Dans le domaine de l’eau, on
entend beaucoup parler de
débit. Il ne s’agit toutefois pas
de la seule grandeur physique contrôlée.
«Le niveau est tout aussi important que
le débit, affirme Joan Petringer, directeur commercial Hydrologie et cycle
de l’eau, responsable DOM-TOM chez
Paratronic. Par exemple, le débit d’une
rivière est déterminé à partir d’une hauteur d’eau (la donnée primaire) et de
courbes de tarage.» Ce que confirme
Stéphane Peyrache, spécialiste Niveau
chez Wika Instruments, en ajoutant que
«les capteurs de niveau, associés à un
déversoir ou à un canal, permettent également de surveiller et de gérer le débit
d’eau en entrée et sortie des installations de traitement des eaux usées.
Dans le domaine de l’eau, la mesure de niveau peut être déployée pour la régulation
(une fosse de relevage équipées de pompes, par exemple) ou pour l’alimentation d’un
système d’information, comme la prévention de crues.
Dans les
installations de production d’eau potable,
la mesure de niveau intervient au niveau
de la surveillance des sources d’eau, des
différents procédés de filtration ou des
réservoirs d’eau.»
Guy Deiber, responsable marketing
Produits chez Vega Technique, distingue
deux grands types d’applications : «Il y
a, d’une part, les applications de régulation, avec, par exemple, des fosses de relevage équipées de pompes qu’il faut réguler
en fonction du niveau de la fosse et de
la charge hydraulique de l’ouvrage, et,
d’autre part, l’alimentation d’un système
d’information pour la prévention de crues
ou la vérification d’un débit d’eau minimum en aval d’un barrage. Connaître le
niveau d’un fleuve ou d’une rivière permet
également de s’assurer qu’il y a suffisamment d’eau pour la navigabilité, le bon
fonctionnement d’une centrale de production d’électricité.»
Il existe principalement trois technologies de mesure de niveau de l’eau: la pression
hydrostatique, les ultrasons et le radar, les deux dernières étant des technologies sans
contact.
Et François Hamon, directeur Stratégie
et Innovation Greencityzen, de compléter : «Sans capteur installé, un exploitant
de réseaux pluviaux ou d’assainissement
serait obligé de gérer des interventions
préventives, souvent inutiles (vérification
d’un point noir, par exemple), alors que
des colmatages peuvent, malgré tout, se
produire par ailleurs. Il s’agit tout autant
d’un enjeu d’efficacité que d’un service
rendu à la collectivité. Par ailleurs, l’installation de capteurs de niveau permet
de mieux comprendre le comportement
dynamique d’un réseau et, donc, d’adapter
les actes d’exploitation ou de justifier des
décisions d’investissement sur le réseau
(identification d’entrées d’eau clair parasite [ECP] venant charger une station
de traitement, détection de graisses et
sensibilisation des entités en cause, qualification d’un sous-dimensionnement du
réseau…»
Et l’on pourrait encore mentionner,
pêle-mêle, les forages, les châteaux
d’eau potable, les stations d’épuration
(STEP), les écluses, les lacs, les marais,
le secteur de l’irrigation, les étiages
de cours d’eau, les hauteurs de neige,
etc. Comme on peut le voir, les applications pour la mesure de niveau sont
très nombreuses et variées. D’aucuns
pourraient ainsi croire qu’il existe un
large éventail de technologies de mesure
pour répondre à toutes ces applications. Mais en fait, l’offre se concentre,
principalement, sur trois technologies
différentes, la pression hydrostatique
et les techniques sans contact, à savoir
les ultrasons et le radar.
LE FLOTTEUR MAGNÉTIQUE
FAIT ENCORE SES PREUVES
«Nous exploitons une douzaine de technologies pour la mesure et la détection de
niveau, mais nous privilégions le flotteur
magnétique et la pression hydrostatique
pour les applications dans le domaine de
l’eau, car elles présentent, notamment, un
excellent rapport qualité/prix», précise
Stéphane Peyrache (Wika Instruments).
La première technologie, éprouvée et
particulièrement fiable, consiste en
un flotteur intégrant un aimant et qui
coulisse dans un tube ou autour d’une
tige selon le type d’instrument. Dans le
cas d’un indicateur de niveau bypass, le
flotteur coulisse dans un tube en acier
inoxydable positionné en dérivation de
la cuve. Un indicateur à rouleaux magnétiques, fixé au tube, indique visuellement
le niveau en fonction de la position du
flotteur dans le tube, lequel suit le niveau
du liquide dans la cuve.
Sur les détecteurs et capteurs de niveau,
le flotteur aimanté coulisse autour d’un
tube de faible diamètre. Pour un détecteur de niveau, le tube sera doté en son
sein de contact(s) Reed (jusqu’à 4) placés
à la hauteur de commutation requise.
Certains fournisseurs, à l’instar de Wika, privilégient d’autres technologies de mesure
de niveau, comme le flotteur magnétique (en plus de la pression hydrostatique), qui se
caractérisent par un excellent rapport qualité/prix.
Dans le cas d’un capteur de niveau, c’est
une chaîne Reed s’étendant sur toute la
hauteur de mesure qui va générer une
variation de résistance en fonction de
la position du flotteur ; cette résistance est ensuite convertie en signal de sortie standardisé (par exemple
4/20 mA). Le tube peut aussi recevoir
un système de mesure magnétostrictif, sensiblement plus onéreux que la
chaîne Reed mais parmi les plus précis
en terme de précision de mesure (résolution maximale de 0,5 mm de la hauteur de mesure).
Les solutions à flotteur magnétique sont
destinées à la mesure de hauteurs de
liquides jusqu’à 6 mètres, et elles se
déclinent en différentes versions qui
peuvent s’adapter à des eaux agressives
ou corrosives.
«Si elles ne subissent pas la présence
éventuelle de mousse à la surface du
liquide, les solutions à flotteur magnétique sont néanmoins sensibles aux
vagues et remous, et la présence d’obstacles (tuyauteries, dispositifs de mélange,
buses diverses…) peut constituer un problème pour l’installation. La présence de
dépôts ou de particules doit également
être prise en compte, parce qu’ils peuvent
gêner le coulissement du flotteur sur le
tube guide», ajoute Stéphane Peyrache.
«Parmi les autres technologies disponibles, on peut mentionner l’indication
visuelle par réglé métré principalement destinée aux rivières et ports,
la mesure optique du voile de boues et
l’indication locale pour ballons de surpression, ainsi que les détecteurs Tout ou
Rien (TOR) de type poires pour la gestion
d’alarmes, notamment en station de relevage», ajoute Max Fossey, responsable
produits et marché chez Krohne France.
A noter que les détecteurs TOR (voir
encadré page 38) ne permettent pas de
réaliser une mesure continue.
DEUX TYPES DE CAPTEURS
DE PRESSION HYDROSTATIQUE
La méthode par pression hydrostatique,
elle, repose sur la mesure de la pression due à la hauteur de colonne d’eau
et à la densité du liquide. Une hauteur
de 10 m correspond à une pression de
1 bar au pied de la colonne. Le capteur
de pression piézorésistif délivre alors un
signal de sortie continu proportionnel au
niveau de l’eau. «On distingue deux types
de modèles : les capteurs installés à l’extérieur, en pied de cuve (non invasifs), et
les capteurs immergeables. Les premiers
sont orientés vers la mesure sur des cuves,
des réservoirs. Les seconds répondent aux
applications où un piquage est impossible,
telles que les réservoirs de stockage en
béton ou les bassins de rétention d’eau»,
résume Sylvio Léal, responsable produits
Instrumentation chez ifm electronic
France.
Ce que confirme Emmanuel Kubler,
chef de marché chez Endress+Hauser
France: «Lorsque l’on est en présence de
mesures dans des zones très étroites et
très profondes, ou lorsque de la mousse
se forme en surface, les ultrasons ou le
radar peuvent être perturbés. On privilégie alors la pression hydrostatique
avec une sonde plongée au fond du
puits.
Des solutions de mesure de niveaux mécaniques comme des réglettes extérieures
(ici chez Apro Industrie), répondent à des besoins de surveillance ou d’indication de
niveau extérieur. Visibles de loin, sans besoin d’alimentation électrique, être peuvent
être couplées à des contacteurs électriques pour la gestion déportée d’une alarme ou le
déclenchement et l’arrêt d’une pompe.
Si les capteurs hydrostatiques
pendulaires ne sont pas sensibles à la
mousse, il est quand même préférable
d’éviter leur utilisation dans des eaux
très chargées, comme cela peut être le
cas en assainissement, à cause du risque
d’encrassement», souligne Christophe
Barbier, chef de produits Niveau chez
Siemens France. «Endress+Hauser dispose d’une base installée importante de
sondes hydrostatiques FMX21 avec cellules céramiques affleurantes très bien adaptées à ces applications et reconnues pour leur robustesse», explique
Emmanuel Kubler, chef de marché chez
Endress+Hauser France.
Compte tenu des applications possibles, le câble au bout duquel se trouve
le capteur de pression doit être suffisamment long pour atteindre le point le
plus bas du puits, du château d’eau, du
bassin, etc. Les profondeurs d’immersion, ou hauteurs, en question peuvent
atteindre 50 m ou 100 m, voire même
200 m. Sachant que le câble sert à la fois
à l’alimentation électrique du capteur et
à la transmission du signal.
DES CONTRAINTES LIÉES
À LA PRÉSENCE DU CAPTEUR
DANS LE MILIEU
De par ses avantages (temps de
réponse court, simple et économique
à mettre en œuvre…), les ultrasons sont
particulièrement bien appréciés dans
le domaine de l’eau, pour des mesures
de niveau ou de débit en canal ouvert.
Parmi les avantages d’un capteur de
pression hydrostatique, Stéphane
Peyrache (Wika Instruments) met en
avant «une étendue de mesure allant de
quelques centimètres à plusieurs centaines de mètres, avec une justesse jusqu’à
0,075% selon les modèles, une installation très facile aucune configuration
n’est requise et, tout au plus, faut-il installer un piquage dans le cas d’un transmetteur externe, une insensibilité aux
vagues et à la présence de mousse à la surface du liquide. Mais si celui-ci est agité,
la fixation du capteur immergeable au
fond du réservoir peut être nécessaire».
Le fabricant vient d’ailleurs de lancer
le transmetteur immergeable LS-1000
(1 à 10 m, 0,5% ou 0,25%, boîtier de
diamètre de 22 mm), qui se caractérise
par un indice d’étanchéité IP68 et une
consommation d’énergie limitée.
Comme toutes technologies de mesure,
la pression hydrostatique présente
quelques limitations. «Avec un piézomètre, ou capteur de pression hydrostatique, des éléments se trouvent forcément
en contact avec le milieu à mesurer. Il
ne faut donc pas oublier de protéger le
capteur et/ou le câble contre les risques
d’arrachement ou d’envasement, dans
une rivière par exemple», rappelle Guy
Deiber (Vega Technique).
Les capteurs radar sont aujourd’hui très simples à configurer : il suffit de choisir la
distance ou le niveau et la hauteur à mesurer. Il n’y a plus besoin de connaître la valeur
diélectrique du fluide, la zone morte, etc.
Ou encore
contre les risques liés à une eau agressive ou corrosive les fabricants comme
Wika proposent des matériaux spécifiques pour certains modèles de leurs
transmetteurs immergeables (câbles en
polyuréthane en FEP), les problèmes
d’étanchéité du capteur et/ou du câble
au cours du temps.
«De la même façon, des eaux chargées
en particules diverses pourraient colmater le canal de pression d’un capteur
immergeable. La présence d’obstacles
(tuyauteries, dispositifs de mélange, buses
diverses…) peut par ailleurs constituer un
problème pour l’installation de ce type de
capteurs. Et, pour des mesures à l’extérieur et/ou en milieu naturel, les orages et
la foudre associée peuvent même réduire
la durée de vie des transmetteurs immergeables.
Certains modèles sont dotés en
option d’une protection contre la foudre»,
indique également Stéphane Peyrache
(Wika Instruments). «L’une des évolutions
des capteurs de pression hydrostatique est
l’utilisation de membranes en céramique,
au lieu de membranes métalliques, qui
sont plus résistantes vis-à-vis des chocs»,
indique Max Fossey (Krohne France).
LES ULTRASONS RESTENT
UNE TECHNOLOGIE MATURE
ET ÉPROUVÉE
Des fabricants comme SIEMENS proposent des solutions de mesure de niveau radar
80GHz couvrant l’ensemble des besoins.
Pour pallier certaines limites des capteurs immergeables, notamment le fait
que ces derniers soient en contact avec
le milieu à mesurer, les fabricants d’instrumentation proposent des technologies sans contact. Il existe, par exemple,
des solutions basées sur une technologie optique. «Nous proposons le détecteur de niveau optique O1D300, qui utilise
le principe de la télémétrie, à savoir un
laser en temps de vol (ToF).
Si le liquide
est assez opaque pour réfléchir suffisamment de lumière, c’est une solution
très compétitive en termes de prix pour
mesurer un niveau dans un environnement intérieur», affirme Sylvio Léal (ifm
electronic France).
Mais les technologies sans contact les
plus souvent déployées dans le domaine
de l’eau restent les ultrasons et le radar.
La mesure par ultrasons repose sur le
principe de fonctionnement suivant: «Il
s’agit de l’excitation d’un cristal piézoélectrique (un disque de verre de la taille
d’une pièce de monnaie): le cristal est
polarisé et se dilate à une certaine fréquence lorsqu’une énergie électrique
est appliquée à des électrodes situées à
la surface du cristal. Lorsqu’il “pulse”, le transducteur émet un faisceau ultrasonore. L’écho de retour (une impulsion
de pression) impacte à nouveau le cristal qui crée alors de l’énergie électrique
mesurable. Le temps nécessaire pour que
le signal revienne est lié à la distance de
l’objet», explique Dany Engel, dirigeant
d’ADCPro.
Le premier avantage des solutions connectées est l’accès à la donnée à distance
et en temps réel, même si la présence d’un datalogger est toujours privilégiée dans
certaines applications pour s’assurer de ne pas perdre de données.
Depuis les tout premiers modèles analogiques, des progrès techniques ont été
apportés aux capteurs par ultrasons, en
particulier le passage à l’électronique
numérique. Cela a significativement
facilité la mise en place et la fiabilité
des mesures par ultrasons. «Il est également possible de ne plus tenir compte des
échos parasites provenant d’objets fixes
situés sur le trajet de l’onde ultrasonore
(échelles, barres ou agitateurs) et, ainsi,
d’identifier l’écho issu de la surface du
fluide. Les signaux générés par ces “faux
échos” interféraient en fait avec le véritable écho et l’annulaient. Cela signifie
qu’aujourd’hui, il y a très peu d’applications pour lesquelles les ultrasons ne
fonctionnent pas», poursuit Dany Engel.
Il ajoute que la nature sans contact des
ultrasons fait qu’il n’y a pas de pièces
mobiles, donc pas de maintenance.
Emmanuel Kubler (Endress+Hauser
France) abonde dans ce sens: «Les ultrasons peuvent être vus comme la technologie à tout faire. Elle a l’avantage d’être très
réactive (un temps de réponse court), elle
est relativement simple et économique à
mettre en œuvre, il existe des capteurs
compacts et séparés, et elle peut être utilisée dans de nombreux domaines. Les
ultrasons sont particulièrement bien
appréciés dans le domaine de l’eau, aussi
bien pour des mesures de niveau que pour
des mesures de débit en canal ouvert. C’est
pour toutes ces raisons que nous continuons à proposer cette technologie.»
LES ULTRASONS PLUTÔT
RÉSERVÉS À DES
APPLICATIONS PARTICULIÈRES
Plusieurs personnes interrogées
pointent cependant certains inconvénients des ultrasons. «Les mesures par
ultrasons, tout comme les mesures par
radar vont être sensibles à la mousse
quand celle-ci est présente en quantité
importante», indique Christophe Barbier
(Siemens France). La technologie des
ultrasons peut également être pénalisée
par l’environnement extérieur. «Quand
il y a des intempéries, beaucoup de vent ou
alors de fortes variations de température,
nous privilégions la technologie radar.
En revanche, les ultrasons sont adaptés
lorsque l’on est en présence de glace ou
de condensation», nuance Emmanuel
Kubler (Endress+Hauser France).
Dans le cadre de l’autosurveillance des réseaux d’eaux usées, SOFREL DL4W,
le datalogger 2G/4G LPWAN alimente et pilote des capteurs analogiques
ou modbus dans des sites dépourvus d’électricité.
Pour Dany Engel (ADCPro), «les appareils
de mesure par ultrasons ont encore évolué
pour, par exemple, intégrer la maintenance prévisionnelle, faisant de ces
derniers, non plus de simples capteurs de
niveau, mais de petits contrôleurs de stations de pompage. Et, pourtant, l’un des
mythes les plus récents est que la mesure
par radar serait supérieure à celle par
ultrasons». Ce qu’affirme Joan Petringer
(Paratronic): «En plus d’être inférieurs
technologiquement parlant, les ultrasons
représentent aujourd’hui un volume de
vente moins important que celui du radar cela explique aussi la baisse du coût des
capteurs radar. On retrouve encore des
mesures par ultrasons en sortie de STEP,
mais cette technologie tend à disparaître
au profit du radar.»
Il y a une course à des fréquences toujours plus élevée, parce que l’utilisateur n’est pas
au millimètre près dans un poste de relevage, ou dans un château d’eau. Sur le terrain,
les modèles 24 GHz répondent très bien aux besoins.
La technologie radar à ondes électromagnétiques continues modulées en
fréquence (FMCW) repose sur l’émission d’une énergie radiofréquence et
la mesure du temps (une fraction de
microseconde) que met le signal réfléchi
par une surface, dont la constante diélectrique est nettement plus élevée que
celle de l’air l’eau en est un parfait
exemple, mais il ne faut pas qu’il y ait
d’obstructions, avec une constante diélectrique élevée aussi, sur le trajet de
l’onde à revenir au capteur. «Le radar
FMCW mesure le temps de vol entre lui et
la surface en émettant en continu, c’est à-dire en faisant varier constamment
la fréquence du signal.
Cette méthode est réputée être plus précise, en raison de son angle de rayonnement plus
étroit et, dans la plupart des cas, d’un
signal plus fort, qu’un radar à impulsions», rappelle Dany Engel (ADCPro).
«À l’intérieur des réseaux d’assainissement, où les gradients de température
sont absents, les technologies ultrason ou
ToF restent les meilleurs rapports coût/
bénéfice», estime enfin François Hamon
(Greencityzen).
LE RADAR PRÉSENTE
BEAUCOUP D’AVANTAGES
La configuration d’un capteur peut très facilement se faire depuis un smartphone
équipé d’une interface Bluetooth. Et il est possible de remonter, de manière automatisée,
les données vers un cloud tel que Netilion, les rendant ainsi accessibles depuis
n’importe quel endroit connecté.
Les avantages de la technologie radar
dans le domaine de l’eau résident, donc,
notamment, dans sa polyvalence, sa fiabilité, la précision des mesures, l’absence
de perturbations par tous les phénomènes externes, excepté la nature
conductrice du fluide à mesurer, dans
la facilité d’installation et d’exploitation, etc. «Les nouvelles technologies en
électronique, comme les cartes flexibles,
permettent de réduire les dimensions
des boîtiers, qui, de plus, sont désormais
en plastique. Mais la miniaturisation ne
va pas jusqu’à pouvoir utiliser un capteur
radar pour des mesures souterraines»,
constate Max Fossey (Krohne France).
Les capteurs radar sont aujourd’hui
grandement plus simples à configurer que les premières générations. Si
l’utilisation des capteurs radars étaient
plutôt réservés à des spécialistes de
l’instrumentation, le réglage se limite
aujourd’hui au choix de la distance ou du
niveau et de la hauteur à mesurer. «Il n’y
a plus besoin de connaître la valeur diélectrique du fluide, la zone morte, etc. Très
concrètement, le Quick Start (la notice de
mise en service) du plus simple des capteurs radars avait 24 pages et se résume
aujourd’hui à une feuille A4», poursuit
Max Fossey.
Mais les évolutions en termes de facilité d’utilisation, et pas uniquement pour
les capteurs radar, portent sur d’autres
aspects encore. Les opérations de configuration peuvent très facilement se faire
depuis un smartphone équipé d’une
interface Bluetooth et d’une application. «Et il est possible de remonter, de
manière automatisée, les données vers un
cloud tel que Netilion, les rendant ainsi
accessibles depuis n’importe quel endroit
connecté», ajoute Emmanuel Kubler
(Endress+Hauser France). Cela est même
possible pour des capteurs autonomes
en énergie, tels que le radar Micropilot FWR30 d’Endress+Hauser. «Dès que l’on
parle de transmission sans fil et d’autonomie, il est question de la durée de vie des
batteries. S’il était envisageable d’associer un panneau solaire à un système de
transmission 2G/3G, nos capteurs autonomes Vegapuls Air affichent aujourd’hui
des durées vie de plusieurs années. Il y
a une demande de ce type de solutions,
parce que les clients s’affranchissent des
coûts liés à la pose de câbles», rappelle
Guy Deiber (Vega Technique).
Pour François Hamon (Greencityzen),
«le premier avantage des solutions
connectées est bien évidemment l’accès à la donnée à distance et en temps
réel, même si la présence d’un datalogger est toujours privilégiée dans certaines applications pour s’assurer de ne
pas perdre de données. Mais ces solutions
s’intègrent dans des écosystèmes interopérables qui permettent de mobiliser de
multiples outils d’analyse des données et
de prise de décision».
VERS LE DÉPLOIEMENT
DE CAPTEURS CONNECTÉS
ET AUTONOMES
Transmetteur de niveau et de débit
Rosemount™ 1208C – Technologie radar
FMCW 80 GHz.
Ce que confirme Jean Garnier, spécialiste IIoT chez Wika Instruments : «De
plus en plus de fabricants investissent
dans le segment des solutions connectées,
en s’appuyant sur des partenariats avec
des acteurs du numérique. Nous avons
par exemple développé des capteurs de
niveau d’eau connectés compatibles avec
le réseau LPWAN de Loriot. En transmettant des données en temps réel via des
réseaux LPWAN ou NB-IoT [LoRaWAN,
mais aussi 4G/LTE-M, NDR], les capteurs connectés s’intègrent aux systèmes d’aide
à la décision, à l’automatisation des procédés et aux modèles prédictifs.»
«L’avenir de l’internet des objets (IoT)
s’annonce particulièrement prometteur,
renchérit Dany Engel (ADCPro). Couplé
avec les technologies d’intelligence artificielle (AIoT) actuellement en plein essor,
il pourrait permettre entre autres, d’améliorer la maintenance, tant prévisionnelle
que corrective. À terme, si les capacités
de bande passante augmentent, si des
protocoles sécurisés protègent efficacement les données, et si la compatibilité
entre les différents appareils est assurée,
il est raisonnable d’imaginer, que comme
dans d’autres applications, les solutions
connectées prennent le pas sur les solutions actuelles plus classiques dans le
choix d’une mesure de niveau.»
Mesure par technologie bullage BubbleFLO 2.
«La part d’instrumentation traditionnelle reste majoritaire. On peut avoir
ponctuellement des demandes de capteurs
connectés, mais nous savons également
proposer une gamme de transmission
de la donnée à distance RTU (Remote
Terminal Unit), permettant de connecter des instruments traditionnels, ou de
libérer les données disponibles qui restent,
la plupart du temps, bloquées dans les
capteurs déjà installés, faute d’interface
de communication adaptée», nuance
Christophe Barbier (Siemens France).
«Quelle que soit la technologie (piezo,
ultrason, radar), la mesure de niveau
connectée et autonome continue
de se développer rapidement car elle
permet de suivre à distance les ouvrages
et d’être alerté en cas de comportement
anormal.
La remontée de données vers
un système de supervision et de traitement de données permettant une analyse
sur le long terme et une amélioration des
performances des systèmes. La mesure de
niveau est souvent localisée à des endroits
difficiles, sous des tampons en fonte ou
à l’intérieur de bâtiments mais nécessite
quand même une très grande fiabilité
dans la transmission des données, d’où
la nécessité d’avoir des produits performants tels qu’un datalogger communicants, comme le SOFREL DL4W offrant
une grande autonomie», explique
Frédéric KNITTEL, product Manager
chez Lacroix Environnement.
LES CAPTEURS RADAR 80 GHZ
DEVIENNENT PRÉPONDÉRANTS
Autre avantage de la technologie radar,
les utilisateurs n’ont à planifier ni vérification, ni étalonnage. «Il n’y a aucune
contrainte métrologique comme on
peut en avoir avec un capteur de pression, par exemple. Le vieillissement du
quartz qui sert de référence de temps
dans un capteur radar est de l’ordre de
quelques ppm sur des années, ce qui correspond à 0,01 mm pour la mesure de
niveau, largement dans les tolérances du
capteur. Et, même avec des capteurs de
pression hydrostatique pendulaires, je
n’ai pas souvenir de clients faisant des
vérifications périodiques», précise Guy
Deiber (Vega Technique). Emmanuel
Kubler (Endress+Hauser France) le
confirme en ajoutant qu’«il est toujours possible de réaliser la vérification,
ou l’étalonnage, d’un capteur en mettant
une potence réglable pour comparer les
mesures en plusieurs points. C’est bien
souvent sur des applications de mesure
de débit en canal ouvert, parce qu’il s’agit
de points de mesure réglementaires».
Le NivuLink Radar à haute autonomie de chez Nivus.
Une première évolution majeure dans
le domaine de la mesure radar est la
montée de la fréquence de fonctionnement desdits radars. Les premiers
modèles fonctionnaient à une fréquence de 6 GHz, les générations suivantes ont ensuite travaillé à 26 GHz et,
aujourd’hui, à 80 GHz, grâce, notamment, au développement des composants hyperfréquences et à la libération
successive des bandes de fréquences.
«Aujourd’hui, nous travaillons, dans
90% des applications, avec des modèles
80 GHz, parce qu’ils présentent l’avantage d’un signal avec des angles d’émission
beaucoup plus faibles qu’aux fréquences
inférieures», explique Guy Deiber (Vega
Technique).
Cette caractéristique est particulièrement intéressante lorsque le capteur
radar doit être installé dans une fosse
de relevage, encombrée d’une échelle, de
tuyaux ou de renforts. Emmanuel Kubler
(Endress+Hauser France) fait toutefois
remarquer que «la fréquence de 80 GHz
n’est pas forcément indispensable pour la
plupart des applications dans le domaine
de l’eau. Nous proposons d’ailleurs, principalement, des modèles fonctionnant
à 26 GHz».
Et Joan Petringer (Paratronic)
de renchérir : «On constate une course
à une bande de fréquences toujours plus
élevée et une uniformisation des gammes.
Mais sur le terrain, l’utilisateur n’est pas
au millimètre près dans un poste de relevage ou un château d’eau. Le choix du
modèle est fait selon l’application et les
besoins.»
La société Hydreka dispose ainsi de trois
technologies utilisées dans le cadre des
diagnostics temporaires réglementaires
et des instrumentations permanentes :
la mesure par capteur piézométrique
immergé (permettant d’anticiper les
problématiques liés aux mousses,
macrodéchets, etc.), la mesure par
capteur sans contact radar HR22, sans
bande morte pour faciliter l’installation
dans les réseaux, et enfin la technologie bullage, spécialement adaptée à la
mesure de niveau en canal venturi ou en
diagnostic assainissement, notamment
prisée pour sa précision et ses besoins
limités en termes de maintenance.
LE PRIX DES CAPTEURS RADAR
A DRASTIQUEMENT BAISSÉ
D’aucuns pourraient croire que la technologie radar ne présente que des avantages. C’est ce que certaines personnes
interrogées affirment, mais comme on
le mentionnait précédemment en évoquant les atouts des ultrasons, la mesure
radar a, quand même, certaines limites
telles que le risque de perturbations du
signal en présence de glace ou de forte
condensation. «Un autre frein peut être
le cône de diffusion [focalisation du faisceau, NDR], parce que la présence, par
exemple, d’un agitateur à l’intérieur du
réservoir va générer des échos parasites
dans le champ d’émission du radar»,
ajoute Sylvio Léal (ifm electronic France).
Une autre évolution majeure a marqué la
mesure radar ces dernières années, c’est
la baisse drastique des prix. S’il ne s’agissait pas de la technologie la plus compétitive il y a des années c’est le moins
que l’on peut et ce qui était le principal
frein au déploiement de la technologie
radar face aux ultrasons, la situation a
bien changé aujourd’hui.
Avec la démocratisation de la technologie radar, les
quantités de capteurs vendus ont augmenté significativement notamment
avec de nouveaux débouchés comme le
secteur de l’eau, ce qui permet aux
fabricants d’optimiser le prix de revient.
«Le prix d’un capteur radar se rapproche désormais de celui d’un modèle
par ultrasons, et la (petite) différence de
prix peut facilement se justifier par la
possibilité de mieux sécuriser son processus de mesure», met en avant Sylvio Léal
(ifm electronic France). Il faut compter,
quel que soit le fabricant, un prix aux
alentours de 500 euros pour les premiers modèles d’entrée de gamme. Joan
Petringer (Paratronic) avance même que
«ces capteurs sont devenus des consommables pour certains clients et qu’une
maintenance réduite est un critère de
choix pour eux, parce que c’est désormais l’intervention des personnels qui
coûte cher».
Au-delà des prix compétitifs, la démocratisation de la technologie radar peut
également s’expliquer par le travail
d’évangélisation du marché, mené par
des fabricants très actifs, tels que Vega,
depuis des années. «Aujourd’hui, notre
objectif est d’accompagner nos clients
pour définir les meilleurs produits pour
leurs applications, au travers de notre
action commerciale, de la présence de
techniciens itinérants et sédentaires
sur le territoire français», indique Guy
Deiber (Vega Technique).
La connaissance des différentes technologies de mesure de niveau, ainsi
que de leurs forces et faiblesses n’est
qu’une étape pour les exploitants, les
industriels et tous les acteurs du marché de l’eau. «Les choix se font en fonction des contraintes liées à l’application,
eaux potable, usées et industrielles ne
présentant pas les mêmes difficultés de
mesure. La simplicité d’installation et
de mise en service est donc un critère
important à prendre en compte», insiste
Christophe Barbier (Siemens France).
«Un projet n’a de sens que si le coût
de la solution est couvert par les bénéfices escomptés. L’échelle de déploiement des
capteurs impose ainsi des contraintes
sur les coûts», ajoute François Hamon
(Greencityzen).
LES FABRICANTS
ACCOMPAGNENT
LES UTILISATEURS
«Chaque modification répondant à un
enjeu, nous devons être à même de comprendre cet enjeu et l’impact sur la production de l’industriel. Pour cela, il est
essentiel d’aborder, avec lui, les aspects
techniques, économiques, de gestion et de
vision à long terme, afin de déterminer
la solution technique la plus adaptée à
son application et à l’objectif à atteindre
(meilleure compréhension du procédé,
optimisation de sa gestion, aide à la prise
de décision en maintenance…)», explique
Sylvio Léal (ifm electronic France).
Des fabricants proposent d’ailleurs
des outils pour aider les utilisateurs
dans leur sélection (voir encadré).
«Sur notre site Internet, nous avons un
“configurateur” destinés à nos utilisateurs et nos partenaires pour leur faciliter la prise de décision en fonction du
procédé, des attentes et des applications déjà proposées par notre groupe»,
signale Max Fossey (Krohne France).
Endress+Hauser propose, de son côté,
l’outil en ligne Applicator. Les équipes
commerciales prennent ensuite le relais
pour le dimensionnement et les conseils.
L’éventail des technologies et des produits disponibles fait toutefois dire à
Dany Engel (ADCPro) que «la littérature
présentant, péremptoirement, des listes
d’avantages et d’inconvénients pour
chaque technologie est très abondante
sur le Web. Abondante mais, finalement,
un peu réductrice, car il y a finalement
autant de réponses que de couples technologie/application. Chaque technologie
a ses propres avantages et inconvénients,
et certaines peuvent convenir à plusieurs
types d’applications. La méthode la plus
avantageuse dépendra de la bonne prise
en compte de toutes les caractéristiques
spécifiques à l’application». Matthieu
SCHORPP, ingénieur commercial chez
NKE instrumentation, explique par ailleurs : «La compacité et la discrétion
du matériel sont également des aspects
importants dès lors que la zone à instrumenter est sujette à des risques de vandalisme. Nos équipements, composés d’un
capteur de pression et d’un transmetteur
4G, permettent de mesurer, enregistrer
et transmettre le niveau de l’eau de façon
autonome, tout en s’insérant entièrement
dans un tubage de diamètre 2’’ (50mm),
pour les suivis de niveau d’eau dans le
milieu naturel ou la surveillance des
niveaux d’eau souterraine».
Et il ne faut pas sous-estimer un autre
paramètre dans le choix d’un capteur
de niveau, et ce qui est vrai aussi pour
tous les types de capteurs et analyseurs.
«Au-delà des avantages et inconvénients,
ainsi que de la question du budget, il y
a vraiment des habitudes de marché. En
assainissement, par exemple, il y a deux
écoles: les clients qui privilégient les technologies de mesure niveau économiques,
comme les capteurs immergeables, et
les clients qui ne veulent plus du tout
entendre parler des capteurs immergés et
qui se tournent vers le radar», explique
Joan Petringer (Paratronic). Ce qui fait
dire à François Hamon (Greencityzen)
que «derrière l’instrumentation, il y a un
enjeu de transformation du métier, enjeu
qui est souvent sous-estimé. Obtenir les
bénéfices pour l’organisation se joue
souvent dans l’adaptation des modes de
fonctionnement».
