Thames Water pompe un peu plus de 100 Ml d’eau/jour de la rivière Lee dans le Hertfordshire (Grande-Bretagne). Cette extraction est réalisée par le biais d'un canal, plus souvent connu sous le nom de New River, d’une largeur de 7 mètres et de 1,5 m de profondeur. L’eau prélevée est destinée à l'usine de production d’eau potable « Coppermills Treatment Works » qui alimente le nord de la ville de Londres. La quantité d’eau extraite est contrôlée par un déversoir de hauteur réglable afin de maintenir un niveau suffisant pour garantir la navigabilité de la rivière. Ce déversoir, New River Gauge, date de l’ère victorienne et fonctionne depuis de nombreuses années. Thames Water a décidé d'investir dans un système de mesure de débit de l'eau extraite afin de s'assurer du fonctionnement optimal du déversoir.
Pour cette raison, a été installé un système de mesure spécialement conçu pour des applications avec des conduites partiellement remplies ou en canal ouvert.
Ce système mesure le débit d'eau extraite de la rivière Lee et ainsi facilite le contrôle et le fonctionnement du déversoir sur le site de New River. Cette installation est la première en son genre au Royaume-Uni. Thames Water a ainsi bénéficié d'une solution alternative économique et pratique. En effet, sans ce système de débitmétrie, Thames Water aurait dû engager de coûteux travaux de génie civil, tout en sachant que les autres
[Photo : Installation d'une plaque électromagnétique]
Les solutions actuellement disponibles sur le marché étaient peu satisfaisantes en termes de fiabilité et de précision pour la mesure de débit de l'eau de rivière. Le choix était donc facile, la technologie des capteurs de vitesse électromagnétiques s'imposait.
L’ingénieur de conception de Thames Water, Wayne Littley, a été chargé de l’élaboration du cahier des charges : « Le déversoir contrôle le débit d’eau extraite de la rivière Lee en restant immergé à un niveau constant par rapport à la surface de l’eau dans le canal.
De ce fait, la méthode de mesure de débit par rapport à une mesure de hauteur de lame d'eau n’était pas adaptée. Nous étions contraints de rechercher une autre solution. »
[Encart : Caractéristiques techniques
Ce système de mesure utilise la loi de Faraday pour mesurer la vitesse d'un liquide. Son installation est peu exigeante pour qu'il s'adapte à tout type de canal neuf ou existant. Il mesure les débits de liquides clairs, aérés ou bien chargés. Insensible aux dépôts gras susceptibles d'intervenir dans les rejets, il est destiné aux applications dans l'assainissement. Très résistant, il est idéal pour des utilisations dans des zones à risques ou turbulentes.
• Mesure de débit bidirectionnelle,
• Mesure de niveau réalisée par ultrasons sans contact ou par capteur de pression hydrostatique,
• Hauteur du liquide dans la canalisation : de 20 à 4000 mm,
• Vitesse : de 0 à 3 m/s courant descendant et de 0 à 1 m/s courant ascendant,
• Facile à installer et à reconfigurer,
• Fixation aisée sur le fond de la conduite,
• Maintenance réduite,
• Faible consommation d'énergie (80 VA/220 VCA).]
Un projet de construction d’un nouveau déversoir à hauteur fixe a rapidement été abandonné pour des raisons de coût. Des systèmes mécaniques ainsi que des débitmètres à ultrasons par temps de transit se révélaient beaucoup trop contraignants du point de vue de la maintenance et de l’entretien. Des études du site indiquaient un gros risque d’encrassement de ces types de capteurs par la boue et les plantes aquatiques.
C'est pour répondre à cette situation complexe qu'un capteur électromagnétique spécifiquement adapté à la mesure en canal ouvert a été posé. De la forme d'une plaque rectangulaire, il est noyé dans le radier du canal afin de mesurer la vitesse de l'eau qui lui passe au-dessus. Un capteur de hauteur, fonctionnant sur le principe de la réflexion ultrasonore, est placé au-dessus de la surface de l'eau. Un convertisseur intelligent utilise les deux valeurs mesurées ainsi que la section de l’ouvrage pour calculer le débit. La méthode est simple et fiable et donne généralement une précision de mesure similaire à celle attendue d'un débitmètre électromagnétique construit sur mesure, mais dont le coût est nettement supérieur.
Wayne Littley explique : « Ce système de débitmétrie nous a offert une solution efficace à notre problème de mesure de débit, là où d'autres technologies sont défaillantes. La veine fluide proche du déversoir est agitée, ce n'est pas vraiment l'application idéale pour un instrument de mesure. Mais la précision de la mesure que nous obtenons maintenant est d’environ 3 % ou 4 % ; ce qui est bon pour cette configuration. De plus, puisque les débitmètres sont quasiment affleurant avec le radier du canal, ils ne sont pas endommagés par les passages fréquents de la débroussailleuse des plantes aquatiques. »
Deux capteurs de vitesse Slab Mag ont été placés côte à côte dans le canal New River afin d’effectuer une mesure optimale sur toute la largeur du canal. La moyenne des
[Photo : Schéma de principe]
[Photo : Vue de détail d'une plaque électromagnétique]
La vitesse mesurée est utilisée ensuite dans les calculs de débit. L’unité de contrôle adjacente effectue les calculs ainsi qu’une acquisition des données mesurées. Ces données sont transmises directement à l'usine de production d’eau, Coppermills Treatment Works, par le biais du réseau de télémétrie de Thames Water.
“Les ingénieurs de l'usine de Coppermills peuvent contrôler les débits relevés et éventuellement envoyer une équipe sur le déversoir afin de modifier sa position”, explique Dave Martin, ingénieur de Thames Water. “Également, s'il y a un problème d’environnement concernant la rivière Lee, les autorités gouvernementales peuvent nous conseiller de réduire les débits extraits. Dans tous les cas, le système de mesure nous fournit une indication fiable et constante en temps réel ainsi qu'un historique des quantités d’eau extraites de la rivière.”
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