Inspection et réparation des canalisations : la place des robots

Pour connaître l’état d’un réseau ou le réhabiliter, le plus « simple » est de creuser et aller voir. Cependant le coût de ce type de travaux, et les nuisances qu’ils engendrent, font parfois hésiter propriétaires et gestionnaires de réseaux. Il existe heureusement une solution : envoyer des robots faire le travail (inspection ou intervention) dans les canalisations. Des fabricants proposent différentes technologies, des prestataires de service se placent sur ce marché, et certains canalisateurs ou gestionnaires de réseaux franchissent même le pas de s’équiper eux-mêmes. 

FACILITER LA GESTION PATRIMONIALE 

A la tête de réseaux étendus et vieillissants, les collectivités et exploitants souhaitent en connaître l’état pour cibler leurs interventions préventives. 

Et cela, si possible, sans tranchée et sans interruption du service. Xylem intervient sur ce marché. « En moyenne, 3 % des linéaires de réseaux nécessitent une intervention immédiate, le reste est moins urgent. Afin d’optimiser la gestion budgétaire, nous apportons de la visibilité au propriétaire du réseau. Nous proposons de « scanner » le réseau à la recherche de fuites et défauts pour aider à la décision : renouveler un tronçon ou réaliser une réparation ponctuelle au bon endroit en préservant la continuité du service. Nous mettons nos outils à disposition pour l’inspection physique mais gardons la main sur l’analyse des données et l’édition de rapports précis » explique Gaël Fraboulet, ingénieur technico-commercial chez Xylem Vue – Assessment Services. 

Xylem intervient plutôt sur des feeders de diamètre assez conséquent, et peut explorer des linéaires importants en quelques heures. 

La société utilise des robots insérables dans les canalisations et emportés par le courant, initialement développés par la société canadienne Pure Technologies (maintenant filiale de Xylem) pour l’industrie pétrolière, et adaptés à l’eau. La Smart Ball, qui se présente comme une boule de pétanque entourée d’un ballon de mousse expansée, détecte les fuites. « Elle peut explorer plusieurs kilomètres en une seule journée, sans gêne pour l’exploitant puisque le service n’est pas interrompu. Elle a une autonomie de 24 heures. Nous la suivons en temps réel (elle émet un signal toutes les trois secondes) et positionnons des capteurs en surface pour la repérer » précise Gaël Fraboulet. 

Outre les fuites, la Smart Ball détecte les poches d’air. Elle embarque un hydrophone, des capteurs de pression, un accéléromètre et un giroscope. L’ensemble des données permet de géolocaliser les défauts constatés. Elle est utilisable dans tous types de canalisations à partir de 300 mm de diamètre (voire 150 selon le type de vannes). Une fois la boule récupérée, les données partent vers l’analyse. Xylem fournit un rapport détaillé sur l’ensemble du linéaire, avec le relevé de tous les points de fuite et d’anomalies, géolocalisés pour faciliter une éventuelle intervention. Clichy-sous-Bois a récemment fait appel à Xylem pour ce service. 

La Smart Ball est essentiellement destinée au réseau d’eau potable mais Xylem a aussi été approché pour inspecter des réseaux d’assainissement. « Nous allons prochainement le faire dans le Sud-Ouest pour des collectivités dont le réseau d’eaux usées traverse un cours d’eau par un siphon » rapporte Gaël Fraboulet. Autre avantage de la géolocalisation : la Smart Ball peut permettre d’affiner la cartographie des réseaux, auquel cas un deuxième passage est requis pour valider la mesure. 

Si le gestionnaire du réseau s’intéresse plutôt à l’état de ses canalisations, Xylem propose un autre type de robot d’inspection : le Pipe Diver. C’est une sorte de serpent articulé de 2,5 mètres de long, muni d’ailettes radiales qui permettent à l’eau de le pousser. Il peut intervenir dans des canalisations droites de plus de 450 mm de diamètre, ou 600 mm s’il y a des coudes (il passe des coudes de 90°), donc des adductions importantes. Il scanne intégralement la conduite à la recherche de pertes d’épaisseurs (conduites métalliques) ou de ruptures de brins (conduites en béton et spires métalliques). 

Avec une autonomie de 24 heures, il peut explorer de 5 à 10 kilomètres en une journée. « Certains exploitants sont intéressés par l’acquisition de ces outils mais notre valeur ajoutée reste l’analyse des données, pour laquelle nous avons une trentaine d’année d’expérience » souligne Gaël Fraboulet. « Grâce à la miniaturisation et l’intelligence artificielle, nous avons développé des techniques spécifiques pour diagnostiquer un réseau en le maintenant en service, sans dévoyer les flux » affirme de son côté Bruno Faraoni, directeur du développement pour l’Ile-de-France chez Axeo TP. 

La société propose deux types de microballes bardées de capteurs, à introduire respectivement dans les réseaux en pression (eau potable) ou gravitaires (assainissement, réseau pluvial). Pour l’eau potable, Axeo utilise Pipers, une microballe issue du domaine du pétrole. « C’est un produit américain que nous avons adapté à l’eau potable. Elle se déplace avec l’eau, nous la récupérons par un panier ou dans un réservoir. Par analyse croisée des données de ses différents capteurs, nous pouvons détecter et localiser les fuites, les variations de diamètre, les dépôts et sédiments, ainsi que les poches d’air » explique Bruno Faraoni. 

Cet outil localise les zones problématiques qui appelleront ensuite une analyse plus fine, par exemple par scanner pour les canalisations métalliques. L’utilisation de Pipers étant relativement complexe, en particulier au moment de l’introduction dans un réseau en pression, Axeo réalise la prestation avec ses équipes spécialisées. La société est par exemple récemment intervenue dans une station de ski des Hautes Pyrénées. « Pour les réseaux gravitaires, nous proposons aussi une microballe, mais avec des capteurs différents. C’est la Sewer Ball, développée avec Suez. Elle flotte sur l’effluent, donc pas besoin de dévoyer le flux et curer avant d’envoyer une caméra, comme cela se fait plus classiquement. Son autonomie d’une douzaine d’heures permet d’explorer un linéaire important en peu de temps » détaille Bruno Faraoni. 

La Sewer Ball caractérise l’état du collecteur et précise les zones d’intrusion d’eau claire parasitaire. Elle peut être ponctuellement associée à des drones bateaux qui se déplacent avec l’effluent et filment la canalisation en très haute définition, zoomant aux points problématiques. Les images vidéo sont ensuite associées aux données des capteurs de la Sewer Ball. Axeo peut, au choix, réaliser la prestation complète ou vendre le kit d’inspection et ne réaliser que l’analyse des données. A partir d’un diamètre supérieur à 320 mm, Dron’eau propose son drone sous-marin pour réaliser l’inspection d’une canalisation. 

En juin 2021, la société a été missionnée pour évaluer l’état de santé d’une canalisation de 700 mm posée il y a plus de 100 ans et pouvoir anticiper un éventuel renouvellement. Equipé d’une caméra 4K UHD, doté d’un éclairage de plus de 1.000 lumens, le drone offre un angle de vision de 270. L’expertise est aussi développée par Bathy Drone Solutions qui utilise ces drones sous-marins pour inspecter les réseaux. La start-up a notamment conçu un drone autonome de petite taille, permettant d’inspecter les canalisations de grande longueur sans regard ou accès (déjà mis en oeuvre dans des canalisations de plus de 1.5 Km) et une gamme de rovers avec de grandes capacités de franchissement pour inspecter des canalisations sèches (jusqu’à 5 cm d’eau) encombrées ou en mauvais état, dispensant même de nettoyage préalable. 

CT2MC déploie également une gamme robotique spécifiquement développée pour l’inspection des canalisations d’eaux potables de diamètre supérieur à 400 mm et de réseaux d’assainissement, la gamme Can’Eau. Equipé de caméra 360°, le drone permet de réaliser une vidéo en continu de la canalisation sous tous les angles et grâce à la photogrammétrie, de modéliser en 3D tout type d’ouvrage pour intégrer les modèles sur SIG. 

En mai dernier, le Can’eau a exploré le réseau d’assainissement de l’agglomération d’Oyonnax en vue de travaux à mener d’ici la fin de l’année. Nouveau venu dans le domaine et lauréat des concours d’innovation Ilab 2019 et Inov en 2020, la start-up aixoise Acwa Robotics a misé sur le développement d’une solution robotique autonome intelligente capable d’associer cartographie de haute précision et analyse d’état complète du réseau en eau. Pathfinder, son premier modèle, arpente les canalisations des réseaux d’eau potable à partir de diamètres 200 mm. 

Autonome, il analyse en temps réel les données collectées et prend des décisions : contrôle sa vitesse, modalité de collecte des données. Sa plateforme informatique ouverte et sa capacité d’action lui permettent d’intégrer une très large gamme de capteurs, de l’étude d’épaisseur de canalisation au contrôle de la qualité de l’eau. En janvier prochain, l’entreprise franchira un cap puisqu’elle recevra le Best Of Innovation Awards du plus grand salon mondial dédié aux innovations technologiques à Las Vegas, le Consumer Electronics Show 2023 (CES). 

PRÉPARER ET FINIR UNE RÉHABILITATION SANS TRANCHÉE 

Il existe désormais des techniques éprouvées – gainage, chemisage, éclatement… - pour réhabiliter un réseau sans creuser de tranchée. C’est le domaine de prédilection d’Hermes Technologies ou de Reline Europe notamment. 

Mais à l’évidence, avant de se lancer dans un tel chantier, le canalisateur doit examiner l’état de la conduite et la préparer. « C’est la phase fondamentale, la plus importante, qui nous renseigne sur la suite du chantier. Nous envoyons une caméra pour déterminer le profil de la canalisation, en général mal connu, et examiner son état. Puis on peut utiliser différents engins robotisés pour gratter, raboter, parfois envoyer de l’eau à 500- 600 bars. On peut alors tirer la nouvelle canalisation … et de nouveau envoyer la caméra lors de la réception » expliquait récemment dans nos colonnes Philippe Ferrer, responsable France de Primus Line. 

Deux cas de figure se présentent : soit le canalisateur fait appel à un prestataire extérieur pour ce type d’inspection, soit il a intégré ces outils et formé des équipes à leur utilisation. 

C’est par exemple le cas d’Altero TP, partenaire exclusif de Primus Line pour la France. « Pour les grands feeders, nous sommes à la recherche d’une caméra pouvant inspecter la canalisation sur plus d’un kilomètre. Nous en testons une en Allemagne actuellement. Il serait également souhaitable que les robots fraiseurs, aujourd’hui limités à une centaine de mètres, puissent aller plus loin. Le principal problème est le poids du câble à tirer » précise Philippe Ferrer. Des canalisateurs comme Axeo TP, Orea avec sa filiale TP ou Sade utilisent également ce type d’outils robotisés, disponibles dans le commerce et aptes à résoudre la plupart des problèmes que l’on peut rencontrer dans une canalisation. 

DU CÔTÉ DES FABRICANTS 

Hydrovideo (aujourd’hui filiale de Huwer Group) conçoit, fabrique et distribue plusieurs gammes de systèmes d’inspection vidéo pour les réseaux gravitaires (eaux pluviales, assainissement). « Nous les vendons aux collectivités, aux grands exploitants (Veolia, Saur, Suez…) et à des prestataires de service qui proposent l’inspection vidéo en complément du curage » énumère Christophe Gausson, chef de projet chez Hydrovidéo. 

Pour les petits tronçons, typiquement du branchement individuel au collecteur, Hydrovideo propose du matériel portable. Le Mini Push est une caméra poussée, convenant pour des canalisations de 35 à 200 mm de diamètre, munie de 60 m de jonc, alors que le Mini Tract est une caméra installée sur un petit chariot automoteur, munie de 80 m de câble et convenant pour des canalisations de 100 à 400 mm de diamètre. 

Autre « petit » matériel, l’HydroZoom est une caméra fixe, descendue verticalement dans la canalisation par un regard. Grâce à un système de zoom, elle inspecte rapidement une trentaine de mètres dans les deux sens, pour un diagnostic rapide depuis la surface. 

Par ailleurs, Hydrovideo propose sa gamme Cloudicam de fourgons d’inspection vidéo. Aménagés à la demande, ils comprennent une partie régie (bureau, informatique, énergie (batteries)) et une partie chantier avec un enrouleur avec câble (jusqu’à 350 m) et des chariots automoteurs. « Sur la tête d’inspection, outre la caméra vidéo elle-même, nous avons disposé des capteurs laser pour mesurer le diamètre et l’ovalisation. Nous pouvons mesurer la taille des fissures et la hauteur d’eau. Il y a aussi une balise qui permet, grâce à des détecteurs en surface, de localiser les défauts … ou la canalisation » précise Christophe Gausson. Dans tous les cas, le matériel Hydrovidéo permet d’éditer un rapport d’inspection normé Cofrac. 

Racines, distances, effondrement, ovalisation, pente… tout y est. « Notre logiciel Hydroscan, qui édite ces rapports, est même souvent utilisé avec d’autres matériels que les nôtres » ajoute Christophe Gausson. Au prochain salon Pollutec, Hydrovidéo va présenter ses nouveaux chariots et caméras, plus compacts que la génération actuelle, ainsi que la version 3 de son logiciel. Autre évolution notable : les fourgons sont désormais munis de panneaux photovoltaïques qui rechargent les batteries et permettent une autonomie d’une semaine. Pour l’avenir, Hydrovidéo va intégrer à la caméra des capteurs de géolocalisation pour établir le tracé des canalisations. « Nous le proposons déjà comme module complémentaire aux robots et nous essayons de les intégrer aux nouveaux » ajoute Christophe Gausson. 

Des agglomérations comme Limoges ou Toulon, par exemple, se sont récemment rééquipées de nouveaux fourgons Hydrovideo. Disponibles en 4 tailles ( de 90 mm à 300 mm), Sewerdev propose les chariots motorisés d’inspection vidéo Proteus qui disposent de la technologie CAN bus. Celle-ci permet une communication directe entre chaque pièce de l’équipement connecté. Pour la recherche de défauts structurels où l’accès est vraiment limité, l’ensemble Proteus LAT150 est spécialement conçu pour inspecter directement les raccordements de plus de 350 mètres depuis la conduite principale. La société allemande Pipetronics vient pour sa part de présenter un robot polyvalent capable de réaliser la plupart des interventions nécessaires à la préparation d’une vieille canalisation d’eaux usées avant réhabilitation sans tranchée. Convenant aux tuyaux de 150 à 800 mm de diamètre, ainsi qu’aux conduites ovoïdes de DN 200/300 à DN 600/900, la plateforme eMulti regroupe en un seul appareil des solutions déjà éprouvées chez Pipetronics. 

Sont en effet présents le robot de fraisage eCutter, le système de masticage et de pressage PI.TRON plus, au besoin, le système de pose de profilés oméga HatSet ou l’HydroJet Kit, un dispositif de découpe à l’eau sous haute pression. Une caméra permet de suivre les opérations. Commandé et dirigé par un joystick, le robot peut travailler au millimètre près. Le tout peut être intégré dans un fourgon ou un camion, à la demande du client. Axeo TP, Telerep, Guinot TP ou Colas utilisent ce système. La société bavaroise Rausch a également fait de la conception et la fabrication de caméras d’inspection télévisée des réseaux d’assainissement son coeur de métier depuis 40 ans. Equipés de la technologie brevetée RCA 4.0, full HD, ses chariots offrent une qualité d'image d'une grande netteté, une saisie et une documentation précises de l’inspection sous différents formats (vidéos, photos, protocoles et statistiques ) afin de faciliter la maintenance. Ibak, avec le MicroGator utilisé dans les canalisations principales à partir du DN 200 (gainées) jusqu’au DN 800, indique offrir des performances qui dépassent celles des systèmes de fraisage pneumatiques et hydrauliques traditionnels grâce à la puissance de son moteur pour les opérations de fraisage. L’orientation du robot dans la conduite s’effectue par le biais de l’affichage de direction de visée sur l’image de la caméra grâce au capteur de gravitation intégré dans la caméra. Outre la netteté de l’image de la zone de fraisage, le focus flexible de la caméra CutterCam représente avec exactitude la paroi de la canalisation la plus proche. 

L’ULTRA HAUTE PRESSSION, UN CAS PARTICULIER 

Il existe un cas de figure où les robots classiques de fraisage ou de décapage se révèlent impuissants. « Nous butons parfois sur des cas particuliers, par exemple une canalisation envahie par du coulis de ciment, que même les décapeurs à haute pression ne peuvent pas enlever » explique Bruno Faraoni (Axeo TP). « C’est une problématique récurrente. Dans les régions calcaires, par exemple, les réseaux pluviaux peuvent être obstrués par de véritables murs de calcite. Quand de la calcite ou du béton ne part pas avec l’hydrocurage classique à quelques centaines de bars, quelle solution avons-nous pour intervenir sans ouvrir ? » renchérit Vincent Ducamp, fondateur d’Orea. 

Cette société d’hydrocurage et de gainage de canalisations propose aujourd’hui un service unique (en France) : le fraisage par eau à ultra haute pression (UHP). « Nous avons équipé des robots de fraisage, que nous utilisons pour nos activités de gainage, avec des buses reliées à des groupes à ultra haute pression - 1000 puis 2000 et maintenant 3000 bars – de notre activité d’hydrodécapage. Nous avons en quelque sorte couplé les deux métiers. Nous avons dû renforcer les robots pour qu’ils puissent supporter la poussée due à l’UHP » se souvient Vincent Ducamp. Orea a ensuite travaillé avec un fabricant de robots pour développer un bras à trois axes très résistant, contrôlé par des caméras et installé sur un chariot filoguidé. « Nous pouvons réduire en morceaux tout matériau qui obture une canalisation, quelle que soit sa densité, sans endommager la conduite. Nous n’avons jamais trouvé quelque chose qui y résiste, à part le métal qui ne cède que si l’on ajoute du sable dans l’eau. C’est d’ailleurs tout à fait envisageable, par exemple si un pieu métallique a traversé une canalisation » affirme Vincent Ducamp. Les débris sont ensuite enlevés par hydrocurage classique, avec recyclage de l’eau La manipulation d’outils à Ultra Haute Pression réclamant des compétences très particulières, Orea dépêche ses propres équipes sur les chantiers. La société peut intervenir dans des canalisations de 80 à 2000 mm de diamètre, sur tous types de réseaux. « En dessous de 200 mm, le robot n’est pas à l’aise, mieux vaut alors simplement caler une buse UHP » précise toutefois Vincent Ducamp. Dans tous les cas, la technique permet de « sauver » des réseaux sans avoir à les ouvrir. Oréa est ainsi intervenu dans le tunnel de Ponserand, situé dans la vallée de la Tarentaise en Savoie. Une canalisation pluviale de 500 mm était obstruée par du calcaire et, depuis une vingtaine d’années, le tunnel devait fermer à chaque grosse pluie car il était noyé. « C’est un réseau très profond, enterré à 7-8 mètres sous la voirie, donc le coût de remplacement traditionnel était prohibitif. Tous les hydrocureurs se sont cassé les dents sur ce problème. Nous avons proposé notre solution, débouché la canalisation et l’avons même remise à neuf par gainage » se remémore Vincent Ducamp. Plus récemment, Oréa est intervenu à Aix-en-Provence pour déboucher une canalisation de 1600 mm installée sous un rond-point récent que la collectivité ne voulait pas détruire en creusant. Là encore, à chaque pluie sévère, le rondpoint était inondé. « Nous travaillons à 55 % pour l’industrie et 45 % pour les collectivités. Les industriels apprécient de pouvoir déboucher des canalisations sous leurs installations sans avoir à arrêter la production pour tout ouvrir » souligne Vincent Ducamp.