Installation d'un nouveau bien

## Objectifs et prérequis **Objectifs** À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de : 1. Analyser le besoin lié à l’installation d’un nouvel équipement et choisir le dispositif de protection adapté. 2. Dimensionner les conducteurs électriques ou les tuyauteries en fonction des contraintes de charge, de chute de tension ou de perte de charge. 3. Réaliser le tirage de câbles, les raccordements et la mise à la terre d’un équipement électrique selon les normes NF C 15‑100. 4. Installer, tester et mettre en service un équipement connecté à un réseau à fluide (eau, air comprimé, vapeur) en respectant les règles d’étanchéité, de pente et de pression. 5. Planifier l’intervention, lire et interpréter les schémas unifilaire et de tuyauterie, coordonner les corps de métier et rédiger un procès‑verbal de réception. 6. Appliquer les consignes de sécurité (consignation, vérification d’isolement, port des EPI) et identifier les erreurs fréquentes à éviter. **Prérequis** - Notions de base en électrotechnique : loi d’Ohm, puissance, courant alternatif/triphasé. - Connaissances en hydraulique : pression, débit, perte de charge, unités (Pa, bar, L/min, m³/h). - Lecture de plans techniques (schéma unifilaire, schéma de tuyauterie, coupes). - Réglementation camerounaise en matière de sécurité électrique (arrêté du 23 décembre 2010) et de pression des fluides (arrêté ministériel n° 001/MINTP du 15 janvier 2012). --- ## Introduction contextualisée Dans les entreprises camerounaises industrielles, artisanales ou de services, l’installation d’un nouvel équipement (machine‑outil, groupe électrogène, chauffe‑eau, compresseur…) constitue une étape récurrente du maintien et de l’amélioration de la productivité. Cette opération ne se limite pas à un simple branchement ; elle exige une analyse préalable du besoin, le respect de normes techniques et de sécurité, ainsi qu’une coordination entre les différents corps de métier (électricien, plombier, chaudronnier). Le présent cours vise à fournir aux élèves de Terminale MEM les repères méthodologiques et les savoir‑faire indispensables pour réaliser ces interventions de façon sûre, conforme et efficace, en s’appuyant sur des exemples concrets tirés de la pratique professionnelle au Cameroun (ateliers de Douala, chantiers de Yaoundé, bureaux de Bafoussam). --- ## I. Connexion d’un nouvel équipement au réseau électrique ### 1. Analyse du besoin et du schéma électrique Avant toute intervention, il faut déterminer : - La puissance nominale de l’équipement (P, en kW ou CV). - Le type d’alimentation (monophasé 230 V, triphasé 400 V). - Le courant de démarrage (inrush) et le courant de service (Iₙ). - Le degré de protection nécessaire (IP, IK). Ces données sont reportées sur le schéma unifilaire de l’installation existante. Le schéma indique le point de raccordement, le dispositif de protection déjà en place et les conducteurs disponibles. > **>** La puissance apparente S (en VA) s’obtient par S = P / cos φ, où cos φ est le facteur de puissance (souvent 0,8 pour les moteurs). ### 2. Choix du dispositif de protection Le dispositif de protection doit garantir : - La protection contre les surintensités (disjoncteur magnétothermique ou fusible). - La protection différentiel (30 mA) pour les risques de choc indirect. Le calibre du disjoncteur (Iₙ) est choisi selon la règle : Iₙ ≥ 1,25 × Iₛervice (marge de démarrage). > **>** Exemple : pour un moteur de 3 kW triphasé, Iₛervice = P / (√3 × U × cos φ) ≈ 3000 W / (1,732 × 400 V × 0,8) ≈ 5,4 A → Iₙ choisi = 6 A (disjoncteur 6 A courbe C). ### 3. Dimensionnement des conducteurs La section du conducteur dépend du courant de service, de la longueur du circuit et de la chute de tension admissible (ΔU ≤ 3 % pour les circuits d’alimentation, ≤ 5 % pour les circuits d’éclairage). Formule de chute de tension (en V) : ΔU = (2 × ρ × L × I) / S, où ρ = résistivité du cuivre (0,017 Ω·mm²/m), L = longueur aller‑retour (m), I = courant (A), S = section (mm²). On résout pour S : S = (2 × ρ × L × I) / ΔU. > **>** Tableau récapitulatif (cuir, isolation PVC) : | I (A) | L max (m) pour ΔU=3 % | Section minimale (mm²) | |-------|----------------------|------------------------| | 6 | 45 | 1,5 | | 10 | 35 | 2,5 | | 16 | 25 | 4 | | 25 | 18 | 6 | | 32 | 14 | 10 | ### 4. Mise en œuvre 1. **Consignation** : couper l’alimentation, verrouiller le disjoncteur, afficher le panneau « Travaux en cours ». 2. **Tirage des câbles** : utiliser des gaines ICTA ou des conduits métalliques selon l’environnement (humidité, risques mécaniques). 3. **Raccordements** : dénuder, sertir avec des cosses appropriées, visser dans les borniers du tableau et de l’équipement. 4. **Mise à la terre** : relier le conducteur de protection (PE) à la barrette de terre du tableau, vérifier la continuité avec un ohmmètre (< 1 Ω). 5. **Serrage** : respecter le couple de serrage indiqué par le fabricant (souvent 2 Nm pour les borniers de 6 mm²). ### 5. Vérifications et mise en service - **Continuité** des conducteurs (testeur ou ohmmètre). - **Isolation** entre phases et terre (mégaohmmètre, valeur > 1 MΩ). - **Essai de fonctionnement** : mise sous tension progressive, vérification du sens de rotation (pour les moteurs), mesure du courant réel avec pince ampèremétrique. - **Édition du procès‑verbal** : relever les valeurs mesurées, confirmer la conformité aux normes, signer par le responsable d’intervention. > **>** Toute intervention sous tension est strictement interdite sauf si une habilitation spécifique (BR, B1, B2) est détenue et que les consignes de consignation sont respectées. ### 6. Normes de sécurité applicables - NF C 15‑100 (installations électriques à basse tension). - Arrêté du 23 décembre 2010 relatif aux installations électriques dans les établissements recevant du public (ERP) et les lieux de travail. - Décret n° 2005‑1212 du 30 novembre 2005 portant prévention des risques électriques. --- ## II. Activités d’intégration ### 1. Planification de l’intervention - Élaborer un ordre de travail (OT) détaillant chaque étape (consignation, tirage, raccordement, essais). - Identifier les points de coupure nécessaires (disjoncteur général, vannes d’arrêt). - Prévoir les moyens de levage ou de manutention si l’équipement est lourd. > **>** L’OT doit être validé par le chef d’atelier et affiché sur le panneau de sécurité avant le début des travaux. ### 2. Lecture et interprétation des plans - **Schéma unifilaire** : montre les liaisons entre le tableau général, les dispositifs de protection et les points d’utilisation. - **Schéma de tuyauterie** (si fluide concerné) : indique les diamètres, les matériaux, les points de raccordement, les vannes d’isolement et les dispositifs de régulation. - **Coupes et élévations** : permettent de visualiser l’encombrement et les contraintes d’accès. ### 3. Coordination avec les autres corps de métier | Corps de métier | Intervention principale | Points de synchronisation | |-----------------|------------------------|---------------------------| | Électricien | Tirage de câbles, mise à la terre | Avant le passage des gaines, après la pose des supports | | Plombier/Chaudronnier | Pose de tuyauterie, soudure | Après le passage des gaines, avant les essais d’étanchéité | | Chaudronnier | Fabrication de supports, fixation | Pendant la pose des équipements lourds | | Automatiste | Programmation du démarrage/arrêt | Après la mise sous tension, avant les essais fonctionnels | Des réunions de chantier hebdomadaires permettent de lever les ambiguïtés et d’ajuster le planning. ### 4. Gestion des déchets et recyclage - Déchets métalliques (chutes de cuivre, acier) → collecte en benne dédiée, valorisation auprès des ferrailleurs. - Déchets plastiques (gaines PVC, colliers) → tri en filière de recyclage plastique. - Déchets dangereux (huiles usées, solvants) → stockage en fûts étiquetés, enlèvement par une entreprise agréée. ### 5. Rédaction du procès‑verbal de réception Le PV doit contenir : 1. Références du chantier (numéro OT, date, intervenants). 2. Description de l’équipement installé (marque, modèle, puissance). 3. Résultats des essais (continuité, isolement, débit, pression). 4. Déviations éventuelles et actions correctives. 5. Signature du responsable d’intervention, du chargé de sécurité et du représentant du maître d’ouvrage. > **>** Un PV signé vaut réception provisoire ; la réception définitive intervient après la période de garantie (souvent 12 mois). --- ## III. Connexion d’un nouvel équipement au réseau à fluide ### 1. Types de réseaux à fluide rencontrés | Fluide | Application typique | Pression de service (bar) | Température maximale (°C) | |--------|--------------------|---------------------------|---------------------------| | Eau froide sanitaire | Lavabos, WC | 2‑4 | 40 | | Eau chaude sanitaire | Douches, chauffe‑eau | 2‑4 | 60 | | Air comprimé | Outils pneumatiques, peinture | 6‑10 | 50 | | Vapeur basse pression | Stérilisation, chauffage | 1‑3 | 150 | | Fluide frigorigène | Climatisation, réfrigération | 8‑12 (gaz) | -20 à 40 (évaporateur) | ### 2. Analyse du besoin et du schéma de tuyauterie On relève : - Le débit requis (Q, en L/min ou m³/h). - La pression disponible à l’amont (Pₐₘₒₙₜ). - La perte de charge admissible (ΔP ≤ 0,5 bar pour les circuits sanitaires, ≤ 0,2 bar pour l’air comprimé). - La longueur totale du trajet (L) et les éléments singuliers (coudés, vannes, filtres). Le schéma de tuyauterie indique les diamètres nominaux (DN), le matériau et le sens d’écoulement. ### 3. Choix des matériaux Critères de sélection : - **Pression** : acier carbone (sch 40) pour > 10 bar, cuivre pour ≤ 10 bar, PER ou multicouche pour eau chaude/froide domestique. - **Température** : cuivre et acier supportent > 120 °C ; PVC limité à 60 °C. - **Compatibilité chimique** : éviter le cuivre avec l’ammoniac, privilégier l’inox 304/316 pour les fluides agressifs. > **>** Le coefficient de rugosité (ε) intervient dans le calcul de la perte de charge selon la formule de Darcy‑Weisbach : ΔP = f·(L/D)·(ρ·v²/2), où f dépend du nombre de Reynolds et de ε/D. ### 4. Dimensionnement des tuyauteries Étape 1 : déterminer la vitesse maximale admissible (vₘₐₓ) : - Eau : 1,5 m/s (pour limiter le bruit et l’érosion). - Air comprimé : 20 m/s (pour éviter les pertes de charge excessives). Étape 2 : calculer le diamètre intérieur nécessaire : D = √(4·Q/(π·v)). Étape 3 : vérifier la perte de charge avec le tableau de pertes linéaires (en mbar/m) fourni par les fabricants ou en utilisant la formule de Hazen‑Williams pour l’eau : ΔP (mbar) = 10,67·L·Q¹·⁸⁵² / (C·D⁴·⁸⁷), où C ≈ 130 pour le cuivre neuf. > **>** Exemple chiffré : raccordement d’un chauffe‑eau de 150 L à un réseau d’eau chaude sanitaire. > - Débit nécessaire pour un puisage de 10 L/min : Q = 10 L/min = 0,166 m³/h. > - Vitesse choisie : v = 1,2 m/s. > - Diamètre théorique : D = √(4·0,166/(π·1,2)) ≈ 0,013 m = 13 mm → on choisit DN 15 (cuivre Ø 15 mm). > - Longueur du trajet : L = 12 m (aller‑retour). > - Perte de charge calculée (Hazen‑Williams) : ΔP ≈ 12 mbar (0,012 bar), bien inférieure à la limite de 0,5 bar. ### 5. Mise en œuvre 1. **Consignation** : fermer les vannes d’amont et d’avant, purger le réseau, afficher le panneau « Travaux en cours ». 2. **Préparation des tubes** : couper à la longueur voulue (scie à métaux ou coupe‑tube), ébavurer, nettoyer les extrémités. 3. **Assemblage** : - **Cuivre** : brasage à l’étain‑argent (température ≈ 250 °C) ou soudure TIG pour les hautes pressions. - **Acier** : soudure à l’arc avec électrode adaptée (E6013) ou boulonnage avec joints en fibre. - **PER / multicouche** : sertissage à l’aide d’une pince à sertir certifiée. 4. **Étanchéité** : appliquer du téflon ou de la pâte d’étanchéité sur les filetages, vérifier le serrage selon le couple recommandé (souvent 20‑30 Nm pour les raccords filetés de ½”). 5. **Fixation** : utiliser des colliers ou des supports tous les 1,5 m pour éviter le fléchissement. ### 6. Vérifications et mise en service - **Essai d’étanchéité** : pressuriser le réseau à 1,5× la pression de service pendant 10 min, contrôler l’absence de chute de pression avec un manomètre. - **Purge** : ouvrir les purgeurs pour évacuer l’air emprisonné (circuits d’eau) ou les condensats (air comprimé). - **Régulation de débit** : ajuster les vannes de réglage pour obtenir le débit souhaité, mesurer avec un débitmètre ou un rotamètre. - **Essai fonctionnel** : mettre l’équipement en marche, vérifier la température de sortie (eau chaude), la pression de l’air, l’absence de vibrations. - **Rédaction du procès‑verbal** : relever les pressions, débits, températures, confirmer la conformité aux normes (NF EN 806 pour l’eau potable, NF EN 12266‑1 pour la robinetterie, NF EN 13480 pour les tuyauteries métalliques). > **>** Toute intervention sur un réseau sous pression doit être réalisée avec un détendeur de pression et un dispositif de décharge sécurisé (vanne de sécurité réglée à 1,25× la pression de service). --- ## Synthèse du chapitre - **Analyse du besoin** : puissance, courant, débit, pression, longueur. - **Choix du dispositif de protection** : disjoncteur adapté (calibre ≥ 1,25×Iₛervice) + différentiel 30 mA. - **Dimensionnement** : conducteurs (section selon chute de tension ≤ 3 %) ; tuyauteries (diamètre selon vitesse admissible et perte de charge ≤ 0,5 bar). - **Mise en œuvre** : consignation, tirage/pose, raccordements (sertissage, soudure, brasage), mise à la terre ou étanchéité, fixation. - **Vérifications** : continuité, isolement, essai d’étanchéité, mesure de débit/pression/courant, essais fonctionnels. - **Coordination** : ordre de travail, lecture des schémas, interfaces avec autres corps de métier, gestion des déchets. - **Normes de sécurité** : NF C 15‑100, arrêté du 23 décembre 2010 (électricité) ; NF EN 806, NF EN 12266‑1, NF EN 13480 (fluides) ; port des EPI, consignation, vérification d’isolement. - **Documents de fin de chantier** : procès‑verbal de réception signé, relevés des mesures, actions correctives éventuelles. --- ## Glossaire | Terme | Définition | |-------|------------| | **Courant de service (Iₛervice)** | Courant nominal absorbé par un équipement en régime permanent. | | **Chute de tension (ΔU)** | Diminution de tension le long d’un conducteur due à sa résistance ; exprimée en volts. | | **Disjoncteur magnétothermique** | Disjoncteur combinant protection contre les surcharges (thermique) et les courts‑circuits (magnétique). | | **Section du conducteur (S)** | Aire transversale d’un fil électrique, mesurée en mm², qui détermine sa capacité de courant. | | **Perte de charge (ΔP)** | Diminution de pression d’un fluide due aux frottements dans la tuyauterie ; exprimée en bar ou mbar. | | **Vitesse d’écoulement (v)** | Distance parcourue par le fluide par unité de temps (m/s). | | **Étancheité** | Capacité d’un assemblage à empêcher les fuites de fluide sous pression. | | **Consignation** | Mise en sécurité d’une installation par coupure, verrouillage et signalisation avant toute intervention. | | **EPI** | Équipement de Protection Individuelle (gants, lunettes, chaussures de sécurité, casque). | | **Procès‑verbal de réception** | Document attestant la conformité d’une installation après essais et vérifications. | | **Raccord fileté** | Assemblage de deux éléments par vissage d’un filet mâle sur un filet femelle, souvent étanchéifié par téflon ou pâte. | | **Brasage** | Procédé d’assemblage métallique utilisant un métal d’apport à température inférieure à la fusion des pièces à assembler. | --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Connexion électrique **Énoncé** Un atelier de menuiserie à Yaoundé doit installer une scie à ruban triphasée de puissance 4 kW, alimentée en 400 V, facteur de puissance 0,85. Le tableau le plus proche se situe à 20 m (aller‑retour) du point d’alimentation. Déterminer : 1. Le courant de service. 2. Le calibre du disjoncteur de protection (courbe C). 3. La section minimale du conducteur cuivre en PVC (isolant 90 °C) à utiliser, en admettant une chute de tension maximale de 3 %. **Corrigé** 1. Courant de service : \[ I_{service}= \frac{P}{\sqrt{3}\,U\,\cos\phi}= \frac{4000}{\sqrt{3}\times 400 \times 0,85}= \frac{4000}{588,8}\approx 6,8\;A \] 2. Calibre du disjoncteur : on applique la marge de 25 % → \(I_{n}=1,25\times I_{service}=1,25\times 6,8\approx 8,5\;A\). On choisit le calibre supérieur standard : **10 A** (courbe C). 3. Section du conducteur : Chute de tension admissible : \(\Delta U_{max}=0,03\times U=0,03\times 400=12\;V\). Résistivité du cuivre à 20 °C : \(\rho=0,017\;\Omega·mm²/m\). Longueur aller‑retour : \(L=20\;m\). Formule : \(S=\dfrac{2\rho L I}{\Delta U}\). \[ S=\frac{2\times 0,017 \times 20 \times 6,8}{12}= \frac{4,624}{12}=0,385\;mm² \] On arrondit à la section commerciale supérieure : **1,5 mm²** (conducteur cuivre isolé PVC). **Vérification** : avec 1,5 mm², la chute réelle est \(\Delta U = \frac{2\rho L I}{S}= \frac{2\times0,017\times20\times6,8}{1,5}=3,08\;V\) (< 12 V) → conforme. --- ### Exercice 2 – Connexion à un réseau d’eau chaude **Énoncé** Un établissement hôtelier de Douala doit raccorder un chauffe‑eau de 200 L à son réseau d’eau chaude sanitaire. Le débit de puisage maximal prévu est de 15 L/min. La longueur du trajet entre le départ du chauffe‑eau et le point de puisage le plus éloigné est de 12 m (aller‑retour). Le réseau est en cuivre neuf (C = 130). Déterminer : 1. Le diamètre intérieur minimal du tuyau cuivre nécessaire pour maintenir une vitesse ≤ 1,5 m/s. 2. La perte de charge sur ce trajet, en utilisant la formule de Hazen‑Williams. 3. Vérifier que la perte de charge reste inférieure à 0,5 bar. **Corrigé** 1. Débit en m³/s : \(Q = 15\;L/min = 15/1000/60 = 2,5\times10^{-4}\;m³/s\). Vitesse maximale admise : \(v_{max}=1,5\;m/s\). Diamètre théorique : \[ D = \sqrt{\frac{4Q}{\pi v}} = \sqrt{\frac{4\times2,5\times10^{-4}}{\pi \times 1,5}} = \sqrt{\frac{0,001}{4,71}} = \sqrt{2,12\times10^{-4}} \approx 0,0146\;m = 14,6\;mm \] On choisit le diamètre commercial supérieur : **DN 15** (cuivre Ø 15 mm, épaisseur 1 mm → diamètre intérieur ≈ 13 mm). 2. Perte de charge Hazen‑Williams (en mbar) : \[ \Delta P = 10,67 \frac{L\, Q^{1,852}}{C\, D^{4,87}} \] Avec \(L=12\;m\), \(Q=2,5\times10^{-4}\;m³/s\), \(C=130\), \(D=0,013\;m\). Calcul intermédiaire : \(Q^{1,852}= (2,5\times10^{-4})^{1,852}= 2,5^{1,852}\times10^{-4\times1,852}\approx 5,6\times10^{-7}\). \(D^{4,87}= (0,013)^{4,87}= 1,3\times10^{-2}^{4,87}\approx 2,1\times10^{-9}\). \[ \Delta P = 10,67 \times \frac{12 \times 5,6\times10^{-7}}{130 \times 2,1\times10^{-9}} = 10,67 \times \frac{6,72\times10^{-6}}{2,73\times10^{-4}} = 10,67 \times 24,6 \approx 262\;mbar = 0,262\;bar \] 3. Comparaison : 0,262 bar < 0,5 bar → la perte de charge est acceptable. **Conclusion** : un tuyau cuivre DN 15 (Ø intérieur ≈ 13 mm) convient pour le débit de 15 L/min sur 12 m avec une perte de charge de 0,26 bar, bien inférieure à la limite admise. --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | N° | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de prévention / bonne pratique | |----|------------------|-------------|--------------------------------------| | 1 | Oublier de couper l’alimentation avant de travailler sur un tableau électrique. | Risque de choc électrocuteur, arc électrique, dommages matériels. | Toujours réaliser une **consignation** (coupure, verrouillage, affichage) et vérifier l’absence de tension avec un voltmètre avant toute manipulation. | | 2 | Utiliser un conducteur de section trop faible pour le courant de service. | Surchauffe du câble, détérioration de l’isolant, risque d’incendie. | Appliquer le calcul de chute de tension et choisir la section commerciale immédiatement supérieure au résultat. | | 3 | Négliger la mise à la terre d’un équipement métallique. | Tension de défaut sur les masses, risque de choc indirect. | Relier systématiquement le conducteur de protection (PE) à la barrette de terre du tableau et tester la continuité (< 1 Ω). | | 4 | Effectuer une soudure sur une tuyauterie sous pression sans purger le réseau. | Projection de métal en fusion, risque de brûlure ou d’explosion. | Purger le réseau, fermer les vannes d’amont et d’avant, vérifier l’absence de pression avant toute opération de soudure ou de brasage. | | 5 | Ne pas respecter la pente minimale des tuyaux d’évacuation d’eaux usées (≤ 2 %). | Stagnation des eaux, mauvais écoulement, odeurs, risque de refoulement. | Vérifier la pente avec un niveau à bulle ou un laser ; prévoir un regard de visite tous les 15 m pour faciliter le contrôle. | | 6 | Utiliser un joint d’étanchéité inadapté (ex. téflon sur un raccord sous haute température). | Détérioration du joint, fuite de fluide chaud ou sous pression. | Sélectionner le joint selon la température et la pression (ex. joint en graphite pour vapeur, joint en EPDM pour eau chaude ≤ 120 °C). | > **>** Le port des EPI (gants isolants, lunettes de protection, chaussures de sécurité, casque) est obligatoire durant toute phase de tirage de câbles, de soudure ou de travail sous pression. > **>** Toute intervention sur un réseau sous tension ou sous pression doit être précédée d’une analyse de risque (méthode TRI ou similaire) et d’une autorisation de travail signée par le responsable hiérarchique. --- *Fin du cours de référence.*