Comprendre et choisir les capteurs de niveau adaptés 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 et fonctionnement 

Un capteur de niveau permet de mesurer la quantité d’un matériau solide, liquide ou gazeux présente dans une cuve. Le capteur est capable selon différents principes de mesure d’obtenir une valeur correspondante à la quantité de matière stockée. Cette valeur mesurée sera convertie en un signal électrique analogique ou numérique et envoyé vers une unité de traitement des données. La donnée reçue permettra au système de traitement de déclencher par exemple un système d’alerte pour informer l'opérateur qu'un seuil anormal a été détecté, ou bien d’informer le système d’automatisation d’une ligne de production sur le volume de matière stocké 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 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, appelé également capteur de niveau hydrostatique mesure la pression du liquide exercée à la surface de sa membrane. Cette pression sera traduite en une hauteur ou un niveau. Ce capteur effectue des mesures précises sur une large plage de mesure et insensibles à la présence de mousse. Cependant, il dépend de la densité du liquide et de la pression dans la cuve.

Ce capteur est particulièrement répandu dans les secteurs de l’agroalimentaire et le traitement des eaux usées.  

• Le capteur capacitif utilise la paroi du récipient pour constituer une structure capacitive. Sa valeur capacitive est proportionnelle à la quantité du liquide, ainsi un récipient vide offre une faible capacité alors qu’un récipient plein développe une capacité maximale. Ils s’installent en général au fond du réservoir. Ce type de capteur résiste à des températures et pressions élevées, il est ainsi largement utilisé dans les secteurs industriels tels que l’agroalimentaire, le pharmaceutique et la chimie.
• Le capteur à ultrason mesure la vitesse des ondes sonores à haute fréquence réfléchies sur la surface du matériau à mesurer. Il peut mesurer le niveau de liquides non transparents, mais aussi des solides comme les graines, granulés ou la poudre. Il est déconseillé pour des mesures de produits moussant ou poussiéreux. Le signal électrique de sortie délivré par le capteur est proportionnel au volume de la matière dans le récipient. Cette technologie à ultrason, sans contact direct avec la matière, nécessite très peu d’entretien.
• Le capteur par micro-ondes, aussi appelé capteur de niveau radar, 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. En effet, la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques qui travers un récipient de part et d’autre sera différente selon la quantité et le type de matière qu’elle traverse. Le capteur est ainsi capable de déterminer le niveau de matière stocké dans 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 granulés, poudre, vrac etc...

Pour le choix du capteur de niveau approprié à votre application, il faut considérer attentivement les critères suivants :  

Type de matériau  

Selon la technologie de mesure associée, le capteur de niveau est capable de déterminer le niveau atteint des liquides ou solides dans le récipient. Les capteurs ultrasons ne peuvent être utilisés qu’avec des matières transparentes pour garantir une réflexion efficace des ondes. D’autres capteurs 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 utilisée pour stocker la matière. Elle peut varier de quelques centimètres jusqu'à des hauteurs plus importantes qui peuvent atteindre plusieurs mètres.  

Conditions environnementales 

Lorsque nous choisissons un capteur de niveau, il est à considérer que les conditions environnementales peuvent changer les propriétés de la matière. A 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 un capteur de niveau, il faut considérer le domaine d’application où vous allez utiliser le capteur en question. 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 capteur approprié.  

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.