Capteurs de débit - A223

Capteurs de débit
Type de document	Article
Identificateur de document	223
Classe pertinente	Équipement
Tags	Chauffage par convection Équipement Sous pression Transformation thermique
Cellules d'usine	Transformation thermique
Pré-requis :	Équipement

Introduction

Les capteurs de débit sont des dispositifs utilisés pour mesurer le débit de liquides ou de gaz dans diverses applications dans les processus de fabrication de composites.

Domaine

Cette page présente les principes fondamentaux des capteurs de débit couramment utilisés dans la transformation et la fabrication de composites. Elle présente les différents types de capteurs, des exemples d'utilisation pour chacun, ainsi que leurs avantages et inconvénients.

Importance

Les capteurs de débit sont utilisés à différentes étapes des procédés de fabrication des composites. Ils servent à surveiller et à contrôler le débit de résine lors du moulage de composites liquides . Ils permettent également de caractériser le flux d'air dans les équipements de production tels que les fours et les autoclaves, afin de comprendre les profils d'écoulement et, par conséquent, les coefficients de transfert thermique (CTT).

Pré-requis :

Documents recommandés à consulter avant ou en parallèle avec ce document :

• Équipement
• Détecteurs

Marché

Il existe deux catégories de base de capteurs de débit :

• Capteurs de débit de liquide:Ils sont utilisés pour surveiller et contrôler le flux de résine dans des processus tels que le moulage par transfert de résine (RTM) et l'infusion de résine assistée par vide (DIVERS) .
  
• Capteurs de débit de gazCes instruments sont utilisés pour mesurer et caractériser le flux d'air dans les équipements de traitement, tels que les autoclaves et les fours. L'analyse du flux d'air à l'intérieur des équipements permet de comprendre la plage attendue de paramètres de traitement, tels que les coefficients de transfert thermique (CTC), qui sont essentiels à la conception de procédés de polymérisation pour la fabrication de composites hautement fiables en autoclave..
  

Types de capteurs de débit de liquide

Capteur de débit à fibre optique

Un capteur de débit à fibre optique détecte l'écoulement d'un liquide grâce à la propagation de la lumière le long d'une fibre optique, par réflexion totale interne. Il peut être utilisé, par exemple, pour détecter le front d'écoulement d'une résine lors d'un processus d'infusion. En fonction de l'indice de réfraction du fluide, les pertes de la fibre optique augmentent généralement à mesure que celle-ci est davantage immergée dans le liquide.

Capteurs diélectriques

Des capteurs diélectriques permettent de détecter le front d'écoulement d'un liquide grâce à la variation des propriétés électriques d'une préforme lors de son imprégnation par la résine. Intégrés à la pièce, ces capteurs peuvent également servir à suivre la progression de la polymérisation après l'infusion.

Types de capteurs de débit de gaz

Anémomètres à fil chaud

Un anémomètre à fil chaud est un transducteur thermique permettant de mesurer la vitesse instantanée d'un écoulement. Il fonctionne selon le principe du transfert de chaleur par convection forcée depuis l'extrémité du fil. Le fil est chauffé par un faible courant qui le traverse, puis est dissipé par convection dans le gaz environnant. Cette perte de chaleur peut être calibrée pour mesurer la vitesse de l'écoulement du gaz.

Anémomètres à palette

Un anémomètre à hélice permet de mesurer le débit de gaz en convertissant l'énergie mécanique en signaux électriques. Il est constitué d'une petite turbine à pales rotatives reliées à un circuit électrique. Le flux de gaz autour de l'anémomètre fait tourner les pales et l'énergie mécanique peut être convertie en signal électrique. Ce signal électrique peut être étalonné pour estimer la vitesse du fluide circulant autour de l'anémomètre.

Anémomètre à hélice utilisé pour caractériser le flux d'air dans un autoclave

Comparaison de différents capteurs

Les avantages et les inconvénients des différents capteurs peuvent être comparés comme suit :

Type de capteur	Avantages	Désavantages	Coût typique
Capteur de débit à fibre optique	Bonne résolution et précision Peu coûteux	Le matériau du cœur de la fibre optique doit être adapté individuellement aux fluides de traitement	~ 10 $
Capteurs de débit diélectriques	Peut être utilisé pour la surveillance du flux sur tout le champ Peut également être utilisé pour la surveillance de la guérison	Doit être intégré dans la pièce, ce qui peut compromettre les propriétés de la pièce	Cela dépend de la taille et du matériau
Anémomètres à fil chaud	Haute résolution spatiale Peut être conçu pour ne pas intruser le flux d'air	Les fluctuations de température ambiante peuvent affecter la précision des mesures Fragile Cher	~1000 - 2000 $
Anémomètres à palette	Produit des commentaires en temps réel Non affecté par de petites déviations dans le sens du flux (~<20%)	Mesure une moyenne spatiale au lieu de la vitesse locale La taille de la palette peut interférer avec le flux d'air réel	~40 - 800 $

Dans les procédés de fabrication de composites, les capteurs de débit sont utilisés aussi bien pour la conception des cycles que pour le contrôle en cours de procédé. Selon l'application, différents capteurs peuvent être utilisés. Par exemple, pour suivre avec précision la progression d'un procédé d'infusion, des capteurs diélectriques peuvent être intégrés dans les zones sacrificielles des stratifiés. D'autre part, lors de la conception des cycles de procédé, des anémomètres à palettes peuvent être utilisés pour comprendre les schémas d'écoulement de l'air à l'intérieur des autoclaves et des fours.

Références

À propos	Aide

Pour les composites à matrice polymère (PMC), la résine fait référence à la matrice ; la phase matérielle continue qui lie le renfort ensemble, maintient la forme et transfère la charge. Les résines sont divisées en deux groupes principaux : les thermodurcissables et les thermoplastiques.

Matériaux d'ingénierie (conçus pour avoir des propriétés spécifiques) fabriqués à partir de deux ou plusieurs matériaux constitutifs ayant des propriétés physiques ou chimiques différentes. Les constituants restent séparés et distincts au niveau macroscopique au sein de la structure finie.

Le moulage par transfert de résine (RTM) consiste à charger une préforme dans un outil assorti en deux pièces (ou plus), à le fermer et à injecter de la résine sous pression (~ 15-100 psi, ou ~ 1-7 bar).

Bien adapté aux pièces de petite à moyenne taille, limité aux grandes tailles en raison des charges de pression d'injection et du coût de l'outil.

Infusion de résine assistée sous vide (VARI) - également connue sous le nom de moulage par transfert de résine assisté sous vide (VARTM), procédé d'infusion sous vide (VIP) ou souvent simplement infusion de résine. VARI est un processus de moulage fermé de composite liquide (LCM) avec un seul outil latéral et un sac sous vide où la résine est aspirée à travers la préforme à l'aide du vide.

Le front d'écoulement fait référence au bord d'attaque de la résine lorsqu'elle s'écoule dans et à travers la préforme fibreuse.

« Préforme » est le terme désignant le renforcement en fibres. C'est l'étape entre la forme de la matière première après sa transformation en architecture (tissu, tapis, etc.) et sa transformation en composite.

La phase continue du matériau qui lie le renfort ensemble, maintient sa forme, transfère la charge, protège le renfort de l'environnement et des dommages, et fournit le support composite en compression.

Caractéristiques souhaitables :

• Résistance à l'humidité/aux produits chimiques
• Faible densité
• Processabilité