Tous les grands constructeurs d'appareils de détection acoustique de fuite passent vers les technologies numériques et la télétransmission de données. Le succès de ces appareils n?intervient que si une stratégie claire de recherche de fuites a été définie et avec un personnel bien formé.
L'année s’annonce sèche, les gaspillages ne sont plus acceptables par la perte d'eau et le manque à gagner qu’ils entraînent ; dans un tel contexte, la lutte contre les pertes d'eau et la chasse aux fuites ne peut que se développer... à l'image de ce qui se passe en Grande-Bretagne où le rendement d’un réseau est un critère d’évaluation de l'exploitant très stimulant. D'un autre côté, les exploitants sont confrontés aux coûts de recherche de fuite (personnel de nuit, interventions sur chaussées, etc.). Les équipements évoluent mais la manière de chercher reste essentielle : « Trouver une fuite c'est 40 % de matériel et 60 % d’opérateur bien formé et il faut deux ans pour en former un », affirme Alain Gache de Veolia Eau à Lyon. Autre préoccupation, réduire le temps d'intervention entre la détection d'une fuite et sa réparation.
Sauf à trouver spontanément une fuite du fait de son ampleur ou de ses conséquences, la recherche de fuites s’inscrit dans une démarche systématique. D'abord celle toute simple du fontainier qui, lors d'une intervention, exerce sa curiosité à proximité de son chantier et avec des moyens simples. Un geste de routine qui coûte peu et peut mettre en évidence une fuite.
La méthode la plus sûre consiste à construire un plan d'action rigoureux pour ne pas laisser échapper de zones et surtout établir des priorités dans les recherches sur le terrain. Première exigence, une bonne connaissance du réseau : cartographie, nature et diamètre des canalisations, année de pose et réparations si possible. Les SIG favorisent cette démarche mais elle est encore loin d’être généralisée. Analyser la production et la consommation suppose de
connaître l’emplacement des compteurs, leur état, leur précision. Ensuite, le zonage du réseau consiste à découper des secteurs isolables, assez homogènes sur un plan hydraulique. C’est sur ces zones que l’on procédera au comptage nocturne des débits (généralement entre 2 et 4 heures) : la valeur trouvée est considérée comme le débit de fuite de cette zone. Encore faut-il bien s’assurer des activités industrielles nocturnes qui peuvent perturber ce chiffre. Pour cette opération de comptage, le soin apporté aux compteurs et à leur mise en œuvre est essentiel (Voir dossier EIN n° 281, avril 2005).
À partir de là, il devient possible d’organiser les priorités dans les actions de détection des fuites puisque l’on dispose du rendement du réseau et de son ILF (indice linéaire de fuites). Une attention particulière doit être portée sur les choix de secteurs à contrôler à partir de logiciels tenant compte du réseau : âge, matériaux, sollicitations, branchements etc.
Aujourd’hui, de manière quasi systématique en milieu urbain, la prélocalisation de la fuite est réalisée à partir d’écoutes nocturnes automatiques. Les prélocalisateurs sont descendus au niveau des bouches à clé par un câble. Aimantés, ils se collent sur la vanne. Leur installation ne prend que quelques minutes par appareil, le jour. Une zone peut en recevoir de 5 à 50. Ils enregistrent les bruits transmis par la canalisation dans l’intervalle horaire préprogrammé. Le lendemain ils sont relevés et contrôlés : fuite ou pas fuite à proximité grâce à une led colorée. Les capteurs sont éloignés de 150 à 300 m sur réseau fonte, moins sur un réseau PVC. Les modèles de prélocalisateurs s’appellent Phocus 2 chez Primayer (existe en version SMS) ; le système comprend une mallette contenant une interface destinée à programmer (numéro et base de temps) les appareils et à récupérer les données. Les dépouillements sont faits sur ordinateur.
Neotek
Chez Hydreka les prélocalisateurs sont les Permalog 3 ; ils peuvent travailler en solo (indicateur vert/rouge de fuite) ou en
nombre sur plusieurs semaines par l’intermédiaire d'un PC avec liaison IR, ou sous forme « Patrouilleur » ; chaque appareil est alors muni d’une antenne radio qui émet les données récupérées dans un véhicule roulant à proximité des appareils installés.
Hydreka se démarque par cette solution radio et non téléphone qui apporte des avantages au niveau des abonnements. C'est même le cheval de bataille de la société qui parie sur le développement de réseaux radio de communication (chaque appareil quel qu'il soit est équipé d'un émetteur) comme l'explique Alain Soulié, Directeur général d’Hydreka : « sur le même réseau radio nous pouvons faire transiter toutes sortes d'informations en provenance des réseaux d’eau potable et usées : comptage, niveaux, bruits etc... Données qui sont concentrées par un récepteur radio qui lui-même les réexpédie vers un point central. Les coûts de transmissions sont nettement réduits et le système est plus fiable et opérationnel (moins de zones d’ombre) ».
Dans un tel système, un point de mesure de prélocalisation coûterait environ 800 € / pièce, et l'on peut mettre toute sorte de capteurs derrière un émetteur. C’est un renversement de stratégie qui met la communication en avant pour répondre à la globalité des besoins d'un exploitant. Alain Soulié espère annoncer de nouvelles références dès ce printemps.
A-Z Radio de Radiodétection sont des enregistreurs installés sur des points de contacts fixes du réseau (hydrant, tête de robinet, tête de vanne, ventouse, etc.) à environ 200 à 300 mètres d'intervalle les uns des autres. L’enregistrement se fera entre 2 heures et 4 heures du matin. Le lendemain ou au maximum dans un délai de 32 jours, les données sont relevées à distance par simple passage à l'endroit où se trouvent les enregistreurs.
Sewerin propose ses prélocalisateurs SePem02 également en valises et la possibilité de coupler et programmer 8 valises soit 48 appareils. Le concept SePem02 propose l’utilisation de plusieurs types de capteurs interchangeables : un capteur de contact piézo pour les réseaux métalliques, un capteur hydrophone en contact avec le fluide pour réseaux non métalliques ou de gros diamètre et un capteur de pression pour la mesure en continu de la pression sur le réseau et mesure de coups de bélier.
SebaRESEAUX propose, de son côté, le système de pré-localisation Sebalog composé d'un ensemble de loggers associé à un module Commander. Les loggers, placés sur la canalisation, enregistrent le niveau de bruit et de fréquence des fuites d'eau. Cette méthode s’avère particulièrement efficace sur les ouvrages en matière plastique. Le terminal Commander permet la programmation et la lecture des loggers par onde radio, ce qui évite toute manipulation sur site.
L'opérateur peut récupérer les enregistrements stockés dans la mémoire des Sebalog pour analyser les données a posteriori ou bien travailler en temps réel grâce à une synchronisation d’horloge entre les loggers déployés sur le terrain et le module Commander. Un logiciel convivial en français complète l'offre. La petite taille des Sebalog (110 mm de haut) leur permet de se glisser dans des espaces des plus réduits.
La prélocalisation a identifié une portion de conduite, il faut maintenant localiser la fuite.
à un demi-mètre près voire moins.
Localiser précisément
On utilise alors un corrélateur et presque systématiquement ensuite une confirmation par un appareil d’écoute au sol (maintenant en Bluetooth chez Primayer). En effet, si les lois de l’acoustique sont parfaitement connues, le corrélateur travaille dans un milieu complexe : canalisations hétérogènes, matériaux divers, terrains changeants, etc.
Pour Thierry Hoffmann, Directeur de Sewerin France, le marché des corrélateurs a presque décuplé ces dix dernières années : « d’une quinzaine par an, il s’établit aujourd’hui autour de 150, ce qui démocratise la méthode ». Arrivée de produits importés, pressions sur les prix de la part des clients, formations à la va-vite, tout cela n’a pas profité tellement à une bonne utilisation de ces appareils, dont un certain nombre prennent la poussière sur des étagères. « Il faut absolument une bonne formation et de l’accompagnement et cela se paye » diagnostique Thierry Hoffmann qui précise que depuis deux ans sa société a installé un petit réseau enterré pour la formation.
Même analyse chez Primayer, Hydreka et Gerris, prestataire de services en recherches de fuites depuis 45 ans. Pour son Directeur Opérationnel, Michel Bobin, une solide formation et une pratique régulière de la détection des fuites est indispensable pour pleinement tirer parti de ces matériels : « Si une commune peut mettre un technicien à plein temps sur une application de détection des fuites, cela vaut la peine de s’équiper d’un corrélateur. Si cela n’est pas le cas, mieux vaut s’orienter vers une prestation de service ponctuelle ou régulière ».
À cet effet (voir encadré) Gerris propose plusieurs formules de contrats adaptées aux besoins de communes qui ne souhaitent pas s’équiper de ces matériels exigeants en termes de formation et de savoir-faire.
Du coup, les constructeurs ont allégé leurs modèles. Au fil du temps, ils ont gagné en robustesse et disposent de logiciels de dépouillement performants, de filtres fréquentiels etc. : SeCorr 05 et 08 chez Sewerin, Eureka2 et 2R chez Primayer, Log 3000 chez Wagameit, diffusé en France par Neotek, Lokal 300 de Fast chez Radiodétection, les séries HL500, HL5000, Correlux P1 de Seba-RESEAUX et DigiCALL d’Hydreka. Ce dernier revendique une amélioration essentielle : la numérisation totale (dès le recueil du signal avant amplification) et l’utilisation de trois capteurs, ce qui permet d’analyser plus rapidement une situation au niveau d’un embranchement en Té. Des filtres en fréquence permettent d’affiner les mesures pour pouvoir détecter des fuites superposées.
Mais la nécessité d'une recherche toujours plus fine avec toujours moins de personnel pousse les technologies. Sewerin développe depuis peu un système d’écoute permanente avec GSM (voir encadré Dijon). De son côté, Primayer commercialise depuis deux ans Enigma™, un système de détection des bruits et de corrélation développé sur Londres dans un secteur trop maillé pour effectuer des zonages. Les capteurs (huit généralement) sont disposés sur une zone entière et laissés la nuit pendant laquelle ils accumulent les données. Toutes les horloges des capteurs sont synchrones. Lorsque les données nécessaires à l’analyse ont été recueillies, les appareils sont remontés et le dépouillement informatique se fait au calme avec des multicorrélations : capteurs 1-2 puis 1-3 etc. Il est ainsi possible de recouper des corrélations et de confirmer une fuite plusieurs fois.
Le SoundSens® d’Hydreka travaille sur le même principe. Les différences se font sentir ensuite au niveau de la puissance de traitement des signaux recueillis, des corrélations possibles, des filtres de fréquence etc. La fuite est localisée automatiquement. « C’est un outil très puissant, confirme Vincent Favre d’Hydreka. Son prix d’environ 15 k€ se justifie par rapport à un corrélateur simple de 6 à 10 k€. L’appareil est commercialisé depuis trois ans et nous avons eu de très bons résultats comme à la Lyonnaise des Eaux Mougins ».
Mais tous ces appareils trouvent leurs limites notamment sur les portions rurales.
longues, sans point d’accès, ainsi que sur les gros diamètres. Avec Variotec® 8, Thierry Hoffmann de Sewerin a la réponse : la détection par gaz. Il s'agit d’envoyer un gaz traceur (mélange azote/hélium ou hydrogène). En suivant le parcours de la canalisation (qu'il faut connaître) avec un détecteur de gaz, on retrouve le point de fuite avec une précision suffisante. Une solution très efficace mais qui reste limitée à une niche « et qui ne peut pas être mise en œuvre lorsqu’il y a trop de vent » précise Michel Bobin.
Autre solution, le SoundPrint® SmartBall™, un système de détection acoustique des fuites d’eau proposé par Advitam, société spécialisée depuis de nombreuses années dans l’instrumentation, la surveillance et l'auscultation d’ouvrages d’art.
SoundPrint® SmartBall™ est basé sur la technique acoustique SoundPrint® utilisée depuis 1994 pour la surveillance en continu des ouvrages d'art. Mais, depuis, le procédé a évolué pour s’adapter aux conduites de grands diamètres. « Avec cette technique, explique Grégoire Jeanson, Commercial Manager Pipes chez Advitam, nous avons choisi de nous concentrer sur les conduites de transfert d'eau en pression en apportant une nouvelle approche technique. De nombreux intervenants travaillent déjà sur les réseaux de distribution et globalement, les techniques de corrélation acoustique fonctionnent. Par contre, elles arrivent en limite d’épure dès que le diamètre des conduites, sont difficilement accessibles et dépasse 300 ou 400 mm. »
SoundPrint® SmartBall™ est une balle de 65 mm de diamètre, insérée dans un ballon en mousse autonome, contenant, entre autre, un enregistreur acoustique qui sera portée par le flux et récupérée en aval de la conduite. Pendant son déplacement, elle enregistrera les informations acoustiques des fuites qu'elle rencontre ainsi que de nombreux autres paramètres permettant de définir leur localisation. Après récupération de la balle, les informations enregistrées seront analysées pour donner une localisation précise des fuites. Le procédé fonctionne jusqu’à des DN 3000 et plus. Très récent, il est en voie de commercialisation en Europe : des projets pilotes sont en train de se mettre en place pour le printemps. Mais des contrats ont d’ores et déjà été signés aux États-Unis.
Technologie et méthodes
Quelle fuite réparer d’abord ?
Primayer propose son Leak Sizer® pour mieux orienter ses choix. Basé sur l’analyse de l’énergie acoustique en fonction de la fréquence, d'une base de données de cas types, du diamètre de canalisation, l'appareil va estimer l’importance de la fuite. L'appareil, développé en Grande-Bretagne avec Southwest Water, est disponible depuis le début de l’année 2006.
En France, les taux de fuites sont très variables. Marie-Cécile de Chezelles, spécialiste distribution à la direction technique de l’eau de Lyonnaise des Eaux annonce un rendement consolidé sur la France d’environ 76 % sur les 1 500 contrats de délégations urbaines et ruraux. Avec des variations considérables : 94 % en rive gauche à Paris et 70 à 75 % en zone rurale, mais à Paris l'ILC (consommation) est de 250 m³/km/j et inférieur à 10 en zone rurale. « La différence rural-urbain se fait sentir aussi au niveau de l’énergie » explique Philippe Grand, directeur des exploitations chez Lyonnaise des Eaux en région lyonnaise. Son réseau s'étend sur 10 400 km pour 230 000 clients (55 Mm³) mais surtout, il culmine vers 1 000 m (avec 450 réducteurs de pression qui ne favorisent pas l’écoute). Une eau qui a franchi plusieurs vallées a plus de
T.D.Williamson France distribue la gamme du fabricant suisse Gutermann
T.D.Williamson France distribue la gamme d’appareils de détection de fuites du fabricant suisse Gutermann (corrélateurs acoustiques, loggers et détecteurs acoustiques numériques).
Le développement des loggers a répondu à un objectif d’efficacité et de gain de coût. Les loggers proposés (Zonescan 800) sont un condensé des technologies existantes. Ils ont une fonction basique statistique de bruits et offrent en outre l’avantage de corréler entre eux. Ils fonctionnent par télétransmission radio permettant ainsi des relevés en voiture. Mais ils peuvent aussi être pilotés via une antenne GSM regroupant six loggers en même temps, ce qui représente une grande économie de forfaits GSM. Ces loggers sont également bidirectionnels, ce qui permet de modifier à tout moment les paramètres du logger et aussi de corréler depuis le bureau.
L’équipe peut ainsi se rendre directement sur le point de fuites sans avoir à procéder au préalable à une corrélation avec du matériel traditionnel. Dans la gamme des corrélateurs acoustiques, le nouvel appareil, Aquascan 610, est un matériel fortement miniaturisé intégrant la technologie Bluetooth (suppression des câbles y compris pour les accéléromètres). Cette conception très pointue a permis de réduire de façon considérable le coût de fonctionnement et le prix de vente des loggers par rapport à un système traditionnel pour lequel il faut prévoir une antenne GSM par logger.
Valeur que celle restée en fond, les priorités sont là. Autre différence, la tranquillité de la campagne, qui permet les recherches de jour... et l’actualisation de la connaissance du réseau. Cinq personnes sont affectées à la recherche de fuites, sans prélocalisateur mais avec une stratégie d’écoute par micro, qui remonte l’arborescence du réseau à partir des compteurs de sectorisation. À ceux-ci s’ajoutent six personnes formées sur corrélation acoustique ; tout équipement est utilisable par au moins deux personnes. Les priorités de recherche et réparation sont donc essentielles ici. Une stratégie payante puisqu’en 2005, 1 359 fuites sur réseau et 912 sur branchements ont été réparées. « L’important pour nous est de détecter au plus vite et de réparer dans les 48 heures. Ce qui n’est pas facile car les fuites se manifestent à certaines périodes : transitions gels-dégels, sécheresses, etc. »
En milieu urbain, à Lyon par exemple, Veolia a délibérément choisi la recherche avec du personnel qualifié : 10 personnes et 9 véhicules sont opérationnels depuis dix ans ; Paris et Marseille ont des équipes comparables qui soutiennent les secteurs moins bien lotis. Le volume produit est de 100 Mm³ distribué au travers de 3 000 km de canalisations (112 Mm³ et 3 700 km pour le réseau complet du Grand Lyon avec un rendement global de 79 % et un ILP de 16,6 m³/j/km). Un rendement qu’il faut améliorer d’après Claire Tillon, de la direction de l’eau du Grand Lyon. « Veolia depuis 2003 surveille étroitement les débits de nuit de ses 22 sous-réseaux. Nous devons faire un effort sur les comptages des consommations, notamment de service. Une opération est prévue en 2006 avec Veolia pour équiper chaque bouche d’un compteur. La surveillance des fuites est très importante dans les zones de balmes, car la formation de poches d’eau pourrait conduire à des accidents graves. »
Alain Gache et son équipe s’y emploient. En 2005, grosse année, 1 070 km de canalisation (sur 3 000) ont été inspectés par prélocalisation (Phocus 2) et corrélation. Et si Alain Gache avait un souhait à formuler aux constructeurs, c’est d’être un peu plus informé sur les phénomènes de dérive des bases de temps et de vieillissement des capteurs : il y a bien assez de pièges dans la recherche de fuites sans que l’appareillage ne joue des tours.
