Rénovation des canalisations sans les problèmes routiers

Rénovation des canalisations sans les problèmes routiers.

Nous connaissons tous les effets secondaires lorsqu'une équipe de chantier commence à travailler sur les canalisations : il y a des trous dans la route pendant des semaines voire des mois, ce qui nuit à la circulation et au commerce et produit quantité de bruit et de poussière. Une inspection et une rénovation des canalisations réalisées sous terre sont beaucoup plus agréables pour tout le monde. Aujourd'hui, les robots pour canalisations peuvent effectuer bon nombre de telles tâches depuis l'intérieur. Ils jouent un rôle de plus en plus important dans la maintenance de l'infrastructure urbaine.

Le traitement hygiénique des eaux usées a toujours représenté un défi pour l'humanité. Dans la vallée de l'Indus, des archéologues ont trouvé des canaux de drainage âgés de plus de 4 000 ans. En Europe, des parties de canaux remontant à l'époque romaine sont encore utilisées aujourd'hui à certains endroits. Elles ont été intégrées aux systèmes de drainage modernes lorsque les villes ont commencé à se développer à la fin du 19ème siècle. Depuis, le réseau s'est considérablement étendu. Rien qu'en Allemagne, le système de canalisation public représente une longueur totale de quelques 500 000 kilomètres, auxquels il faut ajouter près de 780 000 kilomètres situés sur des terrains privés. À travers le monde, il existe ainsi plusieurs millions de kilomètres de canalisations à entretenir, l'idéal étant de le faire sans déranger la vie qui se déroule à peine quelques mètres au-dessus. Le fonctionnement sans faille de l'infrastructure s'avère d'autant plus crucial que les villes du monde continuent de croître à un rythme rapide.

Remplacement des excavatrices par des robots

Auparavant, il était nécessaire d'exposer de longs tronçons de canalisations enterrées simplement pour arriver à localiser les dommages. Aujourd'hui, des robots pour canalisations effectuent l'évaluation sans aucun travaux de construction. Ils sont introduits dans la canalisation au niveau d'une bouche d'égout ou d'un raccordement domestique. Une caméra intégrée inspecte la paroi intérieure de la canalisation pour localiser les dommages. Si les robots sont équipés de « têtes de travail », ils peuvent également effectuer de nombreuses réparations immédiatement.

« Il existe différents types de robots pour canalisations. », explique Regina Kilb, qui a analysé le segment du marché en croissance chez FAULHABER. « Les équipements destinés aux canalisations de petit diamètre, généralement pour les raccordements domestiques plus courts, sont fixés à un faisceau de câbles. Ils sont déplacés en enroulant ou en déroulant le faisceau. Ils sont uniquement équipés d'une caméra rotative pour l'analyse des dommages. Par contre, pour les canalisations de diamètre supérieur, il est possible d'utiliser des machines montées sur des chariots et équipées de têtes de travail multifonctionnelles. De tels robots sont disponibles depuis longtemps pour les canalisations horizontales et, plus récemment, verticales. La tendance est aux robots pour canalisations plus petits, car ils permettent également d'examiner les canalisations de diamètre inférieur. En général, le champ d'application des robots pour canalisations peut être défini en fonction du diamètre des canalisations : trop grand pour des caméras à pousser mais trop petit pour des personnes. »

Le type de robot le plus couramment utilisé est conçu pour un déplacement horizontal droit dans les canalisations dont l'inclinaison est légère seulement. Ces robots automoteurs sont constitués d'un châssis, généralement un chariot plat à deux axes au moins, et d'une tête de travail avec caméra intégrée. Une autre version est capable de parcourir les canalisations coudées. Enfin, il existe des robots qui peuvent même se déplacer dans les canalisations verticales grâce à leurs roues ou chenilles qui s'appuient sur la paroi intérieure de canalisation. Une suspension mobile sur le cadre centre l'appareil au milieu de la canalisation ; le système à ressort compense les irrégularités ainsi que les légères variations de coupe transversale et assure la traction nécessaire.

Ces robots pour canalisations et d'autres sont utilisés non seulement dans les systèmes d'égouts, mais également dans les systèmes de pipelines industriels des secteurs chimiques, pétrochimiques ou du pétrole et du gaz. « Le niveau d'exigence est très élevé pour les moteurs dans le châssis. », souligne Regina Kilb. « Ils doivent tirer le poids des câbles qui les alimentent en courant et transmettent les images de la caméra. Pour cela, ils ont besoin de moteurs qui fournissent une puissance très élevée tout en présentant des dimensions minimales. »

Travail dans la canalisation

Les robots pour canalisations peuvent être équipés de têtes de travail très polyvalentes pour les réparations automatisées. Ils sont en mesure d'éliminer les obstacles, les incrustations et les dépôts ou les désalignements de manchon protubérants, par exemple par fraisage ou rectification. Ils remplissent les petits trous dans la paroi de la canalisation à l'aide d'un composé d'étanchéité transporté à bord ou ils insèrent un bouchon d'étanchéité dans la canalisation. Pour les robots destinés aux canalisations de diamètre inférieur, la tête de travail est située directement à l'extrémité du chariot ; pour les machines destinées aux canalisations plus grandes, elle est située à l'extrémité du bras mobile.

Par conséquent, jusqu'à quatre tâches d'entraînement différentes sont gérées dans un tel robot pour canalisations : pour les roues ou les chenilles, pour le mouvement de la caméra, pour l'entraînement des outils et pour le bras mobile qui positionne les outils. Pour certains modèles, un cinquième entraînement est utilisé pour ajuster le zoom de la caméra.

La caméra doit être pivotée et tournée de manière à toujours offrir l'angle de vue souhaité. Le support de caméra ne met pas beaucoup d'espace à disposition, c'est pourquoi des moteurs à la fois très petits et très précis sont ici requis. Parmi les options possibles, on trouve les motoréducteurs plats et ultra-courts (seulement 12 mm) de la série 1512…SR ou des modèles plus grands de la série 2619…SR. La large gamme de produits de FAULHABER inclut également des moteurs pas à pas ou des entraînements sans balais avec des diamètres de 3 mm ainsi que les réducteurs correspondants. « Pour leur taille, ces entraînements offrent les meilleurs rendement et densité énergétique disponibles. », insiste Regina Kilb.

Forte traction de câble

Cette variable joue également un rôle important pour le châssis, puisque la tendance est à la miniaturisation en vue de pouvoir envoyer les appareils même dans des canalisations plus petites. La conception de l'entraînement varie : le chariot entier, chaque axe ou chaque roue individuelle peut être déplacé(e) par un moteur séparé. Le ou les moteurs doivent non seulement déplacer le châssis et les accessoires jusqu'au point d'utilisation, mais ils doivent également tirer de lourdes conduites pneumatiques ou hydrauliques en plus du câble électrique.

Le résultat allant jusqu'à 2 000 mètres implique une force de traction de câble considérable. « Par conséquent, l'entraînement doit fournir un couple très élevé. », indique l'ingénieur processus. « Parallèlement, le mouvement est synonyme de temps et se heurte encore une fois à un obstacle. La surcharge à vitesse maximale survient régulièrement. C'est une chose à laquelle seuls les moteurs et réducteurs très robustes peuvent résister. Pour ce type d'utilisation, nous recommandons le modèle 3557 éprouvé de la série CR à commutation graphite ou le modèle 2224 de la série SR à commutation par métaux précieux ainsi que les nouveaux réducteurs de type 20/1 R ou 26/1 R. Le moteur peut être équipé de broches radiales pour sécuriser la suspension et absorber les forces survenant lors d'une surcharge. »

Le moteur pour le bras du robot demande moins de force que l'entraînement radial et dispose de plus d'espace que dans la version à caméra. Les exigences sur ce groupe motopropulseur ne sont pas aussi élevées que sur les autres dans le robot pour canalisations. « Pour cette tâche, nous disposons d'un très large éventail de moteurs standard. », indique Regina Kilb. « Cet éventail inclut la solution idéale pour chaque variante. »

Puissance compacte

Par définition, les entraînements pour les outils doivent par contre toujours fournir une performance maximale tout en conservant de petites dimensions, puisque l'espace est toujours limité dans la tête de fonctionnement. Parallèlement, il faut des moteurs offrant une force particulièrement élevée et capables de fonctionner longtemps sans difficulté pour garantir une préhension puissante ou des heures de fraisage. Ils doivent en outre s'imposer vis-à-vis de la concurrence des entraînements pneumatiques et hydrauliques. Grâce à leur conception, ces derniers fournissent un couple plus élevé qu'il n'est possible d'obtenir à l'aide d'entraînements électriques dans les conditions caractéristiques des égouts.

D'un autre côté, le moteur électrique ne nécessite aucune unité d'entraînement hydraulique ou pneumatique supplémentaire ni aucune conduite lourde et coûteuse, mais uniquement le câble d'alimentation, présent dans tous les cas de figure. La performance des moteurs ne cesse de s'accroître, notamment grâce au savoir-faire et au travail de développement continu des ingénieurs de FAULHABER. « Le moteur 2057…BHS, par exemple, est conçu pour de telles têtes de fraisage et atteint des vitesses supérieures à 30 000 tr/min. », indique Regina Kilb, et elle explique : « Cet outil joue un rôle essentiel lors des rénovations de systèmes « pipe-in-pipe » (double enveloppe), car il assure l'écoulement libre entre la conduite principale et la conduite secondaire. »

Système « pipe-in-pipe »

Actuellement, les canalisations d'égouts endommagées sont souvent doublées de plastique à l'intérieur au lieu d'être remplacées. Pour ce faire, un tube en plastique est pressé à l'intérieur de la canalisation à l'aide d'air ou d'eau sous pression. Pour faire durcir le plastique souple, il est ensuite exposé à une lumière UV. Il existe donc des robots spécialisés équipés de lampes à haute puissance qui se déplacent dans les canalisations à cet effet. Après le passage de ces lampes, les robots polyvalents à tête de travail doivent venir ouvrir les ramifications latérales de la canalisation, car le tube a bouché toutes les entrées et sorties de la canalisation. Ces applications impliquent le fraisage d'ouvertures, les unes après les autres, dans le plastique dur, ce qui dure souvent plusieurs heures. La durée de vie et la fiabilité des moteurs s'avèrent donc ici décisifs pour permettre un travail sans interruption.

« Chez nous, les fabricants de robots pour canalisations disposent d'un large éventail de produits incluant un moteur approprié pour toutes les différentes tâches de ce secteur. », indique Regina Kilb. « Ceci s'applique aussi bien à la puissance et au rendement qu'à la robustesse. De plus, nous sommes à la disposition de nos clients en tant que partenaire de développement, par exemple lorsque le mouvement de la caméra requiert un positionnement parallèle du moteur et du réducteur. Avec nos clients, nous développons des solutions sur mesure qui répondent aux exigences spécifiques. Ces produits participent à augmenter la part de travail effectuée sur les canalisations souterraines sans équipe de chantier. »