Détection de niveau : choisir le capteur adapté à vos besoins professionnels

Les procédés industriels qui utilisent les cuves, réservoir, silos etc. pour stocker la matière doivent mesurer les niveaux de remplissage ou les niveaux-seuils qu’un liquide ou solide ne doit pas dépasser. Les capteurs de niveau sont conçus pour relever cette mission en mesurant la quantité de matière stockée.  

Définition du capteur de niveau et son fonctionnement 

Un capteur de niveau permet de mesurer la quantité d’un matériau solide, liquide ou gazeux présent dans une cuve. Doté d’une sonde, il est capable selon différents principes de mesure d’obtenir une valeur correspondante à la quantité de matière stockée. Cette valeur mesurée est ensuite convertie en un signal électrique analogique ou numérique et est envoyée vers une unité de traitement des données. La donnée reçue permet au système de traitement de déclencher différents types d’alertes. Il peut, par exemple, prévenir l'opérateur qu'un seuil anormal a été détecté, ou bien informer le système d’automatisation d’une ligne de production sur le volume disponible dans un réservoir.

Il existe plusieurs types de capteurs de niveau disponibles sur le marché :  

• Le capteur par pesage : le poids du fluide avec son récipient est traduit en un signal électrique à traiter. C’est une méthode ancienne mais toujours utilisée vu qu’elle relève des mesures de masse très précises avec une faible incertitude. Cependant, cette méthode de mesure est coûteuse et sensible aux vibrations.
• Le capteur à flotteur : il effectue des mesures directes du niveau d’un liquide. C'est un dispositif simple et peu coûteux, qui nécessite un entretien régulier du fait qu’il soit en contact avec la matière mesurée. Utilisé dans de nombreux secteurs industriels, ce type de capteur est indifférent à l’état de viscosité du liquide et à la présence de mousse. Il se révèle cependant sensible aux mouvements de surface du liquide.
• Le capteur plongeur mesure l'écart entre le poids du plongeur et la force de poussée d’Archimède. La hauteur du plongeur est égale à la hauteur maximale du liquide dans le récipient. Il a une bonne précision, mais son coût d’achat et son entretien sont importants.
• Le capteur à pression immergeable, également appelé capteur de niveau hydrostatique, il mesure la pression du liquide exercée à la surface de sa membrane. Cette pression est traduite en une hauteur ou un niveau. Complètement immergé, il effectue des mesures précises sur une large plage de mesure et est insensible à la présence de mousse. Cependant, il dépend de la densité du liquide et de la pression dans la cuve. Le capteur à pression est particulièrement répandu dans les secteurs de l’agroalimentaire et le traitement des eaux usées.
• Le capteur capacitif : il utilise la paroi du récipient pour constituer une structure capacitive. Sa valeur est proportionnelle à la quantité du liquide : un récipient vide offre une faible capacité alors qu’un récipient plein développe une capacité maximale. Il s’installe en général au fond de la cuve et résiste à des températures et à des pressions élevées. Largement utilisé dans les secteurs industriels, tels que l’agroalimentaire, le pharmaceutique et la chimie, il peut mesurer le niveau de l’eau, de l’huile ou encore des solvants.
• Le capteur à ultrason : grâce à sa sonde, il mesure la vitesse des ondes sonores à haute fréquence réfléchies sur la surface du matériau à mesurer. Il peut collecter des données sur les niveaux de liquide non transparents, mais aussi des solides comme les graines, les granulés ou la poudre. Il est déconseillé pour des mesures de produits moussants ou poussiéreux. Le signal électrique de sortie délivré par le détecteur est proportionnel au volume de la matière dans le récipient. Cette technologie à ultrason, ne nécessite que très peu d’entretien.
• Le capteur par micro-ondes : aussi appelé capteur de niveau radar, il est constitué de deux parties, un émetteur et un récepteur. Cette technologie utilise le calcul de la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques dans la matière. Grâce à cet ingénieux fonctionnement, le détecteur est capable de déterminer le niveau de de liquide ou solide au sein du réservoir. Cette technique est indépendante de la pression et de la température du milieu. Elle est plus adaptée aux liquides qu’aux solides de type granulé, poudre, vrac, etc.

Pour le choix du détecteur de niveau approprié à votre application, il faut attentivement tenir compte des critères suivants :

Type de matériau

Selon la technologie de mesure associée, le détecteur de niveau est capable de déterminer le niveau atteint des liquides ou solides dans le récipient. Le dispositif doté d’ultrason ne peut être utilisé qu’avec des matières transparentes pour garantir une réflexion efficace des ondes. D’autres détecteurs, tels que les capteurs à pression différentielle, à flotteur et à plongeur, sont adaptés spécifiquement aux liquides.

Gamme de mesure

La gamme de mesure varie selon la hauteur du récipient utilisé lors du stockage. Elle peut varier de quelques centimètres jusqu'à des hauteurs plus importantes qui peuvent atteindre plusieurs mètres.

Conditions environnementales

Lors du choix de détecteur de niveau, il est à considérer que les conditions environnementales peuvent changer les propriétés de la matière. À titre d’exemple, à une pression constante, le volume de certains gaz ou liquides peut varier en fonction de la température. Dans ce cas, il faut prévoir un système de régulation pour garantir des conditions environnementales constantes au cours du temps afin d’effectuer des mesures exactes. Il faut aussi éviter les conditions extérieures pouvant influencer la performance du capteur.

Compatibilité avec le processus

Pour choisir l’outil adapté, il faut considérer le domaine d’application où vous allez l'utiliser. Il est important également de prendre en compte la nature de la matière à mesurer. Selon ces conditions, il sera conseillé de choisir des technologies avec ou sans contact direct avec la matière.

Par exemple, le capteur à détection sans contact sera idéal pour limiter la contamination des aliments dans le secteur de l’agroalimentaire. Prenons un autre exemple avec des citernes hydrocarbures. Cette fois-ci, il faut tenir compte de la précision et de l'incertitude des mesures obtenues. La vibration, les perturbations du liquide dans le récipient et les mouvements sont autant de facteurs importants pour choisir le détecteur approprié.

Technologie et connectivité

Avec l'évolution des technologies, certains dispositifs proposent des services additionnels, tels que la connectivité WiFi, permettant une surveillance à distance et une intégration facile dans les systèmes de contrôle électronique industriels.  

Quelle que soit l’installation pour laquelle vous utilisez un récipient de stockage : cuve réservoir, silo etc., il est indispensable de mesurer en continu le niveau de la matière stockée ou bien de pouvoir détecter les seuils minimum ou maximum de matière contenue. L’utilisation des capteurs de niveau est importante pour gérer un système d’alerte ou l’automatisation d’un procédé industriel.  

Les technologies utilisées pour développer ce type de capteurs sont différentes. Pour choisir le capteur de niveau compatible à votre besoin, vous pouvez parcourir la liste des capteurs disponibles sur notre site web et trouver les fiches techniques associées à chaque capteur.