La détection des fuites permet d'éviter le pire

Les avantages en termes de sécurité, d'environnement, de finances et d'exploitation sont nombreux

Les fuites représentent une perte énorme pour l'industrie, allant de la perte de production et des dommages environnementaux aux réparations, amendes, sanctions et/ou dédommagements. Ce n'est donc pas pour rien que des investissements annuels substantiels sont consacrés à la prévention et au contrôle. Si un problème se produit malgré tout, une détection précoce permet d'éviter bien des ennuis. Bien que chaque type de fuite présente des caractéristiques spécifiques sur lesquelles la méthode de détection est greffée, il reste encore beaucoup de choix à effectuer.

Lekdetectie foto 1 — Les fuites hydrauliques concernent généralement des huiles minérales, synthétiques ou biologiques, des mélanges eau/glycol ou des fluides esters phosphates (photo: New Pig Corporation)

Menace

Les fuites industrielles constituent un problème sérieux. Un signal indirect de cela est le fait qu'en général, les paramètres d'un système qui fuit diffèrent des paramètres en situation normale. Ne pas réagir (suffisamment) de manière adéquate comporte des risques et peut avoir des conséquences graves. Celles-ci peuvent être liées à la sécurité et à l'environnement, mais aussi se traduire au niveau opérationnel et/ou financier.

Les dommages causés sont généralement considérables et les coûts associés - perte de production, restauration de l'environnement, réparations - sont à l'avenant. Les conséquences juridiques, les amendes/sanctions, les dommages et intérêts et les atteintes à la réputation dues à la publicité négative et à la perte de confiance qui en résulte sont souvent sous-estimés dans ce contexte.

Critères

Chaque méthode de détection utilise des techniques spécifiques aux fuites. Les principaux critères sont les suivants:

la capacité à détecter les fuites, qu'elles soient petites ou grandes;
la précision avec laquelle la fuite peut être localisée;
la mesure dans laquelle les résultats peuvent être reproduits dans des conditions variables et au fil du temps (cohérence).

En outre, les facteurs environnementaux (température, pression et accès à la zone), les aspects liés à la sécurité (degré d'inflammabilité, toxicité), la sensibilité de l'équipement aux fausses alertes (sensibilité et spécificité) et, bien entendu, le coût de l'installation et de l'entretien du système jouent également un rôle.

Types de fuite et causes possibles
Lorsqu'on utilise un équipement de détection, il est essentiel de savoir quel type de fuite se produit, où et pourquoi.
Fuites chimiques
- dans les dispositifs de stockage et de traitement en raison de la corrosion, de l'usure et/ou de dommages mécaniques;
- dans les canalisations et/ou les vannes en raison d'une mauvaise étanchéité ou de dégâts.
Fuites de vapeur et de condensat
- dans les conduites de vapeur en raison de raccords à bride défectueux ou de conduites endommagées;
- dans les échangeurs de chaleur en raison de problèmes de joints et/ou d'étanchéité.
Fuites de gaz
- dans les joints, les vannes ou les raccords de compresseurs et de pompes qui fonctionnent mal ou pas du tout, par exemple en raison de la corrosion, de l'usure et/ou de dommages mécaniques;
- dans les canalisations, les réservoirs et les cuves (mêmes causes).
Fuites hydrauliques
- dans les tuyaux et conduites hydrauliques en raison de l'endommagement, de l'usure et du vieillissement;
- dans les joints, les raccords, les vannes et les joints d'étanchéité en raison d'une mauvaise installation ou d'un couple de serrage insuffisant.
Fuites d'huile et de carburant
- dans les canalisations et les réservoirs de stockage en raison de la corrosion, de dommages mécaniques et/ou de mauvais raccordements;
- dans les générateurs et les moteurs en raison de défauts dans les joints ou les tuyaux.
Fuites de fluides
- dans les canalisations et les tuyaux en raison de fissures ou de mauvais raccordements;
- dans les pompes et/ou les vannes en raison de la défaillance ou de l'usure des joints;
- dans les réservoirs de stockage en raison de la corrosion ou de défauts structurels.

Lekdetectie foto 2 — En cas de fuite, les dommages - perte de production, restauration de l'environnement, réparations - sont généralement importants (photo: Dutch Safety Board)

Surveillance continue

Ce terme est utilisé pour la gestion infrastructurelle continue des installations (industrielles), des conduites d'eau, de gaz et d'huile; les formes les plus courantes sont la surveillance de la consommation et de la pression. Le modus operandi présente les similitudes nécessaires. Tous deux utilisent des capteurs: pour la surveillance de la consommation, il s'agit de capteurs de pression et de débit; pour la surveillance de la pression, les capteurs dépendent de l'application: capteurs de pression absolue, relative (manométrique) et différentielle.

Chaque méthode de détection utilise des techniques spécifiques aux fuites

Il y a une collecte et une transmission des données en temps réel: les données sont envoyées via LoRaWAN, GSM ou Wi-Fi, entre autres, à un système central pour une analyse plus approfondie. Les deux méthodes utilisent également des outils d'analyse avancés pour reconnaître les modèles et détecter les situations anormales. Des alertes automatiques, des tableaux de bord et des visualisations permettent de réagir rapidement.

Risques et conséquences
Risques environnementaux:
- la pollution du sol et de l'eau due aux déversements de produits chimiques peut nuire aux écosystèmes locaux et à la santé des personnes et des animaux vivant à proximité;
- pollution de l'air due à l'échappement de composés organiques volatils (COV) ou d'autres gaz nocifs, avec des risques potentiels pour la santé et l'environnement.

Risques opérationnels et économiques:
- perte de production due au mauvais fonctionnement d'une installation;
- coûts de réparation élevés pour l'installation, l'équipement et/ou l'infrastructure environnante;
- perte de matières premières (coûteuses) et/ou de produits semi-finis ou finis, ce qui augmente les coûts de production et réduit la rentabilité.

Risques liés à la sécurité:
- risques d'explosion et d'incendie;
- exposition à des substances toxiques;
- réduction de l'intégrité structurelle de l'usine ou de l'infrastructure.

Lekdetectie foto 3 — Les capteurs électrochimiques détectent un composé chimique - ici le CO - en entrant dans une réaction chimique ou en interagissant avec lui (illustration: Dräger)

Détection indépendante du système

Il s'agit ici d'une détection indépendante du système. Elle est basée sur des inspections et des vérifications planifiées et est indépendante de l'infrastructure. Nous allons les examiner en fonction du type de fuite.

Fuite chimique

Elle se produit dans l'ensemble du spectre industriel, mais aussi pendant le transport (routier, ferroviaire, maritime, par pipeline) et sur les sites d'utilisation (laboratoires, centres cliniques, exploitations agricoles). Ici aussi, une détection rapide est nécessaire pour éviter les accidents (industriels) et les catastrophes (environnementales). Pour ce faire, on utilise

des détecteurs équipés de capteurs, y compris des capteurs électrochimiques, catalytiques, optiques et IR;
des détecteurs tels que les détecteurs de photo-ionisation (PID), les détecteurs à ultrasons et les détecteurs MPS - MPS signifie spectromètre de propriétés moléculaires -, un seul appareil pouvant détecter et identifier plus de 15 gaz combustibles;
des systèmes de caméras, y compris les caméras thermiques et les caméras d'imagerie optique des gaz (OGI);
des systèmes SCADA - systèmes qui anticipent automatiquement un signal provenant du système de détection de gaz, par exemple en activant les systèmes d'urgence - impliquant une surveillance en temps réel et un contrôle intégré;
des méthodes spécifiques aux canalisations par l'intermédiaire de câbles de détection des fuites et/ou d'une surveillance acoustique;
des appareils portatifs sous forme de détecteurs de gaz ou de fluides.

Lekdetectie foto 4 — Les fuites de produits chimiques peuvent être détectées à l'aide de caméras thermiques et d'imagerie optique des gaz (OGI), entre autres (photo: Apliter)

Fuite de condensat

Elle se produit principalement dans les chaudières, les collecteurs, les systèmes de chauffage et les générateurs de turbines à vapeur. La détection s'effectue par le biais:

de capteurs, notamment:
- des capteurs capacitifs (qui mesurent la variation de la capacité électrique);
- capteurs ultrasoniques (mesure du changement dans la réflexion des ondes sonores ultrasoniques, fréquence > 20 kHz);
- des capteurs optiques (qui mesurent la variation de la réfraction ou de la réflexion);
d'interrupteurs à flotteur constitués d'un élément flottant qui monte et descend en fonction du niveau de l'eau et signale le dépassement d'un niveau prédéfini;
de vannes à flotteur qui, lorsque le condensat a atteint un certain niveau, s'ouvrent et évacuent l'eau via un système d'évacuation.

Lekdetectie foto 6 — La détection des fuites de condensat dans les purgeurs est basée sur la mesure d'un changement dans la réflexion des ondes sonores ultrasoniques (photo: SDT Ultrasound Solutions)

Fuite de vapeur

Elle se produit dans les systèmes à haute pression et à haute température; la détection est similaire à celle d'une fuite de gaz:

détection acoustique des fuites, qui détecte les bruits ultrasoniques caractéristiques de la vapeur qui s'échappe (sifflements et/ou pulsations);
caméras infrarouges, voir fuite de gaz;
capteurs de débit massique, qui mesurent les variations de la quantité de vapeur traversant un point donné d'un système par unité de temps;
drones et robots, voir fuite de gaz.

Fuite de gaz

La méthode de détection doit être rapide et précise en raison de l'inflammabilité et de la toxicité du gaz:

détection acoustique des fuites qui détecte les bruits ultrasoniques typiques des fuites de gaz;
capteurs électrochimiques qui détectent la présence d'un composé chimique en entrant dans une réaction chimique ou en interagissant avec lui;
capteurs électrochimiques, catalytiques, optiques, IR et MTCD (MTCD est l'abréviation de multi thermal conductivity detector);
capteurs tels que les détecteurs de photo-ionisation (PID), les détecteurs à ultrasons et les détecteurs MPS (voir 'fuite chimique');
caméras qui détectent et visualisent les différences de rayonnement entre le gaz et l'environnement. Elles peuvent également détecter des fuites lorsqu'il n'y a que peu ou pas de différence de pression;
capteurs de débit massique qui mesurent le débit massique, c'est-à-dire la quantité de gaz qui traverse un point donné d'un système par unité de temps;
drones et/ou robots équipés de capteurs infrarouges, électrochimiques PID et/ou MPS; ils sont déployés dans des endroits difficiles d'accès.

Lekdetectie foto 5 — La technologie des capteurs PID utilise une lumière UV à haute énergie pour ioniser les molécules de gaz. Dans un champ électrique, les ions formés créent un courant électrique mesurable (photo: Hatech Gas Detection Technology)

Fuite hydraulique

Il s'agit généralement de fuites d'huiles minérales, synthétiques ou biologiques, de mélanges eau/glycol ou de fluides esters phosphates. La détection s'effectue par

une inspection visuelle, avec ou sans additifs fluorescents;
des capteurs et des détecteurs, y compris des capteurs de pression, acoustiques et/ou de température et une détection par ultrasons;
l'utilisation de traceurs et de colorants:
- des additifs colorants, qui facilitent l'identification visuelle;
- le test dye-penetrant, dans lequel la combinaison d'un liquide coloré et d'un révélateur ajouté à ce liquide rend les fissures visibles sous forme de lignes ou de taches colorées;
les techniques thermographiques, y compris la thermographie infrarouge;
les équipements de détection de conduites pour détecter les conduites souterraines et les fuites qui s'y produisent.

Lekdetectie foto 7 — Caméra à ultrasons avec imagerie acoustique pour la détection des fuites de gaz (photo: SDT Ultrasound Solutions)

Fuite d'huile et de carburant

Ce type de fuite se produit principalement dans l'industrie pétrochimique (offshore et onshore), au niveau des réservoirs (aériens et souterrains) et pendant le transport. Les méthodes de détection utilisées pour ce type de fuite sont très similaires à celles utilisées pour les fuites de produits chimiques. Une différence importante: alors que les fuites chimiques nécessitent souvent un large éventail de méthodes de détection et d'outils d'analyse, les fuites de pétrole et de carburant sont davantage axées sur la détection des hydrocarbures, les différences thermiques et la surveillance maritime.

La détection précoce des fuites présente des avantages sur le plan de la sécurité, de l'environnement, des finances et de l'exploitation

Fuite de liquide

Dans ce cas, il convient de localiser rapidement la fuite afin de limiter la propagation du liquide:

câbles de détection de fuites placés le long d'un pipeline ou d'un réservoir de stockage, qui génèrent une alarme au contact d'un liquide grâce à l'action capillaire et à la conduction électrique;
capteurs de débit massique, qui mesurent l'évolution de la quantité de liquide traversant un point donné d'un système par unité de temps;
caméras infrarouges, voir fuite de gaz;
drones et robots, voir fuite de gaz.

Lekdetectie foto 8 — Contrôle électrique de l'étanchéité: ce test permet de localiser d'éventuels défauts microscopiques (photo: ACEG)

Avantages

La détection précoce des fuites présente des avantages sur le plan de la sécurité, de l'environnement, des finances et de l'exploitation. Par exemple, la réduction des pertes d'eau et des inondations favorise la conservation des ressources naturelles (environnement), réduit considérablement les factures d'eau (finances) et prévient les dommages structurels aux bâtiments et/ou à l'infrastructure (sécurité/finances/exploitation).

La détection précoce des fuites de gaz, de vapeurs et/ou de produits chimiques réduit les risques d'explosion et d'accident (sécurité/opérationnel), la pollution des eaux de surface (environnemental), les amendes/sanctions/paiements de dommages et intérêts et les pertes de production (financier/opérationnel). En outre, la détection précoce facilite la planification de la maintenance en permettant un entretien ciblé (opérationnel) et prolonge la durée de vie des machines et des équipements (environnemental/financier).

En collaboration avec ACEG, Hatech Gasdetectietechniek, SDT Ultrasound Solutions et Thermal Focus