Dans cet article, nous expliquerons les avantages que vous obtenez en installant un module de niveau de réservoir dans votre système de surveillance de yacht. Dans cet examen, les experts de topRik examinent en détail les principes de fonctionnement des modules de niveau de réservoir en utilisant l'exemple des systèmes de surveillance Simarine, dont l'équipement est largement représenté dans notre marketplace.
Ce qui est particulièrement intéressant: ce fabricant produit non seulement des shunts capables de surveiller l'état des batteries et le niveau des liquides dans les réservoirs de yacht (SC503 et SC303) ou des modules de shunt avec les mêmes capacités (par exemple, le module de shunt et de réservoir Quadro SCQ25T). Sur la marketplace topRik, vous pouvez également acheter un module de niveau de réservoir ST107, spécialement conçu pour surveiller le niveau de tout liquide dans tous les réservoirs d'un yacht ou d'un camping-car.
Qu'est-ce que c'est et à quoi sert le module de niveau de réservoir?
Tout navire, même un petit, possède au moins un réservoir - un réservoir de carburant. Et plus le yacht est grand et confortable, plus il est équipé de réservoirs. En effet, en plus des réservoirs de carburant (y compris les réservoirs de réserve), vous devez stocker l'eau potable séparément et remplir quelque part l'eau de mer (ou de rivière) pour les besoins domestiques. Bien sûr, vous stockez également les eaux noires et grises dans des réservoirs séparés jusqu'à ce qu'il soit possible de les vider dans un endroit spécialement désigné, pour ne pas polluer les océans avec vos déchets. Et vous devez encore contrôler le niveau d'eau chaude dans le chauffe-eau, par exemple.
Et bien sûr, vous ne pouvez pas vous passer de surveiller l'état des réservoirs si vous êtes propriétaire d'un camping-car, d'une caravane ou de tout « motorhome », où le nombre de réservoirs contenant différents liquides rivalise avec leur nombre sur de petits navires.
Définition et objectif du module de niveau de réservoir
Le module de niveau de réservoir est un dispositif conçu pour déterminer le niveau du contenu dans des réservoirs ouverts et fermés, des installations de stockage et d'autres conteneurs équipant les véhicules : yachts, bateaux, navires, vans, camping-cars, etc. Les contenus désignent divers types de liquides, dans notre cas, il s'agit de carburant, d'eau potable, d'eau chaude dans le chauffe-eau, d'eau de mer pour les besoins domestiques, des eaux dites grises et noires, c'est-à-dire des eaux usées.
Conventions prises : dans cet examen, nous parlons de yachts de plaisance, de camping-cars ou de navires de course, et non de pétroliers, de transporteurs de céréales ou d'autres navires et véhicules qui transportent des cargaisons liquides et en vrac dans d'immenses réservoirs. Là, bien sûr, des jauges de niveau de liquide de diverses conceptions sont également utilisées systématiquement, bien que leur principe de fonctionnement soit pratiquement le même.
La principale différence entre un module de niveau de réservoir de yacht ou de camping-car et un interrupteur de niveau réside dans la capacité de mesurer des gradations de niveau, pas seulement ses valeurs limites, et de transmettre les mesures en temps réel à un moniteur ou un panneau de contrôle.
Sur la base des résultats des mesures de niveau, on évalue la quantité volumétrique d'une substance contenue dans les réservoirs (cuves, citernes, etc.). Pour cela, on utilise soit des conteneurs de mesure à section transversale constante (hauteur) (par exemple, des cuves de mesure des installations de comptage volumétrique), soit des tables d'étalonnage spéciales attribuant chaque valeur de niveau actuel à une valeur de volume de réservoir. Ces dernières sont plus souvent utilisées sur les véhicules spéciaux impliqués dans le transport.
Différents types de réservoirs sur un yacht
Les principaux réservoirs dont sont équipés les yachts plus ou moins confortables sont des conteneurs pour stocker du carburant et divers types d'eau : potable, chaude, de mer, noire ou grise.
Réservoirs dans le système d'alimentation en eau du yacht
Dans sa version minimale, l'alimentation en eau du bateau est une grande bouteille d'eau potable, mais la version maximale est presque illimitée. Les composants des systèmes d'alimentation en eau sont produits par des entreprises bien connues telles que Plastimo, Marco, CAN-SB et d'autres. Leurs réservoirs plastiques et élastiques de diverses configurations et volumes sont largement représentés sur la marketplace topRik.
Les réservoirs d'eau flexibles sont utilisés pour les espaces internes limités sur les petits yachts. Ils ne nécessitent pas de fixations et, lorsqu'ils sont remplis, occupent tout l'espace sous le pont, mais ils sont coûteux.
Les réservoirs en plastique solides et durables ne sont pas bon marché non plus. À cet égard, certains chantiers navals qui produisent des bateaux en aluminium proposent des réservoirs soudés de leur propre fabrication comme option pour réduire les coûts. Mais ici, il convient de noter qu'un réservoir en plastique, qui n'est pas inférieur en solidité à un réservoir en métal, n'est pas dangereux face à tout type de corrosion, y compris électrochimique, qui est la plus dangereuse en raison de la rapidité de son développement. Par exemple, dans les zones de contact entre l'aluminium et l'acier, la corrosion sera inévitable si de l'eau salée pénètre. Plus la différence de potentiel est grande, plus la destruction sera rapide. Et il est beaucoup plus facile de s'occuper des réservoirs en plastique que de ceux en métal.
L'eau du réservoir doit couler jusqu'au robinet. Pour créer une pression dans les systèmes d'alimentation en eau, deux types de pompes sont utilisés. Ce sont des pompes à pied installées à côté de l'évier, et des pompes électriques de type membrane ou engrenage. Les pompes électriques, à leur tour, se divisent en pompes à activation forcée (actionnez l'interrupteur, ouvrez le robinet, et l'eau coule) et pompes automatiques, qui s'arrêtent lorsque le niveau de pression prédéterminé est dépassé. Elles diffèrent également toutes en termes de performance.
En haut de gamme, il y a les hydrophores, ou station de pompage, comme on les appelle aussi. Ce sont une pompe combinée à un réservoir de pression, qui maintient la pression dans le système d'alimentation en eau et contrôle ainsi le fonctionnement du moteur de la pompe. Cela garantit un bruit minimal, une pression d'eau stable et des économies d'énergie. Et pour cela, le réservoir de pression doit être équipé d'un capteur de niveau d'eau efficace.
Les bateaux et yachts équipés d'une telle station de pompage peuvent disposer d'un système d'alimentation en eau assez étendu. Cela inclut un évier dans la cuisine, un lavabo et une douche dans la salle d'eau, un évier dans le cockpit et une douche sur la plateforme de baignade. Mais laver la vaisselle à l'eau froide ou prendre une douche par temps nuageux n'est pas toujours agréable.
C'est là que les chauffe-eaux viennent à la rescousse. Ce sont des réservoirs thermiquement isolés, qui reçoivent de l'eau du hydrophore, chauffée à partir du second circuit, où le liquide circule en refroidissant le moteur en marche. Le volume d'eau chauffée pour une douche ou la cuisine commence généralement à 20 litres - il est inutile de produire des chauffe-eaux plus petits.
L'eau chaude et froide sur le bateau est acheminée vers des robinets, d'où elle s'écoule dans des éviers et des pommeaux de douche. Mais une installation très pratique, telle qu'une boîte de douche avec un mélangeur pour eau chaude/froide, un tuyau et un pommeau de douche avec une vanne de dosage, fermée par un couvercle lorsqu'elle n'est pas utilisée, est exclusivement utilisée sur les ponts des bateaux et leurs plateformes de baignade.
Aujourd'hui encore, dans la grande majorité des cas, sur des bateaux de 7 à 9 mètres de long, l'eau des éviers s'écoule par gravité à travers l'écoutille à l'extérieur. L'eau savonneuse y était également évacuée après avoir lavé l'équipage. Mais avec les changements dans la législation environnementale dans la plupart des pays du monde, ces eaux dites noires et grises doivent être collectées dans des réservoirs spéciaux pour être pompées dans le système d'égouts de la marina.
Les propriétaires de bateaux équipés de latrines marines rencontrent également des problèmes liés au pompage dans une fosse septique. Le système d'installation sanitaire le plus simple est celui des toilettes chimiques. Une fois le bloc de vidange rempli, il suffit de le retirer et de vider le contenu dans un endroit isolé.
Mais les yachts équipés de toilettes à chasse d'eau, qu'elles soient manuelles ou électriques, se divisent en deux types. Ceux dans lesquels, lorsqu'on pompe et rince à l'eau de mer, tout est évacué à l'extérieur, et ceux où une fosse septique est intégrée au système d'égouts. En plus du col pour pomper les déchets dans le système d'égouts des collecteurs flottants ou des marinas, la fosse septique doit également être équipée d'un capteur de mesure de niveau.
Réservoirs du système de carburant du yacht
En termes de caractéristiques de conception, les réservoirs de carburant pour yachts et bateaux de tailles et configurations variées se divisent en types suivants :
- intégrés - options non amovibles, utilisés pour des moteurs d'une puissance ne dépassant pas 6 l/s, installés sur de petits bateaux et dissimulés sous un couvercle recouvrant le moteur ;
- portables - ils constituent un type de réservoir amovible, les conceptions sont idéales pour de petits bateaux et des bateaux pneumatiques, populaires parmi les touristes et les pêcheurs parcourant de longues distances ;
- stationnaires - installés avec des moteurs puissants, ils ont une capacité accrue et sont utilisés sur de grands bateaux ou yachts.
En fonction du matériau utilisé, les réservoirs de carburant des bateaux se divisent en rigides et souples. Les premiers incluent les modèles en métal et en plastique, les seconds - fabriqués à partir de matériaux élastiques non tissés et scellés, présentant une excellente résistance chimique.
Ces derniers augmentent en volume lors du remplissage et diminuent au fur et à mesure de la consommation de carburant. Les modèles souples ne cumulent pas de vapeurs inflammables et leurs petites dimensions permettent de les placer dans des endroits où un conteneur rigide ne conviendrait pas, mais il est cependant peu pratique de les utiliser sur un grand yacht. De plus, en raison de la forme instable de ces réservoirs de carburant, des problèmes surgissent avec l'installation correcte du capteur de niveau.
Les réservoirs métalliques sur un navire peuvent poser problème en raison du matériau utilisé et du danger de corrosion galvanique en présence constante d'eau salée.
Les recherches menées par l'équipe de topRik ont montré que les modèles en plastique sont plus populaires, car, comme nous l'avons déjà mentionné concernant les réservoirs d'eau, ils ne sont sujets à aucun type de corrosion et le plastique moderne est aussi solide que le métal depuis longtemps.
Dans notre marketplace, vous pouvez acheter des réservoirs de carburant pour yachts et bateaux à moteur des meilleurs fabricants de réservoirs marins - Nuova Rade, S.I.C. Divisione Elettronica, CAN - SB, etc.
L'importance d'une surveillance précise du niveau des liquides
Comme tous les instruments de mesure, le module de niveau de réservoir se compose d'un ensemble de capteurs de mesure et de dispositifs auxiliaires nécessaires pour effectuer le processus de mesure. Le capteur primaire perçoit la valeur mesurée - le niveau - et la convertit en un signal de sortie envoyé aux capteurs suivants, ou en des lectures affichées sur une échelle par le module de niveau de réservoir.
Les erreurs méthodologiques inhérentes à tout processus de mesure du niveau des liquides incluent : l'erreur d'orientation du capteur dans le réservoir et la température.
La mesure du niveau peut être continue ou ponctuelle. Les capteurs de niveau continu mesurent le niveau sur une plage donnée et déterminent la quantité exacte d'une substance à un endroit précis, tandis que les capteurs de niveau ponctuel indiquent seulement si la substance est au-dessus ou en dessous du point de détection. En règle générale, ces derniers détectent les niveaux minimums ou maximums admissibles.
De nombreux facteurs influencent le choix de la méthode de mesure du niveau. Les critères de sélection incluent la phase physique (dans notre cas, liquide), la température, la pression, la composition chimique, la constante diélectrique du milieu, la densité (poids spécifique) du milieu, le mélange, le bruit acoustique ou électrique, les vibrations, le type de réservoir, sa taille et sa forme.
Une erreur due à une orientation spatiale incorrecte du capteur survient en raison d'inexactitudes dans l'installation du réservoir, de l'installation du capteur du module de niveau de réservoir, de la déformation des éléments porteurs des réservoirs transportés lors de leur remplissage et vidange, etc. Tout cela entraîne finalement un décalage dans la trajectoire de mesure du niveau par rapport à une perpendiculaire à l'interface entre les milieux.
Actuellement, il existe une gamme diversifiée de moyens techniques qui résolvent le problème de la mesure et du contrôle du niveau. Les outils de mesure de niveau mettent en œuvre une variété de méthodes basées sur différents principes physiques. Les méthodes les plus courantes de mesure du niveau, permettant de convertir la valeur du niveau en une quantité électrique et de transférer sa valeur aux systèmes de contrôle automatique, incluent les méthodes de contact :
- guide d'ondes ;
- flotteur ;
- capacitif ;
- hydrostatique ;
- bouée, etc.
Les méthodes sans contact incluent le sondage du liquide mesuré à l'aide d'ondes sonores, de rayonnements électromagnétiques et de rayonnements.
Le choix correct de la méthode de mesure du niveau pour un type de liquide donné, ainsi que la sélection de capteurs en stricte conformité non seulement avec le type de milieu mesuré, mais aussi avec les entrées du module système - garantit la mesure la plus précise des niveaux des réservoirs en temps réel et un signal sonore opportun lorsque les valeurs de niveau définies au préalable pour chaque réservoir sont violées.
Les marins expérimentés ont, au moins une fois dans leur pratique ou celle de leurs capitaines familiers, rencontré les conséquences d'une négligence du contrôle des niveaux des réservoirs. Ce serait bien si cela se terminait par un simple débordement d'eaux usées. Vous passerez simplement beaucoup de temps, énormément de détergents, et encore plus de nerfs pour éliminer la saleté et les odeurs, et prendrez également un certain nombre de mesures pour éviter l'apparition de moisissures, y compris dans les recoins les plus inaccessibles du yacht. Eh bien, vous savez combien il y en a sur tout navire.
Mais ce n'est même pas le pire résultat d'une négligence dans la surveillance des niveaux des réservoirs. Imaginez que vous partez pour une croisière côtière et que, pendant l'une des traversées, vous ne faites pas attention à la consommation excessive d'eau douce. Le salut vous attend dans la marina la plus proche, mais vous devrez souffrir de la soif.
L'expérience montre que lors de longues traversées, l'équipage surveille plus attentivement l'état des réservoirs d'eau douce, mais même ici des cas de négligence peuvent survenir, surtout si le navire est équipé d'une installation de désalinisation. Comment cela peut-il être, direz-vous, puisque c'est une garantie de disponibilité constante d'eau douce. Hélas, tout équipement a tendance à tomber en panne. Ainsi, une réserve d'eau douce dans un réservoir séparé ne fera pas de mal, et là où se trouve le réservoir, il y a un contrôle.
Une diminution critique du niveau dans le réservoir de carburant d'un yacht a presque les mêmes conséquences qu'un réservoir vide dans une voiture, sauf qu'il faut garder à l'esprit que, dans ce cas, les véhicules de passage ne pourront pas rapidement vous aider - vous remorquer ou partager du carburant. Dans ce cas, nous ne recommandons pas de rappeler votre expérience de conducteur et d'ajouter divers liquides inflammables au réservoir, même si vous avez un moteur à essence.
Types de capteurs, avantages et inconvénients
Nous avons déjà parlé de l'importance de bien sélectionner les capteurs pour surveiller correctement les niveaux des réservoirs de carburant et des différentes eaux sur un yacht.
Lors de la sélection des capteurs, accordez une attention particulière à leur compatibilité avec les entrées du module de niveau de réservoir. Le module de niveau de réservoir numérique Simarine ST107 fournit au système de surveillance trois entrées de tension et quatre entrées de résistance.
Dans ce cas, vous pouvez surveiller le niveau dans les réservoirs en utilisant les entrées de résistance avec des capteurs analogiques ou la température à l'aide de capteurs de type résistif.
Grâce aux entrées de tension, en plus de surveiller les batteries, vous pouvez surveiller le niveau dans les réservoirs en utilisant des capteurs analogiques. À cette fin, des capteurs personnalisés peuvent également être utilisés ici.
Pour les entrées de résistance, la plage des capteurs autorisée est de 0 Ohm à 65 kiloohms, et pour les entrées de tension, des capteurs avec une plage de 0 à 75 V conviennent.
La surveillance de la température dans les réservoirs est également importante, c'est pourquoi ce module de niveau permet d'obtenir des valeurs de température. Les capteurs appropriés sont illustrés dans la figure ci-dessous.
Le choix des capteurs selon leur principe de fonctionnement est également d'une grande importance. Examinons les caractéristiques des catégories les plus courantes.
Capteurs hydrostatiques
Le principe de fonctionnement des capteurs hydrostatiques repose sur la mesure de la pression d'une colonne de liquide, dont la hauteur est égale à celle du niveau de liquide dans le réservoir. La pression hydrostatique est mesurée soit à l'aide de deux manomètres, soit avec un seul manomètre différentiel.
Les capteurs hydrostatiques mesurent le niveau d'un réservoir ouvert ou fermé, et la technologie varie.
Les capteurs de niveau hydrostatique sont utilisés pour :
- la surveillance continue de la pression et du niveau de l'eau ou d'autres liquides de densités, contaminations et agressivités différentes ;
- la mesure des niveaux de gaz dans les réservoirs ;
- l'enregistrement des données sur l'état de l'environnement de mesure pour une utilisation ultérieure dans un système automatisé ;
- les alarmes pour certains événements (par exemple, atteindre une certaine température et un certain niveau) ;
- le contrôle et la surveillance de la vidange des réservoirs ;
- la surveillance de l'assiette et de la position du navire.
Leurs avantages incluent un faible coût, une facilité d'utilisation, une compatibilité avec tous les réservoirs et liquides, la capacité à fonctionner dans une large gamme de pressions et de températures, ainsi qu'en présence de mousse et de surfaces rugueuses.
Parmi les inconvénients importants pour une utilisation dans le transport, on peut noter la possibilité que des changements dans la densité du liquide affectent la précision de la mesure.
Les capteurs hydrostatiques avec des éléments de détection mécaniques se caractérisent par une facilité d'installation et d'entretien, ainsi qu'une grande fiabilité. Cependant, leur élément sensible est en contact direct avec l'environnement contrôlé, ce qui, dans certains cas, nécessite l'utilisation de matériaux spéciaux pour les capteurs et limite considérablement leur champ d'application. L'un des types de capteurs hydrostatiques – piézométrique – est exempt de cet inconvénient.
Capteurs ultrasoniques
Dans les capteurs ultrasoniques, les principaux éléments sont des circuits électroniques. Ils produisent une impulsion ultrasonique qui traverse l'air dans le réservoir et est réfléchie vers le capteur depuis l'interface liquide/air. Le temps que met le signal réfléchi à revenir est le principal critère pour mesurer le niveau de liquide.
Il existe également un type d'interrupteurs de niveau acoustiques à montage externe. Les capteurs de ce type sont conçus pour être placés à l'extérieur du conteneur et enregistrer le moment du remplissage jusqu'à un certain niveau.
Parmi d'autres, on trouve des jauges de niveau à ultra-basse fréquence, qui sont moins courantes. Par conséquent, parmi les capteurs de type sans contact, les jauges de niveau acoustiques sont les plus abordables et pratiques.
Les capteurs radar peuvent également être classés comme acoustiques. Ils fonctionnent sur le principe de la réflexion des vibrations sonores à la frontière entre le milieu liquide et le gaz. Les capteurs de ce type n'entrent pas en contact avec les matières premières, ce qui permet de les utiliser avec des substances agressives, dans des conditions difficiles de vaporisation et de formation de gaz accrues. Ils offrent une précision supérieure à celle des capteurs ultrasoniques, une zone d'immunité plus petite et conviennent à une utilisation sous haute pression dans le réservoir.
Capteurs capacitifs
Le fonctionnement des capteurs capacitifs de niveau repose sur la différence de constante diélectrique entre les liquides et l'air. Le transducteur primaire le plus simple d'un dispositif capacitif est une électrode (tige ou fil métallique) située dans un tube métallique vertical. La tige et le tube forment un condensateur. La capacité de ce condensateur dépend du niveau de liquide, car lorsque celui-ci passe de zéro au maximum, la constante diélectrique passe de celle de l'air à celle du liquide.
Les avantages de ce type de capteurs résident dans leur simplicité de conception et d'utilisation, leur facilité d'installation et de maintenance, leur fiabilité et leur grande précision de mesure. Ils peuvent être utilisés dans une large gamme de paramètres de processus, pour la mesure continue ou ponctuelle du niveau des liquides.
Parmi les inconvénients figurent la grande sensibilité aux changements des propriétés électriques des liquides en raison de modifications de leur composition, température, etc. De plus, la formation d'un film conducteur ou non conducteur sur les éléments du capteur, due à l'activité chimique du liquide, à la condensation de ses vapeurs, ou à l'adhérence du liquide lui-même sur ces éléments, peut poser problème.
Les réservoirs non métalliques, de plus en plus utilisés sur les yachts, nécessitent une électrode de référence supplémentaire. L'étalonnage peut également s'avérer complexe.
Capteurs à flotteur mécanique
Les instruments de mesure à flotteur mécanique se divisent en jauges de niveau à plage étroite et à large plage.
Les capteurs à flotteur à plage étroite sont des dispositifs contenant un flotteur sphérique en acier inoxydable, qui flotte à la surface du liquide et, par l'intermédiaire d'une tige et d'un joint spécial, est relié soit à l'indicateur du dispositif de mesure, soit à un transducteur convertissant les déplacements angulaires en un signal électrique ou pneumatique unifié.
Les capteurs à flotteur à large plage comprennent un flotteur relié à un contrepoids par un câble flexible. Au bas du contrepoids se trouve une flèche indiquant le niveau de liquide dans le réservoir.
Le champ d'application de la méthode à flotteur pour mesurer le niveau est très large. Il ne doit pas être utilisé dans des environnements où il peut y avoir adhérence ou dépôts de sédiments sur le flotteur. Une application typique des capteurs à flotteur est la mesure du niveau d'eau de diverses compositions, de carburants, d'huiles, de produits pétroliers légers dans des conteneurs et réservoirs relativement petits. La méthode à flotteur peut être utilisée avec succès pour les liquides moussants, et pour les milieux collants, il existe des indicateurs de niveau de liquide à flotteur vibrant.
Avantages des capteurs à flotteur mécanique :
- conception simple ;
- fiabilité et facilité d'entretien ;
- résistent à des pressions et températures élevées ;
- indépendance des mesures vis-à-vis de l'état chimique du liquide ;
- prix abordable.
Inconvénients :
- absence de fonction d'auto-diagnostic, il est donc recommandé de surveiller régulièrement leur état et d'effectuer un entretien ;
- les pièces mobiles de ces alarmes sont susceptibles d'être contaminées par des liquides collants ou visqueux ;
- le fonctionnement du flotteur peut dépendre des fluctuations du liquide ;
- les éclaboussures et les légères vibrations peuvent fausser les relevés du flotteur.
Veuillez noter qu'ils ne conviennent pas aux liquides visqueux (gazole, fioul, résines) en raison du risque d'adhérence du flotteur et de son enveloppement dans un milieu visqueux.
Vérifiez donc vos capteurs de niveau et de température existants avant d'installer un module de niveau de réservoir dans votre système de surveillance Simarine.
Technologies utilisées dans les modules de niveau de réservoir
Des solutions filaires et sans fil sont disponibles pour intégrer des shunts et des modules permettant de surveiller le niveau des réservoirs de carburant ou d'eau dans le système de surveillance Simarine. Pour les premiers, un câble de données est utilisé, dont 5 mètres sont fournis dans chaque ensemble des modules ST107, SC503 et SC303, ou des shunts et modules de réservoir Quadro SCQ25T.
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