Dans la technique de mesure pour les environnements maritimes et saumâtres, les capteurs piézorésistifs sont des outils indispensables. Ils fournissent des données précises sur la pression, le niveau ou d'autres paramètres – même dans des conditions extrêmes. Mais deux ennemis invisibles peuvent nuire considérablement à la performance et à la durée de vie de ces capteurs : le biofouling et l'introduction d'hydrogène par les processus d'électrolyse. Cet article examine ces deux phénomènes et propose des solutions pratiques.
Biofouling : lorsque la vie s'installe sur les capteurs
Le biofouling désigne la croissance biologique et l'accumulation de micro-organismes, algues, plantes et petits animaux sur des surfaces humides. Pour la technique de mesure, cela signifie :
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Des mesures deviennent inexactes
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Les capteurs doivent être entretenus ou remplacés plus fréquemment
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Les coûts d'exploitation augmentent
Cela concerne principalement les installations en contact direct avec l'eau, comme les systèmes de bassins, les coques de navires, les pipelines, les plateformes offshore, les réservoirs d'eau, et bien sûr les capteurs y installés. Le biofouling est un problème répandu dans l'industrie maritime, dans la mesure environnementale et dans la gestion de l'eau. Il est combattu par diverses mesures antifouling – incluant des revêtements spécifiques, des technologies ultrasonores ou des procédés électrochimiques destinés à prévenir ou retarder la croissance des organismes.
Stratégies antifouling : aperçu des mécanismes de protection
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Revêtements toxiques : efficaces, mais de plus en plus réglementés ou interdits par des réglementations environnementales telles que la directive européenne sur les biocides.
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Revêtements antiadhésifs non toxiques : généralement à base de silicone ou de polymère, ils empêchent l'adhérence grâce à une faible énergie de surface.
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Technologie ultrasonore : des vibrations à haute fréquence perturbent l'installation des organismes.
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Impulsions laser pulsées : la technologie plasma élimine le biofouling de manière ciblée.
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Electrolyse avec ions de cuivre : efficace, mais avec des effets secondaires potentiels – notamment sur les capteurs.
Electrolyse : quand la protection devient un danger
Avec les systèmes d'antifouling par électrolyse, du cuivre est libéré par une anode par différence de tension pour inhiber la croissance biologique. Toutefois, cela génère également des ions d'hydrogène (H⁺), qui se déplacent vers la cathode – généralement la coque du navire ou le boîtier du réservoir.
Le problème survient lorsque des capteurs sont installés à proximité immédiate de cette cathode :
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Les ions d'hydrogène positifs migrent en direction du capteur
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S'ils passent à travers la fine membrane du capteur, ils y forment de l'hydrogène moléculaire (H₂)
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Ce dernier s'accumule dans le liquide de remplissage
Dommages à long terme causés par l'accumulation d'hydrogène
Les conséquences pour les capteurs piézorésistifs sont graves :
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Gonflement de la membrane : la membrane se dilate de façon incontrôlée
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Drift de la mesure : les capteurs donnent des données imprécises et instables
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Réduction de la durée de vie : une défaillance prématurée est souvent la conséquence
Choix des matériaux comme clé : pourquoi l'acier inoxydable ne suffit pas
Les études à long terme sur des capteurs en acier inoxydable, installés dans des réservoirs ballast pendant deux à trois ans, montrent clairement :
L'acier inoxydable ne résiste pas durablement à ces contraintes.
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Diffusion d'hydrogène à travers la membrane
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Corrosion en fissure induite par le chlore
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Fatigue mécanique
Par contre, le titane se distingue par :
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Excellente résistance à la corrosion
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Faible perméabilité à l'hydrogène
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Stabilité à long terme dans la mer et l'eau saumâtre
Solution STS : capteurs en titane pour une utilisation maritime prolongée
Forte de plus de dix ans d'expérience, STS Sensors mise résolument sur :
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Capteurs piézorésistifs sans élastomères
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Boîtier en titane et membrane en titane
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Construction robuste pour des conditions environnementales extrêmes
Le résultat : des solutions de capteurs durables et fiables pour les applications exigeantes dans les réservoirs ballast, les installations offshore, les infrastructures portuaires et les systèmes de mesure sous-marine.
Conclusion : reconnaître les risques invisibles – exploiter des avantages mesurables
L'utilisation de capteurs dans les environnements maritimes exige plus que de la précision de mesure. Le biofouling et l'introduction d'hydrogène par électrolyse présentent des risques sérieux – techniques, économiques et écologiques.
Grâce à une conception réfléchie, des matériaux appropriés et une longue expérience d'application, STS offre une solution qui ne se limite pas à mesurer, mais qui fonctionne à long terme.
