Pourquoi la précision est essentielle dans la mesure de l'eau

Un contrôle précis des pompes est crucial dans les applications d'eau potable. L'objectif est d'améliorer l'efficacité grâce à un suivi précis du volume d'eau passant dans les systèmes de distribution, tout en identifiant les problèmes de performance potentiels. Ceci exige une mesure efficace du débit.

Contexte

Une augmentation des efforts législatifs et réglementaires pour réduire la quantité de plomb présente dans tous les produits liés à la plomberie et entrant en contact avec l'eau potable a pu être observée. Les agences fédérales et étatiques des États-Unis stipulent que les composants des réseaux d'eau potable doivent être conformes à la loi américaine sur la sécurité de l'eau potable « Safe Drinking Water Act » (SDAW) de l'Environmental Protection Agency, par le biais de normes établies par NSF International, une organisation non gouvernementale à but non lucratif reconnue pour son expertise en matière de santé et de sciences de l'environnement.

Les normes se rapportant aux applications d'eau potable incluent la NSF/ANSI Standard 61 et la NSF/ANSI Standard 372.

La NSF/ANSI Standard 61 est une norme d'approbation de l'eau potable, tandis que la NSF/ANSI Standard 372 établit les critères de la méthode de mesure permettant de déterminer les caractéristiques d'une eau « sans plomb » (moyenne pondérée de 0,25 % ou moins). Ces deux normes visent à garantir que les produits entrant en contact avec l'eau potable soient inoffensifs pour la santé. Elles requièrent que les systèmes de pompes domestiques préfabriqués disposent d'une certification en tant que système complet.

Comprendre le fonctionnement d'une pompe

Les industriels impliqués dans la production d'aliments et de boissons ou autres applications sanitaires, de même que les gestionnaires de réseaux d'eau municipaux, utilisent des pompes conformes à la SDWA. Ces pompes sont fabriquées en acier inoxydable et autres matériaux non dangereux. Elles doivent être faciles à démonter et à nettoyer.

Le contrôle précis des systèmes de pompes est d'une importance cruciale dans de telles applications, qui se caractérisent souvent par des débits faibles intermittents et une consommation d'eau réduite. Aujourd'hui, les réseaux de distribution en eau sont équipés de larges conduites à faibles vitesses d'écoulement avec une mesure du volume global faible.

Le débit généré par une pompe est de nature volumétrique. La précision de toute mesure dans ces conditions dépend en très grande partie des propriétés du fluide. Les approximations dans la mesure du débit peuvent être causées par certaines conditions opérationnelles, telles que les changements de température, les variations de pression, l'emprisonnement de l'air et l'usure des composants.

Les données indiquent que la détérioration des composants, les changements au sein de l'environnement ou du système, ou une combinaison de tous ces facteurs peuvent entraîner une fluctuation significative du débit sortant de la pompe.

Il y a plusieurs raisons de mesurer les taux de débit dans les pompes : calculer les pertes du système de distribution en soustrayant le total des relevés de l'approvisionnement total; optimiser la désinfection; traiter la corrosion; contrôler les performances globales de la pompe; et déterminer les montants totaux facturés pour le transfert de garde.

La plupart des aspects de la performance d'une pompe peuvent être associés au débit du fluide. Comprendre le fonctionnement d'une pompe implique de posséder les connaissances de base concernant les spécifications et les courbes de performance de la pompe en question.

Choisir une technologie de mesure

Les organismes municipaux, commerciaux et industriels ont le choix entre différentes technologies de mesure pour obtenir le niveau de précision et le contact sécurisé avec l'eau potable requis pour les applications de contrôle des pompes. Divers débitmètres mécaniques et électroniques sont disponibles pour mesurer le débit des liquides.

Les plus couramment utilisés vont des débitmètres à turbine avec composants mouillés en acier inoxydable aux débitmètres électromagnétiques et aux modèles à ultrasons à pinces ou en ligne, toutes ces options étant sûres pour une utilisation dans les applications d'eau potable.

Les débitmètres à turbine sont d'une efficacité prouvée et constituent une solution à faible coût pour les conduites de petits diamètres. Ils sont connus pour leur précision, leur large gamme de variation et leur répétabilité. Les débitmètres à turbine produisent un signal de sortie d'impulsion haute résolution proportionnel à la vitesse du fluide, et donc, au débit volumétrique. Ces appareils ne peuvent être utilisés qu'avec des fluides propres et exigent un réétalonnage et un entretien périodiques.

Certains débitmètres intégrant des turbines sont disponibles dans un alliage de bronze sans plomb. Ils sont donc conformes aux dispositions relatives à l'eau potable sans plomb et peuvent être certifiés conformes aux normes NSF/ANSI. L'ensemble des composants de ces débitmètres en alliage sans plomb forme le système certifié.

Les débitmètres à disque oscillant sont également couramment utilisés pour la mesure de l'eau, en particulier dans les conduites de petite taille. Ils sont réputés pour leur haute précision et leur répétabilité, mais les viscosités en dessous d'un certain seuil ont un effet négatif sur leur performance.

Les applications d'eau potable impliquant pour la plupart des liquides qui sont conducteurs, les débitmètres électromagnétiques sont indiqués pour de nombreuses tâches de mesure du débit qui leur sont associées. Ces appareils permettent de répondre aux objectifs de précision des mesures de ces applications, entraînant un fonctionnement plus efficace des pompes à un coût moins élevé. Leurs diagnostics permettent de renforcer la fiabilité du système, de mieux comprendre le fonctionnement et de réduire les coûts.

Les débitmètres électromagnétiques sont devenus une solution à long terme abordable pour une large gamme d'applications. Ils sont conçus pour atteindre un taux de précision allant jusqu'à ± 0,2 %. De plus, leur conception à débit ouvert non intrusive élimine quasiment toute perte de pression. Ces débitmètres ne comportant pas de pièces mobiles ni d'obstruction du débit, ils sont relativement peu affectés par la viscosité, la température et la pression lorsque ces dernières sont correctement spécifiées.

Les signaux des débitmètres électromagnétiques sont linéaires par rapport au débit. Le taux de variation peut s'approcher de 20 pour 1 ou mieux sans perte de précision. Ils proposent également des sorties encodées.

Les débitmètres à ultrasons sans contact sont également plébiscités, car ils sont par nature conformes aux réglementations NSF et qu'ils peuvent être installés sans avoir à perturber ou inciser la conduite. Avec un taux de variation comparable à celui des débitmètres électromagnétiques, les débitmètres modernes à ultrasons offrent maintenant une puissance et un taux d'échantillonnage renforcés.

Les débitmètres à ultrasons faisant appel à la méthode du temps de transit sont conçus pour mesurer des taux de débit bidirectionnels. Des ondes d'ultrasons sont envoyées vers l'amont et l'aval à travers la paroi de la conduite et le liquide circulant à l'intérieur. En mesurant la différence de temps de parcours et en connaissant la taille du tuyau, l'appareil détermine la vitesse et le débit.

Les débitmètres à pinces et ultrasons faisant appel à la méthode du temps de transit ne comportent aucune pièce mobile ou mouillée, ne peuvent subir aucune perte de pression et fonctionnent sans avoir besoin d'entretien. En mesurant la vitesse du son dans le fluide, ils peuvent rendre compte des changements de température et/ou d'autres propriétés du fluide.

Les débitmètres à pinces et ultrasons peuvent dépanner une large gamme de problèmes liés au débit, en particulier dans les pompes. Fixés à l'extérieur des conduites, ils offrent une flexibilité d'installation sur une large gamme de tailles de conduites, le tout sans contact avec le liquide qui circule dans les tuyaux et sans aucune pièce mobile.

Un débitmètre à pinces et ultrasons peut constituer un outil pratique pour gérer la performance des pompes et du système. Il peut fournir les données de base et charger les informations relatives au profil requises pour optimiser l'efficacité du système et réduire la consommation énergétique et les coûts.

En s'appuyant sur des analyses de données en infonuagique, les débitmètres les plus récents offrent un meilleur degré de visibilité et de contrôle des systèmes. Les données des compteurs à intervalles fournissent des informations pratiques pour optimiser la gestion de l'eau. Les terminaux cellulaires diffusent les relevés et les données des compteurs au logiciel du système. Ceci permet d'identifier les fuites et autres anomalies de fonctionnement.

Article initialement paru dans le numéro de Pumps & Systems de mai 2019