Les platines modulaires, skids, berceaux ou racks d'analyse de l'eau permettent de réduire les coûts d'assemblage, de manutention et de maintenance, tout en collant exactement aux différents besoins des exploitants. Modulaires, faciles à installer, évolutives et simples à rétrofitter, elles sont idéales lorsqu'il est difficile ou non souhaitable d'installer des instruments de mesure directement dans le process. Explications.
Mesures de pH, conductivité, turbidité, pression, chlore... La liste des analyses que doit conduire un exploitant dans le domaine de l’eau potable, des eaux usées, des eaux industrielles ou encore un énergéticien pour ses centrales thermiques est longue. Autant de paramètres à vérifier, autant d’instruments d’analyses différents à exploiter. Avec l'obligation de tirer de multiples câbles, de placer des sondes dans les conduites, autant de charges liées
à la maintenance et de risques de pannes y afférent. Pourquoi ne pas les regrouper dans un seul endroit et même dans un seul super-analyseur ? C’est l’une des tendances qu’ont remarqué les fabricants d’instruments de mesure et d’analyse. « Les analyseurs, ce sont des boîtiers, des capteurs et des câbles, la plupart du temps livrés en vrac, remarque Guillaume Schneider chez Swan, l’un des tout premiers à avoir choisi cette solution. Le pré-assemblage permet de diminuer le travail sur site et les risques de pannes. La plupart des industriels veulent réduire leurs coûts de manutention, d’installation et de maintenance tout en respectant strictement les normes. Les platines modulaires en sont la réponse ». Au-delà des eaux brutes, potables, usées ou industrielles, ces platines simplifient les mesures analytiques dans des secteurs très divers, parmi lesquels la production d’énergie, la chimie, le pétrole et le gaz ou encore les mines. Elles peuvent être aisément personnalisées en fonction des exigences et elles améliorent la sécurité, la qualité et le rendement des unités. Avec ou sans conditionnement des échantillons, les solutions sont modulaires, évolutives et adaptées à toutes sortes d’applications. Plusieurs fabricants ont opté spécifiquement pour cette solution. C’est par exemple le cas de Swan, Proanatec, Waltron ou encore TMR. D’autres comme Endress+Hauser, Bürkert, Hach, Aqualyse, Xylem Analytics, Datalink, EFS, Anael, Cifec, Hocer ou Prominent proposent cette solution à la demande, lorsqu’il est difficile ou non souhaitable d’installer des instruments de mesure directement dans le process, ou lorsque le standard n’est pas le meilleur compromis.
Optimiser les composants comme les branchements
Qu’on les appelle platines, skids, berceaux ou racks, le concept est le même : assembler et gérer depuis un même endroit, si ce n’est un même équipement, les différents instruments d’analyse de l’eau. Les fabricants semblent avoir choisi des solutions différentes pour arriver au même résultat. Chez le fabricant suisse Swan, on privilégie depuis plus de 35 ans les analyseurs sur platines standards et leur assemblage sur des rails de panneaux PVC prémontés de 30 cm de large et 85 cm de haut. Sur chacune de ces panoplies est fixé un instrument avec sa chambre de mesures. Le fait d’être prémonté nécessite, en plus d’un transmetteur, de câbles et des chambres de mesures, d’ajouter un débitmètre pour être sûr que l’eau arrive bien, ce qui permet de maîtriser la pression de l’eau et son débit. De l’eau, le système n’en prévoit bien souvent qu’une seule entrée, comme une seule entrée d’électricité qu’il suffit de raccor…
Une dérivation du circuit amène l'eau du process vers ce rack de mesures. Plus question alors de couper le process en cours quand le capteur est en panne ou qu'il faut le recalibrer. Un distributeur répartit l'eau vers chaque analyseur dont le capteur fait ses mesures et transmet ses données.
Plusieurs avantages sont avancés par les fabricants : facilité de mise en service et de mise en œuvre, optimisation de l'installation des capteurs, économie de place et gains financiers liés à l'allégement de la maintenance.
L’Américain Waltron commercialise également depuis de très nombreuses années un grand nombre de ses analyseurs en ligne sous forme de panneaux modulaires : parmi ceux-ci, le 9033, un analyseur de sodium, le 9062, un analyseur d’oxygène dissous galvanique, le 9065, un analyseur d’oxygène dissous LDO, ou encore le 2410 pour l’analyse en ligne des hydrocarbures dissous.
« Nous sommes très actifs dans la promotion et la vente de solutions prêtes à l'emploi pour l'utilisateur, explique de son côté Christian Collet, Sales Manager chez Hach. C'est une demande constante qui s'explique par des temps d’ingénierie de plus en plus court mais également par des ressources limitées de nos clients ».
Hach vient de commercialiser une nouvelle offre de panneaux modulaires pour le marché de l'eau potable. La conception optimisée de ces panneaux permet d’offrir une solution éprouvée, des temps de fabrication courts mais surtout un temps d'études réduit grâce à l'aspect modulaire de la solution.
Chez l'Allemand Bürkert, les solutions proposées reposent sur un véritable multi-analyseur modulaire, puisqu'un seul boîtier de commandes permet l'assemblage de capteurs (cubes), chacun d’entre eux étant un paramètre distinct. Là encore il n’y a qu'une seule entrée d’eau, qu’une sortie des mesures.
Chez Endress+Hauser qui développe ce principe modulaire depuis 4 ans, les platines sont montées sur un seul panneau en Trespa®, d’environ 1 m sur 1,5 m, mais peuvent aussi prendre la taille d'un container style Algeco avec les panneaux fixés aux murs, lorsque l'application le nécessite.
C’est aussi le cas de Proanatec, qui va jusqu’à fournir des petites maisons fixes ou des cabines en remorque « pour les industriels qui n’ont pas de local dédié ou qui veulent faire des campagnes de mesures sur des lieux isolés », explique Franck Cussemane. Dans ce dernier cas, il faut néanmoins prévoir une alimentation électrique proche afin de garantir le chauffage, la lumière et tout ce qui est nécessaire au bon fonctionnement des analyseurs.
TMR propose de son côté des solutions complètes regroupant des capteurs, des transmetteurs-régulateurs, des pompes doseuses et accessoires, des groupes de préparation de floculant en poudre ou émulsions, des agitateurs et bien d'autres solutions qui dépassent largement l'instrumentation physico-chimique. Les solutions dépassent souvent l'analyse stricto sensu pour déborder sur les domaines du dosage, de la régulation voire de l’automatisation, pour s'adapter parfaitement aux spécifi-
tés des process et aux besoins du client.
Car pour tous, il s’agit de fournir du sur-mesure et du clé en main. « L’exploitant nous fournit un cahier des charges avec les types de mesures souhaitées et ses conditions de process, explique Aurelia Genet, chez Endress+Hauser. Avec notre équipe projets et notre équipe “solutions”, nous proposons la meilleure réponse à la demande des diverses analyses ».
Évidemment, le coût d’achat de telles platines qui intègrent de l’ingénierie est un peu supérieur à la somme des analyseurs commandés, mais le surplus est compensé, pour un exploitant, par le gain de temps à ne pas effectuer de multiples installations indépendantes ou à construire lui-même sa platine multi-paramètres. C’est pourquoi cette approche semble avoir de plus en plus leur faveur.
Des applications très diversifiées
Qu’il s’agisse de suivre la qualité de l’eau en continu, de minimiser les risques de corrosion des circuits eau/vapeur, de réduire des coûts grâce à un contrôle fiable de la concentration en produits, les applications sont très diversifiées et concernent aussi bien l’eau brute, l’eau potable traitée ou les eaux industrielles. « Pas encore les eaux usées. Dans ce secteur, l’analyse est encore la troisième roue du carrosse », reconnaît Guillaume Schneider chez Swan. Mais il n’y a pas que dans l’énergie ou le traitement de l’eau que ces platines modulaires sont utilisées. Les industries agro-alimentaires ou pharmaceutiques y recourent comme le tertiaire (hôpitaux, écoles, bâtiments publics), où il faut surveiller la qualité des eaux en vue de détecter ou plutôt éviter l’apparition et la prolifération de légionelles. « Régulièrement, nous devons injecter du chlore, mais le taux de cet élément doit être surveillé afin de ne pas le surdoser. Les légionelles peuvent s’y adapter », avertit Olivier Bertrand, de chez Bürkert. La mesure du taux de chlore est alors bien plus aisée avec des platines en dérivation des circuits principaux plutôt que par des capteurs inclus dans la tuyauterie. Dans son rapport de 2006, l’Ineris (Institut national de l’environnement industriel et des risques) suggère toute une liste de paramètres à contrôler pour éviter une prolifération de ces bactéries : pression, pH, titre hydrotimétrique, titre alcalimétrique, chlorures, turbidité, conductivité électrique. Autant de paramètres que l’on retrouve généralement dans les analyses d’eaux potables ou industrielles.
Les platines modulaires permettent la surveillance régulière des installations, de leur maintenance ou de la régulation des
produits injectés. Chaque paramètre est mesuré par un analyseur, autant d'instruments qui doivent envoyer leurs données via des transmetteurs sans aucune perte à la salle de commande ou encore à un automate (cf. l’encadré).
La plupart des fabricants prévoient de transmettre les données des analyseurs en filaire par transmission analogique 4-20 mA, mais bien d'autres solutions sont possibles.
Le modèle 8905 de Bürkert peut ainsi envoyer ses données par GPRS, par exemple pour des captages d’eau isolés. Mêmes possibilités chez Swan, avec le concours de Lacroix-Sofrel, lorsque la télétransmission des données devient cruciale.
Le Crius de Processtec, qui peut analyser jusqu'à 6 paramètres différents, dispose de possibilités de communications évoluées via Modbus, Profibus, Hart, GPRS et Ethernet.
Fort de sa technologie Memosens développée avec l'allemand Knick, les capteurs d'Endress+Hauser envoient leurs données sans contact ni interférence. Les paramètres les moins gourmands en énergie peuvent être intégrés : pH/redox/conductivité/O₂ dissous. Il reste cependant possible de raccorder un ou plusieurs autres paramètres sur l’entrée 4-20 mA (comme les hydrocarbures). Les transmetteurs Liquiline CM44x ont un petit plus : ils peuvent aussi conserver les données, grâce à l'utilisation de registres. Un avantage certain selon le fabricant, puisqu’en cas de dommage de la turbine dans les tours aéroréfrigérées des centrales électriques, ces données conservées sont une preuve fiable de la qualité du circuit eau/vapeur. Ils peuvent communiquer en protocoles Hart, Modbus et Profibus. L’utilisateur pourra également configurer son appareil à distance grâce à la préparation Ethernet et la possibilité d'intégrer un serveur Web.
Question transmission, le Wifi ne semble avoir la faveur ni des exploitants ni des fabricants de platines, un choix lié au risque de pertes de données.
La modularité favorise l'évolution
Ces platines modulaires, bien que pensées en amont pour fournir à l’exploitant une solution clé en main adaptée à ses besoins, sont aussi prévues pour évoluer.
Le module type du système d’analyse en ligne 8905 de Bürkert peut ainsi accueillir jusqu’à 6 capteurs qui peuvent être déconnectés sans altérer le fonctionnement des autres (Hot Swaping), l'interface électronique pouvant quant à elle gérer jusqu’à 32 capteurs. La technologie multi-hybride sur laquelle repose cet équipement permet de faire communiquer une carte électronique standard intégrant les puces MEMS et les pièces mécaniques.
Chez Endress+Hauser, un transmetteur Liquiline peut gérer jusqu’à 8 voies et être modifié à tout moment, selon les besoins de l'utilisateur, par le simple ajout de modules dans le boîtier.
Ailleurs, les rails de panneaux sont généralement préparés pour la pose d'autres instruments. « Les exploitants n’ont pas forcément immédiatement les moyens financiers de s’équiper en une seule fois de tous les analyseurs qu’ils voudraient, note Guillaume Schneider. Mais avec ces skids modulaires, l'option reste ouverte ». Sans compter que les normes environnementales évoluant sans cesse, certains paramètres non encore obligatoires à surveiller pourraient le devenir très bientôt. La place nécessaire aux analyseurs correspondants est bien souvent déjà prévue.
