TCV & corrélation : la clé du contrôle process
Les challenges du contrôle de viscosité en process
La viscosité en ligne est essentielle pour assurer un contrôle précis des procédés industriels. De nombreux procédés et industries utilisent la mesure de la viscosité en laboratoire. Cette méthode consiste à prélever un échantillon et à mesurer sa viscosité (nLAB) en laboratoire, dans des conditions de température (température de référence: TR ) et de taux de cisaillement (-généralement faible) contrôlées et constantes. Lors de la mesure de la viscosité en conditions de procédé (
), la température (
) fluctue et est généralement bien supérieure à
.
De plus, le principe de mesure et les conditions de procédé augmentent généralement la vitesse de cisaillement. Il est donc crucial de prendre en compte ces deux paramètres.
En effet, la température a un impact direct sur la viscosité. Par ailleurs, les produits non newtoniens présentent une viscosité dépendante du cisaillement. Autrement dit, pour les fluides non newtoniens, l’installation, la vitesse d’écoulement et l’agitation modifient les propriétés structurales du fluide, ce qui influe sur sa viscosité.
La mesure de la viscosité d’un produit en conditions de procédé diffère souvent de celle effectuée en laboratoire sur un échantillon, en raison des conditions de mesure. Sofraser a développé une solution innovante combinant deux méthodes connues : la viscosité compensée en température (TCV) à température de référence suivi d’une corrélation. La viscosité en ligne permet de mieux suivre les variations en conditions réelles
La combinaison des deux méthodes permet de prendre en compte les différences de conditions de mesure et les compensent afin de fournir une valeur de viscosité en ligne comparable à la mesure effectuée en laboratoire.
Solution – Les Viscosimètres Sofraser
1. Viscosimètres de process MIVI – Installation
Les viscosimètres Sofraser MIVI s’adaptent à une grande variété de procédés, en batch ou en continu, en ligne ou sur réacteur. Le schéma ci-dessous illustre les emplacements de montage typiques ; d’autres sont possibles.
La méthodologie décrite nécessite une mesure de la température et de la viscosité en conditions de process et le viscosimètre MIVI est capable de fournir les deux mesures en même temps.
2. Le Processeur 9710
Les paramètres de TCV et de corrélation sont directement programmables dans le processeur 9710.
La mesure de viscosité, température, TCV et la densité sont directement accessible via la communication RS485 ou via les sorties 4/20 mA.
Dorénavant, le système applique directement les paramètres TCV et corrélation à la viscosité mesurée en conditions de process. Il permet ainsi de comparer immédiatement les résultats aux mesures de laboratoire.
Etape n°1: Viscosité Compensée en Température (TCV)
La méthodologie débute par compenser l’effet de la température en calculant la TCV à température de référence. Dans la plupart des applications industrielles, correspond à la température de l’échantillon dans les conditions de laboratoire.
Le 9710 utilise l’équation simplifié de la TCV décrite dans la norme ASTM D341. Pour déterminer les paramètres du modèle, il est nécessaire de connaître le comportement en température du produit de référence. De plus, ce modèle nécessite d’avoir la mesure de la température et de la viscosité en ligne ainsi que d’une Température de Référence définie (constante).
Le graphique ci-dessous montre l’effet de la température sur la viscosité d’une huile CANNON de référence. Cet échantillon sert de fluide de référence. Ses données permettent de déterminer les paramètres du modèle TCV, ensuite implémentés dans l’électronique 9710.
Le calcul de TCV à Température de Référence fournit à l’utilisateur, une valeur de viscosité qui est indépendante des variations de température liée au process.
Etape n°2: Correlation
La TCV fournie une valeur de viscosité à une température de référence fixée. Ainsi, nous pouvons procéder à la seconde étape de la méthodologie qui consiste à appliquer une corrélation.
Le but d’une corrélation est de trouver une relation mathématique entre deux jeux de données ou de paramètres. Dans notre cas, l’objectif est de trouver une relation, un modèle entre la mesure de viscosité en laboratoire et la valeur de TCV calculée grâce à la mesure de viscosité en ligne.
Dans l’industrie, la corrélation permet de prendre en compte les différences de cisaillement et de relier les mesures de laboratoire aux mesures en ligne à température équivalente.
Pour les fluides newtoniens, une corrélation n’est pas nécessaire.Le calcul du TCV fournit une mesure directement comparable aux résultats de laboratoire.
Conclusion
De nombreux utilisateurs de viscosimètres Sofraser ont déjà mis en œuvre cette solution dans diverses industries. C’est une alternative idéale à l’utilisation d’analyseurs de viscosité à température de référence, qui sont complexes et nécessitent un investissement plus important. La solution idéale permet au viscosimètre de processus en ligne de fournir une information directement comparable aux mesures de référence. En plus de prendre en compte l’effet de la température, la méthodologie considère également la différence des conditions de taux de cisaillement. Cette approche s’applique également à d’autres grandeurs physiques corrélées à la viscosité, ce qui élargit son champ d’application.
La méthodologie expliquée dans cet article a fait l’objet d’une présentation donnée par M. Stéphane Millet lors de l’ATC – Analyzer Technical Conference à Galveston (TX-USA) en 2025.
La présentation en vidéo – ATC
Pour en savoir plus sur le processeur 9710 et la TCV, lisez l’article suivant : Easy Temperature Compensated Viscosity TCV Measurement
