Méthode d'essai standard ASTM D5454-11 pour la teneur en vapeur d'eau des combustibles gazeux à l'aide d'analyseurs d'humidité électroniques

La norme « ASTM D5454-11 Méthode d'essai standard pour la teneur en vapeur d'eau des combustibles gazeux à l'aide d'analyseurs d'humidité électroniques » développée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM) décrit une méthode d'essai pour déterminer la teneur en vapeur d'eau des combustibles gazeux à l'aide d'analyseurs d'humidité électroniques. Ces analyseurs utilisent généralement des cellules de détection basées sur des capteurs à base de pentoxyde de phosphore, d'oxyde d'aluminium ou de silicium, des cellules de type piézoélectrique et des technologies basées sur le laser.

Aux fins de la présente norme, les termes et définitions suivants s'appliquent :

• La cellule de type capacité utilise de l'aluminium recouvert d'oxyde d'aluminium comme partie du condensateur. Le film diélectrique d'oxyde d'aluminium modifie la capacité du condensateur en fonction de la vapeur d'eau présente. Contrairement aux cellules au pentoxyde de phosphore, ce type de cellule n’est pas linéaire dans sa réponse. Si le silicium est utilisé à la place de l'aluminium, la cellule en silicium offre une stabilité améliorée et une réponse très rapide.
• La cellule de type électrolytique est constituée de deux fils d'électrode en métal noble recouverts de pentoxyde de phosphore. Une tension de polarisation est appliquée aux électrodes et la vapeur d'eau réagit chimiquement, produisant un courant entre les électrodes proportionnel à la vapeur d'eau présente.
• Cellule de type piézoélectrique, le capteur est constitué d'une paire d'électrodes supportant un transducteur à cristal de quartz. Lorsqu'une tension est appliquée au capteur, une oscillation très stable se produit. Les surfaces du capteur sont recouvertes d’un polymère hygroscopique. À mesure que la quantité d’humidité adsorbée sur le polymère change, un changement proportionnel de la fréquence d’oscillation se produit.
• La cellule de type laser se compose d'une cellule d'échantillon avec une tête optique fixée à une extrémité et un miroir fixé à l'autre extrémité. La tête optique contient un laser NIR qui émet de la lumière à une longueur d’onde connue pour être absorbée par les molécules d’eau. Un détecteur sensible à la lumière de longueur d’onde NIR est monté à côté du laser. La lumière du laser traverse l’extrémité éloignée et revient au détecteur dans la tête optique. Une partie de la lumière émise est absorbée, proportionnellement aux molécules d’eau présentes, lorsque la lumière traverse la cellule d’échantillon et revient au détecteur.
• La teneur en eau correspond généralement au point de rosée à la pression atmosphérique et est mesurée en degrés F ou C ou livre/million de pieds cubes standard, est exprimé en termes de . Ce dernier terme est utilisé dans cette méthode de test car il s’agit de l’unité de lecture habituelle pour les analyseurs électroniques. Une livre par million de pieds cubes standard équivaut à 21,1 ppm ou 16,1 mg/m3 de vapeur d'eau en volume. Les analyseurs doivent couvrir une plage de 0,1 à 50 livres par million de pieds cubes standard.
• Le point de rosée de l'eau est la température à laquelle l'eau liquide commencera à se condenser à partir de la vapeur d'eau existante (à une pression spécifiée). Les tracés des points de rosée en fonction de la pression et de la teneur en eau sont inclus dans la norme « ASTM D1142-95 Méthode d'essai standard pour la teneur en vapeur d'eau des combustibles gazeux par mesure de la température du point de rosée ».

La teneur en eau du gaz combustible est le facteur le plus important affectant la corrosion interne. Les hydrates, une combinaison semi-solide d’hydrocarbures et d’eau, se forment dans des conditions favorables, provoquant de graves problèmes de fonctionnement. Le pouvoir calorifique du combustible diminue avec la concentration en eau. C'est pour cette raison que les niveaux de concentration en eau sont fréquemment mesurés dans les systèmes de gaz naturel. Une spécification courante pour les pipelines est de 4 à 7 livres par million de pieds cubes standard. Cette méthode d’essai décrit la mesure de la teneur en vapeur d’eau à l’aide d’une instrumentation électronique à lecture directe.

L'analyseur d'humidité est un appareil qui détermine la teneur en humidité par la méthode de perte de séchage et se compose d'une unité de pesage et de chauffage halogène. Il convient aux besoins de contrôle qualité et de production dans les industries alimentaires, pharmaceutiques, chimiques et autres.

En général, les contrats régissant le transport de gaz naturel par pipeline comprennent des spécifications qui limitent la concentration maximale autorisée de vapeur d’eau. Une quantité excessive de vapeur d’eau peut provoquer des conditions corrosives, endommageant les canalisations et les équipements. Il peut également se condenser et geler ou former des hydrates de méthane et provoquer des blocages. La teneur en vapeur d’eau affecte également le pouvoir calorifique du gaz naturel et affecte donc la qualité du gaz. Cette méthode d’essai permet de déterminer la teneur en eau du gaz naturel.

Si un graphique acceptable montrant la variation de la teneur en vapeur d'eau avec les températures de saturation ou de point de rosée de l'eau sur une plage de pression appropriée est disponible pour le gaz testé, la teneur en vapeur d'eau peut être calculée directement en utilisant la température du point de rosée de l'eau observée et la pression à laquelle la détermination est effectuée.

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