32 Revue ABB3/2004

Ray Keech

Débitmètre électromagnétique de nouvelle génération pour le domaine de l’eau

La mesure de débit dans le secteur de l’eau fut longtemps

réservée aux capteurs mécaniques, faciles d’emploi et

bon marché. Mais c’est oublier qu’un certain nombre

de facteurs compromettent à l’usage l’efficacité et

la durée de vie de ce type d’instruments: il en

va ainsi de leur précision qu’émousse peu à peu

l’inévitable usure mécanique de l’appareil. Avec une

précision de ±2%, la maintenance périodique est

impérative. Autre critère de choix, le coût global de

possession. Au-delà de la technologie, il faut en

effet penser installation, mise en service,

maintenance et coût de la collecte

manuelle des mesures.

Le progrès technique et le durcissement de la réglemen-

tation aidant, le client s’attend naturellement aujourd’hui

à des débitmètres offrant des mesures plus précises et

des capacités de surveillance accrues.

Le débitmètre électromagnétique Aqua-

MasterTM d’ABB fait d’une pierre deux

coups en conjuguant performances

métrologiques (incertitude de

±0,5%) et faible coût de posses-

sion. En outre, il est depuis peu

équipé, en option, de la tech-

nologie radio GSM autorisant

la télétransmission des

informations clés par

minimessages SMS.

Dans la lignée de dizaines

de milliers de débitmètres, les

AquaMasterTM d’ABB contribuent

aux grands progrès enregistrés dans

les réseaux de mesure et de gestion d’eau

du monde entier.

AquaMasterTM

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Le débitmètre AquaMaster™ a beau-coup évolué depuis qu’ABB s’est in-

téressé au principe électromagnétiquepour conquérir un marché dominé parles compteurs mécaniques. En effet, jus-qu’à la fin des années 90, les compa-gnies d’eau réservaient l’électromagné-tique aux conduites de gros diamètrescomme les collecteurs principaux. Enayant l’idée d’appliquer cette technolo-gie au relevé de consommation, ABBfaisait figure de pionnier.

ABB pris conscience qu’un débitmètreélectromagnétique alimenté par pilespouvait aller au-delà des besoins actuelsdu marché en matière de précision : à l’époque des compteurs mécaniques,les industriels de l’eau se contentaientde ±2%. Les instrumentistes d’ABB sa-vaient pourtant que le principe électro-magnétique pouvait faire beaucoupmieux et permettre ainsi aux clients d’économiser encore davantage.

Même si la maîtrise de l’incertitude demesure n’était pas la priorité des ache-teurs du domaine, une écoute attentivede ses clients privilégiés a convaincuABB qu’un nouveau produit pouvaitengendrer des besoins latents. Le Groupe y vit un argument relative-ment simple et implacable : une plusgrande précision de la mesure auraitune incidence directe sur les résultatsdes compagnies d’eau.

Prenons l’exemple d’un débitmètre mé-canique DN150 à ±2% de précision ; s’ilest installé dans une conduite débitanten moyenne 10 litres par seconde, l’incertitude de mesure équivaut à 315360 m3 par an. A 1 dollar le m3 d’eau,sur un an, le manque à gagner pourl’exploitant peut totaliser 4730 dollars.

Si l’on remplace l’appareil par un Aqua-Master™ ABB à ±0,5% de précision, le débitmètre peut être rentabilisé en àpeine 23 jours et promettre bien deséconomies dans le futur.

Autre argument économique : les débitsmaximum et minimum, ou «plage defonctionnement », d’un débitmètreélectromagnétique. Son excellenteperformance aux bas débits permet la

mesure des débits nocturnes minimaux,impossibles à enregistrer auparavantavec un capteur mécanique : de quoidoubler économies et gains pour avoisi-ner les 9000dollars annuels.

A ces recordsde précisions’ajoutent uncertain nombred’avantagesbien connus duprincipeélectromagné-tique sur le procédé mécanique. Tout d’abord, les systèmes électromagné-tiques sont dépourvus de pièces enmouvement, ce qui les affranchit de lamaintenance périodique et s’inscrit dansla logique d’allégement des coûts d’ins-tallation, l’utilisateur n’ayant pas besoinde vannes pour isoler l’appareil lorsd’une intervention de maintenance oud’un remplacement.

Cela signifie aussi que la précision de lamesure électromagnétique ne se dégra-dera pas à l’usage, contrairement auxdébitmètres mécaniques dont les bais-

ses de perfor-mances finis-sent par faus-ser la lecture.Truffé de piè-ces d’usure,un capteurmécaniqueaura générale-ment unedurée de vie

d’à peine 5 ans, voire moins, si l’eau estchargée d’impuretés. Par contre, unAquaMasterTM correctement installésaura se fait oublier pendant une di-zaine d’années.

Parmi les applications ciblées avec suc-cès par la gamme de débitmètres Aqua-MasterTM, citons les gros consomma-teurs d’eau comme les ensembles

Un débitmètre électro-magnétique AquaMasterTM

ABB, avec ±0,5% de préci-sion, peut être rentabilisé enà peine 23 jours et pro-mettre bien des économiesdans le futur.

Dans le domaine de l’eau, l’AquaMasterTM est la solution idéale pour le comptage desréseaux de distribution, d’alimentation, les collecteurs principaux et les installationsde traitement. Il trouve sa place dans l’habitat collectif, les hôpitaux, les stations-service et les aéroports.

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immobiliers, les hôpitaux, les stations-service ou les aérogares. En fait, l’Aqua-MasterTM est le compteur idéal des ré-seaux de distribution et d’alimentationd’eau, des collecteurs principaux et desinstallations de traitement de l’eau .Au demeurant, les spécificités de cesdomaines ont imposé au conceptélectromagnétique d’origine quelquesinnovations majeures pour devenir lasolution pleinement opérationnelleofferte aujourd’hui par ABB. Fait mar-quant, le produit doit ses progrès auxnombreuses remarques et suggestionsdes clients ABB.

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précise du débit, même pour de très fai-bles volumes. Grâce à ce profil original,le débitmètre est aussi moins sensibleaux perturbations hydrauliques enamont ou en aval dues, par exemple, àla proximité d’un coude ou d’unevanne. Tout cela concourt à la cohé-rence et à la précision des mesures del’AquaMaster™, en conformité avec lanorme internationale ISO 4064.

Une consommation d’énergie réduite

Autre avantage décisif de l’augmentationde la vitesse d’écoulement dans le tubede mesure : une consommation moin-dre. Dans les débitmètres électromagné-tiques, le signal de sortie est proportion-nel à la fois au courant dans les bobinesd’induction et à la vitesse d’écoulementdu fluide, tandis que la consommationd’énergie dans les bobines est propor-tionnelle au carré du courant. Ainsi,l’augmentation de la vitesse d’écoule-ment d’un facteur de 3 permet aux ingé-nieurs de diminuer l’alimentation desbobines d’un facteur de 9, sans compro-mettre la sensibilité de l’appareil.

Cette faible consommation est primor-diale pour bien des applications cibléespar AquaMaster™, les installations étant

souvent iso-lées ou encoreinaccessibles,sous une routefréquentée,par exemple.A défaut d’ali-mentation sec-teur et de faci-lité d’accès, lespiles doivent

durer des années, et non des semaines.

Si ABB fournit beaucoup d’AquaMasterTM

sur secteur, il estime à environ 85% lepourcentage d’installations AquaMasterTM

fonctionnant sur piles. Ces piles ont pourl’instant une durée de vie de 3 ans, qu’ilest prévu de porter à 6 ans.

Tout en contribuant aux économies d’énergie, l’électronique du transmetteurdu débitmètre a aussi été pensée pourconsommer le moins possible. Sa con-ception assure un rapport signal/bruitélevé, malgré une très faible consomma-

Une protection IP68, gage de robustesse, permet à l’appareil d’endurerles environnements les plus difficiles.

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Transmetteur de l’AquaMasterTM

avec antenne GSM3

Evolutions technologiques

Un large éventail de capteurs

Première piste d’amélioration : le cap-teur lui-même. Nombreuses sont les ap-plications commerciales à connaître d’é-normes variations dans l’écoulement dufluide mesuré.Un aéroportinternational,par exemple,risque d’êtrebondé devoyageursdans les joursprécédant leréveillon deNoël, pour seretrouver désert le lendemain. Sa sur-consommation d’eau peut aussi êtreponctuelle, comme en cas d’incendie.

Il faut donc une dynamique de mesureextrêmement grande pour garantirl’exactitude de la lecture, que le débitsoit faible ou fort. C’est pourquoi lesAquaMasterTM affichent aujourd’hui une« rangeabilité » certifiée ISO de 1000:1 !

Pour y parvenir, le capteur comporte unrétrécissement conique qui augmenteconsidérablement la vitesse d’écoule-ment du fluide et facilite la mesure

L’augmentation de la vitessed’écoulement d’un facteurde 3 permet aux ingénieursde diminuer l’alimentationdes bobines d’un facteur de 9.

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Ray Keech

ABB LtdStonehouse (Royaume-Uni)

ray.keech@gb.abb.com

tion moyenne d’énergie. Le transmetteurest alimenté en 3,6 V (là où il faut en gé-néral 15 V), grâce à des convertisseursde puissance très performants.

Le stockage d’énergie est lui aussicrucial ; ABB a opté pour la technologielithium-chlorure de thionyle dont il afallu combler certaines lacunes. Parexemple, la résistance interne de l’élé-ment varie avec l’usage et la chargerésiduelle. Si la pile n’est pas utiliséependant un certain temps, sa résistanceinterne grimpe en flèche. Même si cedéfaut se corrige en quelques minutes,il risque de limiter la quantité d’énergiequi peut être fournie à l’AquaMasterTM

lors d’une pointe de consommation.

Pour y remédier, ABB utilise descondensateurs à couches hybrides, quidiminuent efficacement la résistance etpermettent de bénéficier sur-le-champd’un maximum d’énergie.

L’AquaMasterTM est également submersi-ble et adapté au montage enterré sousune route à grande circulation. En tou-tes circonstances, sa protection IP68 luiassure la robustesse nécessaire aux en-vironnements difficiles ; même à 10 mde profondeur, l’appareil résiste au pas-sage d’un semi-remorque !

Fonctionnalités accrues

Les AquaMasterTM offrent également unepanoplie d’options répondant aux be-soins précis de chaque utilisateur. Il n’estpas rare de voir un débitmètre secondépar d’autres équipements comme descapteurs de pression : ABB proposedonc la mesure de pression en option.

L’enregistrement des données est uneautre exigencefréquente : lesAquaMasterTM

peuvent donc,en option,consigner lesmesures dedébit et depression tou-tes les 15 mi-nutes. La liai-son numérique entre capteur et enregis-treur garantit une résolution et une

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vitesse d’enregistrement élevées que nepeuvent égaler les solutions tradition-nelles. AquaMasterTM creuse encore l’écart avec un enregistrement haute vitesse et haute résolution, toutes les 15 secondes, sur un second canal d’acquisition.

D’habitude, pour récupérer ces don-nées, il faut dépêcher sur le site unagent, soit pour les télécharger sur unPC, soit pour rapatrier l’enregistreur etle remplacer par un deuxième appareil.En sens inverse, le même problème sepose pour doter le débitmètre de nou-velles commandes d’exploitation.

ABB innove en équipant l’AquaMasterTM

de l’option transmission radio GSM ,depuis fin 2003 : les mesures du débit-mètre peuvent être télétransmises par

SMS, à l’aided’un télé-phone mo-bile. Sur lesappareilsalimentés parpiles, le mo-dule radion’intervientqu’à interval-les prépro-

grammés, une fois par jour en général,pour économiser l’énergie.

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Support de carte SIM intégré au transmetteur de l’AquaMasterTM4

L’emploi de SMS augmente considéra-blement le champ des possibles. Le der-nier-né des AquaMasterTM, par exemple,peut composer un numéro d’alarmepour avertir l’exploitant de l’appareild’une utilisation frauduleuse ou d’unacte de vandalisme .

Lorsque les premiers AquaMasterTM sontarrivés sur le marché en 2001, ils étaientuniques en leur genre. Aujourd’hui en-core, un seul fournisseur vient de déci-der d’employer le principe électroma-gnétique pour les mêmes applications.Or les appareils de cette concurrenceisolée n’affichent aucune des perfor-mances métrologiques ni des atouts op-tionnels de l’AquaMasterTM. ABB gardedonc l’exclusivité de cette offre globale.

Toutefois, pour conserver dans l’avenirune mesure d’avance, il convient derester attentif aux exigences des clientset de poursuivre notre dynamiqued’innovation qui a fait le succès de latechnologie AquaMasterTM.

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En équipant l’AquaMasterTM

de l’option transmission radioGSM, les mesures du débit-mètre peuvent être télétrans-mises par SMS, à l’aide d’untéléphone mobile.