Fiche technique, normes et process du câble : où passe le cuivre en trop

Un client commande 5 km de câble d'énergie 3 × 2,5 mm². Le calcul de conception donne 68,3 kg de cuivre par kilomètre : le planificateur réserve donc 342 kg. La commande se termine avec 369 kg consommés, et personne n'a rien volé. L'écart se cache dans une partie de la norme de consommation que la plupart des tableurs ignorent : la chute fixe que chaque ligne jette à chaque démarrage.

En câblerie, trois documents décrivent le même produit. La fiche technique est ce que l'on promet au client : construction, dimensions, caractéristiques électriques, norme de référence. Les normes de consommation matière disent combien de cuivre, d'isolant et de gaine entrent dans un kilomètre. La fiche process (fiche technologique) dit comment chaque ligne le fabrique : opérations, vitesses, températures, pas de câblage, essais. Ensemble, elles tiennent lieu de nomenclature et de gamme dans une câblerie.

La fiche technique : ce que l'on promet au client

Notre exemple : un câble 3 × 2,5 mm², 0,6/1 kV, isolé PVC et gainé PVC, conforme à la CEI 60502-1. Les lignes clés de sa fiche technique :

• Âme : cuivre nu, câblée classe 2, 7 brins
• Résistance max. de l'âme à 20 °C : 7,41 Ω/km
• Isolation : PVC, épaisseur nominale 0,8 mm, conducteurs marron, noir, gris
• Gaine : PVC, épaisseur nominale 1,8 mm, noire
• Diamètre extérieur : environ 11,4 mm
• Essai individuel de tension : 3,5 kV CA, 5 minutes

Une fiche technique s'écrit en valeurs que le client peut mesurer. Elle ne dit pas combien de kilogrammes de quoi que ce soit entrent dans le câble. Ça, c'est le travail de l'usine.

Idée reçue : « 2,5 mm², c'est 2,5 mm² de cuivre »

Non. La section nominale est définie par la résistance, pas par la géométrie. Notre âme se compose de 7 brins de 0,67 mm : 7 × π/4 × 0,67² = 2,468 mm² de cuivre. Sa résistance ressort à environ 7,13 Ω/km, nettement sous la limite de 7,41 : elle est donc conforme en 2,5 mm². Concevoir à la résistance plutôt qu'à la section nominale économise du cuivre sur chaque kilomètre, et au prix du cuivre, l'économie monte vite.

Normes de consommation : de la conception aux kg/km

Les concepteurs de câbles ont une règle pratique : section en mm² × masse volumique en g/cm³ = kg par km. Voici la norme pour un kilomètre de câble fini :

Cuivre. 2,468 mm² × 8,89 g/cm³ = 21,94 kg par km d'âme. Les six brins extérieurs sont toronnés autour du brin central, et chacun est donc environ 2 % plus long que l'âme. Cela ajoute 1,7 % : 22,32 kg par km de conducteur isolé. Le câblage des trois conducteurs ajoute encore 2 % de longueur (3 × 1,02 = 3,06 km de conducteur par km de câble) : le cuivre fait donc 22,32 × 3,06 = 68,3 kg/km.

Isolation. Le diamètre du conducteur passe de 2,01 mm à 3,61 mm. La surface de la couronne vaut π/4 × (3,61² − 2,01²) = 7,06 mm². Avec un PVC à 1,45 g/cm³, cela donne 10,24 kg par km de conducteur, et × 3,06 = 31,3 kg/km de câble.

Gaine. Les trois conducteurs assemblés mesurent environ 7,78 mm de diamètre ; avec 1,8 mm de gaine, le câble fait 11,38 mm. La gaine remplit aussi les interstices entre conducteurs : sa section est donc le cercle complet moins les trois conducteurs, soit π/4 × (11,38² − 3 × 3,61²) = 71,0 mm². À 1,50 g/cm³, cela fait 106,5 kg/km.

Total : environ 206 kg par kilomètre, en ligne avec les masses publiées pour ce type de câble.

La part de la norme qui ne dépend pas du kilomètre

Chaque ligne perd une longueur fixe à chaque démarrage : le câble produit le temps que l'extrudeuse se stabilise, que le diamètre soit réglé et que le premier essai à l'étinceleur passe. Dans cette usine :

• ligne d'isolation : 150 m de conducteur par couleur
• câbleuse d'assemblage : 50 m de câble
• ligne de gainage : 200 m de câble

Pour la commande de 5 km, en remontant la gamme : gainage 5 000 + 200 = 5 200 m. Assemblage 5 200 + 50 = 5 250 m. Conducteur par couleur 5 250 × 1,02 + 150 = 5 505 m, trois couleurs = 16 515 m de conducteur.

Cuivre consommé : 16,515 km × 22,32 kg = 368,6 kg, soit 73,7 kg par km de câble fini. C'est 8 % au-dessus de la norme de conception. Pour une commande de 20 km, la même chute fixe se répartit sur plus de longueur : 1 393 kg de cuivre, 69,6 kg/km, à peine 2 % de plus. Une norme a donc deux parts, l'une au kilomètre, l'autre par lancement, et c'est la longueur de la commande qui décide laquelle fait mal. C'est aussi pour cela que les petites commandes coûtent cher en planification de la production de câbles.

La fiche process : comment chaque ligne le fabrique

La fiche process suit le câble à travers l'usine :

1. Tréfilage : fil machine de cuivre de 8 mm tréfilé jusqu'à 0,67 mm, puis recuit pour être assez souple au toronnage.
2. Toronnage : 7 brins assemblés en âme de classe 2, avec un pas défini.
3. Isolation : PVC extrudé à 0,8 mm à environ 600 m/min, une couleur par passage, avec essai à l'étinceleur en ligne.
4. Assemblage : trois conducteurs câblés ensemble à environ 60 m/min.
5. Gainage : PVC extrudé à 1,8 mm à environ 50 m/min, avec impression du marquage métrique.
6. Essais et mise sur touret : résistance de l'âme, essai de tension à 3,5 kV, coupe en longueurs de 1 000 m sur cinq tourets.

La fiche contient aussi le profil de températures de l'extrudeuse, les dimensions des filières et les pas de câblage, parce que ce sont eux qui décident si les valeurs de la fiche technique sont tenues. La vitesse de ligne fixe le temps : gainer 5 200 m à 50 m/min, c'est 104 minutes de temps machine. Et les longueurs finies doivent tenir sur les tourets dont vous disposez réellement.

Ce que cela donne dans factory.online

Dans factory.online, chaque conception de câble porte ses propres normes de consommation matière par kilomètre et ses propres opérations, et le conducteur isolé de chaque couleur est un article semi-fini à part entière. Le MRP éclate les 5 km en mètres de conducteur et en kilogrammes de cuivre, et les lots et contenants portent les longueurs réelles de chaque touret. Quand la ligne déclare sa production et ses rebuts, le planificateur voit les kg/km réels à côté de la norme.

Si votre fiche technique, vos normes de consommation et vos fiches process vivent dans trois fichiers différents, demandez une démo et venez avec une conception de câble.