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Mesure de l’humidité dans les environnements à haute condensation

Fabrication de carreaux en céramique
Joni Partanen
Joni Partanen
Ingénieur produit
Published: Jan 21, 2019
Mesures industrielles

Il est toujours compliqué d'effectuer des mesures dans des environnements présentant un taux d'humidité relative élevé (supérieur à 90 %) car on approche de la saturation. Imaginez un environnement de travail à 60 °C et 95 % d’HR. La température du point de rosée correspondante est de 59 °C. Par conséquent, la vapeur d’eau se condense sur toute surface dont la température est égale ou inférieure à 59 °C. Ceci se traduit par une très faible marge de manœuvre avant la condensation. Nous décrivons ci-dessous les problèmes techniques que cela pose aux mesures.

  • L'eau condense sur une sonde non réchauffée dans des conditions de travail rendues instables par des pics de pression et une variation de la température. La sonde peut alors rester humide pendant quelques minutes. Ceci donne lieu à une situation caractérisée par l'absence de valeurs valides quand on en a besoin le plus – lors des changements de condition.
  • Prenons comme exemple une installation dans laquelle la moitié de la tête de la sonde est dans l'environnement de travail et l'autre moitié, en dehors. Si la température extérieure est inférieure à celle de l'environnement de travail, la sonde refroidira également côté processus avec risque de formation de condensation et d'interruption de la mesure.

Des variations de ces deux problèmes apparaissent dans de nombreuses applications à forte humidité. Les mesures extérieures peuvent par exemple être interrompues par le brouillard, la brume, la pluie ou une rosée abondante. Le défi consiste à obtenir des mesures valides et une disponibilité maximale du capteur, même si l’environnement sature ou est proche de la saturation.

Vaisala a développé des technologies de sonde chauffée et de chauffage de capteur pour répondre à ces problèmes.


Technologie de sonde chauffée

La technologie de sonde chauffée permet de mesurer l’humidité de manière fiable et précise, même dans les environnements dont l'humidité relative (HR) de 100 % empêche l'utilisation de capteurs d'humidité non réchauffés. Elle est disponible dans les produits Vaisala comme la sonde intelligente HMP7 et le transmetteur à poste fixe HMT337, qui ont été spécialement mis au point pour les environnements extrêmement humides. Ces produits sont pourvus d'un capteur d'humidité composite associé à un capteur de température. Grâce au capteur composite, l’humidité relative et la température du capteur sont connues à tout moment. La sonde d’humidité contenant le capteur composite est équipée d’un élément chauffant. Cette technologie permet de maintenir le capteur et l'ensemble de la sonde – y compris le filtre – à quelques degrés au-dessus de la température ambiante pour empêcher l'eau de condenser sur le capteur même si l'environnement de mesure est au point de rosée (100 % d'HR). La température du point de rosée du capteur composite peut être calculée en utilisant les valeurs des mesures d’humidité relative et de température et utilisée directement comme paramètre de sortie.

Si l’humidité relative ou un autre paramètre d’humidité est préféré, le transmetteur HMT337 doit être équipé d’une sonde de température distincte qui est installée dans le même environnement de mesure que celui de la sonde d’humidité. Cela est nécessaire car l’humidité relative est un paramètre dépendant de la température et le chauffage de la sonde perturbe la mesure de l’humidité relative. L’humidité relative peut être calculée de manière fiable en utilisant la valeur du point de rosée et la valeur de la température prises par la sonde de température supplémentaire.

Technologie de chauffage du capteur

Le chauffage du capteur est une autre fonction de chauffage disponible dans certains produits de mesure de l’humidité Vaisala. Par défaut, la fonction de chauffage amène rapidement le capteur à 100 °C pendant environ 30 secondes ; mais l’utilisateur peut également définir la température de chauffage et sa durée. Contrairement à une sonde chauffée, la hausse de température est obtenue en chauffant directement le capteur de température associé au capteur d’humidité. Bien que ce soit beaucoup plus rapide que le chauffage de l'ensemble de la sonde, cela implique que la mesure sera indisponible jusqu’à ce que le capteur soit chauffé puis refroidi à sa température de fonctionnement. En général, il faut prévoir une à deux minutes. Pendant ce temps, la dernière mesure valide est maintenue sur la sortie et sur l’affichage du transmetteur. Les utilisateurs peuvent configurer la fonction de chauffage du capteur pour qu’il s’active automatiquement lorsqu’un niveau d’humidité spécifique est atteint.

Une protection maximale contre la condensation peut être réalisée en combinant la fonction de chauffage du capteur avec une sonde chauffée. Le chauffage du capteur est considéré comme un mécanisme de défense contre une augmentation rapide des niveaux d’humidité, susceptibles de mouiller le capteur. Il permet également de faire face à la condensation.

Technologie de purge chimique

Outre les technologies de sonde chauffée et chauffage du capteur, il existe également une troisième méthode de chauffage disponible dans certains produits de mesure de l’humidité Vaisala. La purge chimique permet de corriger la dérive possible à long terme et prolonge l'intervalle d'étalonnage nécessaire dans les environnements contenant des impuretés chimiques gazeuses. Les solvants à base d'hydrocarbures, les produits chimiques de nettoyage et les agents stérilisants sont tous des exemples de substances qui ont tendance à pénétrer dans les capteurs. Elles peuvent toutes être éliminées au moyen de la fonction de purge chimique. La purge chimique évapore les produits chimiques à l'origine de l'interférence en amenant rapidement le capteur à une température de 160 – 180 °C. L'élément de température du capteur sert alors d'élément chauffant. Le cycle de la purge chimique dure environ six minutes et comprend une phase de chauffage et de stabilisation. Lorsque la température du capteur se restabilise au niveau antérieur à la purge, le capteur reprend son mode de mesure normal. La valeur de sortie du transmetteur est bloquée pendant la purge chimique.

Résumé des méthodes de chauffage

  Sonde chauffée Chauffage du capteur Purge chimique
Environnement Humidité élevée Pour fortes humidités Pour les applications où l’interférence de produits chimiques dans l’environnement de mesure pose problème
Élément chauffé Sonde complète Capteur Capteur
Chauffage activé Sonde chauffée en continu Quand une valeur d'HR spécifique est atteinte Manuellement, automatiquement (intervalle) ou pendant la mise sous tension.
Durée et température de chauffage Continu ; l'ensemble de la sonde est réchauffé de 2 à 3 ºC au-dessus de la température ambiante Configurable ; PT100 est réchauffé par défaut à +100 ºC (0…200 ºC) pendant 30 secondes (0…255 s), HR 95 % Le capteur d'humidité est réchauffé à environ +160 °C pendant quelques minutes
Valeur de sortie Valeur du point de rosée toujours disponible ; l'HR est toujours disponible avec la sonde de température supplémentaire. La sortie est verrouillée pendant la durée du chauffage : 1 à 2 minutes La fonction verrouille les valeurs de sortie pendant 6 minutes environ.

 

Pour en savoir plus, visionnez notre webinaire « Mesure de l'humidité dans les environnements à haute condensation ».

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