Sil'on entend souvent parler dans l'industrie de l'ammoniac, de formule chimique NH3 ,sous sa forme gazeuse, de nombreuses entreprises utilisent également dans leurs procédés la solution aqueuse d'ammoniac, à savo i r l'ammoniaque. Fab r i q u é industriellement en dissolvant le gaz NH3 dans l'eau, ce produit chimique liquide intervient en effet par exemple dans la synthèse d'acides aminés, dans la production d'engrais –même si les industriels du secteur tendent à s'en défaire –, dans le domaine de la réfrigération et des fluides frigorifiques, sachant que l'agroalimentaire est l'un des plus importants consommateurs d'ammoniaque, dans le traitement des fumées issues d'inci-nérateurs,dans la fabrication d'explosifs…

Quelle que soit l'application, l'ammoniaque doit forcément être, à un moment ou à un autre, stockée et transportée, ce qui pose plusieurs problèmes. Tout d'abord, le stockage et le transport doivent se faire à une température d'environ - 30°C. En plus de cette contrainte en termes de température, l'ammoniaque se caractérise également par des propriétés chimiques qui en font un produit présentant un caractère toxique élevé et ayant la particularité de se diffuser facilement dans les matériaux. Un ensemble de contraintes qui rend donc l'usage d'équipements spécifiques indispensable dès que l'on souhaite intervenir sur des canalisations, des cuves contenant de l'am-moniaque,comme on le verra juste après.

L'ammoniaque étant considérée comme un produit dangereux, les industriels qui l'utilisent doivent mettre en œuvre des moyens spécifiques de surveillance et de contrôle afin d'éviter tout risque de pollution ou d'accident. Mais les mesures sur l'ammoniaque sont loin d'être simples et doivent également respecter un certain nombre de réglementations et de normes, comme l'accès à une lecture continue et un contrôle régulier de l'instrument de mesure du niveau de la cuve.

Toutes les personnes qui ont déjà été en présence de solutions d'ammoniaque savent, normalement, qu'elles peuvent provoquer des brûlures, d'où le port de vêtements appropriés (gants, protection du visage et des yeux) pour les personnes devant manipuler ce produit chimique. En plus du caractère irritant du liquide et du gaz –ne pas oublier aussi de prendre en compte les vapeurs car le liquide se vaporise facilement–, l'ammoniaque pose un double problème aux équipements avec qui elle est en contact, comme les transmetteurs de niveau. Il s'agit d'une part de sa particularité de diffusion selon la concentration et le type de matériaux, ce qui va obligatoirement endommager à un moment ou à un autre le capteur. Le phénomène de diffusion à travers les matériaux est de surcroît plus ou moins rapide, ce qui le rend un peu sournois, car il peut très bien se passer deux années sans qu'apparaisse le moindre problème, ou alors seulement six mois…

Malgré cette incertitude, les utilisateurs doivent faire attention au choix des matériaux et des joints mis en œuvre, des aspects liés au nettoyage. L'autre problème posé par l'ammoniaque, et spécifique à la mesure de niveau, concerne les propriétés d'absorption des ondes en haute fréquence (HF). Les vapeurs d'ammoniaque atténuent fortement les ondes électromagnétiques des fréquences à partir de 18GHz, utilisées par la plupart des transmetteurs de niveau radar sans contact. Par expérience, on sait qu'il faut par exemple privilégier des modèles radar à ondes guidées (TDR),qui fonctionnent à des fréquences inférieures à 3GHz.

Lecture continue et contrôle régulier imposés

Compte tenu de ce que l'on vient de dire et pour éviter tout risque de pollution ou d'accident, l'ammoniaque entre donc dans la catégorie des produits dangereux et doit être mise sous haute surveillance, ce qui se traduit par le respect d'un arrêté ministériel spécifique pour le stockage et l'emploi de l'ammoniaque.A partir de certaines quantités, le site de l'entreprise devient en fait une installation classée pour la protection de l'environnement (ICPE), soumise à déclaration ou à autorisation auprès de la Direction régionale de l'environnement, de l'aménagement et du logement (Dréal). Les industriels doivent alors mettre en œuvre un ensemble d'équipements et de fonctionnalités afin de rendre leurs sites conformes aux réglementations environnementales et de sécurité, comme par exemple la présence d'un bac de rétention au pied de chaque cuve, de limiteurs de pression, de mesures de niveau, etc.

Le transmetteur de niveau radar Vegaflex 81, pour les mesures sur l'ammoniaque, est disponible avec une sonde coaxiale, autorisant des mesures jusqu'à 6 m, mais il existe également des sondes à tige ou à câble pour atteindre des étendues de mesure jusqu'à 75 m.

Pour les mesures de niveau sur des stockages en grande quantité, les normes imposent en effet l'accès à une lecture continue du niveau de la cuve ainsi qu'un contrôle régulier de l'instrument de mesure. Habituellement, la mesure de niveau est réalisée par un jaugeur flottant à la surface du produit, en bypass ou non. Cette solution présente néanmoins un inconvénient majeur lié au démontage de l'instrument de mesure afin de satisfaire les opérations de contrôle imposées par les organismes d'Etat. Lors de la période de contrôle, il n'y a alors plus de mesures de niveau possibles et le process reste donc sans surveillance. Les industriels se sont alors orientés vers des systèmes de mesure auto-contrôlés et dotés de capteurs résistant aux vapeurs d'ammoniaque. Il s'agit surtout de versions prévues pour fonctionner dans de très fortes contraintes d'environnement.

De tels modèles peuvent en effet supporter des pressions de process jusqu'à quelques centaines de bar et des températures de process de plusieurs centaines de degré Celsius (comme, par exemple, 400 bar et entre - 196 et + 450° C pour le Vegaflex 86 du fabricant allemand Vega, modèle doté d'un joint graphite pour l'étanchéité et d'une antenne céramique). Mais de telles solutions se distinguent aussi par un encombrant et un poids importants. Et elles sont de surcroît très chères!Avec la nouvelle génération de transmetteurs de niveau radar à ondes guidées, à l'instar de la gamme Vegaflex 80 ( voir Mesures n° 853 ) et du Vegaflex81 version ammoniaque du constructeur allemand, la mesure de niveau sur l'ammoniaque franchit un cap en termes de facilité d'utilisation, de performances,de sécurité et de coûts. Vega

Avec la nouvelle génération de transmetteurs de niveau radar à ondes guidées (TDR), à l'instar du Vegaflex 81 de l'allemand Vega, la mesure de niveau sur l'ammoniaque franchit un cap en termes de facilité d'utilisation, de performances,de sécurité et de coûts.

Première différence d'avec les appareils existant déjà sur le marché, un seul et même appareil est nécessaire pour les mesures de niveau et d'interface, le choix se faisant en un clic et non plus à l'origine,à savoir lors de son achat. L'installation de tels transmetteurs de niveau s'en trouve ainsi simplifiée,d'au-tant qu'il suffit même, dans un certain nombre de cas, de monter et brancher le transmetteur (via un raccordement à visser à partir d'un diamètre de ¾ pouce), de «jeter la sonde dans la cuve» et le tour est joué. Cette utilisation Plug & Play est possible grâce à l'intégration d'un outil d'assistance à la mise en service et à la correction de temps de parcours préréglée en usine et s'il n'y a pas besoin de raccourcir la longueur de la sonde –en bypass , aucune modification n'est nécessaire. Et le fait de ne disposer que d'un seul capteur, quel que soit le fluide à contrôler, permet à l'industriel de rationaliser les références et les pièces de rechange, et in fine de rendre plus flexible la planification et de réduire les coûts.

Les transmetteurs de niveau de nouvelle génération sont également dotés d'une électronique et d'un ensemble de fonctionnalités permettant d'obtenir des mesures précises et fiables dans des conditions aussi difficiles que celles dans des cuves d'ammoniaque. En plus de capacités de traitement de calcul deux fois plus rapides et d'un datalogger pour l'enregistrement des mesures et toutes les informations importantes à la maintenance (paramètre modifié, mise hors tension, courbes d'écho), la surveillance permanente du fonctionnement du capteur, la réduction, voire la suppression complète, des zones de blocage avec des valeurs de diélectriques pas trop faibles, l'autosurveillance complète des signaux (par exemple, la compensation automatique des variations de la vitesse des ondes radar) et les fonctionnalités de gestion des actifs ( asset management ) selon Namur NE 107 garantissent aux utilisateurs un diagnostic rapide et détaillé des transmetteurs de niveau et offrent ainsi une maintenance préventive et une haute disponibilité de l'installation.

Un coût de possession divisé par deux

Côté sécurité, les matériaux utilisés pour les appareils de mesure doivent être sélectionnés avec justesse, à cause des propriétés chimiques agressives de l'ammoniaque. Un dispositif d'étanchéité en verre au borosilicate empêche par exemple tout risque de diffusion d'ammoniac vers l'extérieur. Quant au choix d'un transmetteur de niveau certifié SIL2, il permet de mettre en œuvre un e vérification périodique du capteur sans démontage et sans dégazage de la cuve. Cette simplification des procédures de contrôle a ainsi l'avantage de fiabiliser l'installation et de faire encore gagner du temps à l'utilisateur, en particulier lorsque ce dernier est confronté à des changements de production, la solution s'adaptant très facilement. Enfin, il est possible de diviser par deux le coût de possession (achat et maintenance éventuelle) d'une solution de mesure de niveau sur de l'ammoniaque, par rapport à un appareil prévu pour les conditions extrêmes de process.