Entendre et détecter les fuites que l’on ne peut voir

Détection des fuites, eau non génératrice de revenus, technologie intégrée

Une compagnie des eaux texane teste le compteur d’eau ultrasonique résidentiel flowIQ® 2200 ALD et le logiciel Leak Detector conçus par Kamstrup.

Il y a quelques dizaines d’années, les agriculteurs et éleveurs de San Marcos, au Texas, ont mis sur pied une entreprise de service public en vue d’abreuver leur bétail. Aujourd’hui, la compagnie Crystal Clear Special Utility District (CCSUD) ne dessert pas uniquement des zones rurales, mais aussi plusieurs secteurs de la métropole en pleine croissance s’étendant de San Antonio à Austin. L’entreprise fournit de l’eau à près de 6 000 points de raccordement. Une croissance qui s’accompagne de défis : vieillissement des conduites, fuites, ou encore eau non génératrice de revenus à concurrence d’environ 23 % par an. La CCSUD n’est toutefois pas la seule à faire face à une quantité importante d’eau non génératrice de revenus. Une étude réalisée par Kamstrup en 2019-2020 et portant sur 28 entreprises de service public aux États-Unis révèle ainsi que le pourcentage d’eau non génératrice de revenus s’élevait alors en moyenne à plus de 20 %.

La technologie de détection acoustique des fuites (Acoustic leak detection, ou ALD) de Kamstrup aide la CCSUD à repérer et diminuer les fuites dans cette région rocheuse des collines texanes. La CCSUD est l’une des premières compagnies nord-américaines à tester le nouveau compteur d’eau ultrasonique résidentiel flowIQ® 2200 ALD de Kamstrup et son logiciel d’analyse Leak Detector.

Faute de pouvoir voir les fuites, ce compteur unique en son genre, conçu et testé en collaboration avec plusieurs compagnies des eaux européennes, permet de les entendre, et ainsi d’identifier les pertes en eau subies par les entreprises de service public au sein de leur réseau de distribution.
« Nous nous sommes dit que si la solution fonctionnait dans une région vraiment complexe sur le plan géologique, elle fonctionnerait n’importe où, et nous avons entrepris de le prouver », explique Karen Siu, Solution Manager chez Kamstrup.

La CCSUD utilise la technologie pour entendre, localiser et réparer les fuites invisibles à l’œil nu.

« Nous nous sommes dit que si la solution fonctionnait dans une région vraiment complexe sur le plan géologique, elle fonctionnerait n’importe où, et nous avons entrepris de le prouver. »

Karen Siu, Solution Manager chez Kamstrup

Une technologie intégrée

Les capteurs acoustiques ne sont pas une nouveauté. Ce qui l’est, en revanche, c’est le fait de les intégrer directement dans un compteur d’eau. Fort de son expérience en matière de technologie à ultrasons, Kamstrup a eu l’idée d’équiper ses nouveaux compteurs de capteurs à ultrasons pour pouvoir enregistrer et signaler les courbes sonores susceptibles d’indiquer des fuites potentielles au sein des lignes de transmission et des conduites de distribution, ainsi que sur les branchements de service. Cette technologie ne requiert l’installation d’aucune infrastructure supplémentaire pour capturer les données sonores des fuites, ni aucun entretien. Le logiciel, quant à lui, aide à identifier, suivre et réparer les fuites, et permet une surveillance 24 heures sur 24 et 365 jours par an, pour une plus grande efficacité et une meilleure rentabilisation des opérations.

« Notre objectif à long terme est de ramener l’eau non génératrice de revenus sous la barre des 15 % et d’améliorer ainsi l’efficacité opérationnelle. C’est pourquoi nous avons sauté sur l’occasion offerte par Kamstrup de tester sa solution dans le cadre de notre programme global de détection des fuites », explique Regina Franke, Directrice générale adjointe de la CCSUD.

La détection acoustique au service des terrains exigeants

Kamstrup a proposé un test pratique comprenant 500 compteurs ALD. Les équipes de la CCSUD et de Kamstrup ont ensuite travaillé main dans la main pour cartographier les zones de service et identifier les emplacements devant accueillir les compteurs du projet pilote.

« Nous avons choisi cinq zones distinctes réparties sur l’ensemble de la zone de service. Nous voulions obtenir un échantillon véritablement représentatif des zones rurales que nous desservons, celles dont nous estimions qu’elles étaient le plus sujettes à des fuites non détectées », explique Cheryl Harwood, responsable de l’équipe des compteurs de la CCSUD.

L’entreprise utilisait déjà des compteurs flowIQ® 2100 de Kamstrup dans la majeure partie de sa zone de service ; il fut donc facile de remplacer ceux-ci par de nouveaux compteurs flowIQ® 2200. 
Tous les nouveaux compteurs sont équipés d’une radio bibande intégrée sans licence et sous licence FCC qui transmet les données par relevé depuis un véhicule (AMR) ou à distance par réseau (AMI), ce qui garantit des relevés de compteurs efficaces, stables et sûrs, et réduit considérablement le temps, les coûts et le travail administratif qu’implique la collecte de données.

La CCSUD utilise actuellement le système AMR. Une fois par mois, les équipes font le tour des compteurs en voiture. L’émetteur intégré à chaque compteur envoie certaines des données capturées par les compteurs au cours des 30 derniers jours à un ordinateur embarqué dans le véhicule de l’équipe. Les données ainsi transmises sont ensuite automatiquement téléchargées dans le logiciel basé sur le Cloud, Leak Detector. À l’avenir, la CCSUD prévoit de passer à l’AMI en installant un réseau de sites de collecte couvrant l’ensemble de l’entreprise, lequel enverrait les données directement et automatiquement toutes les quelques heures.

Des compteurs d’eau résidentiels plus performants grâce à une technologie ultrasonique éprouvée

À l’écoute

Une fois les nouveaux compteurs et le logiciel installés, la CCSUD, avec l’aide des membres de l’équipe de Kamstrup pour la formation, s’est mise à détecter les fuites.

Les capteurs à ultrasons installés dans les compteurs enregistrent les courbes sonores. L’eau qui s’écoule dans une canalisation qui fuit produit un son différent de celle qui coule dans une canalisation intacte. Toute variation de la taille d’une fuite ou d’une rupture entraîne une modification du son. Le matériau de la canalisation, lui aussi, affecte le son : les fuites font plus de bruit et se propagent plus loin dans les canalisations en métal que dans celles en plastique.

Le capteur installé sur chaque compteur flowIQ® 2200 mesure les niveaux de bruit acoustique 26 fois par jour et enregistre quotidiennement la valeur la plus faible. Utiliser uniquement la valeur de bruit minimale permet de filtrer les bruits de fond indésirables, notamment ceux dus à un usage courant dans une résidence donnée. Lorsque le bruit acoustique atteint un niveau élevé et maintient cette tendance pendant un certain laps de temps, cela peut indiquer une fuite potentielle au sein d’une conduite menant au compteur. Dans certains cas, les compteurs des environs captent la même courbe acoustique, ce qui permet d’identifier plus facilement la présence d’une fuite éventuelle dans la zone.

« Les compteurs sont comme un réseau finement maillé d’enregistreurs de bruit », explique Harwood.

Le logiciel Leak Detector de Kamstrup « visualise » ensuite les données de bruit en produisant une vue cartographique SIG de la zone de service. La possibilité offerte par le logiciel de personnaliser les seuils et les filtres permettent aux utilisateurs de choisir les compteurs qui s’affichent sur la carte. Les utilisateurs ont la possibilité de laisser de côté les compteurs avec de faibles niveaux de bruit pour se concentrer sur ceux présentant le plus grand risque de fuite. Ils peuvent ensuite corréler les données de bruit d’un compteur donné avec celles des autres afin de rechercher les compteurs environnants qui présentent des courbes de bruit similaires.

Lorsqu’un ou plusieurs compteurs sont sélectionnés, des graphiques représentent le bruit acoustique enregistré au fil du temps, ce qui permet à l’utilisateur d’en suivre l’évolution. L’entreprise peut ainsi agir dès que le bruit atteint un seuil critique et distinguer les compteurs dont le niveau de bruit est la conséquence d’une fuite de ceux dont le bruit a une origine différente. Le logiciel offre la possibilité de créer des événements et d’ajouter des commentaires pour chaque compteur, ce qui permet d’accumuler des informations sur les fuites confirmées.

Tester la solution

La CCSUD et Kamstrup ont tout d’abord testé l’efficacité de la solution dans une zone localisée au sud de San Marcos. Ils ont utilisé le logiciel Leak Detector pour identifier les emplacements en se basant sur les valeurs de bruit, et ils ont ainsi découvert une fuite importante dans une zone précise située le long d’une route particulière. La fuite affectait un branchement de service et se trouvait à moins d’un demi-mètre du boîtier du compteur, conformément à ce qu’avait indiqué le graphique de bruit dans le logiciel.

Une fois la fuite réparée, le logiciel a fait état d’une diminution soudaine et d’une normalisation des niveaux de bruit, non seulement pour l’adresse en question, mais aussi pour les compteurs situés à proximité. Autrement dit, cela montre que les autres compteurs avaient également détecté la fuite sur la ligne.

Un autre compteur situé plus loin sur la route faisait également état de niveaux de bruit élevés. Les équipes de l’entreprise ont trouvé de l’eau stagnante à environ 30 cm de profondeur autour du compteur. Tout comme dans l’exemple précédent, les niveaux de bruit acoustique ont chuté dès les réparations effectuées et sont ensuite revenus à la normale.

Cette technologie a permis à la CCSUD de détecter de nombreuses autres fuites et d’effectuer d’autres réparations.

« Nous détectons régulièrement des fuites et identifions de manière proactive les fuites potentielles avant qu’elles n’entraînent une rupture », indique Yesenia Tello, Chef de bureau dans la compagnie CCSUD. « C’est une technologie vraiment fantastique. Elle nous aide à cibler nos ressources et nous permettra à terme de réduire l’eau non génératrice de revenus. »

À propos du projet

Dans une zone de service en grande partie rurale, la détection d’une fuite dans une canalisation d’eau est loin d’être une sinécure, comme peut en témoigner l’entreprise Crystal Clear Special Utility District (CCSUD) de San Marcos, au Texas. Après avoir été confrontée à ce problème pendant de nombreuses années, la CCSUD n’a pas laissé passer l’occasion d’être l’une des premières en Amérique du Nord à tester le compteur d’eau intelligent flowIQ® 2200 avec technologie intégrée de détection acoustique des fuites (ALD) et son logiciel Leak Detector.

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