Mesure optique de l'humidité dans les zones explosives

Water drops on a leaf
Antti Heikkilä
Product Manager
Jan 29, 2019

La mesure de l'humidité est un paramètre de contrôle de process essentiel dans de nombreux secteurs, l'utilisateur doit pour cela effectuer un choix parmi plusieurs solutions, chacune ayant ses propres avantages et inconvénients. Lorsque la mesure est effectuée dans un mélange de gaz inflammable et en présence de produits chimiques corrosifs, la gamme de technologies adéquates devient davantage restreinte. La mesure optique de l'humidité dans la plage de longueurs d'onde infrarouge (IR) présente de nombreuses caractéristiques intéressantes. 

Une mesure en toute sécurité avec une méthode sans contact 
La mesure est de fait sans contact, car la source de lumière infrarouge et le détecteur sont protégés des gaz de process par une fenêtre en saphir, celle-ci élimine donc tous les problèmes liés à la corrosion des capteurs. Le module de mesure optique in situ peut être chauffée pour éliminer tout problème de condensation survenant dans des environnements exposés à une humidité relative de 100 %. Les avancées récentes en matière de sources infrarouges Microglow et de filtres interférométriques Fabry-Pérot accordables permettent aux dispositifs de recevoir la certification Ex pour les atmosphères où des gaz inflammables sont présents en permanence : Zone 0 dans la réglementation européenne et Classe 1, Division 1 dans la réglementation nord-américaine.

De nouvelles combinaisons sont possibles
De nombreuses personnes associent dans une zone Ex la mesure optique de l'humidité à des lasers TDL coûteux pouvant effectuer la mesure in-situ. Un développement récent basé sur deux décennies d'expérience des interférométres Fabry-Pérot permet de réaliser la mesure de la vapeur d'eau avec un dispositif NDIR (absorption non dispersive dans l’infrarouge) avec des sondes à la fois compactes et simples. De plus, il est désormais possible de combiner la mesure de l'humidité avec d'autres gaz tels que le méthane et le dioxyde de carbone dans un véritable analyseur de gaz multi-gaz in-situ dans un format très compact. 

Maximisation de la durée de vie des filtres à charbon
Une application évidente pour une sonde compacte nécessitant peu d’entretien pour mesurer l’humidité, le méthane et le dioxyde de carbone, est la méthanisation des déchets organiques, suivie de la cogénération de chaleur et d’électricité avec des moteurs à combustion. Connaître la teneur en eau du biogaz pendant la phase de traitement permet à l'opérateur de maximiser la durée de vie des filtres à charbon actif, ceux-ci assurent des performances optimales dans une plage d'humidité relative définie et leur remplacement est relativement coûteux. 

Amélioration de la qualité du gaz et prévention de l'usure du moteur
Il est possible d'accroître l'efficacité du process en surveillant la composition du gaz combustible pénétrant dans le moteur de cogénération. Connaître la teneur en méthane du gaz permet à l'opérateur de régler avec davantage de précision le moteur tout en étant capable de détecter des niveaux élevés de vapeur d'eau au niveau de l'admission du gaz. Cela lui permet de réagir rapidement aux problèmes de qualité du gaz, susceptibles de provoquer une usure prématurée du moteur. L'une des conséquences de la condensation accidentelle se traduit par l'augmentation de la résistance à l'écoulement dans les conduites. De plus, l'action des vannes contrôlant l'alimentation en gaz combustible et en air du moteur est compromise lorsque de l'humidité commence à s'accumuler dans la vanne. 

La MGP261 : un nouveau type de sonde multigaz pour les environnements difficiles
La sonde multigaz Vaisala MGP261 est un tout nouveau type de sonde pour la mesure de l'humidité, du méthane et du dioxyde de carbone qui est basée sur le principe de mesure NDIR (absorption non dispersive dans l’infrarouge) extrêmement fiable, c'est le fruit d'une expérience de 20 ans dans la mesure fiable et précise du dioxyde de carbone avec les instruments de Vaisala. Compacte (diamètre de 40 mm, profondeur d'insertion de 209 mm, joint de process 1½” NPT) et homologuée ATEX et IECEx pour les zones 0 et 1, la sonde en acier est chauffée pour résister aux environnements soumis à la condensation, elle est par ailleurs protégée par un filtre anti-particules hydrofuge. La MGP261 mesure la vapeur d'eau dans la plage de 0 à 25 % volume et la température de point de rosée dans la plage de 0 à 60 °C. Dans des environnements où l'humidité est à quasi-condensation, de nombreux capteurs d'humidité / de point de rosée capacitifs ne fonctionnent pas de manière optimale et sont également affectés par la corrosion de l'élément de mesure. La technologie de mesure optique employée par la MGP261 est protégée de tels problèmes et convient donc parfaitement à ces conditions difficiles.

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