Le contrôle des procédés industriels, les applications de sécurité, le suivi réglementaire des rejets à l'émission dans l'environnement requièrent la mise en place et l'exploitation de dizaines, voire de centaines de points de mesure: des sondes de températures pour un grand nombre, des débitmètres, des détecteurs de niveau, des analyseurs de CO2, des capteurs de pression, etc. A l'instar de n'importe quel instrument de mesure, tous ces appareils doivent être vérifiés et/ou étalonnés à intervalles réguliers afin de s'assurer de leur qualité métrologique et donc de la fiabilité des valeurs obtenues. Pour remplir cette tâche, les métrologues demandent aux industriels et exploitants de site de leur retourner les sondes et convertisseurs pour un étalonnage en laboratoire.

Mais ce respect “strict” de la traçabilité (le raccordement à la chaîne métrologique nationale via des étalons) n'est pas forcément compatible avec les contraintes des procédés industriels. Imaginez qu'il fasse arrêter régulièrement le four d'une fonderie le temps de démonter tous les capteurs de température, de les envoyer au prestataire pour étalonnage et de les réinstaller. Cela est impensable ! Il ne s'agit certes pas d'un exemple réel mais il faut bien parvenir à concilier contraintes de production et exigences métrologiques.A défaut d'amener les instruments de mesure au laboratoire, pourquoi ne pas rapprocher les moyens d'étalonnage des capteurs et transmetteurs?

Les calibrateurs de process, appareils portables, interviennent dans le raccordement métrologique national des capteurs et transmetteurs sur site, en tant qu'étalons de travail.

C'est précisément le rôle dévolu aux calibrateurs de process. Avant tout, qu'entend-on par calibrateur de process, que des utilisateurs appellent encore calibrateur multifonction? En discutant avec différents fournisseurs, on se rend compte que ce terme peut revêtir plusieurs aspects. «Au lieu du terme de calibrateur de process,on utilise plus volontiers ceux de calibrateurs de pression [la société est spécialisée dans la mesure de pression, NDLR] ou calibrateurs portables.Sous-entendu un appareil permettant de réaliser des mesures sur site (contrairement aux calibrateurs de laboratoire),sur des instruments de process industriels comme des transmetteurs de pression, de température, des pressostats… », explique Frédéric Poirier, directeur de Calibration Online (groupe Wika Instruments).

Des utilisateurs dans tous les secteurs industriels

Pour Jean-Jacques Candas, spécialiste technique chez Fluke France, « le calibrateur de process est un outil qui s'inscrit dans la traçabilité métrologique et que l'on appelle d'ailleurs souvent “étalon de travail”. Grâce à lui, un utilisateur peut s'assurer de l'absence de dérives au niveau des mesures réalisées dans un process de fabrication,et ainsi de la qualité du produit fini.Dans le cas de la fabrication de pneumatiques,une dérive de moins de 1°C dans la cuisson de leur enveloppe peut avoir des conséquences importantes sur sa qualité.» Qu'ils soient portables ou fixes, les instruments de mesure étalonnés avec des calibrateurs de process sont aussi bien des capteurs de pression, de température ou une boucle de courant 4-20mA que des thermostats, des pressostats, des indicateurs, des systèmes d'acquisitions de données, etc.

En plus du large éventail de grandeurs physiques et électriques, les calibrateurs de process doivent répondre aux exigences de toutes les industries. Que ce soit les raffineries, les usines pharmaceutiques, de cosmétiques, dans l'automobile, dans l'aéronautique, les centrales nucléaires, l'agroalimentaire…

A cette grande variété de grandeurs physiques s'ajoute une autre contrainte pour les fabricants. « Les calibrateurs de process sont utilisés dans toutes les industries, affirme Jérôme Ignacio, spécialiste des produits de pression pour l'Europe et l'Afrique du Nord chez GE Measurement & Control Solutions. Que ce soit dans les raffineries,dans les usines pharmaceutiques, de cosmétiques, dans l'automobile, dans l'aéronautique, on retrouve en effet des mesures de tension, de température, de pression. Si, en aéronautique, il n'y a pas besoin de plusieurs appareils,les mesures étant plus concentrées que dans les autres secteurs industriels, certains sont de gros utilisateurs, comme les raffineries, les centrales nucléaires ou l'agroalimentaire. On estime le rapport à un calibrateur par site aéronautique pour une dizaine par centrale nucléaire.»

Sans oublier par ailleurs les spécificités (normes, certifications…) propres aux domaines de l'aéronautique, de l'agroalimentaire, de la pharmaceutique… « La demande croît dans ce dernier secteur parce que les périodicités d'étalonnage se resserrent, les incertitudes de mesure deviennent plus faibles et les exigences réglementaires plus strictes », rappelle Eric Delannay, directeur commercial de Dimelco. Evidemment, tous les fournisseurs de calibrateurs de process ne sont pas présents sur tous les secteurs industriels. De par leur historique, les produits développés, etc., certains sont très actifs dans l'énergie (transport et stockage de gaz, de pétrole, centrales nucléaires), à l'image d'AOIP, de Dimelco et de Wika Instruments, sans pour autant délaisser les autres domaines.

De par leur rôle, les calibrateurs de process allient des spécifications antagonistes : être robustes et compacts (il existe d'ailleurs des versions Atex) et garantir des niveaux de précision de mesure pour étalonner des transmetteurs toujours plus précis.

Un “étalon” en lieu et place du capteur sur la ligne de process

« Les responsables de sites de production d'électricité et d'exploitation de gaz doivent réaliser beaucoup plus de contrôles dans un but d'amélioration du rendement, d'où la demande croissante. Les nouveaux marchés ( smart grids , énergie photovoltaïque, voitures électriques) ne représentent néanmoins pas des débouchés intéressants pour les calibrateurs de process dont les caractéristiques ne correspondent pas aux spécificités de ces marchés » , constate Pierre Magueres, directeur marketing d'AOIP, qui mentionne enfin une dernière catégorie d'utilisateurs, à savoir les sociétés de services. « Depuis une dizaine d'années, l'externalisation de la maintenance et l'étalonnage au sein des groupes industriels s'est accompagné d'un rôle accru et très important des prestataires de services ! », confirme Eric Delannay (Dimelco).

Au final, les montants globaux du marché des calibrateurs se réduisent. En France, pays qui ne représente que quelques pour cents du marché mondial, certains fabricants voient arriver une concurrence plus forte de la part de concurrents asiatiques (Chinois, Indiens…), avec des versions low cost et aussi des produits plutôt haut de gamme. Comme on vient de le voir, l'étendue des applications pour les calibrateurs de process est très, très large, sachant en plus que leur mise en œuvre peut aller du simple étalonnage à une utilisation comme référence métrologique, sur site mais aussi en laboratoire de contrôle qualité, voire deR&D.Pour s'adapter au plus grand nombre de demandes, les calibrateurs de process intègrent différentes fonctionnalités. « Leur première fonction est de remplacer un capteur 4-20 mA,0-10V ou de température sur la ligne de process, de simuler une valeur et de comparer le résultat entre l'afficheur, par exemple, et le calibrateur.C'est le rôle des modèles basiques mono-fonctions », explique Pierre Magueres (AOIP). Ces calibrateurs assurent donc la mesure et/ ou la génération de grandeurs électriques (tension de centaines de millivolts [thermocouples] ou de quelques volts, courant jusqu'à 24, 55 ou 100mA, courant pour les sondes de température à résistance métallique [ ResistanceTemperature Detector ou RTD ] et la pression, fréquence, impulsion, résistance jusqu'à plusieurs dizaines de mégohms). « Si les valeurs de l'afficheur et du calibrateur diffèrent, d'où vient le problème,du transmetteur ou de l'afficheur ? L'utilisation de calibrateurs multifonctions (un seul appareil pour étalonner plusieurs grandeurs électriques et/ou physiques, doté d'un enregistrement de données pour la traçabilité…) permet de lever l'ambiguïté », poursuit-il. Il existe d'autres solutions portables que les calibrateurs de process, à l'instar des fours et bains d'étalonnage, qui ne font toutefois pas l'objet de cet article.

Une valse des rachats depuis 2010

Avant de voir les bonnes questions à se poser lors de l'achat d'un calibrateur de process, revenons sur les évolutions qu'a connues le secteur ces dernières années. En ce qui concerne l'aspect “financier”, le marché a connu une valse des acquisitions et ce rien que depuis 2010. Le groupe françaisAsgard, qui détient notamment AOIP, a en effet racheté cette année-là le fabricant milanais Eurotron Instruments spécialisé entre autres dans les calibrateurs multifonctions, de pression et de température. Beaucoup plus récemment, au mois de juillet 2013, le même groupeAsgard s'est porté acquéreur du français Dimelco, spécialisé depuis plus de trente ans dans la distribution d'instruments de test et mesure à usage industriel, ainsi que dans les prestations de maintenance, d'étalonnage et de formation.

Comme Dimelco représente en France le finlandais Beamex, dont le logiciel CMX Calibration peut désormais être intégré dans la solution de maintenance prédictive AMS Suite de l'américain Emerson Process Management, les américains Ametek Jofra et Crystal Engineering, les utilisateurs peuvent légitimement s'interroger sur la continuité des services en France suite au rachat par AOIP… Quant à la société californienne Crystal Engineering, elle are-joint le groupe Ametek il y a moins d'un an. Créée en 1982, l'entreprise est spécialisée dans la fabrication des calibrateurs portables et des jauges de test numériques pour la mesure de pression, dans les secteurs de l'énergie, du pétrole et du gaz. Quant à Fluke, qui appartient au groupe américain Danaher, il a racheté en 2010 l'activité Ruska et Pressurements de GE Sensing & InspectionTechnologies, entité de son compatriote General Electric. L'offre, qui comprenait entre autres des jauges à piston et des contrôleurs de pression, est venue compléter les solutions d'étalonnage pour les grandeurs électrique, de température, de pression et de débit de Fluke Calibration, distribuées en France par MB Electronique. Deux ans plus tard, en 2012, c'est au tour de l'américain Martel Electronics, distribué en France par Dimelco, de tomber dans l'escarcelle de Fluke.

Enfin le groupe allemandWika a également connu une croissance grâce aux différentes acquisitions réalisées ces dernières années. Depuis celle de Desgranges & Huot, spécialisé dans les calibrateurs de pression, en 2011, le groupe a enchaîné avec les rachats du montpelliérain Calibration Online quelques mois plus tard, de l'italien Scandura, fabricant de calibrateurs portables, et du britannique Automatic Systems Laboratories (ASL), spécialisé dans les solutions de mesure et d'étalonnage en température, en 2012 ( voir Mesures n° 853 ).Toutes ces croissances externes n'ont pour objectif principal que de renforcer les offres, les technologies et les compétences des sociétés. Et c'est notamment pour cela que l'on a vu ces derniers mois le lancement d'un certain nombre de nouveaux produits ( voir encadré page 47 ).

Des performances métrologiques toujours plus élevées

Parmi les moteurs identifiés par certains fournisseurs, « les normes aéronautiques (par exemple l'AMS2750-E portant sur le traitement thermique et qui s'inscrit dans le cadre du Nadcap [National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program , NDLR ]) sont de plus en plus exigeantes. Et il faut que le calibrateur de process soit conforme pour être au moins retenu dans l'appel d'offres », constate Eric Delannay (Dimelco). «Tout dépend du secteur. Certains restent assez stables et il n'y a pas véritablement de nouveaux marchés avec des demandes bien différentes », ajoute Frédéric Poirier (Calibration Online). Ce n'est plus l'effervescence qui a suivi l'avènement de la réglementation Atex (Atmosphères explosibles), le 1 ^er juillet 2003, et qui a contribué au “boom” de la demande en calibrateurs de process.

Un effort particulier est fait au niveau de l'interface homme-machine (IHM) des nouvelles générations, avec par exemple des écrans tactiles. Non seulement elles assurent la visualisation de nombreuses informations, mais même les techniciens occasionnels peuvent utiliser rapidement les appareils.

« Il existait déjà des modèles Atex, chez Eurotron Instruments pour citer une marque qu'AOIP propose aujourd'hui, avant l'apparition de la norme, nuance Pierre Magueres (AOIP). Et il n'y a par ailleurs pas de calibrateurs de process Atex poussières sur le marché.» Jérôme Ignacio (GE Measurement & Control Solutions) se rappelle d'un autre domaine porteur à l'époque: « La demande avait aussi explosé pour répondre aux besoins des industriels de respecter la certification relative aux normes ISO 9000 sur la gestion de la qualité.» Les évolutions en termes réglementaires, de certification, etc. expliquent ainsi en partie les grands axes de développement apporté aux calibrateurs de process ces dix dernières années.

« Les principales tendances portent sur une demande de performances métrologiques toujours plus pointues, sur les aspects d'ergonomie, de robustesse », résume Frédéric Poirier (Calibration Online). « Sans oublier non plus la demande des utilisateurs recherchant des calibrateurs de process regroupant plus de fonctions dans un seul appareil, disposant d'interfaces à des bus de terrain et pouvant remonter des informations pour la traçabilité… », ajoute Christophe Boubay, ingénieur vente et responsable produits Beamex chez Dimelco. «A l'écoute des besoins de l'industrie, nous développons des instruments dédiés aux besoins de plus en plus pointus, à un rythme régulier. La dynamique insufflée par la concurrence est également un facteur d'amélioration permanente », précise Jean-Noël Thomas, ingénieur d'affaires chez Fluke France.

A côté des interfaces informatiques (USB, Bluetooth, Wi-Fi…), les calibrateurs de process intègrent également le support des protocoles de communication Hart, Profibus PA et/ou Fieldbus Foundation. Certains deviennent même de véritables configurateurs Hart…

Côté performances d'abord, « les calibrateurs n'ont aujourd'hui presque plus aucunes limites. Les plages proposées sont très grandes et vont des basses pressions [ une dizaine de millibars, NDLR ] aux hautes pressions [ jusqu'à 1 000 ou 2000 bars, NDLR ].Une des limitations concerne la génération qui s'étend jusqu'à seulement 20 bar de pression pneumatique en interne, ce qui impose de recourir à des modules externes pour aller au-delà », indique Frédéric Poirier (Calibration Online). Les fabricants s'accordent à dire que les calibrateurs de process actuellement disponibles sur le marché répondent à au moins 95% des besoins en termes d'étendues de mesure, de précision, etc.

« Compte tenu de l'amélioration métrologique des capteurs,labalance manométrique qui existait il y a une quinzaine d'années peut désormais être remplacée par un modèle portable.Toute la chaîne métrologique est ainsi tirée vers le haut, ce qui permet de répondre aux spécifications plus avancées des instruments de process actuels », poursuit-il. Si l'amélioration de la précision dans le domaine de la pression autorise l'utilisation d'un seul capteur au lieu de deux ou trois, cela peut poser des problèmes dans certains cas.Ilnefaut pas perdre de vue que le ratio entre incertitude de mesure de l'appareil sous test et incertitude de l'étalon doit rester suffisamment grand (de l'ordre de 4 à 10).

Un effort particulier fait sur les interfaces hommes-machine

Si l'on regarde les autres spécifications, les utilisateurs recherchent, en plus de la précision, de la stabilité et de la fiabilité, des calibrateurs de process simples à mettre en œuvre, robustes –on trouve des calibrateurs IP65, voire IP67, etAOIP a mis au point une gaine de protection spéciale pour ses modèles– et autonomes. Sur ce dernier point, les appareils sont conçus pour être opérationnels durant une journée, ce qui est le cas pour la grande majorité des modèles sur le marché. « Les générations introduites il y a cinq ans assuraient déjà un fonctionnement d'une durée de 8 heures,mais nécessitaient encore une nuit pour une recharge complète. Aujourd'hui, le MC6 de Beamex affiche une autonomie de 16 heures et un temps de recharge à 95 % de 4 heures seulement. Rappelons que des équipes peuvent travailler en 2x8, voire en 3x8, sur certains sites », précise Christophe Boubay (Dimelco).

L'autonomie peut revêtir d'autres formes que la durée de vie des batteries. Comme par exemple le fait que tous les éléments nécessaires au contrôle (bouteille de gaz, accessoires…) soient regroupés dans une valise de transport. On aborde ici les aspects de simplicité d'utilisation pour lesquels un effort particulier au niveau de l'interface homme-machine (IHM) a été fait sur les nouvelles générations de calibrateurs de pro-cess, comme le MC6 de Beamex, le DPI620 Genii de GE Measurement & Control Solutions, les Calys d'AOIP et le PASCAL 100 de Wika Instruments.

Avec son MC6, Beamex a poussé l'utilisation de l'écran tactile dans les calibrateurs de pro-cess, technologie qui n'empêche nullement l'opérateur d'enlever ses gants. Ce type d'écran très convivial permet d'intégrer des fonctions d'aide, comme l'affichage des schémas de câblage,d'où un risque d'erreurs réduit. Ce que confirme Jérôme Ignacio (GE Measurement & Control Solutions) en présentant le DPI620 Genii: «Avec ses icones, la fonction de défilement au lieu de sous-menus,l'af-fichage de fichiers PowerPoint ou de vidéos, les personnes pensent à l'iPhone en le découvrant.Pour nos clients, un appareil simple et rapide d'utilisation permet d'améliorer la productivité.Et les techniciens n'ont maintenant plus de réticences à utiliser dans un environnement industriel des appareils dotés d'un écran tactile.»

La visualisation de vidéos peut être àpre-mière vue un gadget, mais il ne faut pas oublier qu'un certain nombre de techniciens ne sont pas des spécialistes de l'étalonnage, qu'ils n'utilisent pas quotidiennement un calibrateur de process et qu'ils ne peuvent pas passer un ou deux jours pour réapprendre à s'en servir. Il est en effet assez facile d'imaginer la difficulté de retrouver ses petits dans l'ensemble des fonctions d'un modèle multifonction… « En dix ans, les personnes sont de moins en moins formées à la mesure (ce sont plutôt des mécaniciens ou des électriciens). La possibilité de préprogrammer une dizaine de configurations selon les capteurs présents sur le site ou selon les opérateurs ainsi que la présence d'un grand écran pour afficher plus d'information sont des atouts », constate Pierre Magueres (AOIP).

Des calibrateurs de process “hyper” connectés

La disponibilité d'une quantité importante d'informations s'accompagne de bien d'autres évolutions, comme l'automatisation poussée des opérations (pilotage d'un four d'étalonnage, d'une régulation…). « Les besoins de l'industrie évoluent et notre gamme existante évolue également. Nous avons par exemple intégré la fonction Hart sur nos calibrateurs de process 744,754 et,cette année,709H », indique Jean-Jacques Candas (Fluke France). Avec le déploiement de transmetteurs “intelligents”, les calibrateurs de process se sont vu greffer la compatibilité au protocole de communication Hart ( Highway Addressable Remote Transducer ) qui permet la configuration des appareils conformes et/ou l'accès à des in-formations de diagnostic.

Au-delà du simple“ajout”du protocole Hart, la tendance actuelle est à des appareils hybrides configurateur Hart/calibrateur de process. C'est d'ailleurs flagrant dans la manière dont les commerciaux de GE Measurement & Control Solutions présentent le nouveau modèle DPI620 Genii à leurs clients. Ils le mettent en avant comme une pocket Hart dotée en plus de fonctionnalités d'étalonnage, et non l'inverse. La combinaison des deux appareils permet de réduire les coûts d'achat et d'exploitation, sachant que le standard Hart n'est pas le seul à être proposé. « Des personnes demandent d'ailleurs une console Hart car il n'y a pas besoin d'ajouter en plus un système pour alimenter les capteurs, contrairement à une console classique », précise Jérôme Ignacio (GE Measurement & Control Solutions).

Parmi les bonnes questions à se poser lors de l'achat d'un appareil, on trouve le type d'instruments à étalonner, leurs étendues de mesure et niveaux d'incertitude de mesure, la présence d'une génération de pression intégrée ou séparée, les prestations de services, le coût…

Pour s'adapter à la demande des clients, certains fabricants ont également intégré le support des protocoles de communication Profibus PA et Fieldbus Foundation, même s'il n'y a pas vraiment de demandes en Europe pour le Profibus. Il existe par contre des projets de nouvelles installations en Fieldbus Foundation au Moyen-Orient par exemple.A noter que seul Beamex propose sur le marché un calibrateur de process doté du protocole Profibus PA. Les protocoles numériques sans fil standard (WirelessHart, ISA100.11a) et propriétaires ont également la cote. La journée technique organisée par le Collège français de métrologie (CFM) sur le sujet ou la dernière édition de la Foire de Hanovre ont été deux occasions de constater que le sans-fil sera bel et bien une des avancées à terme des calibrateurs de process. La connectivité accrue aux bus de terrain n'est pas le seul développement réalisé par les fabricants. « Nous avons également fait en sorte que nos calibrateurs de process puissent transmettre plus simplement les informations à un PC, que les utilisateurs puissent sauvegarder automatiquement toutes les données, d'où l'apparition d'interfaces USB, Bluetooth, Wi-Fi » , explique Jérôme Ignacio (GE Measurement & Control Solutions). Dans le cadre de la stratégie de certains fabricants, à l'image de Beamex par exemple, de viser le “sans-papier”, à savoir la dématérialisation des données, les outils logiciels d'étalonnage sont aujourd'hui en mesure de se connecter à la GMAO d'un utilisateur final et ainsi de simplifier la documentation pour les audits, de remonter les informations pertinentes pour une meilleure traçabilité, une gestion optimisée d'un parc d'instruments…