Une technologie non-intrusive pour le contrôle de la performance des réseaux

La débitmétrie à ultrasons est un outil de contrôle de la performance des réseaux et de maintenance préventive en poste portable et fixe. Le principe de fonctionnement est la pose de deux (02) capteurs du même côté de la conduite avec émission d’une onde sur le côté ; cette onde se réfléchit sur le tuyau qui arrive sur le second capteur. Le 2^nd capteur fait la même chose et émet un signal qui va être récupéré par l’autre capteur. En fonction du sens du flux et de la vitesse, une différence de temps de trajet sera notée, laquelle permet de mesurer la vitesse.

Comme pour tout outil de mesure, il convient de paramétrer le diamètre extérieur du tuyau ou l’épaisseur de paroi et la nature du matériau.

L’avantage du débitmètre à ultrasons réside en sa technologie non intrusive. Il s’adapte à l’environnement et se pose sur le tuyau, sans besoin d’effectuer la prise en charge sur la conduite ou la couper. En outre, il n’est pas nécessaire d’effectuer des travaux importants pour la pose du débitmètre. Ses détecteurs lui permettent de s’adapter à différents types de canalisations, car ils s’ajustent à la conduite et peuvent être posés sur tous types de réseaux, notamment les réseaux métalliques, non métalliques, PVC, PE, béton, ciment, amiante, etc., qui se situent entre 25 et 4700 de diamètre.

La mesure est bidirectionnelle et sans perte de charges car il n’y a pas de contact avec de l’eau. Les capteurs peuvent être posés à des endroits différents et nécessitent peu d’espace en fonction du diamètre et de la nature du matériau. L’espacement entre les capteurs n’est pas forcément très important.

L’outil portable se présente sous la forme d’un petit objet qui peut tenir dans la main en fonction du fabricant et de la paire de capteurs, doté d’un système qui permet d’accrocher les capteurs sur la conduite.

Les domaines d’application sont assez variés. La débitmétrie à ultrasons permet de contrôler la performance des réseaux, en complément ou alternativement à la sectorisation fixe, qui est assez développée dans le monde. La performance d’un réseau d’eau potable est contrôlée par la mesure de son débit, notamment le débit nocturne. La sectorisation permet d’identifier les secteurs fuyards et de prioriser les zones de recherche sur lesquels mener des actions prioritaires de recherche de fuites, de fraudes et de renouvellement de réseau, etc.

Les vannes étanches permettent de réduire davantage les secteurs à travers des manœuvres de vannes, des modifications de secteurs hydrauliques dans la nuit, sur plusieurs jours ou en instantané en fonction des zones de recherche. Elles permettent également de quantifier les pertes sur les débits nocturnes, et effectuer ensuite un ratio des pertes pour vérifier la performance du réseau dans les concernées afin d’enclencher ou non des actions correctrices. Elles sont encore utilisées pour vérifier la sectorisation en place, notamment les gros compteurs et débitmètres qui sont déjà en postes fixes, qui constitue un axe stratégique pour les exploitants des réseaux d’eau. Le contrôle est réalisé dès l’insertion, grâce à la présence d’un capteur fixe qui nécessite une prise en charge et au moyen d’un débitmètre à ultrasons, qui peut être un débitmètre électromagnétique, un compteur mécanique, etc.

Certains clients l’utilisent pour vérifier les gros compteurs des gros consommateurs avant la validation du comptage, compte tenu de l’impact financier du sous-comptage chez les gros consommateurs.

Les données provenant de la vérification des compteurs de sectorisation fixe sont utilisées pour l’analyse du bon ou mauvais fonctionnement d’un réseau. Le défaut de prise de mesure sur le compteur fixe a des répercussions sur l’exploitation et la performance des réseaux. Pour vérifier les débits de pompe, il convient de placer les capteurs sur les conduites en sortie de pompe et valider le débit nominal de la pompe, c’est-à-dire définir si la pompe fonctionne correctement ou s’il y a besoin de maintenance.

On peut s’en servir en amont des travaux lors de la définition des profils de consommation et distribution, d’un suppresseur ou de renouvellement de conduites. Il est possible de poser l’appareil sur plusieurs jours afin de faire des enregistrements des débits minimums, maximums et moyens qui permettent de dimensionner correctement les travaux (Ex. : éviter d’avoir des tuyaux ou canalisations trop importantes ou trop petites, avoir un suppresseur adapté à la zone).

Les images contenues dans la présentation ci-dessous montrent le démarrage successif de quatre pompes pour atteindre le débit souhaité en tirage pour faire les contrôles, et différents exemples de mise en œuvre. Dans le premier exemple, la sonde à insertion à poste fixe transmet ses données via un système de transmission à distance sur logiciel de supervision de clients. L’équipe de recherche de fuites du client avait effectué à trois reprises une recherche de 20m³ de fuites sur un secteur précis, sans succès. Revenus au point de départ, il y’avait un décalage de 20m³ entre le débitmètre à ultrasons portable qui a été posé et la sonde à insertion. La dérive de la sonde à insertion qui s’est produite a entraîné une erreur de calcul par rapport à un point de mesure et par conséquent une perte d’exploitation due au temps passé à chercher des fuites là où il n’y en avait pas.

En ce qui concerne la comparaison avec des débitmètres électromagnétiques, l’accord avec le débitmètre en place peut parfois bien se passer, mais on peut aussi observer des défauts du parasitage électromagnétique sur le compteur électromagnétique qui conduisent à un défaut de comptage et une action corrective du client. Dans l’un des cas observés, l’un des compteurs électromagnétiques avait eu un gros débit de fuites, et le doute de fuites persistait. Effectivement, il y avait 4 à 5mètres cubeur d’écart qui empêchaient de trouver l’emplacement de la fuite, car le client ne se retrouvait pas dans sa sectorisation. La pose d’un débitmètre à ultrasons a permis d’identifier le problème assez rapidement. L’exemple 2 (voir la présentation) est une conduite en acier inox DN300 sur site sur lequel il fallait vérifier un débit de pompe. Plus la conduite sera importante, plus il y aura de l’espacement entre les capteurs. En cas d’absence de débitmètre fixe, il est possible d’utiliser le débitmètre à ultrasons portable comme point de départ pour effectuer des opérations de vérification de fuites, de fraudes et valider le bon fonctionnement du réseau. Pour rappel, le débitmètre minimum est relié au linéaire de réseau existant.

Cet outil de mesure portable s’adresse à des services différents: le service distribution, performances et réseaux peut s’intéresser à la fonctionnalité de recherche de fuites, mesure de débit et ratio indice linéaire de pertes ; le service production et maintenance peut l’utiliser pour valider les débits de pompe entre autres éléments qui sortent de l’usine ; le service métrologie et comptage pour la vérification de compteurs à poste fixe ; le service bureau d’étude et travaux pour la réalisation de profit hydraulique en amont de travaux (ex. : modification de conduites, suppresseurs, etc.) ; et le service qualité pour valider la performance du réseau, etc.

Le cadre d’utilisation du débitmètre à ultrasons à poste fixe est différent. L’outil portable est multiservice et s’adapte à l’environnement. L’utilisation du poste fixe s’avère plus contraignante, compte tenu de la nécessité d’être attaché à un point. Les capteurs sont les mêmes pour le poste portable et pour le fixe. La différence réside au niveau de l’unité, qui sera fixe et à proximité de la paire de capteurs pour la récupération des données des capteurs et la communication de liaison avec le système de transmission à distance pour la retransmission sur un logiciel de supervision. L’intérêt est manifeste lorsqu’il s’agit de gros diamètres (minimum DM400). En dessous de cette taille, il est possible de recourir au poste fixe lorsqu’il s’agit de gérer une canalisation fragile qu’on ne souhaite pas toucher (l’intérêt ici réside dans le coté non-intrusif et l’absence de travaux importants pour la pose de l’équipement). Toutefois, il convient d’être rigoureux sur les longueurs droites à respecter pour une meilleure précision à long terme.

Le débitmètre à ultrasons est utilisé aussi bien pour l’eau potable que pour l’eau usée, car les débits de pompe de relevage sont également vérifiés par les services d’assainissement. La vérification de débit de pompes de refoulement à postes fixes s’effectue également pour les eaux usées. Pour obtenir la précision de mesure de l’eau usée au moyen du débitmètre à ultrasons, la conduite doit être pleine. Des capteurs peuvent être enterrés et immergés très longtemps sur des postes fixes. Les pompes avec variateurs permettent de tester des mesures de débit, même dans le cas où l’eau est chargée.

D’origine allemande, SEWERIN est un fabricant de matériel d’amélioration de performances des réseaux d’eau, notamment de recherche de fuites d’eau et d’amélioration de l’Eau Non Facturée (ENF).