Nouveau système de surveillance des fuites

Vigotec et Fluves ont mis au point, pour FARYS, un système révolutionnaire de détection de fuites et d’intrusion à base de fibres de verre, baptisé « Distributed Acoustics for Leak & Intrusion » (DALI). Au terme d’un essai en grandeur réelle couronné de succès, FARYS a d’ores et déjà mis en oeuvre le système considéré. Ce système permettra à cette société de distribution d’eau de prévenir, entre autres, tout sinistre majeur imputable à toute fuite d’eau susceptible d’affecter le réseau de transport, comme ce fut le cas en son temps à Dilbeek et Sint-Pieters-Leeuw [Leeuw-Saint-Pierre].

Le système DALI a été développé dans le cadre d’un partenariat regroupant le bureau d’ingénieurs gantois Fluves et la société Vigotec. Établie à Puurs, cette entreprise s’est spécialisée dans la distribution et la production de systèmes de canalisations. Ces deux entreprises ont mis en commun leur expertise dans les domaines suivants : détection par fibres optiques, systèmes de canalisations et détection de fuites. La fibre de verre permet au système de surveillance DALI (Distributed Acoustics for Leak & Intrusion) de détecter et de localiser, 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, toute fuite ou intrusion éventuelle avec une précision voisine de dix mètres. Le capteur acoustique réparti (DAS) autorise l’enregistrement de vibrations acoustiques ; il se compose d’un câble en fibres optiques assurant la transmission du bruit émis dans la canalisation concernée . « Ce câble est comparable, en quelque sorte, à une chaîne composée de milliers de microphones », explique Thijs Lanckriet, project manager chez Fluves. « Ce système permanent se caractérise par une surveillance ininterrompue, une couverture géographique importante et une niveau de précision élevé. Notre système constitue une avancée incontestable par rapport aux débitmètres classiques. En cas de détection d’une fuite sur la base d’écarts relevés par plusieurs débitmètres installés dans une zone fermée, la distance concernée s’élève souvent à plusieurs kilomètres. En revanche, notre système permet de localiser cette fuite avec une précision de 10 m. »

Applications et avantages à foison

Le système DALI permet aux entreprises industrielles et d’utilité publique de gérer avec une efficacité accrue leurs réseaux de canalisations et de se livrer à une exploitation plus durable de leurs ressources hydriques et autres matières premières. « Ce système de surveillance vise à réduire les dégradations et pertes imputables aux fuites affectant les canalisations », insiste Thijs Lanckriet. « Nous prolongeons la durée de vie utile du réseau de canalisations considéré et nous en améliorons la fiabilité. Ces progrès se traduisent par une gestion simplifiée, une réduction des pertes dues aux fuites et un usage plus durable de l’eau. » Automatiquement transmis par courriel, sms ou SCADA, les messages correspondants s’affichent de surcroît sur un tableau de bord en ligne. « En cas de fuite, le gestionnaire du réseau en est immédiatement informé », confirme Lanckriet. « Dès lors, ce dernier est à même d’intervenir plus rapidement. La stratégie de maintenance bénéficie de l’établissement fréquent de rapports d’exploitation. Le système de détection est susceptible d’être temporairement mis à contribution lors de l’exécution de contrôles uniques ou périodiques. Ce système se prête aussi à la surveillance de canalisations de vapeur, de gaz ou de tout autre fluide dans l’industrie de transformation. Le câble en fibres de verre peut également faire office de canal de communication pour les vannes et autres capteurs. »

Rick De Visscher de Vigotec ajoute : « Comme il fallait que la fibre de verre bénéficie d’une protection convenable, nous avons décidé de la faire passer par un microconduit en polyéthylène (PE). Nous garantissons la compatibilité de ce matériau agréé pour l’eau potable avec la solution que nous avons spécifiquement élaborée pour ce projet.

Cette solution repose sur un système du type ‘Fiber To The Home’ [fibre optique jusqu’à l’usager], lequel consiste à faire pénétrer la fibre optique dans les bâtiments par le biais de canalisations existantes et donc, sans nécessiter l’exécution de travaux d’excavation lourds. En conséquence, cette solution permet de gagner beaucoup de temps et de réduire considérablement les coûts. De plus, nous pouvons procéder à une installation sûre et parfaitement étanche. Notre service d’assistance est fin prêt à consolider les installations concernées.

Dans le but d’autoriser, entre autres, la réalisation de telles installations au sein de canalisations sous pression, la solution considérée fait actuellement l’objet de travaux de développement plus poussés dans le cadre d’un projet distinct intitulé ‘DALI Hot Tap’. Vigotec s’y emploie, avec le concours de ses partenaires et de l’établissement d’enseignement supérieur Vives, à la réalisation de ce projet subventionné par le VlakWa (Vlaams Kenniscentrum Water). Chaque projet se distingue par des contraintes et des besoins spécifiques. Par conséquent, nous nous devons d’élaborer des solutions et systèmes d’installation flexibles. Notre unité de production Vigotec Engineered Plastics nous permet de réagir rapidement à toute évolution éventuelle. Quoique nous jouissions déjà d’une grande expérience pratique, nous avons récemment mis sur pied un DALI User Group (DUG) dans le souci d’impliquer un certain nombre de parties clés à un stade précoce de ce processus pour que la solution envisagée réponde parfaitement à leurs besoins. Les parties intéressées peuvent encore poser leur candidature. »

En règle générale, le coût de l’ensemble du système est inférieur à 1% du coût qu’entraînerait le remplacement de la canalisation concernée, en fonction de la spécificité des conditions d’intervention. Cette solution permet de couvrir sans difficulté une distance de 100 km. Plus la distance est élevée, plus le prix de revient est raisonnable.

Développement du système pour FARYS

Le système DALI a été développé pour FARYS, une entreprise de distribution d’eau qui assure, en Flandre, la gestion d’un réseau de transport comptant pas moins de 700 km de canalisations. La durée de vie utile des canalisations de transport s’élève habituellement à plusieurs décennies ; les plus anciennes totalisent près d’un siècle de bons et loyaux services. « Lorsque nous nous penchons sur ces canalisations, nous constatons que la très grande majorité de ces tuyaux sont encore en excellent état », relate Wim Jacobs, directeur de la division Innovation chez FARYS. Outre son coût prohibitif, le remplacement de telles canalisations perturberait sérieusement la circulation et serait à l’origine d’émissions importantes de CO2. Par ailleurs, nous entendons naturellement prévenir tout risque de nuisances et de dégradations imputables à la rupture de canalisations de transport. Dès lors, nous nous sommes mis à la recherche de techniques abordables qui permettent de déceler les points faibles que présente une canalisation afin de pouvoir y remédier avant que ces derniers ne provoquent de sérieux dégâts. L’exécution de mesures acoustiques discontinues dans la canalisation concernée avait déjà permis à FARYS de découvrir des fuites avant que ces dernières deviennent visibles en surface. Si nous étions à même de procéder, sans discontinuer, à l’exécution de telles mesures, nous serions à même de détecter toute fuite éventuelle à un stade très précoce et à y remédier avant la survenue d’une rupture catastrophique. Cette piste nous a amené chez Fluves. Les dirigeants de cette entreprise ont relevé le défi de développer un système reposant sur la détection acoustique répartie le long d’un câble en fibres de verre tiré à l’intérieur de la canalisation à surveiller. La canalisation considérée est équipée, tous les quelques kilomètres, de vannes d’arrêt que ce câble ne peut franchir. À la hauteur de ces vannes, le câble en fibres optiques doit sortir de la canalisation, puis rentrer dans celle-ci. Si ces points sont difficiles à traiter, c’est parce que les canalisations sont sous haute pression. C’est à ce stade que Vigotec est entré en lice. L’entreprise dispose de solutions d’introduction et d’extraction en toute sécurité du câble en fibres de verre appelé à passer dans la canalisation. »

Franchissement des goulets d’étranglement

Les premiers essais menés chez FARYS ont été effectués sur une canalisation abandonnée après lui avoir fait subir diverses fuites et dégradations. Les résultats obtenus se sont avérés très prometteurs ; en effet, le système est parvenu à détecter des fuites de l’ordre de 500 l/h. Les dirigeants ont alors pris la décision d’équiper du système DALI une canalisation sous haute pression qui assure la jonction entre Asse et Dilbeek sur une distance de 6 km. Opérationnelle en permanence depuis octobre 2020, cette installation a également subi des essais non destructifs visant à en optimiser le logiciel d’exploitation. « Notre intelligence artificielle nous permet d’éliminer par filtrage la totalité des bruits non pertinents qu’émettent les véhicules, machines agricoles, pompes intégrées au réseau, cours d’eau traversants et autres sources sonores pour ne retenir que les bruits émis lors d’événements pertinents tels que les fuites ou intrusions afin de lancer l’alarme au moment opportun. Un plan détaillé et une série de codes couleur permettent à l’opérateur d’identifier clairement le lieu de l’événement », relate Thijs Lanckriet de Fluves.

Surveillance des intrusions

Le système permet également à FARYS de se livrer à une surveillance des intrusions. « Bon nombre de canalisations sont profondément enfouies sous la voirie. En cas de travaux de voirie, les canalisations demeurent le plus souvent couvertes et opérationnelles », rappelle Jacobs. « Imaginez que le godet d’une excavatrice racle une ou plusieurs canalisations, nous en serions avertis sur-le-champ. Les bruits de cette nature sont faciles à caractériser. Si de telles dégradations ne risquent pas de provoquer une fuite immédiate, elles peuvent néanmoins être à l’origine d’un processus de corrosion susceptible d’entraîner des fuites et fissures au bout de plusieurs mois, voire de plusieurs années. Les bruits de contact direct avec la canalisation sont clairement reconnaissables. Il en résulte que les différents types de dégradation, de manipulation ou d’intrusion sont détectables en temps réel. En conséquence, le système fait également office de dispositif de protection du réseau. En dépit d’un prix de revient très intéressant, le système DALI se distingue par son remarquable potentiel de détection en temps réel des fuites et intrusions au sein de notre réseau de transport. » Les essais ont montré que le système était à même d’enregistrer les bruits de fuites et de contact ainsi que de faire la distinction avec d’autres bruits. Le développement plus poussé du logiciel afin de détecter les fuites à un stade très précoce de leur apparition constitue un nouveau défi à relever. Le développement du système DALI bénéficie du soutien de la Vlaams Agentschap voor Innoveren en Ondernemen (VLAIO), du Vlaams Kenniscentrum Water (VLAKWA) et de la POM West-Vlaanderen.

Surveillance du réseau d’égouts

Outre les canalisations de distribution d’eau potable, le système DALI se prête aussi à la surveillance des égouts. « En effet, nous sommes également à même de surveiller les égouts au moyen d’un câble en fibres optiques », confirme Thijs Lanckriet. « Toutefois, sur le plan technique, la surveillance des égouts diffère à maints égards de celle des canalisations d’eau potable. Nous sommes à même de surveiller les égouts collecteurs sous pression en nous fondant sur les bruits de fuite (détection acoustique répartie). S’agissant des canalisations d’égout qui ne sont que partiellement remplies, la détection acoustique de fuites s’avère le plus souvent impossible. En revanche, les variations de température (Distributed Temperature Sensing) permettent de déceler les fuites éventuelles, par exemple, en raison de l’entrée en contact d’une eau souterraine plus froide avec des eaux usées plus chaudes. »

Pour plus d’informations concernant le principe de fonctionnement du système DALI, consultez le site

www.dalimonitoring.com