latérale par rapport à la canalisation amont. Le déplacement se fait vers
la droite et l’excentricité est une combinaison des tolérances dimensionnelles sur le diamètre du cercle
primitif de boulon, le diamètre du boulon, le diamètre du trou de boulon et le diamètre extérieur du
diaphragme.
Les preuves expérimentales des effets de l’excentricité sont limitées, mais il a été démontré que pour
les diaphragmes, l’effet sur le coefficient de décharge est fonction de β, du diamètre et de la rugosité de
la conduite, du type de prise de pression, de l’emplacement et de l’amplitude, ainsi que de la position du
centre de l’orifice par rapport à la prise de pression.
Des travaux expérimentaux indiquent que les erreurs dues à l’excentricité augmentent en général avec
β. Pour β = 0,2 et une excentricité allant jusqu’à 5 % de D, il est peu probable que les augmentations
du coefficient de décharge dépassent 0,1 %. Pour de plus grands β, les variations apparaissent plus
facilement sur un graphique, comme illustré à la Figure 6.
En dessous de 3 % d’excentricité, l’erreur varie avec le type de prise de pression et la direction
d’excentricité. Le diaphragme est moins sensible à l’excentricité perpendiculaire aux prises de pression.
En dessus de 3 % d’excentricité, les erreurs augmentent rapidement pour toutes les prises de pression
et toutes les directions.
NOTE Il n’y a pas de données disponibles pour les prises dans les angles, mais les erreurs sont probablement
similaires à celles des prises à la bride, étant donné que les données ci-dessus ont été obtenues sur une ligne
d’essai avec D = 150 mm.
L’augmentation de l’instabilité du signal de pression différentielle obtenu est un autre effet du
positionnement excentré d’un diaphragme. Des observations ont montré, par exemple, une
augmentation marquée des fluctuations de pression différentielle lorsque l’excentricité augmente, pour
toutes les valeurs de β comprises entre 0,4 et 0,7.
L’effet de l’excentricité sur le mesurage du débit est difficile à quantifier en raison du nombre de
variantes qui y contribuent. Il est très important de restreindre l’excentricité à moins de 3 % de D, en
particulier dans la direction des prises de pression.
L’effet de l’excentricité est minimisé en utilisant quatre prises de pression régulièrement espacées en
amont et en aval du débitmètre, comme illustré dans l’ISO 5167-1:2022, Figure 1. Les lignes de pression
partant de celles-ci sont alors couplées dans une disposition très courante en triple T, afin d’obtenir une
mesure de pression différentielle moyenne.
À titre de guide général, une hypothèse raisonnable est que les effets du montage excentré pour des
tuyères à plusieurs prises seront moins importants que pour des diaphragmes de β équivalent. Les
tubes de Venturi sont moins susceptibles d’être installés de manière décentrée.
NOTE Défauts d’installation combinés: il est recommandé de ne pas prendre en compte les erreurs dues
aux effets combinés de l’excentricité, des écarts des bagues porteuses, etc., en les additionnant. L’erreur totale
possible sera fonction du plus important des effets présents.
Légende
1 cercle primitif de boulon
2 axe de la bride
3 orifice
4 diamètre extérieur du diaphragme
5 orifice de la bride
6 diamètre intérieur de la conduite
7 axe de la conduite
8 axe de l’orifice
9 excentricité
Figure 5 — Excentricité possible du diaphragme résultant des tolérances spécifiées sur
le trou de boulon, le cercle primitif de boulon, le diamètre extérieur de la conduite et l’orifice
de la bride
a) β = 0,75 b) β = 0,66
c) β = 0,57
Légende
X excentricité (%)
Y variation du coefficient de décharge (%)
prises à D et D/2
prises à la bride
a
±0,3 %.
b
(loin de la prise 1) ← → (en direction de la prise 1).
c
±0,5 %.
d
±0,7 %.
Figure 6 — Erreur du coefficient de décharge en fonction de l’excentricité pour un diaphragme
avec des prises à D et D/2 et des prises à la bride
8 Effets de la disposition de la conduite
8.1 Généralités
Les valeurs minimales des longueurs droites nécessaires entre l’élément primaire et les divers accessoires
en amont sont indiquées dans l’ISO 5167-2:2022, 6.2, l’ISO 5167-3:2022, 6.2 et l’ISO 5167-4:2022, 6.2. Les
longueurs droites minimales sont données à la fois pour une «incertitude supplémentaire nulle» et pour
une «incertitude supplémentaire de 0,5 %» du coefficient de décharge.
Lorsque les exigences minimales ne peuvent pas être satisfaites même pour une «incertitude
supplémentaire de 0,5 %», il est judicieux que l’utilisateur effectue une correction pour compenser
la variation du coefficient de décharge et qu’il augmente la valeur de l’incertitude exprimée en
pourcentage.
Les Tableaux 3 et 4 indiquent des corrections et des incertitudes supplémentaires pour des diaphragmes
à arête rectangulaire avec des prises dans les angles, à la bride et à D et D/2, pour une variété de coudes
et d’accessoires de conduite amont. Les corrections dans les colonnes 4 et 5 sont particulièrement
variables, en fonction des détails exacts du double coude.
Les Références [8] à [11] fournissent des données supplémentaires sur les corrections des coefficients
de décharge des diaphragmes pour un grand nombre d’accessoires amont.
8.2 Modifications du calcul du coefficient de décharge
8.2.1 Corrections
Le coefficient de décharge peut être corrigé à l’aid
...