ISO 8316:1987
(Main)Measurement of liquid flow in closed conduits — Method by collection of the liquid in a volumetric tank
Measurement of liquid flow in closed conduits — Method by collection of the liquid in a volumetric tank
The specified measuring methods are built upon the determination of the volume of liquid collected in a volumetric tank in a known time interval. Deals in particular with the measuring apparatus, the procedure, the method for calculating the flow-rate and the assessment of uncertainties associated with the measurements.
Mesure de débit des liquides dans les conduites fermées — Méthode par jaugeage d'un réservoir volumétrique
La présente Norme internationale spécifie la méthode de mesurage d'un débit de liquide en conduite fermée par la détermination du volume de liquide parvenant dans une capacité jaugée au cours d'un certain laps de temps. Elle traite en particulier de l'appareillage de mesure, du mode opératoire, du mode de calcul du débit et de la détermination des incertitudes sur les résultats de mesure. Telle qu'elle est décrite, la méthode peut être appliquée à tout liquide, à condition a) que sa pression de vapeur saturante soit suffisamment faible pour que la perte de liquide par évaporation dans la capacité jaugée n'affecte pas la précision de mesure recherchée; b) que sa viscosité soit suffisamment faible pour ne pas fausser ou retarder exagérément la mesure du niveau dans la capacité jaugée; c) qu'il ne soit ni agressif, ni toxique. Il n'y a pas de limite de principe à l'emploi de la présente méthode, mais pour des raisons pratiques, celle-ci n'est générale II n’y a pas de limite de principe à l’emploi de la présente méthode, mais pour des raisons pratiques, celle-ci n’est généralement utilisée que pour des débits inférieurs à 1,5 m3/s environ et dans des installations fixes de laboratoire. II existe cependant une variante de cette méthode qui utilise comme réservoir jaugé un bassin de retenue, naturel ou artificiel, mais cette application ne fait pas l’objet de la présente Norme internationale. Du fait de la grande précision qu’elle peut atteindre, cette méthode est souvent utilisée comme méthode primaire pour étalonner d’autres méthodes ou appareils de mesure du débit-volume ou du débit-masse, sous réserve pour ce dernier que la masse volumique du liquide soit connue avec précision. Si l’installation de mesure par jaugeage volumétrique est utilisée pour les besoins de la métrologie légale, elle doit être agréée par les services métrologiques nationaux. De telles installations sont alors soumises à des inspections périodiques, à intervalles fixes. En l’absence de service métrologique national, une certification des mesures physiques do! base (longueurs, temps et températures) et une analyse des erreurs selon les prescriptions de la présente Norme internationale et de I’ISO 5168 peuvent tenir lieu d’agrément au regard de la métrologie légale. L’annexe A fait partie intégrante de la présente Norme internationale. Les annexes B à E ne sont données toutefois qu’à titre d’information.
General Information
Buy Standard
Standards Content (Sample)
~ ISO
INTERNATIONAL STANDARD
8316
First edition
1987-10-01
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
MEXflYHAPOflHAFI OPrAHM3A~MR n0 CTAHAAPTL43A~MM
Measurement of liquid flow in closed conduits -
Method by collection of the liquid in a volumetric tank
Mesure de d&bit des liquides dans les conduites fermees - NIethode par jaugeage d’un r&ervoir
volum4 trique
Reference number
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Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national Standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through ISO technical committees. Esch member
body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for approval before their acceptance as International Standards by
the ISO Council. They are approved in accordance with ISO procedures requiring at
least 75 % approval by the member bodies voting.
International Standard ISO 8316 was prepared by Technical Committee ISO/TC 30,
Measurement of fluid flow in closed conduits.
Users should note that all International Standards undergo revision from time to time
and that any reference made herein to any other International Standard implies its
latest edition, unless otherwise stated.
International Organkation for Standardkation, 1987
Printed in Switzerland
ii
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ISO8316:1987(E)
Contents
Paqe
1 Scope and field of application . . . . .
1
2 References . . .
..................... 1
3 Symbols and definitions . . . .
1
4 Principle . . .
................................... 2
5 Apparatus . . . . .
5
6 Procedure. . . . .
................................... 7
7 Calculation of flow-rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
8 Calculation of the Overall uncertainty in the flow-rate
measurement. .
9
Annexes
* . . . . . . . . . . . . . . . . .
A Corrections to the measurement of filling time . . . . . . . 12
B Density of pure water at Standard atmospheric pressure
......... . . . . .
of101,325kPa. 16
C Example of a volumetric flow-rate installation
using the dynamic gauging method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
D Example of a volumetric flow-rate installation
......... . . . . . 17
using the standing statt and finish method . . . . . . . . . . . . . . . .
20
E Student’s t-distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
Ill
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Chis page intentionally left blank
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 8316 : 1987 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Measurement of liquid flow in closed conduits -
Method by collection of the liquid in a volumetric tank
1 Scope and field of application If the installation for flow-rate measurement by the volumetric
method is used for purposes of legal metrology, it shall be cer-
This International Standard specifies methods for the measure-
tified and registered by the national metrology Service. Such in-
ment of liquid flow in closed conduits by determining the stallations are then subject to periodic inspection at stated in-
volume of liquid collected in a volumetric tank in a known time
tervals. If a national metrology Service does not exist, a certified
interval. lt deals in particular with the measuring apparatus, record of the basic measurement Standards (length, time and
the method for calculating the flow-rate
the procedure, temperature), and error analysis in accordance with this
and the assessment of uncertainties associated with the
International Standard and ISO 5168, shall also constitute
measurements.
certification for legal metrology purposes.
The method described may be applied to any liquid provided Annex A forms an integral part of this International Standard.
that
Annexes B to E, however, are given for information only.
a) its vapour pressure is sufficiently low to ensure that any
escape of liquid by vaporization from the volumetric tank
does not affect the required measurement accuracy;
2 References
b) its viscosity is sufficiently low so as not to alter or delay
ISO 4006, Measuremen t of fluid flow in closed conduits -
unduly the measurement of the level in the volumetric tank;
Vocabulary and s ymbols.
c) it is non-toxic and non-corrosive.
ISO 4185, Measurement of liquid flow in closed conduits -
Weighing me thod.
Theoretically, there is no limit to the application of this method,
but, for practical reasons, this method of measurement is nor-
ISO 4373, Measurement of liquid flow in open channels -
mally used for flow-rates less than approximately 1,5 m3/s and
Wa ter level measuring devices.
is used on the whole in fixed laboratory installations only.
However, there is a Variation of this method which uses a
I S 0 5168, Measuremen t of fluid flow - Estimation of uncer-
natura1 or artificial storage pond as a volumetric tank, but this
tainty of a flow-rate measurement.
application is not dealt with in this International Standard.
Owing to its high potential accuracy, this method is often used
as a primary method for calibrating other methods or devices
3 Symbols and definitions
for volume flow-rate measurement or for mass flow-rate
measurement; for the latter method or device, it is necessary to
know the density of the liquid accurately.
3.1 Symbols (see also ISO 4006)
Table 1
-
SI unit
Symbol Quantity Dimensions
* *
Random uncertainty, in absolute terms
eR
- -
Random uncertainty, as a percentage
ER
* *
Systematic uncertainty, in absolute terms
eS
- -
Systematic uncertainty, as a percentage
ES
MT-’ kgls
Mass flow-rate
4rn
LST-” m3/s
Volume flow-rate
qv
t Filling time of the tank T
V L3 nb
Discharged or measured volume
m
2 Liquid level in the tank L
ML-3 kg/m3
Density
e
* The dimensions and units are those of the quantities in question.
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ISO 8316 : 1987 (El
3.2 Definitions One Variation of this method uses two tanks which are suc-
cessively filled (see 6.3). A further Variation, given in annex D,
uses a valve instead of a diverter mechanism to Start and stop
For the purposes of this International Standard, the definitions
the flow into a volumetric tank.
given in ISO 4006 apply. Only terms which are used with a par-
ticular meaning or the meaning of which might be usefully
a valve ins tead of a diverter that
Care shall be taken when using
restated are defined below. The definitions of some of the
the flow-rate does not Change when t he valve is operated.
terms concerned with error analysis are given in ISO 5168.
4.1.2 Dynamit gauging method
3.2.1 static gauging: A method by which the net volume of
liquid collected is deduced from measurements of liquid levels
The principle of the flow-rate measurement method by
(i.e. gauging& made respectively before and after the liquid
volumetric dynamic gauging (see figure 2 for a schematic
has been diverted for a measured time interval into the gauging
diagram of a typical installation) is
tank, to determine the volume contained in the tank.
-
to let liquid collect in the tank to a predetermined initial
level (and thus volume) , at w Nhich time the timer is started;
3.2.2 dynamic gauging: A method by which the net volume
of liquid collected is deduced from gaugings made while liquid
-
to stop the timer when a second predetermined final
flow is being delivered into the gauging tank. (A diverter is not
level (and thus volume) is reached and then to drain the
required with this method.)
liquid collected.
The flow-rate is then derived as explained in clause 7.
3.2.3 diverter: A device which diverts the flow either to the
gauging tank or to its by-pass without changing the flow-rate
during the measurement interval.
4.1.3 Comparison of instantaneous and mean flow-rates
lt should be emphasized that only the mean value of flow-rate
3.2.4 flow stabilizer: A device inserted into the measuring
for the filling period is given by the volumetric method. Instan-
System, ensuring a stable flow-rate in the conduit being sup-
taneous values of flow-rate as obtained on another instrument
plied with liquid; for example, a constant Ievel head tank, the
or meter in the flow circuit may be compared with the mean
level of liquid in which is controlled by a weir of adequate
flow-rate only if the flow is kept stable during the measurement
length.
interval, by a flow-stabilizing device, or if the instantaneous
values are properly time-averaged during the whole filling
period.
4 Principle
4.2 Accuracy of the method
4.1 Statement of the principle
uncertainty in the volumetric
4.2.1 Overall
measu rement
4.1.1 Static gauging method
The volumetric method gives a measurement of flow-rate
The principle of the flow-rate measurement method by
which, in principle, requires only level and time measurements.
volumetric static gauging (see figure 1 for a schematic diagram After the weighing method, the static gauging method in a
of a typical installation) is
volumetric tank may be considered as one of the most accurate
of all flow-rate measuring methods, particularly if the precau-
tions given in 4.2.2 are taken. For this reason, it is often used as
- to determine the i nitial volume of liquid contained in the
a Standard or calibration method. When the installation is
tank;
carefully constructed, maintained and used, an uncertainty of
k 0,l % to + 0,2 % (with 95 % confidence limits) may be
-
to divert the flow into the volumetric tank, until it is
achieved.
considered to contain a sufficient quantity to attain the
desired accuracy, by Operation of a diverter which actuates
4.2.2 Requirements for accurate measurements
a timer to measure the filling time;
The volu metric method gives an accurate measurement of
-
to determine the final volume of liquid contained in the
flow-rate provid ed that
tank. The volume contained at the initial and at the final
times is obtained by reading the liquid levels in the tank and
a) there is no leak in the flow ci rcuit and there is no
by reference to a preliminary calibration which gives the
un measured leakage flow across the diver
ter ;
level-volume relationship.
b) the conduit is running full at the measuring section and
iquid col-
The fl ow-rate is then derived from the volume of I
there is no vapour or air-leck between the measuring sec-
lected and the filling time as explain ed in clause 7.
tion and the volumetric tank;
2
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ISO 8316 : 1987 (E)
f) the level measuring devices and the means for starting
c) there is no accumulation (or depletion) of liquid in a part
and stopping the timer achieve the required accuracies;
of the circuit by thermal contraction (or expansion) and
there is no accumulation (or depletion) by Change in vapour
or gas volume contained unknowingly in the flow circuit; g) the time required by the diverter (for the static gauging
method) for traversing is short with respect to the filling
care has been taken to avoid any leakage from or un- time, the timer being started and stopped while the diverter
d)
is crossing the hydraulic centreline (this Position shall be
wanted flow into the tank, absorption of liquid by the Walls
or their coatings, deformation of the Walls etc.; checked and adjusted, if necessary, using the methods
described in annex AI;
e) the level-volume relationship in the tank has been
h) the temperature of the liquid flowing through the
established by transferring known volumes, or by calcula-
flowmeter under test is either the same as that collected in
tion from dimensional measurements of the tank, as
the volumetric tank or it is corrected accordingly.
specified in 5.5;
Constant level
head tank
Flowmeter under
calibration Flow control valve
u
-
Alk
- _
-
Stilling weil
-
0
-
-
0
-
* --
r
Volumetric tank
Figure 1 - Schematic diagram of a volumetric flow-rate installation using the static gauging method
3
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ISO 8316 : 1987 (E)
Timer
r
Compressed
air supply
\
-
-_
-
-_
-
-
-
Displacement
devices
Flow stabil i zer
Measuring
chamber
\
Volumetric tank
Leve I sei nsing
element
\
Storage tank
Pump
Q
Control valve
Flowmeter
Figure 2 - Schematic diagram of a volumetric flow-rate installation using the dynamic gauging method
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ISO 8316 : 1987 (E)
an electrical or pneu matic actuator. The diverter shall in no way
Apparatus
influence the in the circuit during any
flow p hase of the
measurement procedure.
5.1 Diverter
However, for large flow-rates, which could involve excessive
The diverter is a moving device used to direct flow alternately
mechanical Stresses, a diverter with a proportionately langer
along its normal course or towards the volumetric tank. lt tan
travel time (1 to 2 s, for example) may be used provided that
be made up of a moving conduit or gutter, or by a baffle plate
the operating iaw is constant and any Variation in flow-rate
pivoting around a horizontal or vertical axis (see figure 3).
distribution as a function of diverter stroke is approximately
linear and is in any case known and tan be verified. Any
The motion of the diverter shall be sufficiently fast (less than hysteresis between the two directions of diverter travel shall
0,l s, for example) to reduce the possibility of a significant also be controlled.
error occurring in the measurement of the filling time. This is
In the design of the mechanical Parts of the diverter and its
achieved by ensuring, first, that the diverter travel across the
movement device, care shall be taken to ensure that no leakage
flow is rapid and, second, that the flow is in the form of a thin
or splashing of liquid occurs when liquid is either removed from
stream, which is produced by passing it through a nozzle slot.
Generally, this liquid stream has a length 15 to 50 times its the volumetric tank or allowed to flow from one diverter
channel to the other. This condition shall be checked frequently
width in the direction of diverter travel. The pressure drop
across the nozzle slot shall not exceed about 20 kPa to avoid during Service.
splashing, air entrainmentl) and flow across the diverter and
Alternatives to a thin flat liquid stream entering the diverter are
turbulente in the volumetric tank. The movement of the
diverter may be generated by an electrical, mechanical or acceptable provided that corrections to the diversion time, as
indicated in annex A, are applied.
electro-mechanical device, e.g. by a spring or torsion bar, or by
I nf low
- Nozzle
N ozzle
Diverter
lk-
I
Splitter plate -
$1
\l
\\’
\
\\
L,
Pivot Point
Pivot
\
/
\ /
////,
Flow to volumetric tank
Flow to storage tank
Figure 3 - Examples of diverter design
1) In certain designs of nozzle slot, however, special vents to allow air ingress to the fluid jet may be necessary to ensure stable fiow within the test
circuit.
5
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ISO 8316 : 1987 (EI
leak-proof lining. Attention shall be paid to the construction
5.2 Time measuring apparatus
materials and protective coatings and to the dimensions so that
the bottom and Walls sf the tank are perfectly Ieak-proof and
The time of discharge into the volumetric tank is normally
rigid enough to retain their shape. lf the tank is buried in the
measured by using an accurate electronie timer, e.g. a quartz
ground, it is advisable to provide a clear space around the tank
crystal timer. The diversion period may thus be read to within
so as to avoid any risk of distortion due to the effect of soil
0,Ol s or better. The error arising from this Source may be
pressure and to make any possible Ieakage obvious. The Walls
regarded as negligible provided that the resolution of the timer
of the tank shall be smooth in Order to avoid water retention
display is sufficiently high and the equipment is checked
and to ensure complete drainage of the tank.
periodically against a national time Standard, e.g. the frequency
Signals transmitted by certain radio stations.
The tank shall be large enough to ensure that any errors in tim-
ing and in level measurements are negligible; moreover, it is
The timer shall be actuated by the motion of the diverter itself
necessary for the ratio of cylinder height to diameter to be large
through an Optical, magnetic or other suitable switch fitted on
enough to provide acceptable accuracy in determining the fill-
the diverter. The time measurement shall be started (or stop-
ing volume on the one hand and to limit the oscillations in the
ped) at the instant when the hatched areas shown in figure 4,
level of the free liquid surface on the other hand. With account
which represent the diverted flow variations with time, are
taken of the requirements of 5.1 and 5.2, the minimum Change
equal. In practice, however, it is generally accepted that this
in level shall be about 1 m and the tank filling time, at maximum
Point corresponds to the mid-travel Position of the diverter in
flow-rate, shall be at least 30 s. However, these values may be
the fluid stream. The error will generally be negligible provided
reduced provided that it is possible to verify experimentally that
that the time of passage of the diverter through the stream is
the required accuracies have been achieved.
very short in comparison with the period of diversion to the
tank.
The flow into the tank, particularly if the tank is large, shall be
provided with a guiding device for reducing the transmission of
If, however, the error in the filling time measurement arising
air into the tank and limiting the liquid oscillations.
from the Operation of the diverter and the starting and stopping
of the timer is not negligible, a correction should be made in
The tank may be drained by various means as follows:
accordance with the directions given in annex A.
- by a stop-valve at the base, the leak-proof quality of
which shall be capable of being verified, such as by a free
discharge or a transparent section of Pipe;
5.3 Volumetric tank
- by a Siphon fitted with an efficient and checkable
The tank into which the liquid flows during each measuring
Siphon break;
Stage is generally but not necessarily cylindrical in form, with
the axis vertical, made of steel or reinforced concrete with a - by a self-priming or submersible pump.
100
0
Operating law of diverter
Figure 4 -
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ISO 8316 : 1987 (E)
tly high that test runs may
The ra te of drainin g shall be sufficien 6 Procedure
follow each other at sho rt intervals.
6.1 Static gauging method
In Order to take account of any residual liquid likely to have
5.4 Level measuring apparatus
remained in the bottom of the tank or on the Walls, first
discharge into the tank (or leave at the end of draining after the
The liquid level may be measured by a Point or hook gauge
preceding measurement) a sufficient quantity of liquid to resch
(possibly with electrical contact), by a float gauge or by any
the operational threshold of the gauge. Record this initial level,
other device providing equivalent accuracy (for the specifica-
zo, for which there is a corresponding initial volume, Vol accor-
tions of these apparatus, see ISO 4373).
ding to the rating table, while the diverter directs the flow to the
storage tank and the flow-rate is being stabilized. After the test
For large discharges, because of the relatively large variations in
flow-rate has been achieved, operate the diverter to direct the
the liquid surface, and in Order to dampen the oscillations of the
liquid into the volumetric tank, thereby automatically starting
liquid in the tank, these devices should preferably be installed in
the timer.
a stilling weil, having either a transparent side or a gauge glass
with a fixed graduated scale. The stilling weil should be con-
After an appropriate quantity of liquid has been collected, the
nected with the tank by means of a number of tappings spaced
diverter operates in the opposite direction to return the liquid to
over the entire height. lt shall be of a constant Cross-section,
storage, which automatically Stops the timer and thus deter-
large enough to make the effect of capillarity negligible.
mines the filling time, t. When the oscillations in the tank have
subsided, record the apparent final level, zl, for which there is a
corresponding final volume, VI, according to the rating table.
Care shall be taken to eliminate errors due both to temperature
differentes between the tank and the stilling well and to incor- Then drain the tank, unless the total volume of the tank is suffi-
cient to allow several successive measurements without drain-
rect damping of oscillations by the stilling weil.
ing it in between.
5.5 Calibration of the volumetric tank, 6.2 Dynamit gauging method
If the incoming flow is such that no significant disturbance of
The greatest care shall be taken in establishing the capacity of
the liquid level occurs, it is possible to proceed as follows.
the tank and this shall be regularly checked. lt is important that
Close the tank valve and Start the timer when the liquid level
the dimensions and shape of the tank do not Change, as
reaches a predetermined value, zo, corresponding to an initial
specified in 5.3.
volume, Vol according to the rating table. Stop the timer
(preferably automatically) when the level reaches a second
The most accurate method is, in the case of small movable
predetermined value, zl, corresponding to a final volume, V,,
tanks, to weigh the liquid contained in the tank, or, for large
according to the rating table. Record the filling time, t, after
fixed tanks, to add together the successive volumes introduced
which the tank may be drained.
by means of a graduated delivery vessel. This may take the
form of a calibrated pipe so that the volume contained in it may
Depending on the type of level measuring device used, this pro-
be determined accurately by the filling level, or its contents may
cedure may be carried out either by positioning the gauge (or
be weighed.
level Sensors) successively at levels zo and z1 or by recording
continuously the motion of the gauge.
The volume-level relationship may also be determined by
measuring accurately the geometric dimensions of the tank. In
6.3 Twin tanks method
this case, it is necessary to take a large number of measure-
ments to take account of any irregularities in the shape.
This method tan reduce the error due to the time required to
switch the flow and it enables the discharge to be measured
If variations in operating temperature are sufficient to introduce
over a long time period. Two similar tanks, having approx-
significant errors, then calibrations should be carried out at
imately the same capacity, may be used, measurements being
several temperatures over the operating range.
made on the one tank while the other is being filled. The re-
duced timing error means that the total error depends mainly
lt is necessary to take into account any liquid that sticks to the
on the accuracy of measuring the volumes.
Walls of the graduated delivery vessel when empty. The volume
of this residual liquid varies according to the draining time and,
The two tanks are usually connected at the top by a sharp angle
to a lesser extent, the temperature, owing to viscosity and sur-
Splitter weir. Check valves or quick-acting valves are located at
face tension effects. lt is essential to wait for a sufficient length
the bottom of each tank. A movable tipping channel diverts the
of time, usually approximately 30 s, until as much liquid as
liquid into one or other of these tanks (see figure 5).
possible has drained down the Walls of the tank.
Measurements are made in the following manner. At the Start
Whatever the method used, a rating curve or preferably a rating
of the run, operate the switching device to divert the liquid
table should be established which Shows the volume against
towards one of the empty tanks whose shut-off valve is closed.
liquid level at intervals sufficiently close together that any linear
Proceed with the filling until the liquid overflows into the
interpolation will not introduce a significant error.
second tank and the flow is then switched to the second tank.
7
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ISO 8316 : 1987 (EI
/Baff Ie
Tank Tank
Drain (quick-acting valve)
Twin tanks method
Figure 5 -
While filling the latter, let the liquid level of the first tank tank filled up to the levels z1 and z. respectively, these volumes
become stable and then empty it rapidly (the stabilizing time of being obtained from the rating tables of the tank applicable at
the liquid level may be shortened by reducing the cross-
the test temperature.
sectional areas at the tops of the tanks). At the end of the run,
before the filling tank is full, divert the flow towards the empty
The mean volume flow-rate, qv, during the filling time is thus
tank. The total volume discharged is thus equal to the product
of the number of total fillings and the volume of the tanks, plus
b - Vo
the volume of liquid in the partially filled tank at the end of the 4v = ~
t
run.
where t is the filling time which should be corrected in accor-
6.4 Common provisions
dance with annex A to take account of any timing error.
lt is recommended that at least two successive measurements
be carried out for each of a series of flow-rate measurements
7.2 Calculation of mass flow-rate
if a subsequent analysis of random errors is to be carried out.
The mean mass flow-rate during the filling time may be derived
The various quantities to be measured may be noted manually
from the volume flow-rate, calculated as stated in 7.1, and from
by an Operator or transmitted by an automatic data acquisition
the density of the liquid at the temperature in the volumetric
System to be recorded in numerical form on a Printer or to be
tank, this density being obtained from Standard tables?
fed directly into a Computer.
NOTE - For unusual liquids or when the best possible accuracy is
required, the density should be measured directly.
7 Calculation of flow-rate
The mean mass flow-rate, q,,,, is thus equal to
7.1 Calculation of volume flow-rate
@( 1/, - &))
The volume discharged during the filling time is equal to the dif-
4m =
eqv = ---
ference in the volumes VI and VO contained in the volumetric
t
1) A table of water densities for the range of ambient temperatures is given in annex B.
8
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ISO 8316 : 1987 (E)
8 Calculation of the Overall uncertainty in the lt is important that the resolution of the timing device be ade-
quate. Instruments with a digital display will give a reading
flow-rate measurement
which is in error by up to one last-order digit, the sign of the
error depending on whether the digit is advanced at the end or
The calculation of the uncertainty in the flow-rate measurement
beginning of the corresponding time interval. In Order to render
shall be carried out in accordance with ISO 5168. For con-
this effect negligible, the resolution of any timing device used
venience, the main procedures to be followed are given here as
shall be set at less than 0,Ol % of the diversion time.
they apply to the flow-rate measurement by the volumetric
method.
8.1.1.4 Errors due to the diverter System
8.1 Sources of errors
Provided either that a correction is made for any timing error,
The sources of systematic and random errors are considered
as described in annex A, or that the triggering of the timing
separately here, but it should be noted that only a Single deter-
System is adjusted so that the timing error is negligible, the
mination of flow-rate is being considered. lt should also be
uncertainty introduced into the flow-rate measurement from
noted that the purpose of the measurement is considered to be
this Source will be equal to the uncertainty in the measurement
the determination of the mean flow-rate during the period of
of the timing error.
the diversion. Thus the instability in the flow need not be taken
into account between two successive measurements. lt should
also be appreciated that only the main sources of error have This uncertainty (e& may be calculated in accordance with
method 1 (see A. 1 .l, annex A), using the general principle
been described, and that the numerical values of errors are only
mentioned as examples. outlined in ISO 5168, or from the uncertainty in the gradient of
the line on the graph (sec figure 7) when method 2 (see A.l.2,
annex A) is used.
8.1 .I Systematic errors
8.1.1.1 Errors due to the volumetric tank
8.1.1.5 Errors due to density msasurement
The systematic errors du
...
ISO
NORME INTERNATIONALE 8316
Première édition
1987-10-01
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
MEX,QYHAPO)jHAFI OPTAHM3A~MR Il0 CTAHflAPTM3A~MM
Mesure de débit des liquides dans les conduites
- Méthode par jaugeage d’un réservoir
fermées
volumétrique
Measurement of liquid flow in closed c8nduits - Method by collection of the liquid
in a volumetrie tank
Numéro de référence
1 ISO 8316: 1987 (F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est normalement confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 8316 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 30,
Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises à révision et que toute référence faite à une autre
Norme internationale dans le présent document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la dernière édition.
Organisation internationale de normalisation, 1987
Imprimé en Suisse
ii
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ISO 8316 : 1987 (FI
Sommaire
Page
Objet et domaine d’application .
Références .
...............................................
Symboles et définitions
Principe .
.........................................................
Appareillage
Modeopératoire. .
Calculdudébit .
..............
Détermination de l’incertitude globale sur une mesure de débit
Annexes
12
A Corrections sur la mesure du temps de remplissage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B Masse volumique de l’eau pure à la pression atmosphérique
16
normalede101,325kPa.
C Exemple d’installation volumétrique mettant en œuvre
16
la méthode de jaugeage dynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
D Exemple d’installation volumétrique mettant en œuvre
17
la méthode de démarrage-arrêt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
E Distribution de t de Student . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 8316 : 1987 (F)
NORME INTERNATIONALE
Mesure de débit des liquides dans les conduites
fermées - Méthode par jaugeage d’un réservoir
volumétrique
Du fait de la grande précision qu’elle peut atteindre, cette
1 Objet et domaine d’application
méthode est souvent utilisée comme méthode primaire pour
La présente Norme internationale spécifie la méthode de mesu- étalonner d’autres méthodes ou appareils de mesure du débit-
rage d’un débit de liquide en conduite fermée par la détermina- volume ou du débit-masse, sous réserve pour ce dernier que la
masse volumique du liquide soit connue avec précision.
tion du volume de liquide parvenant dans une capacité jaugée
au cours d’un certain laps de temps. Elle traite en particulier de
Si l’installation de mesure par jaugeage volumétrique est utili-
l’appareillage de mesure, du mode opératoire, du mode de cal-
sée pour les besoins de la métrologie légale, elle doit être agréée
cul du débit et de la détermination des incertitudes sur les résul-
par les services métrologiques nationaux. De telles installations
tats de mesure.
sont alors soumises à des inspections périodiques, à intervalles
fixes. En l’absence de service métrologique national, une certifi-
Telle qu’elle est décrite, la méthode peut être appliquée à tout
cation des mesures physiques do! base (longueurs, temps et
liquide, à condition
températures) et une analyse des erreurs selon les prescriptions
de la présente Norme internationale et de I’ISO 5168 peuvent
a) que sa pression de vapeur saturante soit suffisamment
tenir lieu d’agrément au regard de la métrologie légale.
faible pour que la perte de liquide par évaporation dans la
capacité jaugée n’affecte pas la précision de mesure recher-
L’annexe A fait partie intégrante de la présente Norme interna-
chée;
tionale. Les annexes B à E ne sont données toutefois qu’à titre
d’information.
b) que sa viscosité soit suffisamment faible pour ne pas
fausser ou retarder exagérément la mesure du niveau dans
la capacité jaugée;
2 Références
ISO 4006, Mesure de débit des fluides dans les conduites fer-
c) qu’il ne soit ni agressif, ni toxique.
mée - Vocabulaire et symboles.
II n’y a pas de limite de principe à l’emploi de la présente
ISO 4185, Mesure de débit des liquides dans les conduites fer-
méthode, mais pour des raisons pratiques, celle-ci n’est géné-
mées - Méthode par pesée.
ralement utilisée que pour des débits inférieurs à 1,5 m3/s envi-
ron et dans des installations fixes de laboratoire. II existe cepen-
ISO 4373, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
dant une variante de cette méthode qui utilise comme réservoir
verts - Appareils de mesure du niveau de l’eau.
jaugé un bassin de retenue, naturel ou artificiel, mais cette
application ne fait pas l’objet de la présente Norme inter- I SO 5168, Mesure de débit des fluides - Calcul de l’erreur
nationale. limite sur une mesure de débit.
Tableau 1
Symbole Grandeur Dimensions 1 Unité SI
* *
Incertitude aléatoire, en valeur absolue
eR
- -
Incertitude aléatoire, en valeur relative
ER
* *
Incertitude systématique, en valeur absolue
es
-
-
Incertitude systématique, en valeur relative
ES r ~~
i
MT-’
Débit-masse kg/s
4rn
Débit-volume LST-’ m3ls
qv
t Temps de remplissage du réservoir T
Volume stocké dans le réservoir L3 rz3
V
.
Niveau du liquide dans le réservoir L m
2
Masse volumique du liquide ML-3
kglm3
e
* Les dimensions et les unités sont celles de la grandeur considérée.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 8316 : 1987 (F)
Une variante de cette méthode consiste à utiliser deux réser-
3 Symboles et définitions
voirs jumelés que l’on remplit successivement (voir 6.3). Une
autre variante, décrite à l’annexe E, utilise une vanne au lieu
31 . Symboles (voir également ISO 4006)
d’un partiteur pour diriger l’écoulement vers le réservoir volu-
métrique et pour l’en dévier.
32 . Définitions
Si une vanne est utilisée au lieu d’un partiteur, il faut prendre
Dans le cadre de la présente Norme internationale, les défini-
les précautions pour que le débit ne change pas pendant la
tions lonnées dans I’ISO 4066 sont applicables. Les définitions
manoeuvre de la vanne.
suivantes ne sont données que pour des termes employés dans
un sens spécial ou dont il semble utile de rappeler la significa-
tion. Les définitions de certains termes relatifs à l’analyse des 4.1.2 Méthode de jaugeage dynamique
erreurs sont données dans I’ISO 5168.
Le principe de la méthode de mesure d’un débit par jaugeage
volumétrique dynamique (voir le schéma type d’une installation
3.2.1 jaugeage statique: Méthode par laquelle le volume net
à la figure 2) consiste à:
du liquide écoulé est déduit de mesures du niveau permettant
de déterminer les volumes contenus dans le réservoir, d’une
-
recueillir le liquide dans le réservoir jusqu’à atteindre un
part avant la déviation de l’écoulement vers le réservoir et
niveau, et donc un volume initial, préalablement choisi,
d’autre part après sa déviation du réservoir vers le circuit de
auquel le chronomètre est déclenché;
contournement après un laps de temps déterminé.
-
arrêter le chronomètre lorsqu’un niveau final, et donc
jaugeage dynamique: Méthode par laquelle le volume
3.2.2
un volume final, préalablement choisi, est atteint et dévier le
net du liquide écoulé est déduit de mesures de capacité faites
liquide recueilli.
pendant que le liquide s’écoule dans le réservoir (avec cette
méthode, un partiteur n’est pas nécessaire).
Calculer alors le débit comme indiqué au chapitre 7.
3.2.3 partiteur: Dispositif qui oriente l’écoulement soit vers
4.1.3 Comparaison du débit moyen et du débit
le réservoir jaugé soit vers son circuit de contournement sans
instantané
perturber le débit au cours de la mesure.
II faut souligner que seule la valeur moyenne du débit pendant
3.2.4 stabilisateur de débit: Dispositif inséré dans le circuit
la durée du remplissage peut être obtenue par la méthode de
de mesure assurant dans le circuit un écoulement stable. Ce
jaugeage volumétrique. Les valeurs instantanées du débit, four-
peut être, par exemple, un bac à niveau constant dans lequel le
nies par un autre instrument placé dans le circuit, ne peuvent
niveau est réglé par une arête déversante suffisamment longue.
être comparées à cette valeur moyenne que si le régime est sta-
ble pendant la durée de la mesure, ce qui sera assuré par un dis-
positif de stabilisation de l’écoulement, ou si les valeurs instan-
4 Principe
tanées sont convenablement moyennées pendant toute la
durée du remplissage.
4.1 Exposé du principe
4.2 Précision de la méthode
4.1 .l Méthode de jaugeage statique
4.2.1 Incertitude globale sur la mesure par jaugeage
Le principe de la méthode de mesure d’un débit par jaugeage
volumétrique
volumétrique statique (voir le schéma type d’une installation à
la figue 1) consiste à:
Le jaugeage volumétrique est une méthode de mesure du débit
contenu dans le
- détermine r le volume initial de I iquide qui ne nécessite en principe que des mesures de niveau et de
réservoir ; temps. À condition que soient prises les précautions énumé-
rées en 4.2.2, cette méthode peut être considérée comme l’une
- détourner l’écoulement vers celui-ci puis, lorsqu’on
des plus précises, après la méthode par pesée, des méthodes
considère que le réservoir contient une quantité de liquide
de mesure du débit, et c’est à ce titre qu’elle est souvent utilisée
suffisante pour obtenir la précision recherchée, le détourner
comme méthode étalon. Avec une installation construite,
à nouveau hors de celui-ci, à l’aide d’un partiteur comman-
entretenue et utilisée avec soin, on peut obtenir une incertitude
dant un chronomètre pour la mesure du temps de remplis-
(au niveau de confiance de 95 %) de l’ordre de k 0,l % à
sage;
rt: 0,2 %.
- déterminer le volume final de liquide contenu. dans le
réservoir. Les volumes contenus à l’instant initial et à I’ins- 4.2.2 Conditions à respecter pour une mesure précise
tant final sont obtenus à partir des lectures du niveau du
liquide dans le réservoir et des résultats d’un étalonnage La méthode volumétrique fournit une mesure précise du débit à
préalable fournissant la relation hauteur-volume.
condition :
Iii et
Calculer alors le débit à partir du volume de liquide recuei a) qu’il n’existe ni fuite dans le circuit, ni écoulement para-
du temps de remplissage comme indiqué au chapitre 7. site à travers le partiteur;
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 8316 : 1W IF)
f) que le chronomètre, son dispositif de commande et
b) que la conduite soit entièrement remplie de liquide dans
l’appareillage de mesure des niveaux assurent la précision
la section de mesurage et qu’il n’existe pas, entre celle-ci et
le réservoir volumétrique, de poche d’air ou de vapeur; requise;
c) qu’il ne se produise pas d’accumulation (ni de restitu-
g) que le temps de basculement du partiteur (dans la
tion) de liquide dans une portion du circuit par contraction
méthode statique) soit petit par rapport à la durée de rem-
(ou expansion) thermique ou par variation du volume de
plissage, le chronomètre étant mis en marche et arrêté lors-
vapeur ou de gaz dans le circuit à l’insu de l’opérateur;
que le partiteur traverse la veine moyenne de l’écoulement.
Les instants du démarrage et de l’arrêt du chronomètre doi-
d) qu’on ait veillé à éviter toute fuite ou apport dans le
vent être contrôlés et éventuellement réajustés conformé-
réservoir, absorption de liquide par les parois ou leur revête-
ment à l’annexe A;
ment, déformation des parois, etc. ;
h) que la température du liquide s’écoulant dans le débit-
e) que la relation niveau-volume du réservoir ait été établie
mètre à étalonner soit identique à celle du liquide recueilli
par empotage de volumes connus ou par calcul à partir de
dans le réservoir volumétrique ou bien qu’elle soit mesurée
mesures dimensionnelles du réservoir, comme il est précisé
en 5.5; et que les corrections correspondantes soient apportées.
--
-_-- --
Bac à
-- ._-
---- -
-. - -
niveau constant
\;1’-){ /
- -
Débitmètre
à étalonner Vanne de réglage
Partiteur
‘f
Trop-plein
t t
,
Limnimètre
7
>Y
Citerne
1
---~_ - -
~_ ._
__.-_-_ _ --
_--__-~- .~-----
Pompe
_.- _ .-. - --- -- ---
--_-_ ._ -----. _--- ---- - -_-
Tube de mesure
_---. - .-
@
_ _ -- - --.^ ~--
c
Réservoir
volumétrique
Schéma type d’une installation de jaugeage volumétrique par la méthode statique
Figure 1 -
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 8316 : 1987 (FI
Chronomètre
r
Alimentation
d’air comprimé
-
- -
-- -
- _ -
-
--
-
- -
-
-.
- -_
Corps de
jaugeage
Stabilisateur
de débit
Chambre
de mesure
Réservoir
>
volumétrique
Capteur
Fde niveau
I
Y
0
Vanne de réglage
Débitmètre
Schéma type d’une installation de jaugeage volumétrique par la méthode dynamique
Figure 2 -
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 8316 : 1987 (FI
un moteur électrique ou pneumatique. Le partiteur ne doit en
5 Appareillage
aucune manière influer sur l’écoulement dans le circuit durant
une quelconque phase des mesures.
5.1 Partiteur
Toutefois, pour les débits importants qui pourraient mettre en
Le partiteur est un dispositif mobile permettant de diriger alter-
nativement l’écoulement soit vers son cours normal soit vers le jeu des efforts excessifs, on peut utiliser un partiteur à manœu-
vre relativement lente (1 à 2 s par exemple) à condition que la
réservoir. II peut être constitué par une conduite ou une gou-
loi de manoeuvre soit immuable et que la variation de la réparti-
lotte mobile, ou par un déflecteur pivotant autour d’un axe hori-
tion du débit en fonction de la course du partiteur soit de préfé-
zontal ou vertical (voir figure 3).
rence linéaire, mais de toute manière connue et contrôlable.
Le mouvement du partiteur doit être suffisamment rapide Toute hystérésis entre les deux directions de déplacement du
partiteur doit aussi être contrôlée.
(moins de 0,l seconde par exemple) pour réduire la possibilité
de commettre une erreur significative sur la mesure du temps
II faut veiller très soigneusement au moment de la conception
de remplissage. Ceci est obtenu en faisant en sorte que le parti-
mécanique du partiteur et du dessin du déflecteur à ce qu’il ne
teur traverse rapidement l’écoulement en forme de lame mince,
se produise ni fuite ni rejaillissement vers l’extérieur quand le
tel qu’il est issu d’un ajutage se terminant par une fente rectan-
liquide est évacué soit du réservoir volumétrique soit d’un canal
gulaire. Généralement, cette lame a une largeur de 15 à 50 fois
du partiteur vers l’autre. Cette condition doit être fréquemment
son épaisseur dans le sens du déplacement du partiteur. La
vérifiée pendant le fonctionnement.
perte de pression dans I’ajutage ne doit pas excéder 20 kPa afin
d’éviter des rejaillissements, des entraînements d’air’), des
Outre de tels ajutages à lame mince, il est permis d’alimenter le
écoulements à travers le partiteur et des turbulences dans le
réservoir. Le mouvement du partiteur peut être obtenu par dif- partiteur par un ajutage de forme différente, à condition
d’appliquer les corrections sur le temps de remplissage comme
férents dispositifs mécaniques, électriques ou électromécani-
ques, par exemple par un ressort ou une barre de torsion ou par indiqué à l’annexe A.
Entrée de l’écoulement
‘1
Ajutage
‘1 -
i!lE
Plaque
séparatr
Sortie de I’écoul
Écoulement vers la citerne Écoulement vers le réservoir volumétrique
Exemples de réalisation d’un partiteur
Figure 3 -
assurer
des évents spéciaux permettant à l’air de pénétrer sous le jet peuvent être nécessaires pour
1) Cependant, avec certai nes formes d’ajutage,
un écoulement stable dans le circuit de mesure.
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO8316:1987(F)
matériau et de son revêtement éventuel et par leur dimension-
5.2 Appareillage de mesure du temps
nement, les fonds et les parois du réservoir doivent être parfai-
La durée de remplissage du réservoir est généralement mesurée tement rigides, indéformables et étanches. S’il est réalisé en
par comptage électronique avec une base de temps de préci- excavation, il y a intérêt à ménager autour du réservoir un
sion, telle qu’un cristal de quartz, incorporée. La durée de rem- espace vide afin d’éviter toute déformation sous l’influence de
plissage peut ainsi être lue à 0,Ol s près au moins. L’erreur pro- la poussée des terres et de rendre visible toute fuite éventuelle.
venant de cette source peut être considérée comme négligeable Les parois du réservoir doivent être lisses pour éviter toute
à condition que l’affichage du chronomètre ait un échelon suffi- rétention d’eau et assurer ainsi une vidange totale.
samment petit et que l’appareillage soit contrôlé périodique-
Le réservoir doit avoir une capacité suffisante pour rendre négli-
ment par comparaison à une horloge étalon, par exemple les
geables les erreurs commises sur le temps et sur les niveaux; en
signaux de fréquence transmis par certains postes-émetteurs.
outre, le rapport de la hauteur du cylindre à son diamètre devra
être assez grand, d’une part pour conduire à une bonne préci-
Le comptage du temps doit être commandé par le mouvement
sion dans la détermination du volume de remplissage et d’autre
même du partiteur, à l’aide d’un dispositif optique ou magnéti-
part pour limiter les oscillations de la surface libre du liquide.
que, ou de tout autre dispositif convenable porté par celui-ci.
Compte tenu des indications de 5.1 et 5.2, la variation minimale
Le chronométrage doit être déclenché (ou arrêté) à un instant
tel que les zones hachurées sur la figure 4, qui représente la de niveau au plus fort débit prévu doit être d’au moins 1 m pour
un temps de remplissage d’au moins 30 s. Toutefois, ces
variation du débit dérivé en fonction du temps au cours de la
valeurs pourront être réduites à condition qu’on ait pu détermi-
manoeuvre du partiteur, soient égales. En pratique, cependant,
ner expérimentalement que la précision requise est respectée.
on admet que cet instant correspond à la mi-course du partiteur
à travers le jet. L’erreur ainsi commise sera généralement négli-
L’injection dans le réservoir, particulièrement lorsque celui-ci
geable à condition que la durée de manoeuvre du partiteur soit
est de grandes dimensions, doit comporter un dispositif de gui-
très faible par rapport à la durée de remplissage du réservoir.
dage ayant pour objet de réduire l’entraînement d’air et de limi-
ter les oscillations de l’eau.
Si toutefois l’erreur sur la durée de remplissage due à la
manoeuvre du partiteur, à la mise en marche et à l’arrêt du chro-
La vidange du réservoir peut être effectuée
nométre n’était pas négligeable, une correction devrait être
apportée conformément aux indications de l’annexe A.
-
soit par une vanne de fond dont la qualité de I’étan-
chéité doit pouvoir être contrôlée (décharge à l’air libre ou
5.3 Réservoir volumétrique
manchette transparente de la section de la conduite);
-
Le réservoir dans lequel s’écoule le liquide pendant la durée
soit par un siphon muni d’un dispositif de désamorcage
d’un mesurage est généralement, mais non obligatoirement, efficace et contrôlable;
constitué par un cylindre à axe vertical en acier ou en béton for-
-
tement armé et revêtu d’un enduit étanche. Par la nature du
soit par une pompe auto-amorcante ou immergée.
Déclenchement du chronomètre
r
100
Temps
Loi de fonctionnement du partiteur
Figure 4 -
6
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 8316 : 1987 (FI
pour que les mesures fonction des niveaux de l’eau, à des intervalles de niveau suffi-
Le débit de vi dange doit être suffisant
puissent se su ccéder assez rapidement. samment serrés pour qu’une interpolation linéaire n’introduise
pas d’erreur significative.
5.4 Appareillage de mesure du niveau
La cote du plan d’eau peut être mesurée au moyen d’une pointe
6 Mode opératoire
Iimnimétrique droite ou recourbée (éventuellement à contact
électrique), d’un limnimètre à flotteur ou de tout autre dispositif
fournissant une précision équivalente (pour les spécifications
6.1 Méthode de jaugeage statique
de ces appareils, voir ISO 4373).
Afin de tenir compte du liquide résiduel pouvant subsister dans
Pour les grands débits, par suite des amplitudes relativement
le fond du réservoir ou adhérant aux parois, déverser d’abord
importantes des variations du plan d’eau, et afin d’amortir les
dans le réservoir (ou laisser subsister en fin de vidange après la
oscillations de l’eau dans le réservoir, ces appareils devraient de
mesure précédente) une quantité de liquide suffisante pour
préférence être installés dans un puits de mesure comportant
dépasser le seuil d’utilisation du limnimètre et relever le niveau
une face transparente et muni d’une règle graduée fixe. Le puits
initial zo (auquel correspond, selon la table d’étalonnage, un
devra être en communication avec le réservoir par un certain
volume initial Vo) pendant que l’écoulement est dirigé par le
nombre d’orifices échelonnés sur toute la hauteur. II doit avoir
partiteur vers les citernes et que le régime se stabilise.
une section constante et suffisamment grande pour que les
Lorsqu’un régime stable est obtenu, manoeuvrer le partiteur
effets dus à la capillarité soient négligeables.
pour diriger l’écoulement vers le réservoir volumétrique, ce qui
met automatiquement le chronomètre en marche.
Des précautions doivent être prises pour éliminer les erreurs
dues aux différences de température entre le réservoir et le
Après avoir recueilli une quantité convenable de liquide,
puits de mesure, et à un amortissement incorrect des oscilla-
manoeuvrer le partiteur en sens inverse pour ramener I’écoule-
tions dans ce dernier.
ment vers les citernes, ce qui arrete automatiquement le chro-
nomètre et détermine donc le temps de remplissage t.
Lorsqu’ont cessé les oscillations dans le réservoir, relever le
5.5 Étalonnage du réservoir volumétrique
niveau final zl, auquel correspond, selon la table d’étalonnage,
un volume final VI. Procéder ensuite à la vidange du réservoir,
Le plus grand soin doit être apporté à la détermination de la
à moins que le volume total de celui-ci ne soit suffisant pour
capacité du réservoir; ce tarage doit être vérifié régulièrement. permettre plusieurs mesures successives sans vidange intermé-
II est important comme spécifié en 5.3, que les dimensions du
diaire.
réservoir ne varient pas.
La méthode la plus précise est de procéder soit dans le cas de 6.2 Méthode de jaugeage dymanique
petits réservoirs transportables, par pesée de l’eau contenue
dans le réservoir, soit, pour les grands réservoirs fixes, par tota-
Si l’alimentation du réservoir se fait de facon très régulière et
,
lisation des volumes successifs introduits à l’aide d’un jaugeur
sans perturbation notable du plan d’eau, il est possible d’opérer
gradué. Celui-ci peut avoir la forme d’une pipette de telle sorte
comme suit. La vidange du réservoir étant fermée, lorsque le
que le volume qu’il contient soit déterminé avec précision par le
niveau de l’eau atteint une valeur prédéterminée z. (à laquelle
niveau de remplissage, ou bien son contenu peut être pesé.
correspond, selon la table d’étalonnage un volume initial Vo),
mettre en marche le chronomètre. L’arrêter (automatiquement
de préférence) lorsque le niveau atteint une seconde valeur pré-
On peut aussi déterminer la relation hauteur-volume en mesu-
rant de facon précise les dimensions géométriques du réservoir. déterminée zl, à laquelle correspond, selon la table d’étalon-
nage un volume final VI, et relever le temps de remplissage I,
II convient alors de faire un très grand nombre de mesures pour
tenir compte de toutes les irrégularités des parois. après quoi le réservoir peut être vidangé.
Si la température de fonctionnement varie suffisamment pour Selon le type d’appareillage utilisé, cette procédure peut être
réalisée soit en positionnant successivement le limnimètre aux
que des erreurs significatives puissent en résulter, les étalonna-
côtes z. et z1 soit en enregistrant de facon continue le déplace-
ges devront être faits à différentes températures couvrant la
plage des températures rencontrées en pratique. ment du Iimnimetre.
II est nécessaire de tenir compte de l’eau qui adhère, après
6.3 Méthode à deux réservoirs
vidange, aux parois du jaugeur gradué. Le volume de cette eau
résiduelle varie avec le temps d’égouttage et un peu avec la
Cette méthode permet de réduire l’erreur due au temps de com-
température (à cause de la viscosité et de la tension superfi-
cielle). II est indispensable d’attendre un certain temps, généra- mutation du débit ou si l’on désire totaliser les débits écoulés
pendant une longue durée. On peut employer deux réservoirs
lement de l’ordre de 30 s, pour que les parois du réservoir
soient égouttées de manière constante. jumelés ayant à peu près la même capacité, les mesures étant
faites sur l’un d’eux pendant que l’autre se remplit. L’erreur sur
Quel le que soit la méthode utilisée, o n établira un e courbe ou le temps est alors réduite et l’erreur totale dépend en majeure
onnant les volumes en
référence une table d’étalonnage d partie de la précision de mesurage des volumes.
de P
7
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO8316:1987(F)
Les deux réservoirs communiquent à leur partie supérieure par
7 Calcul du débit
un déversoir à arête vive de grand développement. À leur partie
inférieure, ils sont munis de clapets ou de vannes à manoeuvre
7.1 Calcul du débit-volume
rapide. Une goulotte mobile permet de dériver l’eau de I’instal-
Le volume écoulé pendant la durée de remplissage est égal à la
lation vers l’un ou l’autre de ces réservoirs (voir figure 5).
différence des volumes V1 et Vo contenus par le réservoir volu-
métrique rempli jusqu’aux niveaux z1 et z. respectivement, ces
Les mesures s’effectuent de la manière suivante. Au top de
volumes étant donnés par les tables d’étalonnage du réservoir
départ, manoeuvrer le dispositif d’injection de manière à dériver
applicables à la température d’essai.
l’eau vers l’un des réservoirs préalablement vidé et dont la
vanne de vidange est fermée. Poursuivre le remplissage jusqu’à
Le débit-volume moyen, qv, pendant la durée du remplissaqe
ce que l’eau se déverse dans le second réservoir. Pendant le
est donc égal à
temps de remplissage de ce dernier, attendre que le niveau du
h - Vo
plan d’eau soit stabilisé dans le premier réservoir et le vider alors
rapidement (le temps de stabilisation du plan d’eau peut être
qv = -. t --
réduit en diminuant la section des réservoirs à leur partie supé-
où t est le temps de remplissage éventuellement corrigé confor-
rieure). À la fin de l’essai, alors que le réservoir alimenté n’est
mément à l’annexe A pour tenir compte de toute erreur de
pas encore plein, dériver le débit vers le réservoir vide. Le
chronométrage éventuelle.
volume total injecté est ainsi égal au produit du nombre de
remplissages totaux par le volume des réservoirs, augmenté du
7.2 Calcul du débit-masse
volume stocké en fin d’essai dans le réservoir partiellement
rempli.
Le débit-masse moyen pendant la durée de remplissage peut
être obtenu à partir du débit-volume calculé comme indiqué en
7.1 et de la masse volumique du liquide à la température où il se
6.4 Dispositions communes
trouve dans le réservoir volumétrique, cette masse volumique
étant donnée dans des tables officielles.”
II est recommandé d’effectuer au moins deux mesures succes-
sives du même débit dans toute la gamme de mesure si cela est
NOTE - Pour des liquides peu courants ou lorsqu’on désire la meil
nécessaire pour une analyse ultérieure de l’erreur aléatoire.
leure précision nossible, la masse volumique peut être mesurée directe-
ment.
Les différentes grandeurs à mesurer peuvent être relevées
Le débit-masse moyen, qm, est donc &al à
manuellement par un opérateur ou être transmises par des chaî-
nes de mesure automatiques pour être enregistrées sous forme
@ (V, - q
numérique par une imprimante ou introduites directement dans
4m =
ew=- - - -
un ordinateur.
t
...
ISO
NORME INTERNATIONALE 8316
Première édition
1987-10-01
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
MEX,QYHAPO)jHAFI OPTAHM3A~MR Il0 CTAHflAPTM3A~MM
Mesure de débit des liquides dans les conduites
- Méthode par jaugeage d’un réservoir
fermées
volumétrique
Measurement of liquid flow in closed c8nduits - Method by collection of the liquid
in a volumetrie tank
Numéro de référence
1 ISO 8316: 1987 (F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est normalement confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter-
nationales par le Conseil de I’ISO. Les Normes internationales sont approuvées confor-
mément aux procédures de I’ISO qui requièrent l’approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 8316 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 30,
Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées.
L’attention des utilisateurs est attirée sur le fait que toutes les Normes internationales
sont de temps en temps soumises à révision et que toute référence faite à une autre
Norme internationale dans le présent document implique qu’il s’agit, sauf indication
contraire, de la dernière édition.
Organisation internationale de normalisation, 1987
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 8316 : 1987 (FI
Sommaire
Page
Objet et domaine d’application .
Références .
...............................................
Symboles et définitions
Principe .
.........................................................
Appareillage
Modeopératoire. .
Calculdudébit .
..............
Détermination de l’incertitude globale sur une mesure de débit
Annexes
12
A Corrections sur la mesure du temps de remplissage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B Masse volumique de l’eau pure à la pression atmosphérique
16
normalede101,325kPa.
C Exemple d’installation volumétrique mettant en œuvre
16
la méthode de jaugeage dynamique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
D Exemple d’installation volumétrique mettant en œuvre
17
la méthode de démarrage-arrêt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
E Distribution de t de Student . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
Page blanche
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 8316 : 1987 (F)
NORME INTERNATIONALE
Mesure de débit des liquides dans les conduites
fermées - Méthode par jaugeage d’un réservoir
volumétrique
Du fait de la grande précision qu’elle peut atteindre, cette
1 Objet et domaine d’application
méthode est souvent utilisée comme méthode primaire pour
La présente Norme internationale spécifie la méthode de mesu- étalonner d’autres méthodes ou appareils de mesure du débit-
rage d’un débit de liquide en conduite fermée par la détermina- volume ou du débit-masse, sous réserve pour ce dernier que la
masse volumique du liquide soit connue avec précision.
tion du volume de liquide parvenant dans une capacité jaugée
au cours d’un certain laps de temps. Elle traite en particulier de
Si l’installation de mesure par jaugeage volumétrique est utili-
l’appareillage de mesure, du mode opératoire, du mode de cal-
sée pour les besoins de la métrologie légale, elle doit être agréée
cul du débit et de la détermination des incertitudes sur les résul-
par les services métrologiques nationaux. De telles installations
tats de mesure.
sont alors soumises à des inspections périodiques, à intervalles
fixes. En l’absence de service métrologique national, une certifi-
Telle qu’elle est décrite, la méthode peut être appliquée à tout
cation des mesures physiques do! base (longueurs, temps et
liquide, à condition
températures) et une analyse des erreurs selon les prescriptions
de la présente Norme internationale et de I’ISO 5168 peuvent
a) que sa pression de vapeur saturante soit suffisamment
tenir lieu d’agrément au regard de la métrologie légale.
faible pour que la perte de liquide par évaporation dans la
capacité jaugée n’affecte pas la précision de mesure recher-
L’annexe A fait partie intégrante de la présente Norme interna-
chée;
tionale. Les annexes B à E ne sont données toutefois qu’à titre
d’information.
b) que sa viscosité soit suffisamment faible pour ne pas
fausser ou retarder exagérément la mesure du niveau dans
la capacité jaugée;
2 Références
ISO 4006, Mesure de débit des fluides dans les conduites fer-
c) qu’il ne soit ni agressif, ni toxique.
mée - Vocabulaire et symboles.
II n’y a pas de limite de principe à l’emploi de la présente
ISO 4185, Mesure de débit des liquides dans les conduites fer-
méthode, mais pour des raisons pratiques, celle-ci n’est géné-
mées - Méthode par pesée.
ralement utilisée que pour des débits inférieurs à 1,5 m3/s envi-
ron et dans des installations fixes de laboratoire. II existe cepen-
ISO 4373, Mesure de débit des liquides dans les canaux décou-
dant une variante de cette méthode qui utilise comme réservoir
verts - Appareils de mesure du niveau de l’eau.
jaugé un bassin de retenue, naturel ou artificiel, mais cette
application ne fait pas l’objet de la présente Norme inter- I SO 5168, Mesure de débit des fluides - Calcul de l’erreur
nationale. limite sur une mesure de débit.
Tableau 1
Symbole Grandeur Dimensions 1 Unité SI
* *
Incertitude aléatoire, en valeur absolue
eR
- -
Incertitude aléatoire, en valeur relative
ER
* *
Incertitude systématique, en valeur absolue
es
-
-
Incertitude systématique, en valeur relative
ES r ~~
i
MT-’
Débit-masse kg/s
4rn
Débit-volume LST-’ m3ls
qv
t Temps de remplissage du réservoir T
Volume stocké dans le réservoir L3 rz3
V
.
Niveau du liquide dans le réservoir L m
2
Masse volumique du liquide ML-3
kglm3
e
* Les dimensions et les unités sont celles de la grandeur considérée.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 8316 : 1987 (F)
Une variante de cette méthode consiste à utiliser deux réser-
3 Symboles et définitions
voirs jumelés que l’on remplit successivement (voir 6.3). Une
autre variante, décrite à l’annexe E, utilise une vanne au lieu
31 . Symboles (voir également ISO 4006)
d’un partiteur pour diriger l’écoulement vers le réservoir volu-
métrique et pour l’en dévier.
32 . Définitions
Si une vanne est utilisée au lieu d’un partiteur, il faut prendre
Dans le cadre de la présente Norme internationale, les défini-
les précautions pour que le débit ne change pas pendant la
tions lonnées dans I’ISO 4066 sont applicables. Les définitions
manoeuvre de la vanne.
suivantes ne sont données que pour des termes employés dans
un sens spécial ou dont il semble utile de rappeler la significa-
tion. Les définitions de certains termes relatifs à l’analyse des 4.1.2 Méthode de jaugeage dynamique
erreurs sont données dans I’ISO 5168.
Le principe de la méthode de mesure d’un débit par jaugeage
volumétrique dynamique (voir le schéma type d’une installation
3.2.1 jaugeage statique: Méthode par laquelle le volume net
à la figure 2) consiste à:
du liquide écoulé est déduit de mesures du niveau permettant
de déterminer les volumes contenus dans le réservoir, d’une
-
recueillir le liquide dans le réservoir jusqu’à atteindre un
part avant la déviation de l’écoulement vers le réservoir et
niveau, et donc un volume initial, préalablement choisi,
d’autre part après sa déviation du réservoir vers le circuit de
auquel le chronomètre est déclenché;
contournement après un laps de temps déterminé.
-
arrêter le chronomètre lorsqu’un niveau final, et donc
jaugeage dynamique: Méthode par laquelle le volume
3.2.2
un volume final, préalablement choisi, est atteint et dévier le
net du liquide écoulé est déduit de mesures de capacité faites
liquide recueilli.
pendant que le liquide s’écoule dans le réservoir (avec cette
méthode, un partiteur n’est pas nécessaire).
Calculer alors le débit comme indiqué au chapitre 7.
3.2.3 partiteur: Dispositif qui oriente l’écoulement soit vers
4.1.3 Comparaison du débit moyen et du débit
le réservoir jaugé soit vers son circuit de contournement sans
instantané
perturber le débit au cours de la mesure.
II faut souligner que seule la valeur moyenne du débit pendant
3.2.4 stabilisateur de débit: Dispositif inséré dans le circuit
la durée du remplissage peut être obtenue par la méthode de
de mesure assurant dans le circuit un écoulement stable. Ce
jaugeage volumétrique. Les valeurs instantanées du débit, four-
peut être, par exemple, un bac à niveau constant dans lequel le
nies par un autre instrument placé dans le circuit, ne peuvent
niveau est réglé par une arête déversante suffisamment longue.
être comparées à cette valeur moyenne que si le régime est sta-
ble pendant la durée de la mesure, ce qui sera assuré par un dis-
positif de stabilisation de l’écoulement, ou si les valeurs instan-
4 Principe
tanées sont convenablement moyennées pendant toute la
durée du remplissage.
4.1 Exposé du principe
4.2 Précision de la méthode
4.1 .l Méthode de jaugeage statique
4.2.1 Incertitude globale sur la mesure par jaugeage
Le principe de la méthode de mesure d’un débit par jaugeage
volumétrique
volumétrique statique (voir le schéma type d’une installation à
la figue 1) consiste à:
Le jaugeage volumétrique est une méthode de mesure du débit
contenu dans le
- détermine r le volume initial de I iquide qui ne nécessite en principe que des mesures de niveau et de
réservoir ; temps. À condition que soient prises les précautions énumé-
rées en 4.2.2, cette méthode peut être considérée comme l’une
- détourner l’écoulement vers celui-ci puis, lorsqu’on
des plus précises, après la méthode par pesée, des méthodes
considère que le réservoir contient une quantité de liquide
de mesure du débit, et c’est à ce titre qu’elle est souvent utilisée
suffisante pour obtenir la précision recherchée, le détourner
comme méthode étalon. Avec une installation construite,
à nouveau hors de celui-ci, à l’aide d’un partiteur comman-
entretenue et utilisée avec soin, on peut obtenir une incertitude
dant un chronomètre pour la mesure du temps de remplis-
(au niveau de confiance de 95 %) de l’ordre de k 0,l % à
sage;
rt: 0,2 %.
- déterminer le volume final de liquide contenu. dans le
réservoir. Les volumes contenus à l’instant initial et à I’ins- 4.2.2 Conditions à respecter pour une mesure précise
tant final sont obtenus à partir des lectures du niveau du
liquide dans le réservoir et des résultats d’un étalonnage La méthode volumétrique fournit une mesure précise du débit à
préalable fournissant la relation hauteur-volume.
condition :
Iii et
Calculer alors le débit à partir du volume de liquide recuei a) qu’il n’existe ni fuite dans le circuit, ni écoulement para-
du temps de remplissage comme indiqué au chapitre 7. site à travers le partiteur;
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 8316 : 1W IF)
f) que le chronomètre, son dispositif de commande et
b) que la conduite soit entièrement remplie de liquide dans
l’appareillage de mesure des niveaux assurent la précision
la section de mesurage et qu’il n’existe pas, entre celle-ci et
le réservoir volumétrique, de poche d’air ou de vapeur; requise;
c) qu’il ne se produise pas d’accumulation (ni de restitu-
g) que le temps de basculement du partiteur (dans la
tion) de liquide dans une portion du circuit par contraction
méthode statique) soit petit par rapport à la durée de rem-
(ou expansion) thermique ou par variation du volume de
plissage, le chronomètre étant mis en marche et arrêté lors-
vapeur ou de gaz dans le circuit à l’insu de l’opérateur;
que le partiteur traverse la veine moyenne de l’écoulement.
Les instants du démarrage et de l’arrêt du chronomètre doi-
d) qu’on ait veillé à éviter toute fuite ou apport dans le
vent être contrôlés et éventuellement réajustés conformé-
réservoir, absorption de liquide par les parois ou leur revête-
ment à l’annexe A;
ment, déformation des parois, etc. ;
h) que la température du liquide s’écoulant dans le débit-
e) que la relation niveau-volume du réservoir ait été établie
mètre à étalonner soit identique à celle du liquide recueilli
par empotage de volumes connus ou par calcul à partir de
dans le réservoir volumétrique ou bien qu’elle soit mesurée
mesures dimensionnelles du réservoir, comme il est précisé
en 5.5; et que les corrections correspondantes soient apportées.
--
-_-- --
Bac à
-- ._-
---- -
-. - -
niveau constant
\;1’-){ /
- -
Débitmètre
à étalonner Vanne de réglage
Partiteur
‘f
Trop-plein
t t
,
Limnimètre
7
>Y
Citerne
1
---~_ - -
~_ ._
__.-_-_ _ --
_--__-~- .~-----
Pompe
_.- _ .-. - --- -- ---
--_-_ ._ -----. _--- ---- - -_-
Tube de mesure
_---. - .-
@
_ _ -- - --.^ ~--
c
Réservoir
volumétrique
Schéma type d’une installation de jaugeage volumétrique par la méthode statique
Figure 1 -
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 8316 : 1987 (FI
Chronomètre
r
Alimentation
d’air comprimé
-
- -
-- -
- _ -
-
--
-
- -
-
-.
- -_
Corps de
jaugeage
Stabilisateur
de débit
Chambre
de mesure
Réservoir
>
volumétrique
Capteur
Fde niveau
I
Y
0
Vanne de réglage
Débitmètre
Schéma type d’une installation de jaugeage volumétrique par la méthode dynamique
Figure 2 -
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 8316 : 1987 (FI
un moteur électrique ou pneumatique. Le partiteur ne doit en
5 Appareillage
aucune manière influer sur l’écoulement dans le circuit durant
une quelconque phase des mesures.
5.1 Partiteur
Toutefois, pour les débits importants qui pourraient mettre en
Le partiteur est un dispositif mobile permettant de diriger alter-
nativement l’écoulement soit vers son cours normal soit vers le jeu des efforts excessifs, on peut utiliser un partiteur à manœu-
vre relativement lente (1 à 2 s par exemple) à condition que la
réservoir. II peut être constitué par une conduite ou une gou-
loi de manoeuvre soit immuable et que la variation de la réparti-
lotte mobile, ou par un déflecteur pivotant autour d’un axe hori-
tion du débit en fonction de la course du partiteur soit de préfé-
zontal ou vertical (voir figure 3).
rence linéaire, mais de toute manière connue et contrôlable.
Le mouvement du partiteur doit être suffisamment rapide Toute hystérésis entre les deux directions de déplacement du
partiteur doit aussi être contrôlée.
(moins de 0,l seconde par exemple) pour réduire la possibilité
de commettre une erreur significative sur la mesure du temps
II faut veiller très soigneusement au moment de la conception
de remplissage. Ceci est obtenu en faisant en sorte que le parti-
mécanique du partiteur et du dessin du déflecteur à ce qu’il ne
teur traverse rapidement l’écoulement en forme de lame mince,
se produise ni fuite ni rejaillissement vers l’extérieur quand le
tel qu’il est issu d’un ajutage se terminant par une fente rectan-
liquide est évacué soit du réservoir volumétrique soit d’un canal
gulaire. Généralement, cette lame a une largeur de 15 à 50 fois
du partiteur vers l’autre. Cette condition doit être fréquemment
son épaisseur dans le sens du déplacement du partiteur. La
vérifiée pendant le fonctionnement.
perte de pression dans I’ajutage ne doit pas excéder 20 kPa afin
d’éviter des rejaillissements, des entraînements d’air’), des
Outre de tels ajutages à lame mince, il est permis d’alimenter le
écoulements à travers le partiteur et des turbulences dans le
réservoir. Le mouvement du partiteur peut être obtenu par dif- partiteur par un ajutage de forme différente, à condition
d’appliquer les corrections sur le temps de remplissage comme
férents dispositifs mécaniques, électriques ou électromécani-
ques, par exemple par un ressort ou une barre de torsion ou par indiqué à l’annexe A.
Entrée de l’écoulement
‘1
Ajutage
‘1 -
i!lE
Plaque
séparatr
Sortie de I’écoul
Écoulement vers la citerne Écoulement vers le réservoir volumétrique
Exemples de réalisation d’un partiteur
Figure 3 -
assurer
des évents spéciaux permettant à l’air de pénétrer sous le jet peuvent être nécessaires pour
1) Cependant, avec certai nes formes d’ajutage,
un écoulement stable dans le circuit de mesure.
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO8316:1987(F)
matériau et de son revêtement éventuel et par leur dimension-
5.2 Appareillage de mesure du temps
nement, les fonds et les parois du réservoir doivent être parfai-
La durée de remplissage du réservoir est généralement mesurée tement rigides, indéformables et étanches. S’il est réalisé en
par comptage électronique avec une base de temps de préci- excavation, il y a intérêt à ménager autour du réservoir un
sion, telle qu’un cristal de quartz, incorporée. La durée de rem- espace vide afin d’éviter toute déformation sous l’influence de
plissage peut ainsi être lue à 0,Ol s près au moins. L’erreur pro- la poussée des terres et de rendre visible toute fuite éventuelle.
venant de cette source peut être considérée comme négligeable Les parois du réservoir doivent être lisses pour éviter toute
à condition que l’affichage du chronomètre ait un échelon suffi- rétention d’eau et assurer ainsi une vidange totale.
samment petit et que l’appareillage soit contrôlé périodique-
Le réservoir doit avoir une capacité suffisante pour rendre négli-
ment par comparaison à une horloge étalon, par exemple les
geables les erreurs commises sur le temps et sur les niveaux; en
signaux de fréquence transmis par certains postes-émetteurs.
outre, le rapport de la hauteur du cylindre à son diamètre devra
être assez grand, d’une part pour conduire à une bonne préci-
Le comptage du temps doit être commandé par le mouvement
sion dans la détermination du volume de remplissage et d’autre
même du partiteur, à l’aide d’un dispositif optique ou magnéti-
part pour limiter les oscillations de la surface libre du liquide.
que, ou de tout autre dispositif convenable porté par celui-ci.
Compte tenu des indications de 5.1 et 5.2, la variation minimale
Le chronométrage doit être déclenché (ou arrêté) à un instant
tel que les zones hachurées sur la figure 4, qui représente la de niveau au plus fort débit prévu doit être d’au moins 1 m pour
un temps de remplissage d’au moins 30 s. Toutefois, ces
variation du débit dérivé en fonction du temps au cours de la
valeurs pourront être réduites à condition qu’on ait pu détermi-
manoeuvre du partiteur, soient égales. En pratique, cependant,
ner expérimentalement que la précision requise est respectée.
on admet que cet instant correspond à la mi-course du partiteur
à travers le jet. L’erreur ainsi commise sera généralement négli-
L’injection dans le réservoir, particulièrement lorsque celui-ci
geable à condition que la durée de manoeuvre du partiteur soit
est de grandes dimensions, doit comporter un dispositif de gui-
très faible par rapport à la durée de remplissage du réservoir.
dage ayant pour objet de réduire l’entraînement d’air et de limi-
ter les oscillations de l’eau.
Si toutefois l’erreur sur la durée de remplissage due à la
manoeuvre du partiteur, à la mise en marche et à l’arrêt du chro-
La vidange du réservoir peut être effectuée
nométre n’était pas négligeable, une correction devrait être
apportée conformément aux indications de l’annexe A.
-
soit par une vanne de fond dont la qualité de I’étan-
chéité doit pouvoir être contrôlée (décharge à l’air libre ou
5.3 Réservoir volumétrique
manchette transparente de la section de la conduite);
-
Le réservoir dans lequel s’écoule le liquide pendant la durée
soit par un siphon muni d’un dispositif de désamorcage
d’un mesurage est généralement, mais non obligatoirement, efficace et contrôlable;
constitué par un cylindre à axe vertical en acier ou en béton for-
-
tement armé et revêtu d’un enduit étanche. Par la nature du
soit par une pompe auto-amorcante ou immergée.
Déclenchement du chronomètre
r
100
Temps
Loi de fonctionnement du partiteur
Figure 4 -
6
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 8316 : 1987 (FI
pour que les mesures fonction des niveaux de l’eau, à des intervalles de niveau suffi-
Le débit de vi dange doit être suffisant
puissent se su ccéder assez rapidement. samment serrés pour qu’une interpolation linéaire n’introduise
pas d’erreur significative.
5.4 Appareillage de mesure du niveau
La cote du plan d’eau peut être mesurée au moyen d’une pointe
6 Mode opératoire
Iimnimétrique droite ou recourbée (éventuellement à contact
électrique), d’un limnimètre à flotteur ou de tout autre dispositif
fournissant une précision équivalente (pour les spécifications
6.1 Méthode de jaugeage statique
de ces appareils, voir ISO 4373).
Afin de tenir compte du liquide résiduel pouvant subsister dans
Pour les grands débits, par suite des amplitudes relativement
le fond du réservoir ou adhérant aux parois, déverser d’abord
importantes des variations du plan d’eau, et afin d’amortir les
dans le réservoir (ou laisser subsister en fin de vidange après la
oscillations de l’eau dans le réservoir, ces appareils devraient de
mesure précédente) une quantité de liquide suffisante pour
préférence être installés dans un puits de mesure comportant
dépasser le seuil d’utilisation du limnimètre et relever le niveau
une face transparente et muni d’une règle graduée fixe. Le puits
initial zo (auquel correspond, selon la table d’étalonnage, un
devra être en communication avec le réservoir par un certain
volume initial Vo) pendant que l’écoulement est dirigé par le
nombre d’orifices échelonnés sur toute la hauteur. II doit avoir
partiteur vers les citernes et que le régime se stabilise.
une section constante et suffisamment grande pour que les
Lorsqu’un régime stable est obtenu, manoeuvrer le partiteur
effets dus à la capillarité soient négligeables.
pour diriger l’écoulement vers le réservoir volumétrique, ce qui
met automatiquement le chronomètre en marche.
Des précautions doivent être prises pour éliminer les erreurs
dues aux différences de température entre le réservoir et le
Après avoir recueilli une quantité convenable de liquide,
puits de mesure, et à un amortissement incorrect des oscilla-
manoeuvrer le partiteur en sens inverse pour ramener I’écoule-
tions dans ce dernier.
ment vers les citernes, ce qui arrete automatiquement le chro-
nomètre et détermine donc le temps de remplissage t.
Lorsqu’ont cessé les oscillations dans le réservoir, relever le
5.5 Étalonnage du réservoir volumétrique
niveau final zl, auquel correspond, selon la table d’étalonnage,
un volume final VI. Procéder ensuite à la vidange du réservoir,
Le plus grand soin doit être apporté à la détermination de la
à moins que le volume total de celui-ci ne soit suffisant pour
capacité du réservoir; ce tarage doit être vérifié régulièrement. permettre plusieurs mesures successives sans vidange intermé-
II est important comme spécifié en 5.3, que les dimensions du
diaire.
réservoir ne varient pas.
La méthode la plus précise est de procéder soit dans le cas de 6.2 Méthode de jaugeage dymanique
petits réservoirs transportables, par pesée de l’eau contenue
dans le réservoir, soit, pour les grands réservoirs fixes, par tota-
Si l’alimentation du réservoir se fait de facon très régulière et
,
lisation des volumes successifs introduits à l’aide d’un jaugeur
sans perturbation notable du plan d’eau, il est possible d’opérer
gradué. Celui-ci peut avoir la forme d’une pipette de telle sorte
comme suit. La vidange du réservoir étant fermée, lorsque le
que le volume qu’il contient soit déterminé avec précision par le
niveau de l’eau atteint une valeur prédéterminée z. (à laquelle
niveau de remplissage, ou bien son contenu peut être pesé.
correspond, selon la table d’étalonnage un volume initial Vo),
mettre en marche le chronomètre. L’arrêter (automatiquement
de préférence) lorsque le niveau atteint une seconde valeur pré-
On peut aussi déterminer la relation hauteur-volume en mesu-
rant de facon précise les dimensions géométriques du réservoir. déterminée zl, à laquelle correspond, selon la table d’étalon-
nage un volume final VI, et relever le temps de remplissage I,
II convient alors de faire un très grand nombre de mesures pour
tenir compte de toutes les irrégularités des parois. après quoi le réservoir peut être vidangé.
Si la température de fonctionnement varie suffisamment pour Selon le type d’appareillage utilisé, cette procédure peut être
réalisée soit en positionnant successivement le limnimètre aux
que des erreurs significatives puissent en résulter, les étalonna-
côtes z. et z1 soit en enregistrant de facon continue le déplace-
ges devront être faits à différentes températures couvrant la
plage des températures rencontrées en pratique. ment du Iimnimetre.
II est nécessaire de tenir compte de l’eau qui adhère, après
6.3 Méthode à deux réservoirs
vidange, aux parois du jaugeur gradué. Le volume de cette eau
résiduelle varie avec le temps d’égouttage et un peu avec la
Cette méthode permet de réduire l’erreur due au temps de com-
température (à cause de la viscosité et de la tension superfi-
cielle). II est indispensable d’attendre un certain temps, généra- mutation du débit ou si l’on désire totaliser les débits écoulés
pendant une longue durée. On peut employer deux réservoirs
lement de l’ordre de 30 s, pour que les parois du réservoir
soient égouttées de manière constante. jumelés ayant à peu près la même capacité, les mesures étant
faites sur l’un d’eux pendant que l’autre se remplit. L’erreur sur
Quel le que soit la méthode utilisée, o n établira un e courbe ou le temps est alors réduite et l’erreur totale dépend en majeure
onnant les volumes en
référence une table d’étalonnage d partie de la précision de mesurage des volumes.
de P
7
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO8316:1987(F)
Les deux réservoirs communiquent à leur partie supérieure par
7 Calcul du débit
un déversoir à arête vive de grand développement. À leur partie
inférieure, ils sont munis de clapets ou de vannes à manoeuvre
7.1 Calcul du débit-volume
rapide. Une goulotte mobile permet de dériver l’eau de I’instal-
Le volume écoulé pendant la durée de remplissage est égal à la
lation vers l’un ou l’autre de ces réservoirs (voir figure 5).
différence des volumes V1 et Vo contenus par le réservoir volu-
métrique rempli jusqu’aux niveaux z1 et z. respectivement, ces
Les mesures s’effectuent de la manière suivante. Au top de
volumes étant donnés par les tables d’étalonnage du réservoir
départ, manoeuvrer le dispositif d’injection de manière à dériver
applicables à la température d’essai.
l’eau vers l’un des réservoirs préalablement vidé et dont la
vanne de vidange est fermée. Poursuivre le remplissage jusqu’à
Le débit-volume moyen, qv, pendant la durée du remplissaqe
ce que l’eau se déverse dans le second réservoir. Pendant le
est donc égal à
temps de remplissage de ce dernier, attendre que le niveau du
h - Vo
plan d’eau soit stabilisé dans le premier réservoir et le vider alors
rapidement (le temps de stabilisation du plan d’eau peut être
qv = -. t --
réduit en diminuant la section des réservoirs à leur partie supé-
où t est le temps de remplissage éventuellement corrigé confor-
rieure). À la fin de l’essai, alors que le réservoir alimenté n’est
mément à l’annexe A pour tenir compte de toute erreur de
pas encore plein, dériver le débit vers le réservoir vide. Le
chronométrage éventuelle.
volume total injecté est ainsi égal au produit du nombre de
remplissages totaux par le volume des réservoirs, augmenté du
7.2 Calcul du débit-masse
volume stocké en fin d’essai dans le réservoir partiellement
rempli.
Le débit-masse moyen pendant la durée de remplissage peut
être obtenu à partir du débit-volume calculé comme indiqué en
7.1 et de la masse volumique du liquide à la température où il se
6.4 Dispositions communes
trouve dans le réservoir volumétrique, cette masse volumique
étant donnée dans des tables officielles.”
II est recommandé d’effectuer au moins deux mesures succes-
sives du même débit dans toute la gamme de mesure si cela est
NOTE - Pour des liquides peu courants ou lorsqu’on désire la meil
nécessaire pour une analyse ultérieure de l’erreur aléatoire.
leure précision nossible, la masse volumique peut être mesurée directe-
ment.
Les différentes grandeurs à mesurer peuvent être relevées
Le débit-masse moyen, qm, est donc &al à
manuellement par un opérateur ou être transmises par des chaî-
nes de mesure automatiques pour être enregistrées sous forme
@ (V, - q
numérique par une imprimante ou introduites directement dans
4m =
ew=- - - -
un ordinateur.
t
...
Questions, Comments and Discussion
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