Installation de câbles souterrains dans des conduits : 5 tendances à considérer

L’enfouissement des câbles peut être un processus long et coûteux. Par le passé, de nombreux services publics ont choisi d’installer leurs câbles électriques et de communication en hauteur. Cependant, les circonstances de ces dernières décennies, dues à des événements météorologiques extrêmes récurrents et à d’autres défis liés au climat, ont révélé des vulnérabilités dans certaines parties du réseau électrique et des réseaux de communication. Ces défis, combinés à la demande croissante des clients, ont fait pencher la balance en faveur de l’enfouissement pour de nombreux fournisseurs de services publics et privés.

Aujourd’hui, la réalisation de travaux d’enfouissement a été rendue possible grâce à des fabricants issus de diverses spécialités et disciplines. Grâce à la création d’équipements de construction innovants, d’outils de planification plus intelligents, de techniques d’installation améliorées, de systèmes de surveillance basés sur l’IdO et de progrès en matière de science des matériaux, l’enfouissement est devenu un investissement à long terme plus durable et plus abordable. Dans ce contexte, les ingénieurs urbanistes ont pour mission de rendre leurs projets aussi efficaces, efficients et économiques que possible. Avec toutes les initiatives souterraines en matière d’électricité et de télécommunications qui se profilent à l’horizon, voici les 5 tendances que les ingénieurs en infrastructures souterraines pourraient vouloir prendre en compte dans le cadre d’un projet d’installation de câbles en conduits.

1. L’essor d’outils de planification plus intelligents

La planification est un élément essentiel du processus de câblage souterrain, et les ingénieurs connaissent bien le vieil adage de Benjamin Franklin : « Ne pas planifier, c’est planifier son échec ». Toutefois, grâce aux outils de planification modernes rendus possibles par une variété de technologies, on pourrait reformuler comme suit : « Ne pas planifier intelligemment, c’est agir de manière insensée ». En effet, les outils disponibles aujourd’hui rendent obsolètes les anciens défis de l’installation de câbles souterrains. Voici un petit échantillon des technologies de plateforme qui font du processus de planification une stratégie commerciale plus intelligente :

Technologies avancées de pénétration du sol (GPT) :

Les terrains ruraux et urbains complexes présentent des défis souterrains insoupçonnés qui peuvent entraîner des contretemps et des retards dans les projets. Toutefois, grâce aux progrès rapides de technologies telles que le radar à pénétration de sol (GPR), les ingénieurs peuvent désormais obtenir des informations détaillées sur les conditions du sous-sol. Cela permet de localiser les réseaux, d’évaluer les propriétés du sol et d’identifier les risques potentiels avant l’excavation, garantissant ainsi une exécution plus sûre et plus efficace du projet.

Intégration des jumeaux numériques et du BIM (Building Information Modeling) :

Outre les technologies qui permettent de mieux visualiser les conditions souterraines, comme GPT, il est possible de créer une réplique virtuelle des infrastructures souterraines à l’aide des technologies BIM et des jumeaux numériques. Les ingénieurs peuvent simuler différents scénarios, optimiser les modèles et améliorer les stratégies de maintenance et d’exploitation. L’intégration de ces technologies permet une planification plus précise à long terme, des solutions rentables et une meilleure gestion des actifs.

Logiciel de conception de tranchées :

La plupart des logiciels de conception de tranchées disponibles sur le marché permettent aux ingénieurs de créer une section transversale de tranchée et de tester rapidement la faisabilité du projet, ce qui rend plus facile et plus efficace la planification de tranchées de câbles complexes. Les utilisateurs ont accès à une vaste bibliothèque de câbles prédéfinis et d’autres éléments à placer dans la tranchée. Certaines versions de logiciels de conception de tranchées permettent aux ingénieurs de combiner plusieurs éléments d’infrastructure tels que l’eau, le gaz, les eaux usées, l’électricité et les câbles de fibre optique au sein du même groupe de conduits. Avec ces versions améliorées, les utilisateurs peuvent rapidement tester différentes configurations de projet et exporter des calculs de quantité pour le remblayage et les câbles. Certaines versions du logiciel permettent d’effectuer des simulations avancées basées sur des éléments définis de la résistivité thermique et des champs magnétiques de la section transversale de la tranchée. Cela permet d’éviter toute défaillance potentielle de l’installation du câble, qui pourrait être causée par des conditions environnementales spécifiques à l’endroit où la tranchée est créée.

Outils d’analyse de câbles :

Il existe une gamme de solutions logicielles sur le marché qui permettent une analyse des câbles pour calculer et mesurer des éléments tels que l’intensité admissible des câbles, leur dimensionnement et le calcul de la demande maximale. Bien que ces concepts ne soient pas entièrement nouveaux, la diversité des fonctionnalités proposées par les fournisseurs s’est accrue. Les ingénieurs en planification peuvent explorer quel ensemble d’outils correspond à leurs besoins.

Logiciel de planification d’installation de câbles :

La friction lors de l’installation du câble dans le conduit peut être gérée avec des lubrifiants spécialisés pour câbles. Cependant, les logiciels de planification de tirage de câbles permettent aux ingénieurs de maximiser en toute sécurité la distance de tirage du câble et de minimiser, voire d’éliminer, les épissures de câbles. Le nombre de voûtes et de boîtes de tirage peut être réduit, ce qui permet de diminuer les coûts du projet. Le logiciel analyse également la probabilité de blocage, estime la tension finale et la pression sur les parois latérales, et aide à déterminer la meilleure direction de tirage, le tout pour favoriser une installation de câble sûre et efficace. Les logiciels de planification de tirage peuvent également fournir des calculs plus précis du coefficient de friction (CDF) lorsque les données de terrain sont enregistrées et rétrocalculées dans le logiciel. L’utilisation de ces mesures de tension pour calculer le CDF permet aux ingénieurs de mieux appréhender les facteurs de sécurité raisonnables et de planifier avec plus de précision les futures installations de câbles utilisant les mêmes options de conduits, de câbles et de lubrifiants.

L’utilisation d’un seul de ces outils est impressionnante en soi, mais la combinaison de ces plateformes technologiques a le potentiel de faire entrer l’installation de câbles souterrains en conduits dans une toute nouvelle ère : une ère où l’ensemble de l’installation de câbles est planifiée et virtuellement cartographiée.

2. Avancées dans la science de la gestion des frictions

De nombreuses pratiques, normes et références en matière d’installation de câbles sécurisée sont fondées sur des données datant de plusieurs dizaines d’années. Celles-ci reposaient sur la technologie et les capacités disponibles à l’époque pour assurer des niveaux de friction sans danger, ainsi que la tension et la pression latérale résultantes entre le conduit et les câbles. La prudence dans le calcul du coefficient de friction est généralement considérée comme une bonne pratique, car le risque d’endommagement du câble lors de l’installation est important. Dans certains milieux, on pense que la plupart des défaillances de câbles sont dues à des dommages subis par le câble lors de son installation. Il vaut mieux prévenir que guérir : toutefois, le recours à un facteur de sécurité trop prudent peut limiter le potentiel d’un projet et en augmenter les coûts.

En tenant compte des limites de tension maximales fournies par les fabricants de câbles, les fabricants de lubrifiants spécialisés pour câbles (tels que Polywater) ont repoussé les limites de performance des lubrifiants pour l’installation des câbles. Aujourd’hui, grâce à une association unique de logiciels de modélisation (qui utilisent des données réelles sur les câbles et sur le terrain), ainsi qu’à l’utilisation de lubrifiants pour câbles de haute performance et de techniques d’installation innovantes, les câbles peuvent être tirés en toute sécurité sur des distances beaucoup plus grandes, soit plus du double des distances standard des décennies passées. Une nouvelle pratique qui contribue à ces résultats de performance est la pré-lubrification des conduits tout en vérifiant le conduit avant l’installation du câble. Plusieurs techniques peuvent être utilisées pour pré-lubrifier le conduit. Une méthode consiste à utiliser des applicateurs de lubrifiant ou des éponges acheminant un lubrifiant pour câbles de qualité normalisée à travers le conduit. Cela permet d’amorcer les surfaces de frottement potentielles qui se trouvent plus profondément dans le conduit ou dans les coudes du conduit et qui sont généralement plus difficiles à lubrifier à l’aide des méthodes conventionnelles. Ces progrès ont permis d’améliorer l’efficacité de l’installation et de mettre en place des systèmes plus fiables.

3. De meilleures pratiques d’application des lubrifiants pour câbles améliorent la sécurité sur le site d’installation

Le câblage souterrain est un sujet sérieux. Les directives relatives à la santé et à la sécurité des travailleurs font partie des normes et pratiques du secteur et constituent un aspect important du processus d’installation des câbles. Les travailleurs suivent une formation complète pour se familiariser avec les procédures de sécurité, le fonctionnement des équipements et les protocoles d’urgence de leur environnement de travail. L’utilisation d’EPI (équipements de protection individuelle), comme les casques de protection, les vêtements à haute visibilité, les gants, les bottes de sécurité, les lunettes de protection et les vêtements ignifugés, permet de protéger les travailleurs. Des technologies de détection de gaz sont utilisées pour contrôler la qualité de l’air et alerter les travailleurs de la présence de gaz nocifs dans des espaces confinés tels qu’une voûte souterraine. La sécurité fait l’objet d’un investissement important. Même les plus petits détails peuvent contribuer à améliorer la sécurité dans l’environnement de travail, comme les techniques d’application des lubrifiants pour câbles.

Il est courant que les travailleurs appliquent manuellement (à la main) du lubrifiant sur le câble lors de son installation. Cette pratique est généralement adoptée par les travailleurs s’ils portent des gants bien ajustés. Cependant, il existe des techniques avancées telles que l’application du lubrifiant à l’aide d’une pompe mécanique qui permet de déployer le lubrifiant sur le câble de manière plus précise et plus efficace tout en réduisant les déchets ou les déversements. Cette technique permet de maintenir un environnement de travail plus propre et de minimiser les facteurs d’erreur humaine. L’application automatisée du lubrifiant offre également une meilleure ergonomie. Les travailleurs peuvent maintenir une position plus fixe et plus droite tout en guidant le lubrifiant sur le câble via le tuyau de la pompe, au lieu de se pencher sur le câble et de devoir tendre la main vers un seau. De plus, cette technique d’application garantit une réduction adéquate de la friction. Le lubrifiant peut être appliqué de manière plus régulière, ce qui garantit qu’une quantité suffisante est transportée en profondeur dans le conduit, là où elle est le plus nécessaire. Le pompage du lubrifiant sur un câble est plus sûr pour le câble, le système de conduits et l’environnement de travail.

4. Le renforcement du système commence dès l’installation

Le choix de l’enfouissement des câbles s’explique en grande partie par la résilience requise face aux phénomènes météorologiques extrêmes, à l’élévation du niveau de la mer et à d’autres problèmes liés au climat. Il est essentiel d’intégrer de manière proactive des modèles adaptés, des matériaux robustes et des solutions innovantes pour atténuer les risques et garantir la longévité et la fonctionnalité des systèmes d’infrastructure. Afin de renforcer les systèmes de manière proactive, de nombreuses entreprises intègrent l’installation de produits d’étanchéité dans les conduits dans le cadre du processus d’installation des câbles. Si plusieurs normes et codes industriels exigent l’utilisation de produits d’étanchéité pour les conduits afin d’empêcher la pénétration d’eau, de gaz et l’infiltration d’animaux et d’insectes, certains vont au-delà des exigences minimales pour créer des systèmes capables de résister à l’impact de conditions météorologiques difficiles, telles que des pressions hydrostatiques élevées. Il existe une variété de produits d’étanchéité pour conduits, allant des produits d’étanchéité en mousse expansive bicomposant aux joints mécaniques. La sélection doit au moins répondre aux exigences minimales de performance. La pratique consistant à sceller les conduits lors de l’installation de nouveaux câbles est de plus en plus répandue. Selon l’ampleur du projet, il est possible de gagner en efficacité en les installant en parallèle avec le câble.

5. Le coût des affaires

La plupart des problèmes liés à la chaîne d’approvisionnement et aux délais de livraison des matériaux auxquels le secteur de la construction a été confronté en raison de la pandémie mondiale et des conflits internationaux ont tendance à s’atténuer. En outre, on prévoit que les coûts ne fluctueront pas aussi fortement que les années précédentes (augmentation de 217 % en 2022*), mais qu’ils connaîtront des augmentations modérées (de 2 à 4 %) tout au long de l’année 2024. Pour les projets en attente, le moment semble approprié pour les faire avancer, car les coûts semblent en général se stabiliser, surtout par rapport au contexte récent. Bien qu’il y ait toujours des incertitudes, la période actuelle est propice à l’enfouissement des câbles.

Tout bien considéré, la mise en souterrain est une réalité de plus en plus évidente. En restant informés et en intégrant ces approches innovantes dans leurs pratiques, les ingénieurs de planification et de conception peuvent contribuer à des projets souterrains électriques et de télécommunications résilients, durables et efficaces en 2024 et au-delà.

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(*Source : ENR)