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Analyse : La modularité pour coller aux besoins des exploitants
Antoine Bonvoisin de GROUPE ROUGE VIF 29 mars 2019 Paru dans N°420 - à la page 59

Peu encombrantes, modulaires, et évolutives, faciles et rapides à mettre en œuvre, les platines, panneaux ou racks d’analyse ont le vent en poupe. Elles sont intéressantes dès lors qu’il n’est pas souhaitable d’installer les instruments de mesure ou d’analyse directement au sein d’un process. Leur conception modulaire permet de coller exactement aux besoins des exploitants.

Qu’on les appelle platines, racks, panneaux, skids ou berceaux, le concept est le même : il s’agit d’associer sur un même support différents instruments de mesure ou d’analyse de l’eau avec leurs organes réglant en vue de répondre à un besoin bien précis. Tous ces supports ont cependant un point commun : fournir un équipement clé en main, réalisé quasiment sur-mesure en se limitant strictement au besoin exprimé par le client.
Au fil des années, de nombreux fabricants se sont mis à proposer ce type de solution, soit pour répondre à une demande particulière, soit parce qu’installer des instruments de mesure directement au sein d’un process n’était pas la meilleure des solutions, ou, plus généralement, parce que la diversité des besoins et des applications a favorisé le concept de modularité.
C’est ainsi qu’aujourd’hui, des poids lourds de la mesure et de l’analyse tels que Swan, Endress+Hauser, Hach, Xylem Analytics, Prominent, Krohne, Lutz-Jesco ou Burkert côtoient des acteurs plus spécialisés comme Anael, Datalink, EFS, Proanatec, Waltron, Knick, Metrohm ou encore TMR qui se font une spécialité de répondre à des besoins très spécifiques ou ponctuels.

Des ensembles faciles à exploiter

Cette nouvelle platine de Swan permet le suivi continu de la pollution organique basée sur l’absorption UV à 254 nm. L’absorbance de la lumière UV étant liée aux polluants organiques dissous, il existe une corrélation entre l’absorption UV 254 et le COT. Ce paramètre est donc un indicateur de qualité très utile pour optimiser les traitements de l’eau en aval. La platine peut également mesurer la transmittance T, en %.

Swan mise sur la modularité depuis toujours. L’entreprise a en effet opté d’emblée pour ces panneaux aisément reconnaissables en PVC de 30 cm de large et 85 cm de haut, assemblés sur rails. « Chez Swan, la chaîne de conception et de fabrication est gérée en interne à 100 %, c’est parfois ce qui nous distingue de nos concurrents, et cela sans sous-traitance » explique Guillaume Schneider, Sales Manager. « L’entreprise existe depuis 30 ans, et est implantée en France depuis 20 ans. Nous faisons tout de A à Z, c’est aussi ce qui nous permet de donner des garanties de 3 ans sur l’ensemble de l’électronique de nos produits. Nos platines modulaires sont des panoplies que nous avons inventées, des solutions clé en main pour nos clients, qui sont généralement des exploitants à la recherche de quelque chose de simple à mettre en œuvre. Les platines modulaires sont simples à utiliser, à exploiter. Les boîtiers électroniques, les sondes et les chambres sont au même endroit, quand, par le passé, le client recevait tous les éléments en pièces détachées ».

Les platines proposées par Swan permettent de regrouper les mesures au même endroit, quelle que soit la vocation du panneau ainsi réalisé. Le panneau permet ainsi de tout analyser avec une seule installation. L’entreprise apporte une attention particulière au conditionnement des échantillons à analyser pour que les analyses soient réalisées dans les meilleures conditions possibles. « Une analyse d’eau est pertinente si son conditionnement en pression et température est maîtrisé » argumente Guillaume Schneider.

La nouvelle platine modulaire CDP20 de Endress+Hauser dotée d’une chambre de passage unique peut accueillir 4 capteurs d’analyse (turbidité, pH, conductivité, oxygène par ex).

« Nous travaillons principalement avec des régies des eaux, ou des délégataires pour la partie eau potable. Mais nous travaillons également avec beaucoup d’autres industriels qui recherchent des mesures répétables et fiables. Nous intervenons ainsi très fréquemment auprès d’industries pharmaceutiques ainsi que sur le marché du Power, où il faut assurer une certaine qualité de l’eau » précise Guillaume Schneider.

Les platines conçues par Swan consomment entre 5 et 30 litres par heure. Et chaque platine correspond à un paramètre spécifique. « Pour chaque paramètre, nous utilisons un transmetteur et une chambre d’analyse qui sont dédiés » souligne Guillaume Schneider. Les appareils ne sont ainsi jamais utilisés pour mesurer plusieurs paramètres. Chaque platine est composée d’une plaque PVC ou inox, d’une partie électronique, la chambre d’analyse et de la sonde à employer pour mesurer le paramètre chimique. Chaque boîtier électronique pilote ainsi un paramètre précis. Cela permet notamment une certaine sécurité en cas de panne d’un des éléments de l’installation : si l’un des capteurs ne peut plus fonctionner, les autres mesures peuvent toujours être réalisées.

Depuis peu, Swan propose la mesure de nouveaux paramètres qui n’étaient pas envisagés auparavant. Sur le marché de l’eau potable, un nouvel instrument permet de quantifier les matières organiques en continu via une mesure UV à 254 nanomètres. Et à destination des milieux industriels, l’entreprise a mis au point des analyseurs de phosphates, et des analyseurs de silice. Les cartes électroniques utilisées sont par ailleurs aujourd’hui toutes identiques sur l’ensemble des instruments, ce qui a permis d’optimiser certains coûts.

L’analyseur de chlore libre CLF10 sc mesure le chlore libre en continu, pour le contrôle du procédé en temps réel. Articulé sur la technologie ampérométrique, il est totalement compatible avec tous les transmetteurs numériques Hach.

Fort de 30 années d’expériences, Trace Analysis a misé directement, pour chacun de ses analyseurs, sur le modèle modulaire sur platine. Quel que soit le paramètre analysé, chaque analyseur est prémonté sur platine Inox ou PVC. Le souci de la modularité a été au cœur de développement de l’entreprise, avec par exemple, pour l’analyseur colorimétrique offrant plus de 10 paramètres différents, de la silice au ppb, jusqu’au phosphate au ppm, en passant par le chlore, l’ozone, l’aluminium ou le fer, la même base de construction et la même interface avec son transmetteur électronique à large écran couleur tactile. La même structure transmetteur est également utilisée pour les mesures à électrodes spécifiques telles que le sodium, la conductivité cationique ou cationique dégazée. Pour les mesures plus spécifiques telles que l’hydrogène, le cyanure ou l’oxygène par électrodes spécifiques, le principe est conservé avec une électronique dédiée et une cellule de mesure prémontée sur platine. Chaque analyseur est prémonté en usine, testé à l’eau 48h et calibré avant expédition et donc prêt à l’emploi. Un simple raccordement en eau et en électricité et l’analyseur peut démarrer sans aucune intervention préalable du client.

Des panneaux toujours plus compacts

Endress+Hauser propose également ce type de solution depuis plusieurs années notamment pour des mesures multi-paramètres. « Nos platines modulaires sont composées de capteurs montés sur un panneau. Ces capteurs sont installés dans leur chambre de passage sur la platine et sont déjà câblés pour permettre à l’utilisateur de simplement installer les panneaux et de rapidement démarrer les mesures », explique Aurélia Genet, Chef de marché Environnement & Énergie chez Endress+Hauser. « Le concept est donc de simplifier au maximum l’installation et l’utilisation pour les clients. Nous travaillons principalement pour des applications en eau potable ou rejets industriels, que ce soit des collectivités ou des groupes privés ».

Endress+Hauser propose ces solutions depuis une dizaine d’années. Tous leurs produits sont fabriqués dans les usines de production en Allemagne et envoyés dans toute l’Europe pour différents clients. Les platines permettent de suivre un grand nombre de paramètres : pH, conductivité, oxygène dissous, nitrates, matières organiques, turbidité, chlore libre, ammonium, nitrite, fer, aluminium, chrome, ortophosphate, phosphore total, dureté, hydrocarbures, algues, etc…

TMR s’est fait une spécialité d’apporter des réponses intégrées à des problématiques très diverses comme par exemple l’automatisation de la chloration des eaux des tours de refroidissement, ou l’automatisation de la coagulation et de la floculation par le contrôle de l’état de charge des particules colloïdales.

La technologie Memosens des capteurs d’analyse intégrés fournit tous les signaux de mesure nécessaires à la commande et au diagnostic. Elle garantit également la haute disponibilité des équipements, un étalonnage aisé et une maintenance conviviale. Un seul transmetteur Liquiline permet de suivre tous les paramètres.

Habituellement, les platines modulaires sont composées de chambres contenant les capteurs et assemblées en série ou en parallèle les unes à côté des autres sur un même panneau. Mais depuis cette année, l’entreprise innove et propose une nouvelle solution, plus économe en eau. « Nous sommes en train de mettre sur le marché une nouvelle chambre de passage unique, la CDP 20, qui permet d’accueillir 4 capteurs d’analyse. Cela permet d’avoir des panneaux plus compacts, et de réduire la consommation d’eau, explique Aurélia Genet. Cette chambre unique permet d’abaisser le débit d’eau requis à 30L/h pour 4 mesures, soit 7.5L/h par mesure. Il y a une volonté des différents acteurs du marché d’optimiser les consommations d’eau, car cela coûte de l’argent, l’eau utilisée pour l’analyse étant rejetée donc perdue ».

Caler l’installation sur l’évolution des besoins

Hach, qui regroupe aujourd’hui 22 filiales dans le monde, avec des bureaux en Europe, en Chine et aux États-Unis propose de nombreuses solutions de mesures analytiques dédiées aux marchés de l’eau potable, des eaux industrielles, et des eaux usées. Parmi celles-ci, Hach propose des panneaux d’analyse clé en main et permettant aux clients de s’affranchir des contraintes d’installation propres à certains analyseurs tout en ouvrant la voie à des possibilités d’évolution.
Aqualabo propose un panneau clé en main pour l’analyse en ligne de chlore libre / chlore actif dédié à l’eau potable. Basé sur une méthode de sonde potentiostatique, le système ne nécessite aucun réactif ni consommable et bénéficie du nettoyage automatique.

Car ces platines modulaires, bien que pensées en amont pour fournir à l’exploitant une solution clé en main adaptée à ses besoins, sont aussi conçues pour évoluer. « Le client peut par exemple faire évoluer son installation avec des paramètres complémentaires en ajoutant des panneaux standards », explique Julien Fantou, Responsable de l’ingénierie et des grands projets chez Hach. « Nous travaillons avec tous les acteurs majeurs sur le marché de l’eau, tant dans le domaine municipal que chez les industriels, pour lesquels nous proposons des solutions d’analyses standard telles que des panneaux comprenant par exemple des mesures de pH, conductivité, turbidité, chlore. Afin d’accompagner nos clients dans des projets plus complexes, nous disposons de près d’une centaine de paramètres analytiques spécifiques que nous pouvons proposer sur des skids, des armoires et des cabines d’analyse pour répondre au mieux aux évolutions technologiques. Hach est profondément attaché à simplifier les opérations de mise en service et de maintenance de nos analyseurs. De ce fait, nous proposons un certain nombre de produits innovants disposant des dernières technologies en matière de maintenance prédictive tels que PROGNOSYS. Il en est de même pour la gestion et la maintenance de parcs à distance, via un smartphone par le biais de notre solution CLAROS ».

Des applications toujours plus diversifiées

Bürkert qui intervient principalement sur le marché de l’eau potable et des eaux industrielles mise également à fond sur la modularité. « Notre analyseur type 8905 est constitué de différents cubes que l’on vient clipser sur un système fluidique », explique Olivier Bertrand, Responsable de marché Eau chez Bürkert France. « Cet analyseur permet de faire les mesures que nous retrouvons habituellement : le pH, la turbidité, la conductivité… Ce qui change c’est la technologie : nous fabriquons des MEMS, de petites cellules de mesure de la taille d’une carte SD, et qui sont placées dans des cubes de 4 par 3 centimètres. Ces cubes sont ensuite reliés à un système fluidique. Chaque MEMS permet de faire une mesure d’un paramètre distinct. Ils sont interchangeables et peuvent être déplacés d’un système à l’autre, et cela pendant le fonctionnement des appareils. Cela fait 4 ans que nous proposons ces solutions ».
L'Optisys CL 1100 de Krohne est conçu pour la mesure de chlore libre, de dioxyde de chlore et d'ozone dans un grand nombre d'applications eau. Le système précâblé est équipé du convertisseur MAC 100, de la sonde de chlore sans membrane Optisens CL 1100, de vannes ainsi que de cellules pour mesure en débit. Avec la sonde de pH Optisens PH 8500 en option, le système peut également gérer la compensation de pH.

La technologie proposée par Bürkert permet ainsi de consommer beaucoup moins d’eau que les systèmes habituels, grâce à l’usage de la micro-fluidique. 6 à 9 litres d’eau par heure sont nécessaires par cube, quand les autres appareils consomment généralement au alentours de 30 litres d’eau par heure et par mesure.

« Autre différence, certaines mesures sont plus stables, comme le pH, et on observe très peu de dérive au niveau des résultats. Cela permet d’espacer les fréquences de calibration et nécessite donc moins d’interventions. Les données sont récoltées à distance grâce à des cartes de communication » précise Olivier Bertrand.
Réalisation d’un coffret tout-en-un intégrant les technologies de mesure (cubes) de Bürkert, carte de communication ainsi qu’un HMI encastré en façade d’armoire. Ce coffret d’environ 1 m de large sur 1 m de haut, a permis de supprimer plus de 4 mètres linéaires de panoplies fluidiques de mesure tout en intégrant 14 mesures sur 7 typologies d’eau différentes.

L’entreprise compte proposer prochainement des analyses de fer, et la mesure d’autres paramètres comme celle du manganèse, et de la dureté, toujours avec la micro-fluidique mais en utilisant l’analyse colorimétrique. Récemment, quelques nouveautés ont fait leur apparition : une cellule de mesure du dioxyde de chlore, un système de nettoyage automatique et un système de calibration pour les cuves de mesures (Voir EIN n° 418).

Les appareils développés par Bürkert sont utilisés pour les contrôles de qualité tout au long des réseaux. Les mesures réalisées pour l’eau potable sont généralement le pH, le chlore, la turbidité et la conductivité. Côté industriel, l’entreprise travaille particulièrement avec des entreprises pharmaceutiques et agroalimentaires, où l’eau qui arrive dans l’usine est contrôlée avant d’être utilisée. Cela afin d’éviter tout problème sur les chaînes de production.

Répondre à des demandes très spécifiques

Chaque panneau, qu’il soit fixe, mobile (sur charnière par exemple) ou transportable, peut répondre à une application simple, aussi bien qu’à un projet complexe dont les contours répondent de façon extrêmement précise à l’ensemble des exigences de l’application : détermination des points de mesure appropriés, sélection des instruments les plus adaptés, planification des canalisations d’alimentation, du matériel, du câblage, de l’unité de débit, de l’alimentation en énergie, des interfaces de communications, etc…. Chaque composant est minutieusement analysé avant d’être choisi et associé avec les autres de manière optimale pour composer la réponse sur mesure attendue par l’exploitant. Sur ce type de panneaux, il n’est pas rare que différentes marques d’instruments ou de composants coexistent pour apporter à l’exploitant la réponse la plus pertinente possible.

En opposition à un équipement qui peut s’analyser en une réponse standard, le panneau ou la platine d’analyse ou de régulation permet aussi l’expression d’une expertise et d’une capacité à proposer une réponse inédite. Le fait de proposer par exemple une chaîne de régulation de pH ou de chlore sur panneau, suppose de maîtriser parfaitement l’ensemble du process, c’est à dire la partie chimique, la partie hydraulique et la partie régulation… C’est sur ce type d’applications que repose l’expertise de sociétés telles que Aqualabo, Cifec, Secauto, TMR ou Lutz-Jesco qui développe des analyseurs équipés de boîtiers de régulation multifonctions pour la mesure mais aussi le contrôle des procédés de désinfection par le chlore.

TMR s’est ainsi fait une spécialité d’apporter des réponses intégrées à des problématiques très diverses comme par exemple l’automatisation de la chloration des eaux des tours de refroidissement, ou l’automatisation de la coagulation et de la floculation par le contrôle de l’état de charge des particules colloïdales. Sur ce type d’équipement, la fourniture du matériel devient l’annexe d’une expertise elle-même indissociable du service et du conseil qui l’accompagne. Pour l’exploitant, c’est aussi une façon d’être mieux accompagné dans la réalisation de ces projets.