Mesure de débit sur convoyeur : 7 méthodes comparées

Le débit volumique sur un convoyeur à bande est le volume de vrac qui passe un point de mesure par unité de temps (m³/h). Il se calcule comme la section de matière A multipliée par la vitesse de bande v — Q = A × v — et se convertit en débit massique (t/h) via la masse volumique apparente.

Ce guide est la vue d'ensemble : sept principes de mesure, ce que chacun mesure réellement, où sont ses limites et à quelle tâche il convient. La distinction essentielle d'emblée : le chiffre sert-il à la facturation — des tonnes facturées à un client ou payées à un fournisseur — ou au pilotage du procédé, aux contrôles de plausibilité et à la surveillance des bandes ? Pour la facturation, c'est la métrologie légale qui tranche ; pour le reste, la précision, la maintenance et les données supplémentaires qu'apporte une méthode.

Débit volumique ou débit massique ?

Deux grandeurs souvent confondues. Le débit volumique Q indique la place qu'occupe la matière par heure : Q = A × v, avec la section A du chargement sur la bande en m² et la vitesse de bande v en m/s (multipliée par 3 600 pour obtenir des m³/h). Le débit massique ṁ indique combien de tonnes passent par heure : ṁ = Q × ρ, avec la masse volumique apparente ρ en t/m³.

Un exemple : 250 m³/h de concassé calcaire à une masse volumique apparente de 1,5 t/m³ donnent 375 t/h. Les méthodes volumétriques mesurent Q et convertissent en tonnes via ρ ; les méthodes gravimétriques mesurent la masse directement, mais ne fournissent pas de volume. Ce qu'il vous faut dépend de la façon dont votre procédé raisonne — en tonnes (facturation, recettes) ou en mètres cubes (entrée sur stock, remplissage de trémie, volume de chargement) — souvent les deux.

1. Bascule intégratrice (gravimétrique)

La bascule intégratrice, ou bascule à bande, pèse la matière via une ou plusieurs stations de rouleaux montées sur cellules de pesée. La charge par mètre de bande multipliée par la vitesse donne le débit massique ; intégrée dans le temps, la quantité convoyée.

• Points forts : mesure directe de la masse, admissible en usage commercial. La recommandation internationale OIML R 50 définit pour les instruments de pesage totalisateurs continus à fonctionnement automatique les classes de précision 0,2 / 0,5 / 1 / 2 ; dans l'UE, ces instruments relèvent de la directive MID. Pour le pesage servant à la facturation, une bascule intégratrice vérifiée est donc en général la seule solution admise. Étalonnée, elle atteint 0,5–1 % de précision en masse.
• Limites : entre deux étalonnages, elle dérive en pratique de 2–3 % — tension de bande, encrassement du châssis de pesage, usure et alignement des rouleaux. Son installation est une intervention sur la ligne de convoyage, les étalonnages coûtent des arrêts. Pourquoi et comment détecter tôt la dérive : Dérive de la bande peseuse : pourquoi le compte des tonnes n'y est pas.
• Adaptée quand : les tonnes sont facturées ou doivent être transférées sous le régime de la métrologie légale.

2. Laser / LiDAR – mesure de la section (volumétrique)

Un capteur LiDAR 2D au-dessus de la bande balaie la section de matière ligne par ligne. Le système soustrait le profil de la bande vide, obtient l'aire de la section A et la multiplie par la vitesse de bande — Q = A × v, appliqué directement.

• Points forts : sans contact, sans pièce mobile, en rétrofit sans toucher à la ligne de convoyage. En plus du débit, il fournit le profil de chargement : chargement décentré, débordement en rive, taux d'occupation de la bande. L'analyse multi-échos sépare la poussière en suspension du profil de matière. OWL EYE® VOLUME FLOW atteint ±1 % de précision en volume ; le tonnage vaut ce que vaut la masse volumique apparente étalonnée.
• Limites : non admissible en usage commercial — la bascule intégratrice reste pour la facturation. Le capteur a besoin d'une vue dégagée sur la matière ; la sortie en masse dépend d'une masse volumique stable.
• Adaptée quand : pilotage du procédé, contrôle de plausibilité d'une bascule, rétrofit sans refaire la bande ou nombreuses bandes sur un même site.

3. Radar / micro-ondes

Les capteurs micro-ondes et radar au-dessus de la bande donnent un signal ponctuel : présence ou absence de flux et, en mesure de distance, la hauteur de couche en un point.

• Points forts : très robustes face à la poussière, à la vapeur et à l'encrassement ; montage simple.
• Limites : pas de profil de section. Une valeur ponctuelle ne dit rien de la répartition de la matière sur la largeur de bande — il manque la surface nécessaire à un débit fiable.
• Adaptés quand : contrôle de présence de flux, arrêts de sécurité, poussière extrême.

4. Ultrasons

Un capteur à ultrasons mesure la distance à la surface de la matière à partir du temps de vol de l'écho — une hauteur en un point.

• Points forts : bon marché et simple.
• Limites : la vitesse du son dépend de la température de l'air, la poussière amortit l'écho, les surfaces grossières ou foisonnées le dispersent. À partir d'une seule hauteur, la section ne peut être qu'estimée en supposant une forme de chargement.
• Adaptés quand : un signal de tendance suffit — par exemple le taux de chargement ou la détection de bande vide.

5. Caméra / stéréo 3D

Les systèmes de caméra analysent des images de la surface de la bande ; les caméras stéréo peuvent en calculer une carte des hauteurs.

• Points forts : une information visuelle qu'aucune autre méthode ne fournit : flux de matière, corps étrangers, texture de surface.
• Limites : dépendance à l'éclairage, au contraste et à la poussière. Une matière de couleur uniforme sans texture et une lumière changeante en extérieur compliquent une reconstruction 3D stable ; les optiques s'encrassent.
• Adaptée quand : la détection de flux et la surveillance visuelle priment sur un bilan quantitatif fiable.

6. Radiométrie

Une source radioactive traverse la bande et la matière ; un détecteur mesure l'atténuation du rayonnement. Plus il y a de matière dans le faisceau, plus l'atténuation est forte — la charge de la bande en est déduite.

• Points forts : sans contact, indépendante de la tension de bande et de l'état des rouleaux, utilisable sur matière chaude ou collante.
• Limites : gestion de sources radioactives : autorisations, radioprotection, blindage, contrôles réguliers et, en fin de vie, frais d'élimination de la source.
• Adaptée quand : les bascules mécaniques atteignent leurs limites et que le site dispose déjà d'une organisation de radioprotection.

7. Plaque à impact et Coriolis (chute libre)

Ces méthodes ne mesurent pas sur la bande, mais aux points de transfert et dans les goulottes, là où la matière tombe librement. La plaque à impact mesure la force du flux qui la frappe, le débitmètre Coriolis le couple exercé sur une roue à aubes traversée par la matière.

• Points forts : compacts, installation fermée, adaptés aux produits fins et coulants et aux tâches de dosage.
• Limites : nécessitent une hauteur de chute libre ; peu adaptés aux matières grossières, collantes ou très irrégulières.
• Adaptés quand : poudres, granulés et dosage — pas pour mesurer sur la bande en marche.

Ce qui détermine la précision

Quel que soit le principe, les mêmes facteurs décident si la valeur de la fiche technique tient sur site :

• Vitesse de bande : elle entre dans Q = A × v avec le même poids que la section. Un codeur sur un tambour non entraîné ou sur un rouleau mesure la vitesse réelle de la bande ; le signal de vitesse de l'entraînement inclut le glissement entre tambour et bande.
• Flèche de la bande et profil à vide : entre les stations de rouleaux, la bande fléchit sous la charge, et la bande vide n'est jamais parfaitement plane. Les méthodes volumétriques ont besoin d'un profil à vide propre et contrôlé régulièrement comme référence zéro ; un plan de mesure au-dessus d'une station de rouleaux se trouve là où la bande est guidée de façon définie.
• Masse volumique apparente : humidité, granulométrie et tassement modifient la densité — et donc le tonnage à volume égal. Les matières changeantes demandent leurs propres profils matière.
• Étalonnage contre une pesée de référence : bascule intégratrice ou LiDAR — la sortie en masse est étalonnée contre une référence indépendante, comme un pont-bascule ou une pesée d'essai.
• Montage et poussière : un cadre de mesure rigide et sans vibrations, une vue dégagée sur la matière et un point de mesure en aval de la zone de chargement, là où la matière s'est stabilisée.

Référentiels : VDI 4436, OIML R 50, MID

La directive allemande VDI 4436 sur la mesure des débits massiques et volumiques de produits en vrac (2007) est la vue d'ensemble du sujet : elle décrit les principes de mesure, leur adéquation aux différents convoyeurs et secteurs, et les précisions atteignables. C'est un guide d'orientation pour concepteurs et exploitants, pas un texte de métrologie légale.

Les bascules intégratrices utilisées en transaction commerciale suivent d'autres règles : l'OIML R 50 est la recommandation internationale pour les instruments de pesage totalisateurs continus (bascules à bande) avec leurs classes de précision, et la directive européenne MID encadre la mise sur le marché de ces instruments dans l'UE. Les systèmes volumétriques n'en relèvent pas — ils ne mesurent pas de poids.

Quand le LiDAR remplace la bascule intégratrice – et quand ce n'est pas le cas

• Garder la bascule intégratrice quand les tonnes sont facturées ou transférées sous le régime de la métrologie légale. Il faut alors une bascule vérifiée et d'un modèle approuvé — la mesure volumétrique la complète, elle ne la remplace pas.
• Choisir le LiDAR pour le pilotage du procédé, les contrôles de plausibilité, le rétrofit sans refaire la bande et partout où de nombreuses bandes doivent être surveillées. Une matière abrasive, humide ou chaude qui encrasse les châssis de pesage plaide en plus pour une méthode sans contact.
• Les deux en parallèle, c'est dans beaucoup d'usines la meilleure solution : la bascule fournit les tonnes réglementaires, le LiDAR mesure indépendamment à côté, détecte tôt la dérive et fournit le profil de chargement.

La comparaison critère par critère se trouve sur la page bascule intégratrice ou mesure volumétrique ; la version courte tirée de la pratique, dans l'article LiDAR vs. bascule à bande.

Aide au choix

Méthode	mesure	précision typique	admissible en commerce	usure	atout
Bascule intégratrice	masse (charge × vitesse)	0,5–1 % étalonnée	oui (OIML R 50, MID)	châssis de pesage, rouleaux, tension de bande	facturation
LiDAR	section × vitesse	±1 % en volume (OWL EYE®)	non	sans contact	profil de chargement, rétrofit
Radar / micro-ondes	signal ponctuel, hauteur	tendance	non	sans contact	résistance à la poussière
Ultrasons	hauteur en un point	tendance	non	sans contact	prix bas
Caméra / stéréo 3D	image, surface	très dépendante de la lumière et de la poussière	non	sans contact, optiques à nettoyer	information visuelle
Radiométrie	masse par atténuation du rayonnement	dépend de l'étalonnage et de la matière	en général non	sans contact	indépendante de la mécanique
Plaque à impact / Coriolis	masse en chute libre	dépend du produit	en général non	usure de la plaque ou de la roue à aubes	produits fins, dosage

En résumé

Il n'existe pas de meilleure méthode universelle pour la mesure de débit sur convoyeur — seulement la bonne pour chaque tâche. Pour la facturation, rien ne remplace une bascule intégratrice vérifiée. Pour le pilotage du procédé, les contrôles de plausibilité et la surveillance des bandes, la mesure de section par LiDAR est la méthode qui fournit volume, débit massique et profil de chargement dans un seul appareil sans contact. Ce que le profil de chargement révèle sur votre bande : surveillance du chargement de bande — chargement décentré et débordement et le diagnostic convoyeur par LiDAR 3D. Si vous voulez mesurer le stock plutôt que le flux : cubature de stock — 6 méthodes de mesure du volume de vrac. Et si vous hésitez sur la méthode adaptée à votre bande : parlez à notre équipe d'ingénierie — avec la largeur de bande, la vitesse et la matière, la question se règle en général rapidement.