Réfractométrie – La technologie de mesure en ligne de la concentration d’un liquide

Les méthodes de détermination en ligne ou en continu de la concentration d’un liquide sont légion. Il n’y a pas lieu de s’étonner que la sélection d’un système fiable et de qualité suscite un tel embarras. Les professionnels prennent volontiers un détour passant par une mesure de la densité d’un liquide pour en calculer la concentration. Vous allez découvrir ci-après que cette approche n’est pas forcément la meilleure. Mesure de l’indice de réfraction de la lumière dans le liquide considéré, la réfractométrie présente bien d’autres atouts.

Bon nombre de méthodes de mesure de la concentration d’un liquide sont basées sur la densité. Les techniques les plus utilisées s’énoncent comme suit : tube en U, Coriolis, acoustique (vitesse de propagation du son), pression différentielle (cellule d/p), voire rayonnement nucléaire. Cette variabilité des techniques employées est révélatrice de l’absence d’applicabilité universelle de l’une quelconque d’entre elles. La réfractométrie est la seule technique de mesure directe de l’indice de réfraction. Mieux, la réfractométrie se prête à la mesure de la densité d’un liquide. Mais pour quelle raison faudrait-il prendre ce détour ?

Comme le montre la figure, la présence de bulles d’air ou de particules solides en suspension dans le liquide n’influe aucunement sur l’angle de réfraction. L’angle de réfraction ne permet de déterminer que la concentration en substances dissoutes. Les autres techniques de mesure basées sur la densité sont plus ou moins perturbées par la présence de bulles d’air ou de particules en suspension.

Saviez-vous que la présence de bulles d’air perturbe les mesures de la densité ? Lors de toute mesure de la densité, la présence de 1 % d’air dans le liquide considéré entraîne une erreur de 1 %, laquelle correspond à une erreur de 1,5 à 2,5 % affectant la mesure de la concentration.

Par opposition à bien d’autres techniques de mesure, la réfractométrie ne souffre nullement de la présence de particules solides. En revanche, les particules solides présentes dans un écoulement liquide sont susceptibles de se déposer sur des composants vitaux ou d’obstruer de petits conduits. Exemple : application de méthodes acoustiques ou de techniques reposant sur l’emploi de micro-ondes. Au demeurant, ces dernières permettent exclusivement de mesurer la quantité totale de substances solides ; en d’autres termes, la quantité de particules dissoutes ou non dans le liquide étudié. Et ce n’est pas ce que vous souhaitez.

Au sein de processus industriels, les débits ne sont jamais d’une constance absolue. Les turbulences et variations de débit influent sur les débitmètres de Coriolis et les tubes en U affectés à la détermination de la densité de fluides. En revanche, un réfractomètre est complètement insensible à ces variables. Par ailleurs, cet instrument permet de procéder sans problème à l’exécution de mesures sur un produit immobile. Un réfractomètre se passe de toute vitesse d’écoulement ou de tout débit minimal.

En raison du principe de mesure en tant que tel et de ses « core optics » brevetées (voir ci-avant), un réfractomètre ne subit aucune dérive. Il s’ensuit que tout (ré)étalonnage est superflu ! Le fabricant procède à l’étalonnage de base en se fondant sur les données scientifiques et études d’application dont il dispose. On observe parfois certaines divergences par rapport aux mesures de contrôle, mais il est possible d’y remédier sans peine. 

Les professionnels qui ont déjà eu l’occasion de faire étalonner un densitomètre, un débitmètre de Coriolis ou un instrument acoustique savent à quel point l’entreprise est hasardeuse, chronophage et coûteuse. Au besoin, tout utilisateur pourra procéder, de temps à autre, à une validation de son réfractomètre à l’aide d’étalons de référence certifiés, une opération que ne lui prendra que quelques minutes.

En ce qui concerne l’installation de densitomètres, les différents modèles présentent des limitations spécifiques sur le plan du montage. L’exécution de mesures à l’aide d’un tube en U n’est envisageable qu’en dérivation. Les débitmètres de Coriolis sont susceptibles d’être montés en ligne, mais le diamètre de la canalisation influe sur le prix de revient. Les appareils de mesure de la vitesse du son se caractérisent par un degré de précision plus élevé dans les canalisations de grand gabarit que dans celles de moindre gabarit, cependant que les capteurs de densité à micro-ondes ne s’accommodent que de canalisations d’une section restreinte.

Les réfractomètres ne sont soumis à aucune de ces restrictions. Qu’il s’agisse d’une canalisation principale ou d’une dérivation, d’une conduite de grande section ou d’une modeste tuyauterie ou encore d’une installation dans une cuve équipée ou non d’un racleur rotatif, toutes les options sont envisageables !

La mesure de l’indice de réfraction au moyen d’un réfractomètre en ligne est la seule technique qui autorise une mesure directe de la concentration du milieu considéré. Pression, température, présence de particules solides, vibrations, dérive, etc., aucune de ces variables n’influe sur les mesures effectuées. La réfractométrie est une technique de mesure fiable et stable qui ne requiert aucun étalonnage et ne nécessite virtuellement aucune maintenance. La réfractométrie livre des résultats de mesure satisfaisants qui vous permettront de faire des économies, d’améliorer la qualité de vos produits et d’optimiser le rendement de vos installations. C’est l’objectif visé, non ?

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