1. Adapter le matériel aux conditions extérieures : une première étape décisive pour dimensionner une installation électrique temporaire de chantier
La première phase du dimensionnement consiste à sélectionner des équipements adaptés aux conditions environnementales du chantier. En effet, les installations électriques temporaires sont souvent exposées à des conditions difficiles qui influer sur le bon fonctionnement.
Lors de travaux, les équipements électriques doivent être conçus pour résister à des influences externes variées. Tout d’abord, il faut prendre en considération les conditions climatiques. Les variations de température, l’humidité ambiante, la présence de poussières et les projections d’eau peuvent rapidement dégrader du matériel inadapté.
Ensuite, l’exposition aux impacts mécaniques n’est pas à négliger. En fonction de l’activité, le risque de chocs ou de vibrations sera plus ou moins élevé. La manipulation ainsi que le déplacement fréquent des équipements peuvent également dégrader le matériel.
Pour choisir un coffret électrique, des connecteurs et prises de courant il faut se fier aux indices de protection. La norme NF C 15-100 définit précisément les indices de protection minimaux requis selon l’environnement. On recommande généralement un indice IP65 et IK08 offrant ainsi une bonne robustesse et étanchéité pour la plupart des chantiers extérieurs classiques.
Pour bien comprendre les classes de protection IP et IK, on vous explique tout dans cet article.
Attention, ce ne sont pas les seuls facteurs ! La présence de substances corrosives ou inflammables, l’altitude, les champs électromagnétiques, les rayonnements ionisants et autres sont des éléments qui influenceront aussi le choix des équipements.
Par exemple, pour les chantiers en altitude, au-delà de 2 000 mètres, des considérations supplémentaires s’imposent. La raréfaction de l’air peut affecter le refroidissement des équipements, nécessitant un surdimensionnement des dispositifs de protection thermique. Les contraintes liées au vent et aux variations thermiques importantes doivent également être prises en compte dans le choix des fixations et des cheminements de câbles.
2. Établir un bilan de puissance précis
Le calcul du bilan de puissance constitue une étape fondamentale pour dimensionner correctement l’installation. Cette évaluation permet de déterminer la puissance totale nécessaire pour alimenter les équipements prévus sur le chantier de manière optimale.
Dans un premier temps, on doit effectuer un inventaire exhaustif du matériel électrique nécessaire aux travaux. Il faut tout passer en revue ! Les grues, centrales à béton et autres équipements lourds représentent possèdent les besoins énergétiques les plus importants. Toutefois, il ne faut pas négliger les éclairages et les installations de vie.
Dans un second temps, lorsque la liste est complète, on calcule la puissance nominale de chaque équipement (en kilowatts ou en watts).
Également, il sera important de tenir compte du facteur de puissance. Ce dernier reflète la proportion d’énergie utilisée efficacement par les équipements électriques.
Enfin, une marge de sécurité d’environ 20% doit être intégrée aux calculs pour anticiper l’ajout éventuel d’équipements supplémentaires. Cette réserve de puissance évite la surcharge de l’installation et garantit une flexibilité confortable pendant toute la durée du chantier. L’évolution des besoins au fil des différentes phases de construction doit également être anticipée dans ce dimensionnement.
3. Sélectionner le régime de neutre approprié
Le choix du régime de neutre impacte directement la sécurité et la continuité de service de l’installation électrique. Il faudra sélectionner le régime adapté parmi 3 types disponibles.
Le régime TT (Terre-Terre) s’impose généralement comme la solution la plus adaptée pour la majorité des chantiers extérieurs. Pourquoi ? En raison de sa simplicité de mise en œuvre et de maintenance. Dans ce régime, le neutre du transformateur et les masses métalliques sont reliés directement à la terre par des prises de terre distinctes. Cette configuration offre une protection efficace des salariés grâce aux dispositifs différentiels résiduels (DDR).
Le régime TN (Terre-Neutre) assure une réaction rapide aux défauts mais peut-être sensible aux perturbations. Ici, le neutre et les masses métalliques des appareils sont reliés directement à la même terre. Son utilisation sera plutôt réservée aux industriels.
Le régime IT (Isolation-Terre) est pertinent dans des configurations particulières où la continuité de service primordiale. Le neutre n’est pas relié à la terre, ou il l’est via une très grande résistance. Les masses des équipements sont reliées à la terre. Il est utile dans des cas ou les systèmes de sécurité dépendent de leur alimentation électrique. Par exemple, sur des chantiers souterrains pour lesquels la ventilation ne doit pas être interrompue. Il est aussi adapté pour des pompes d’épuisement en zone inondable. Ce régime permet de maintenir le fonctionnement en présence d’un premier défaut d’isolement, mais nécessite un contrôle permanent de l’isolation et une maintenance plus exigeante.
4. Définir le type d’alimentation adapté aux besoins pour dimensionner une installation électrique
La nature des équipements présents sur le chantier détermine le choix entre une alimentation monophasée ou triphasée. Cette décision influence l’ensemble du dimensionnement de l’installation et impacte directement les coûts d’exploitation.
L’alimentation monophasée (tension nominale : 230 V) s’adapte aux besoins énergétiques des petits équipements. On entend par là les éclairages ou les outils portatifs.
L’alimentation triphasée (tension nominale : 400V) quant à elle convient aux machines énergivores comme les centrales à bétons ou les ascenseurs de chantier. Elle permet une meilleure répartition des charges et s’avère plus économique pour les grandes puissances.
Pour faire sa sélection, tenir compte des distances de distribution est essentiel. Pour les chantiers étendus, une tension plus élevée permet de limiter les chutes de tension. La disponibilité du réseau d’alimentation public influence également ce choix, certains sites ne disposant que d’une alimentation monophasée.
5. Identifier et sécuriser les zones à risques spécifiques
La présence de risques spécifiques dans certains milieux nécessite des mesures de protection renforcées.
Les zones ATEX (atmosphères explosives) exigent l’utilisation d’équipements conformes. La directive européenne 2014/34/UE impose l’utilisation d’équipements certifiés selon le niveau de risque identifié.
Les zones humides nécessitent de prévoir des différentiels à haute sensibilité (30mA) pour limiter le risque d’électrocution.
Les zones d’accès restreint ont besoin d’un cheminement des câbles adapté pour réduire les risques d’accidents.
Dans les enceintes exiguës conductrices, principalement composées de matériaux conducteurs, des dispositifs différentiels haute sensibilité sont de mise.
6. Dimensionner les câbles avec précision
Le dimensionnement des câbles électriques doit permettre une distribution efficace de l’énergie tout en limitant les pertes en ligne. Plusieurs facteurs sont à prendre en considération :
- Intensité électrique : calculée à partir de la puissance nominale et de la tension.
- Longueur des câbles : tenir compte des chutes de tension admissibles (éviter que la tension aux bornes des appareils ne baisse trop).
- Conditions d’installation : pose enterrée, en goulotte ou en suspension. Le mode de pose, en particulier le regroupement de plusieurs câbles, nécessite l’application de coefficients de correction.
Par exemple, pour un courant de 16 A sur une longueur de 30 m en monophasé quelle dimension de câble suffira ?
Après calcul, un câble de 2,5 mm² offrira une bonne résistance et respectera la chute tension maximale. Cependant, si la longueur atteint 50 m, la résistance cumulée est plus importante, ce qui augmente la chute de tension. Il faudra donc passer à un câble de 4 mm² pour compenser.
7. Choisir les dispositifs de protection appropriés : dimensionnement des disjoncteurs
La protection des circuits électriques repose sur les disjoncteurs, leur bon dimensionnement est essentiel. Pour cela, il faut correctement identifier les caractéristiques de l’installation et les risques spécifiques du chantier. En effet, ce sont ces disjoncteurs qui protégeront les opérateurs et leur matériel contre les surcharges et les courts-circuits.
Le dimensionnement des disjoncteurs repose sur :
- Le courant nominal : il doit correspondre à l’intensité maximale attendue sur le circuit.
- Le pouvoir de coupure : c’est la capacité à interrompre un courant de court-circuit (en kA).
- La courbe de déclenchement : la courbe C convient généralement pour les circuits terminaux (circuits classiques). La courbe D est adapté lorsque qu’une intensité importante est nécessaire au démarrage.
Par exemple : pour une intensité nominale de 16 A, un disjoncteur 16 A courbe C suffira pour protéger des éclairages ou des prises de courant.
8. Garantir une sélectivité efficace pour dimensionner son installation électrique efficacement
L’organisation de la sélectivité des protections permet d’isoler uniquement la partie défectueuse de l’installation en cas de défaut. Cela permet de maintenir l’alimentation des autres circuits essentiels (ventilation, éclairage de sécurité, etc.) et facilite la localisation des défauts. On recense 2 types de sélectivité.
La sélectivité verticale concerne les disjoncteurs situés à différents niveaux hiérarchiques du circuit électrique. Par exemple, un disjoncteur différentiel situé à l’entrée du tableau principal ne doit pas se déclencher si un disjoncteur situé en aval (proche d’un appareil électroportatif) détecte un défaut. Cela permet de limiter l’impact d’une panne à un seul sous-circuit.
La sélectivité horizontale vise à éviter qu’un défaut sur un circuit (par exemple, un outil électroportatif endommagé) perturbe le fonctionnement d’autres circuits qui peuvent être critiques pour la sécurité. Un bon dimensionnement des disjoncteurs différentiels et des sections de câbles est nécessaire pour atteindre cet objectif.
]]>Les influences extérieures menaçant les installations électriques
Les installations électriques font face à des menaces multiples. En effet, les contraintes externes peuvent compromettre l’intégrité et le fonctionnement du matériel. La poussière représente un premier risque majeur. Les particules fines s’infiltrent et altèrent les composants électriques les plus sensibles.
L’eau, sous toutes ses formes, constitue également un danger pour les équipements. La pluie provoque des infiltrations dangereuses susceptibles de causer des courts-circuits. L’humidité ambiante favorise la corrosion et la détérioration des câbles, coffrets électriques et autres matériels.
Le soleil et les rayonnements UV exercent une contrainte thermique non négligeable. Cela peut engendrer des dégradations sur les matériaux isolants et les connexions électriques.
Les variations de température, additionnés aux effets mécaniques du vent et des vibrations, créent un environnement particulièrement sollicitant pour tous nos équipements.
Les chocs mécaniques représentent un autre facteur de risque significatif. Ils peuvent endommager les boîtiers et armoires électriques. Ce qui aura pour effet de compromettre leur étanchéité.
Les risques chimiques dont les agents corrosifs, les atmosphères industrielles agressives et même la simple présence de moisissures agressent progressivement les installations.
Les atmosphères explosives (ATEx) imposent quant à elles des contraintes spécifiques nécessitant des protections renforcées et une vigilance constante.
Classe de protection IP : Protection contre les corps solides et liquides
Pour partir sur de bonnes bases, le sigle IP signifie Ingress Protection et nous pouvons le traduire par protection contre les infiltrations. L’indice IP est un code normalisé définie par la norme européenne EN 60529.
Il permet de déterminer précisément le niveau de protection d’un matériel électrique. Deux chiffres le composent, le premier chiffre indique le niveau de protection contre la pénétration des corps solides. Le deuxième chiffre correspond au niveau de résistance contre l’infiltration des éléments liquides.
Ce système de classification est mis en place pour offrir une lecture claire et standardisée des capacités défensives d’un équipement électrique.
La règle de base sur un chantier, les équipements doivent être classés IP44. Cela correspond à une protection contre les corps solides de plus de 1 millimètre pour le premier chiffre. Pour le deuxième chiffre, cela signifie que le matériel pourra résister à des projections d’eau dans toutes les directions.
La règle ci-dessus fonctionne pour du matériel se trouvant à l’extérieur lors d’un chantier classique. Il faudra donc l’adapté en fonction des contraintes spécifiques. Par exemple, si le coffret électrique est stocké dans un bungalow fermé, un indice de protection IP20 sera potentiellement suffisant. Cette classe indique que le coffret est protégé contre les corps solides supérieurs à 12,5 millimètres mais sans exigence particulière concernant les liquides.
Aussi, une armoire électrique placée dans un contexte industriel privilégiera un IP54, assurant protection contre les poussières et les projections d’eau. Tandis qu’une installation extérieure requerra un IP66 offrant une étanchéité maximale.
Classe de protection IK : Résistance aux chocs mécaniques
Comme précédemment, commençons par traduire ce sigle IK. Il correspond littéralement à Impact Kinetic que nous pouvons traduire par impacte cinétique. L’indice IK est quant à lui défini par la norme européenne EN 62262.
Le rôle de l’indice IK est de présenter la capacité de résistance d’un matériel électrique face aux impacts mécaniques externes. Il est suivi d’un chiffre allant de IK01 à IK10. Il mesure en Joule (J) la capacité des enveloppes électriques à supporter des chocs et des contraintes physiques. Tout cela, sans que le fonctionnement interne ne soit altéré.
Afin de normer et quantifier la résilience des appareils électriques, le test de résistance est réalisé grâce à la méthode du « mouton de Charpy ».
Ensuite, prenons l’exemple des blocs d’éclairage indiquant l’issue de secours. Dans des bureaux classiques les contraintes physiques ne représentent pas un risque élevé pour ce matériel. La classe de protection adaptée dans ce cas sera IK02. Cela correspond à une résistance à un impact de 0,20 J.
Dans un environnement extérieur, les équipements seront soumis à de nombreux impacts mécaniques. En général, il faudra que le matériel soit classé au minimum IK08. Nous pouvons prendre l’exemple des éclairages au sol dans un parking souterrain.
Comment protéger les installations électriques contre les autres influences externes ?
Maintenant les classes de protection IP et IK n’ont plus de secret pour vous ! Mais vous vous demandez peut-être : qu’en est-il des autres influences externes ?
Nous avons énuméré au préalable les influences comme la moisissure, les produits chimiques, le soleil, etc. Pour ces influences, nous vous conseillons de vous référer à la norme NF C15-100. Dans ce document, vous retrouverez les préconisations en fonction des autres influences externes. Ce document technique détaille les exigences et recommandations pour chaque type d’installation pour la mise en conformité électrique.
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