Fabiano Schneider Boff
Analyste en Métrologie

Introduction

Les procédures de mesure de la pression sont largement diffusés dans le milieu des processus industriels, concernant plusieurs secteurs, tels que la sidérurgie, la métallurgie, la construction automobile, la météorologie, l’aviation, parmi bien d’autres.

La fiabilité de ces mesures est associée aux enjeux du commerce, de la qualité, de la santé et de la sécurité. Ainsi, un mesurage erroné peut entraîner des problèmes de qualité dans les processus industriels et même des accidents mortels. En conséquence, les entreprises recherchent de plus en plus des moyens robustes et fiables pour surveiller leurs processus. Mais, pour que cette surveillance soit efficace, il ne suffit pas d’installer à l’usine plusieurs instruments pour mesurer la pression. Il est nécessaire d’assurer que la valeur mesurée par ces instruments est correcte. C’est là qu’intervient la métrologie.

Selon le vocabulaire international de termes fondamentaux et généraux de la métrologie (VIM), la métrologie est la « science des mesurages et ses applications », ce qui comprend tous les aspects d’un mesurage. Avec le processus de mondialisation de la production, la métrologie revêt une importance capitale, les mesures étant présentes dans pratiquement tous les processus sensibles, qu’ils concernent les secteurs industriel, commercial, sanitaire ou environnemental.

Le processus d’étalonnage d’un manomètre est une activité complexe qui doit être conforme à plusieurs exigences imposées par les normes et standards. L’étalonnage au Brésil est effectué par des laboratoires accrédités par l’Inmetro [Institut national de métrologie, de qualité et de technologie], ou, au moins, doit être traçable aux standards nationaux.

Quelques définitions

Pression

Le mesurage de la pression est toujours réalisé à partir d’une valeur de référence. Selon la valeur de référence utilisée, les types de pression mesurée peuvent être : la pression absolue, la pression manométrique, le vide et la pression différentielle.

Pression absolue

La pression absolue (p_abs) est la pression supérieure au « zéro absolu ».

Pression manométrique (relative ou positive)

La pression manométrique est un cas particulier de mesurage de pression différentielle, quand la pression absolue est supérieure à la pression atmosphérique locale. La pression manométrique détermine combien sa valeur est supérieure à la pression atmosphérique locale.

Vide (pression négative)

Le vide est un cas particulier de mesurage de pression différentielle, quand la pression absolue mesurée est inférieure à la pression atmosphérique locale. Le vide détermine combien inférieure est la pression par rapport à la pression atmosphérique locale.

Pression différentielle

La différence entre deux pressions p₁ et p₂ s’appelle pression différentielle. Dans ce type de pression, la valeur de pression de référence, p₁ ou p₂, n’est pas la pression atmosphérique locale.

Étalonnage

L’étalonnage est l’ensemble d’opérations qui détermine, dans des conditions spécifiées, la relation entre les valeurs indiquées dans le processus de mesure et les valeurs correspondantes des grandeurs établies par les étalons.

Erreur maximale tolérée

Valeur extrême de l’erreur de mesure, par rapport à une valeur de référence connue, tolérée par des spécifications ou des réglementations pour une mesure, un instrument de mesure ou un système de mesure donné.

Erreur d’hystérésis

Écart maximal entre les indications croissantes et décroissantes, dans n’importe quel point de l’échelle, dans un étalonnage.

Erreur de répétabilité

Différence maximale entre un nombre consécutif d'indications pour une même pression, dans les mêmes conditions de fonctionnement, dans le même sens d'application de la pression.

Erreur de linéarité

Écart maximal entre la courbe obtenue par la moyenne des indications croissantes et décroissantes dans un étalonnage et la ligne théorique de l'instrument.

Erreur réduite conventionnelle

L’erreur réduite conventionnelle d’un manomètre est déterminée par la relation entre la plus grande erreur de mesure de l’instrument et l’amplitude de mesure exprimée en pourcentage.

Remarque : l’erreur réduite conventionnelle détermine la classe d’exactitude de l’instrument en cours d’étalonnage.

Classe d’exactitude

Classe d’instruments de mesure ou de systèmes de mesure répondant aux exigences métrologiques établies pour assurer que les erreurs ou les incertitudes de mesurage instrumentales sont dans les limites spécifiées dans des conditions de fonctionnement spécifiées.

Étalonnage – exemple utilisant un manomètre numérique

L’étalonnage consiste à comparer les valeurs indiquées par le manomètre en cours d’étalonnage (LI) et les valeurs indiquées par le manomètre étalon (LPT) lorsqu’ils sont soumis aux mêmes niveaux de pression (points d’étalonnage). Dans cet étalonnage, on a utilisé la méthode de comparaison indirecte. La pression a été générée par une pompe hydraulique et les valeurs indiquées par le manomètre ont été comparées avec les valeurs indiquées par le manomètre étalon.

Données du manomètre numérique étalonné

Échelle : 0 à 10 bar

Résolution : 0,01 bar

Classe d’exactitude : A

Erreur maximale permise : ± 1,0% de la valeur de pleine échelle

Données du manomètre numérique étalon

Échelle : 0 à 35 bar

Résolution : 0,001 bar

Classe d’exactitude : 5A

Remarque : on doit analyser la relation d’exactitude entre l’étalon et l’instrument à être étalonné. Pour l’étalonnage de manomètres numériques, l’étalon doit avoir une résolution au moins quatre fois supérieure à celle du manomètre en cours d’étalonnage, selon la norme brésilienne NBR 14105-2.

Points d’étalonnage

Selon la norme NBR 14105-2, un manomètre avec une classe d’exactitude A doit être étalonné dans au moins cinq points et, s’il existe un point zéro, il doit être vérifié aussi.

Valeurs trouvées lors de l’étalonnage

Résultats obtenus par l’étalonnage

Caractéristiques métrologiques présentées dans (bar) :

Caractéristiques métrologiques présentées par rapport à l’amplitude d’échelle de l’instrument (%) :

Conclusion

Dans cet exemple, il a été détecté que l’écart de mesure du manomètre était d’environ 30 % supérieur à celui autorisé pour sa classe d’exactitude. L’impact de cet écart peut être extrêmement préjudiciable à la qualité du processus auquel le manomètre est appliqué. De plus, dans certaines applications, la sécurité et l’intégrité des équipements et des personnes impliquées dans les processus peuvent être compromises.

Cela démontre l'importance de la métrologie dans les processus industriels et renforce l'idée qu'il n'est pas suffisant de disposer d'un système de surveillance, il est nécessaire que les résultats présentés par le système soient fiables.