Détection des fuites : quelles avancées ?

En France, 6 milliards de m³ sont prélevés tous les ans par les seules collectivités : environ 100 m³ par habitant sont prélevés pour la production d’eau potable. Sur les réseaux de distribution (856 000 km de linéaire), les taux de fuites sont estimés à 25 % en moyenne. Mais ces pertes peuvent atteindre 40 % par endroit, voire bien davantage... Des fuites qui, bien sûr, provoquent des diminutions de rendement de réseaux et proviennent essentiellement d’une mauvaise étanchéité des conduites. Les facteurs de risque sont nombreux : vieillissement du réseau, casse mécanique des canalisations liée au mouvement de terrain sous l’effet du gel, du dégel ou de la sécheresse, condition de pose, environnement du réseau, etc. Peut-on parler de gaspillage inévitable ? Non. Des progrès peuvent être réalisés, notamment si des diagnostics réseaux sont engagés afin d’identifier les secteurs dits « fuyards ».

Selon le ministère de l’Écologie, le pourcentage de fuites d’un réseau bien entretenu peut ne pas excéder les 15 %.

Aussi, pour inciter les collectivités à agir, le ministère a étendu à toutes les communes l’obligation de publier leurs taux de fuites et le rendement de leurs réseaux. Et la loi Grenelle II a également mis en place des incitations financières à la réduction des

pertes d’eau en réseau, sous la forme de sanctions mais aussi d’aides financières. Depuis, la détection des fuites est devenue un sujet “brûlant”. De fait, à l'heure où tout le monde ne parle que d’économie de la ressource, ce dossier non seulement “environnemental”, est devenu également “politico-médiatique” car désormais les médias disposent de chiffres publiés pour classer les communes selon la qualité de la gestion de leurs réseaux (Voir à ce sujet E.L.N. n° 326).

Résultat, le marché est devenu très porteur pour les fournisseurs d’appareils et de méthodes de détection des fuites, comme Sewerin, SebaKMT, TD Williamson, Hydreka, Primayer, Neotek Ponsel, etc. ou pour les sociétés spécialisées dans la détection des fuites comme par exemple Gerris, qui commercialise par ailleurs la gamme de matériels de recherche de fuites de la société vonRoll hydro (corrélateurs, appareils d’écoute, prélocalisateurs de fuites), Géowest, Heliotrace ou encore Advitam.

En fait, localiser précisément les fuites ne pose pas de problème technique particulier dès lors que chercheur de fuites est suffisamment formé et dispose d’un équipement adapté.

Il existe différentes méthodes, que l’on met généralement en œuvre par étapes successives. D’abord, il s’agit de repérer les zones jugées douteuses (quantification de la perte en eau), ensuite on peut essayer d’identifier le tronçon fuyard (prélocalisation), puis on peut déterminer la position précise de la fuite (localisation). Pour la prélocalisation et la localisation, les appareils de détection acoustiques sont le plus souvent utilisés.

Commencer par quantifier les pertes

En pratique, pour connaître la répartition des pertes d'eau, on sectorise le réseau en le découpant en plusieurs secteurs distincts ce qui permet de quantifier plus facilement les volumes mis en distribution sur chacun des tronçons sectorisés. D’où la nécessité de disposer de compteurs plus nombreux ce qui impose de collecter et d’interpréter un volume de données très important. Pour rapatrier ces informations et surveiller en continu les réseaux, plusieurs fabricants proposent des instruments autonomes en énergie, étanches et capables de communiquer à distance via GSM ou GPRS. Ces appareils sont capables de couvrir les zones les plus reculées où il n'y a pas forcément de ligne téléphonique ou électrique. Lacroix Sofrel, Wit, Perax,

Ewon, SDEC, Hydreka, etc. proposent de tels produits (voir E.I.N. n° 330). Tous n’ont cependant pas été spécifiquement conçus, soit pour résister durablement aux conditions qui peuvent régner dans un regard, soit pour répondre aux attentes spécifiques des exploitants. D’où le succès rencontré par certains appareils comme le Sofrel LS qui, conçu spécifiquement pour ce type d’application, combine robustesse, communication haute performance et alimentation autonome longue durée (jusqu’à 10 ans d’autonomie). Outre le comptage, Sofrel LS mesure la pression dans les canalisations. Le nouveau capteur CPR-10 spécialement développé pour des applications sectorisation (IP68, télé-alimenté par une AI du LS) offre la souplesse d’installation et de maintenance d'un capteur 4-20 mA tout en réduisant la consommation énergétique de 30 % par rapport à un capteur conventionnel.

L’enregistreur Octopus LX d’Hydreka associé à sa sonde débitmétrique électromagnétique à insertion HydrINS 2 est également dédié à ce type d’application. « Depuis maintenant un an, le débitmètre HydrINS 2 existe aussi en diamètre ¾ pouce permettant d’équiper avec le même outil les canalisations du diamètre 80 mm au diamètre 300 mm », indique Pierre Bossy, chez Hydreka. « C’est le débitmètre mini HydrINS 2 ». Pour sa dépose, cette sonde à insertion ne nécessite pas d’interrompre la distribution d’eau ni de by-pass contrairement aux compteurs d’eau ou débitmètres à manchette. Une simple prise en charge suffit. D’où des coûts d’installation moindres. Autre avantage, ce système à insertion permet un étalonnage sur banc d’essai métrologique périodique très aisé sans gêne pour les consommateurs. En renvoyant quotidiennement les informations enregistrées SMS ou GPRS grâce à l’Octopus LX, les données peuvent être comparées avec celles des jours précédents. Un diagnostic réseau peut ainsi être établi. Le volume de perte d’eau peut être évalué.

Prélocaliser les fuites par des systèmes radio ou GSM

Parce que toute fuite émet un bruit, une fuite se repère ensuite sur le réseau par une alarme acoustique. Pour ce faire, les prélocalisateurs écoutent les niveaux de bruit des réseaux. Les bruits émis dépendent de plusieurs paramètres : vitesse de l’eau, nature du sol, pression de l’eau, diamètre des canalisations, etc. Le matériau qui constitue la canalisation joue aussi un rôle clé. Ainsi, dans les conduites en fonte, les fuites « sonnent », alors que dans les canalisations en plastiques les bruits sont très fortement absorbés.

Sewerin, fabricant et concepteur d’outils et méthodes de détection des fuites depuis 25 ans en France, propose le logger Sepem 01 logger GSM, pour la surveillance des réseaux en poste fixe. Son autonomie garantie est de 4 ans, son autonomie espérée de 8 à 10 ans. « Nous avons beaucoup travaillé sur cet aspect, un avantage certain pour réduire la maintenance et les coûts d’exploitation », indique Maxime Kieffer de chez Sewerin. « Autre spécificité, grâce à leur sensibilité ».

Ainsi, une moindre quantité d’instruments est nécessaire, les coûts d’investissement sont réduits. De forme très compacte, le Sepem 01 peut facilement être posé en milieu confiné, en particulier dans les bouches à clé. À titre d'exemple, « la Lyonnaise des Eaux de Maromme, près de Rouen, s'est équipée de 355 appareils dernièrement qui enregistrent des données acoustiques pour les restituer une fois par semaine au niveau du serveur central par SMS ».

De son côté, Primayer propose Phocus.sms, un enregistreur doté d’une alarme à distance par SMS. Enregistreur dit intelligent relié au réseau GSM, il détermine automatiquement la présence d'une fuite. « Près de 4 000 unités ont déjà été installées, souligne Eric Laumonier de chez Primayer, avec d’importantes références comme l’équipement des villes de Rezé et Mulhouse. Dans la région lyonnaise, l’installation de 30 appareils a permis à une commune de faire une économie de 20 % de sa ressource en eau dans un secteur fuyard sur une année ».

Le Zonescan 820 commercialisé par TD Williamson est équipé également d'une fonction d’alarme à distance via le réseau GSM. Les loggers Zonescan 820 fonctionnent en mode radio et peuvent être couplés à un répéteur et à une antenne GSM afin de piloter plusieurs loggers sur la même antenne. Point important, précise Luc Bade de chez TD Williamson : « Nos appareils possèdent une fonction de corrélateur intégré, ce qui permet de repérer la fuite en temps réel et donc d’éviter le déplacement d’un chercheur de fuite. D’où un gain de temps, une réduction de main-d’œuvre. Ce dispositif est particulièrement apprécié dans les pays anglo-saxons, notamment aux États-Unis ».

Le système de prélocalisateurs Ortomat-MT commercialisé par Gerris propose une solution GSM permettant, en plus de la surveillance classique nocturne, un mode de veille 24/24 particulièrement adapté à des zones sensibles telles que musées, archives, stockages divers… L'utilisation de deux modes de transmission bidirectionnels (radio et GSM) permet une grande souplesse de fonctionnement. Hydreka propose de son côté une solution radio avec le bien connu Permalog Plus. Ce capteur peut être employé comme prélocalisateur traditionnel en relevé local à pied ou en “drive by”, mais aussi en poste fixe par GSM ou par relevé radio UHF longue portée Wavenis de la société Coronis ou par relevé radio longue portée VHF Radio-Tech (société sœur d’Hydreka), système aujourd’hui utilisé par Eau de Paris. « L'intérêt de la solution radio est de pouvoir mutualiser, en particulier en zone urbaine, le système de communication pour relever d'autres informations, notamment les compteurs d’eau, explique Pierre Bossy, Hydreka. Ce qui permet de faire des économies significatives en ne déployant qu’un seul dispositif de communication ». Autre intérêt, la solution “tout radio” permet de minimiser les coûts de communication des produits par rapport aux solutions en mode GSM/SMS, nécessitant pour chaque appareil un modem et une carte SIM. D’où des coûts d’exploitation parfois élevés auxquels il faut rajouter le surcoût des matériels en eux-mêmes. « Un équipement radio revient à 50 % du prix d'une solution GSM/SMS au point d’écoute sur dix ans d’exploitation, si l’on tient compte du coût d'acquisition des matériels, du coût des communications et des coûts de changement de piles au terme de cinq ans d’autonomie des produits », affirme Pierre Bossy. Enfin, il convient aussi de rappeler qu'il n’est pas toujours facile de capter un réseau GSM en sous-sol, ce qui peut, dans certains cas, conduire encore à des coûts d'installation importants. « Ainsi, la commune de Fontaine, près de Grenoble, réalise chaque mois d’importantes économies d'achat d’eau par rapport à l’année précédente, grâce notamment à une plus grande réactivité dans la détection des fuites depuis l’installation, il y a un an, de prélocalisateurs radio Permalog Plus VHF d’Hydreka ».

Localiser les fuites : de nouvelles solutions pour les canalisations en plastiques

Après l’étape de prélocalisation, commence la recherche de fuites. Le chercheur de fuites se rend sur place, équipé de corrélateurs. Une mission pas toujours évidente, souvent réalisée de nuit, « dont l’efficacité ne dépend pas uniquement de la performance de ses outils de détection », précise Maxime Kieffer, Sewerin. « Son savoir-faire est également capital ».

L’accompagnement des utilisateurs est essentiel. Un aspect crucial pour Sewerin, spécialiste de la détection de fuites d'eau et de gaz et aujourd'hui l'un des rares fournisseurs à proposer des formations à la recherche de fuites. Reconnu organisme agréé de formation depuis cinq ans, Sewerin forme, en collaboration avec les groupes de distribution privés ou les collectivités locales, plus d'une centaine de chercheurs de fuites chaque année sur son site en Alsace où un réseau enterré permet aux participants d'associer la pratique à la théorie.

« La recherche de fuite gagne en professionnalisme, analyse Maxime Kieffer. Il y a quelques années, pour une collectivité de 300 à 400 000 habitants avec 1 000 km de réseaux, il y avait un seul chercheur de fuite, le plus souvent livré à lui-même, car non formé à l'écoute des réseaux. Il ne se déplaçait qu'en cas d'urgence, lorsque la fuite était visible sur la voie publique ou chez les abonnés. Depuis quelques années, sous la pression du Grenelle obligeant les communes à publier leur rendement de réseaux, la situation a bien changé. Les chercheurs de fuite sont nettement plus nombreux. Leur expérience est valorisée. Leur activité est devenue un “vrai” métier. »

Gerris assure régulièrement des formations.

tions à la recherche de fuite en collaboration avec les GRETA. Ces formations comportent une partie théorique (1/4) et une partie pratique (3/4) en conditions réelles sur les réseaux de ses différents clients.

Ainsi la corrélation est une technologie qui a de belles années devant elle. Si en matière d’innovation, le principe acoustique des appareils n’évolue guère, les avancées reposent plutôt sur la miniaturisation et l'ergonomie des appareils. Le Correlux-P250 de SebaKMT combine ainsi convivialité et simplicité d’emploi. Avec le nouveau design de ses capteurs piezos haute sensibilité, le corrélateur gagne en encombrement et en poids, et en fait un instrument à la fois compact et robuste. Avec Enigma, Primayer propose un système numérique de corrélation multipoints à la pointe de la technologie. « Son système d'acquisition numérique en 24 bits combine en une seule opération la prélocalisation et la localisation des fuites », affirme Eric Laumonier. « Plus sensible, il permet notamment de déterminer l'emplacement des fuites sur les conduites de gros diamètres ou noyées dans une poche qui absorbe toute l’énergie du bruit ». Primayer propose aussi Enigma HyQ, une variante d’Enigma qui utilise un capteur hydrophone et travaille en basse fréquence de 10 à 100 Hz. Pour les opérations quotidiennes, le groupe propose Eureka2R, un système de localisation de fuites rapide et facile d’emploi, unique par sa taille et son poids (d'un ordinateur de poche), adapté aux débutants comme aux experts.

L’appareil d’écoute au sol Log 1 commercialisé par Gerris s’appuie sur un capteur performant sur matières plastiques et offre un grand confort de travail grâce à l’utilisation d’un casque sans fil. Cette fonctionnalité offre des perspectives intéressantes dans le cadre de formations.

Enfin, pour l’écoute au sol par corrélation, Primayer propose depuis début 2009 Mikron, un microphone de sol d’une très grande sensibilité acoustique. Sa conception est basée sur un capteur haute technologie et un traitement électronique des bruits faibles. Dans le même registre, pour écouter les bruits de fuites difficilement décelables sur le plastique et les conduites de petit diamètre, Primayer vient de lancer Hykron. « Ce détecteur acoustique de petite taille est tout indiqué pour détecter les fuites sur les branchements compteurs qui représentent près de 70 % des fuites, alors que 30 % des fuites sont sur les réseaux », avance Eric Laumonier. Pour les conduites en plastiques avec microfuites, pour Sewerin, « la solution la plus appropriée est la technique du gaz traceur ». Ce groupe dont la détection des fuites de gaz est le premier métier propose le système Variotec 8 qui consiste à injecter un gaz traceur mélange d’azote et d’hydrogène (moins de 5 %) dans la canalisation afin de détecter la fuite, à l’endroit même où le gaz s’échappe. T.D. Williamson, avec sa filiale Gazomat, premier fournisseur de GDF pour la détection de gaz, propose le Catex 3 pour la détection du gaz traceur (matériel ATEX).

Et pour les fuites plus importantes sur canalisations en plastiques, Sewerin propose depuis 2009 son corrélateur numérique et compact, le SeCorr 300, qui peut être connecté grâce à un câble USB à un ordinateur pour l’analyse des mesures. « Sa très grande sensibilité acoustique repose sur une technologie nouvelle utilisant deux micros (Technologie TWIN) dont un spécifique pour les basses fréquences », explique Maxime Kieffer. « D’où sa bonne couverture de fuites dans les canalisations non métalliques, de plus en plus utilisées dans les conduites d’eau. »

Poussant toujours plus loin l'intégration des différentes fonctions, SebaKMT propose désormais de son côté un détecteur de gaz traceur optionnel à l'appareil d’écoute au sol, l’Hydrolux 5000. Grâce à son analyse de fréquence instantanée qui évite les bruits parasitaires, le HL5000 H2 doté du gaz traceur est maintenant un appareil complet et économique, permettant la recherche de fuites dans les cas les plus difficiles, y compris les fuites minimes sur les canalisations PE !

Pour répondre à la problématique des canalisations en plastiques sur des gros diamètres et sur de grandes distances, TD Williamson propose de son côté l’Aquascan 610 TM, un corrélateur comprenant de nouveaux accéléromètres développés pour travailler à des fréquences plus basses.

TD Williamson présentera également à Pollutec 2010 l’Aquascan 550 qui se distingue des autres détecteurs par sa capacité à transfor

Ramener les basses fréquences en hautes fréquences, ce qui permet à l’oreille humaine d'entendre le bruit des fuites d'eau. Cet axe de développement sur les conduites en plastique de gros diamètres suscite actuellement d'importantes réflexions chez les grands distributeurs d’eau comme Veolia et Suez Lyonnaise des Eaux. Il constitue un gros marché en perspective pour les fournisseurs, comme celui des corrélateurs capables de détecter les fuites sur les branchements plastiques de petits diamètres.

De son côté, Héliotrace développe depuis 2005 la technique du traçage à l’hélium avec mesure par spectrométrie de masse. En alliant la polyvalence et la sensibilité de l’hélium avec la maîtrise d’une inspection rapide, cette méthode s’applique aussi bien aux réseaux de distribution classiques en fonte qu’à la recherche de microfuites sur les canalisations PVC ou PE de tout diamètre et de toute longueur.

Elle est mise en œuvre sur les réseaux en service comme sur les ouvrages neufs en attente de réception. La fiabilité de la technique permet à Héliotrace de proposer une garantie de résultat pour chaque intervention.

Au final, chaque fuite est différente en fonction des caractéristiques du réseau (diamètre, nature, pression de service...) et de son environnement (nature du sol, environnement rural, urbain...).

Pour A.T.EAU, spécialiste de l'accompagnement des services des eaux, « l’expérience des opérateurs se combine avec l’ensemble de la gamme de matériels disponibles aujourd’hui sur le marché : enregistreurs permanents ou mobiles, prélocalisateurs, corrélateurs, électroacoustiques, gaz traceur... L'objectif étant de mettre en corrélation la meilleure technologie avec la typologie de la fuite pour assurer des résultats performants, ce qui n’est pas toujours évident, et qui repose sur du matériel moderne, efficace et sur l’expérience des chercheurs de fuites, qui sont quelque part les Don Quichotte des métiers de l’eau... ».