Essais & Simulations n°109

l’analyseur est dit inexact. Cette situation peut et
doit être résolue au moyen d’une procédure d’étalonnage.
Il s’agit de corriger les distorsions.
Même si l’analyseur est jugé précis et exact lorsqu’il
est testé avec les fluides d’étalonnage, il
lui est toujours possible de produire des résultats
manquant d’exactitude au moment de l’analyse
de la ligne d’échantillonnage. Si l’analyseur
est paramétré pour comptabiliser les molécules
rouges et qu’il en rencontre des roses, que faitil
? Pour l’analyseur, les molécules roses et
rouges se ressemblent. Aussi, les comptabiliset-il
comme étant rouges, ce qui a pour effet de
gonfler le compte des rouges. C’est ce que nous
appelons l’interférence positive. Une molécule
qui n’aurait pas dû être comptabilisée l’est car,
pour l’analyseur, elle ressemble à la molécule
qui doit être comptabilisée. Par exemple, dans
un système conçu pour comptabiliser les molécules
de propane, des molécules de propylène
peuvent apparaître. Il est possible que l’analyseur
les comptabilise comme étant du propane
car il n’a pas été configuré pour établir une
distinction entre ces deux molécules.
Les analyseurs ne sont pas parfaits mais ils fonctionnent
tous sur le mode de la sélection, ce qui
signifie qu’ils réagissent aux molécules pour
lesquelles ils ont été configurés et à rien d’autre.
Certains analyseurs sont plus complexes et
programmés pour inhiber chimiquement certains
types d’interférences. Par exemple, un analyseur
de composé organique total (TOC) est conçu pour
mesurer la teneur en carbone des eaux usées et
déterminer si les hydrocarbures ont été évacués
de manière appropriée. Pour effectuer cette
analyse avec exactitude, l’analyseur retire une
source d’interférence positive, par exemple les
carbones inorganiques comme le calcaire,
présents dans l’eau dure. Il me sure ensuite
uniquement les carbones organiques. Sans cette
étape préliminaire, l’analyseur aurait mesuré à
la fois les carbones organiques et les carbones
inorganiques, confondant les hydrocarbures avec
l’eau dure.
Parmi les types d’interférence figure également
l’interférence négative. Une molécule qui devrait
être comptabilisée ne l’est pas car une autre
molécule la masque. Par exemple, dans l’eau
potable fluorée, une électrode est utilisée pour
analyser la quantité de fluorure dans l’eau.
Toutefois, les ions hydrogène que l’on retrouve
dans l’eau potable masquent les fluorures et le
compte obtenu est ainsi faible car erroné. L’analyseur
peut tout à fait lire 1 ppm, ce qui
correspond à un dosage standard, alors qu’en
réalité, l’eau peut en contenir une concentration
de 10 ppm. La solution consiste à retirer la
source de l’interférence. En introduisant une
solution tam pon, les ions hydrogène sont retirés
et l’électrode peut mesurer la quantité de fluorure
avec exactitude.
C’est en comprenant les notions d’interférence
positive et négative, ainsi que celles de précision
et d’exactitude que nous avons pu appréhender
les formidables défis auxquels nous
sommes confron tés en permettant aux analyseurs
de produire les résultats escomptés. Dans
ce domaine, on entend souvent : « L’analyseur
ne fonctionne pas. Il doit être éta lonné. » On
considère souvent que si l’analyseur ne produit
pas le résultat escompté, un étalonnage est
nécessaire. Cependant, comme nous venons
de le voir, l’étalonnage a ses limites. Il ne permet
pas de résoudre tous les problèmes.
Contrôle des variations
atmosphériques dans les
analyseurs de gaz
Les analyseurs de gaz ont pour principale
mission de compter les molécules. Lorsqu’ils
sont étalonnés, une concentration connue de
gaz est introduite et la sortie de l’analyseur est
vérifiée pour s’assurer que le comptage s’effectue
correctement. Cependant, que se passet-il
lorsque la pression atmosphérique varie de
5 à 10% comme cela est le cas sous certains
climats ? Le nombre de molécules dans un
volume donné va varier du fait du changement
de pression atmosphérique et, par conséquent,
le comptage de l’analyseur va faire de même.
Il est communément accepté à tort que la pression
atmosphérique est une constante égale à
14,7 psia (1 bar). Elle dépend néanmoins des
conditions météorologiques et peut varier de
1 psi (0,07 bar) en plus ou en moins. Pour que
le processus d’étalonnage soit efficace, la pression
absolue dans le système d’échantillonnage
doit être constante durant l’étalonnage et l’analyse
des échantillons. La pression absolue peut
être définie comme la pression totale sur un
vide parfait.
Dans un système d’échantillonnage, il s’agirait
de la somme de la pression du système telle
que mesurée par une jauge et de la pression
atmosphérique.
Pour bien comprendre le degré de variation des
mesures occasionné par les modifications de
pression absolue, nous devons partir de la loi
des gaz parfaits :
PV = nRT
où P = pression, psia ; V = volume, m 3 ;
n = nombre de moles (molécules) ;
R = constante universelle des gaz parfaits ; T
= température absolue, °F. La reformulation de
cette équation en :
n = PV/RT
Cela montre que lorsque la température et la
pression varient, le nombre de molécules
présentes dans le volume standard change
également. Les variations de pression ont
davantage d’incidences que les changements
de température.
Une atmosphère est égale à 14,3 psi. Ainsi, une
modification de pression de 1 psi peut faire
varier le nombre de molécules dans l’analyseur
d’environ 7%.
Parallèlement à cela, la température est
mesurée sur une échelle absolue, en n’oubliant
pas que le zéro absolu est égal à -460°F (-
273°C). Ainsi, une variation de température de
1°F (0,5°C) modifie le nombre de molécules
de seulement 0,3% environ.
En résumé, il est probable d’obtenir une variation
relative (en pourcentage) de pression importante.
En revanche, il n’est pas probable
d’obtenir une variation relative (en pourcentage)
élevée de température.
Si la pression est un paramètre à ce point
critique, comment la contrôler ? Certains analyseurs,
tout particulièrement à infrarouge et ultraviolet,
laissent la pression atmosphérique
affecter la lecture, mais procèdent ensuite à
une correction électronique. Toutefois, la plupart
des analyseurs, y compris la quasi-totalité des
chromatographes en phase gazeuse, ne corrigent
pas les variations de pression atmosphérique.
La majorité des systèmes ne corrigent
pas ces variations et la majorité des ingénieurs
ou des opérateurs se contentent de les ignorer.
Certains pensent que les variations atmosphériques
ne sont pas significatives. D’autres
soutiennent que toutes les variations atmosphériques
sont compensées par d’autres variables,
avec ou sans rapport, qui affectent l’analyseur
et que tout se compense. Néanmoins, les variations
atmosphériques peuvent être extrêmement
importantes.
Supposons par exemple qu’au moment où l’analyseur
a été étalonné, la pression atmosphérique
était de X mais que par la suite, lorsque
vous avez introduit le gaz, la pression atmosphérique
était de X + 1 psi (0,07 bar). La différence
entre la valeur mesurée et la valeur attendue
peut alors atteindre 7%.
Compte tenu des réglementations en matière
de respect de l’environnement, la plupart des
analyseurs sont désormais équipés de torchères
d’élimination ou autres circuits de retour.
Étant donné que les variations de pression en
ces points affectent la pression en amont de
l’analyseur, des systèmes d’évents sont utilisés.
Ils sont équipés d’éjecteurs et de régulateurs
conçus pour contrôler ces variations.
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