Existe-t-il une norme spécifique régissant l’utilisation de la soudure exothermique dans la réalisation des systèmes de mise à la terre ? Et des normes applicables à la conception et à la vérification des prises de terre elles-mêmes ? La réponse est oui dans les deux cas. Les principales normes internationales mentionnent expressément la soudure exothermique comme méthode de connexion valable, précisément en raison de la fiabilité et de la durabilité qu’elle garantit par rapport à d’autres solutions. Quant aux systèmes de mise à la terre, la réglementation couvre l’ensemble du cycle : depuis la mesure de la résistivité du sol au moyen d’une étude géoélectrique, jusqu’aux exigences de sécurité, de dimensionnement, d’installation et de vérification périodique.
Les prises de terre sont devenues un élément indispensable de toute installation électrique. Leur état général conditionne de nombreuses variables pouvant affecter aussi bien les performances que la durée de vie des équipements raccordés au réseau électrique et, en dernier ressort, la sécurité des personnes présentes dans ces installations et leurs alentours.
La norme IEC 60364 est la norme internationale relative aux installations électriques basse tension dans les bâtiments. Elle définit les exigences de sécurité, de conception, d’installation et de vérification afin d’éviter les chocs électriques et les incendies. Dans ses différentes parties, elle définit les exigences relatives aux conducteurs de terre, à l’équipotentialité, aux sections minimales et aux méthodes de connexion (IEC 60364-5-54), et inclut également, par exemple, des spécifications pour certaines installations particulières, telles que les centrales solaires photovoltaïques (IEC 60364-7-712). L’IEC 60364, à l’instar d’autres normes internationales, sert de référence aux normes et réglementations de tous les pays, mais elle n’est pas obligatoire et n’implique pas l’annulation des normes nationales.
La norme IEEE 81 (IEEE Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentials of a Grounding System), dans ses éditions successives, notamment IEEE 81-2012 et sa révision IEEE 81-2025, constitue le guide de référence mondial pour mesurer la résistivité du sol, l’impédance de mise à la terre et les potentiels de surface dans les systèmes électriques. La mesure de la résistivité du sol au moyen d’une étude géoélectrique est une étape déterminante dans la réalisation d’un système de prise de terre efficace dès le départ.
Les systèmes de protection contre la foudre (SPF) doivent disposer de leur propre prise de terre, indépendante du système général de mise à la terre. Cette prise de terre dédiée doit être reliée au système général de mise à la terre pour garantir l’équipotentialité. Les caractéristiques de leur installation sont définies dans la norme internationale IEC 62305 ainsi que dans ses différentes transpositions nationales.
Réglementation relative à la soudure exothermique
La soudure exothermique, également appelée soudure aluminothermique, est un procédé permettant d’obtenir une liaison moléculaire entre les matériaux à assembler au moyen d’un métal d’apport. Dans le cas des prises de terre, le métal utilisé est du cuivre fondu, qui provoque la fusion totale ou partielle des extrémités des pièces concernées. Étant donné que le cuivre résultant de la réaction présente un haut degré de pureté et forme un solide de section supérieure à celle du conducteur lui-même, les propriétés électriques de la connexion égalent, voire dépassent, celles du conducteur d’origine. Cela se traduit par une plus grande durabilité et une résistance élevée à l’usure, qualités indispensables pour obtenir un système de mise à la terre efficace et fiable.
Ce type de soudure est explicitement prescrit par des réglementations nationales et internationales. Bien qu’il ne soit pas le seul type de connexion envisagé dans ces réglementations, ses caractéristiques supérieures par rapport à d’autres types d’assemblages en font la solution la plus recommandée.
La norme IEC 60364-5-54, consacrée aux installations de mise à la terre et aux conducteurs de protection dans les installations électriques basse tension, mentionne expressément la soudure exothermique comme méthode valable pour la réalisation de certaines connexions dans les systèmes de terre. Le paragraphe 542.2.8 établit que, lorsqu’une prise de terre est constituée de plusieurs parties devant être reliées entre elles, cette connexion peut être réalisée par soudure exothermique, connecteurs à pression, colliers de serrage ou autres connecteurs mécaniques appropriés. De même, le paragraphe 542.3.2 indique que la connexion entre le conducteur de terre et l’électrode doit être correctement réalisée et présenter des caractéristiques électriques satisfaisantes, en citant de nouveau la soudure exothermique comme l’une des solutions admises.
Le procédé de soudure exothermique doit toujours être réalisé de la manière la plus sûre possible pour l’opérateur qui l’exécute. Apliweld® Secure+ d’Aplicaciones Tecnológicas dispose d’un système électronique à distance permettant à l’opérateur de se tenir à une distance de sécurité au moment de l’allumage. En Espagne, plus précisément, la NTP 1028 recommande ce type d’allumage comme mesure de sécurité au travail.
Apliweld® Secure+ est également conforme à la certification nord-américaine UL 467 Grounding and Bonding Equipment, spécifique aux connexions utilisées dans les systèmes de mise à la terre et attestant de leur fiabilité. Pour obtenir cette certification de qualité et de sécurité délivrée par Underwriters Laboratories (UL), les connexions réalisées au moyen de la soudure exothermique d’Aplicaciones Tecnológicas ont subi un essai de courant ainsi qu’un essai mécanique sévère composé de deux parties : un essai de torsion et un essai de traction.
Réglementation relative aux prises de terre
Les projets de systèmes de mise à la terre doivent également respecter certaines exigences réglementaires afin de remplir leur fonction principale. Celles-ci sont principalement définies dans la norme IEC 60364-5-54.
Cette norme, dans les paragraphes 542.1, 542.2, 542.3 et 542.4, complétés par les paragraphes 543 et 544, définit qu’un système général de mise à la terre doit être fiable, durable, résistant à la corrosion et aux contraintes mécaniques, dimensionné en fonction des conditions du terrain et des courants prévisibles, correctement assemblé au moyen de connexions électriquement satisfaisantes, parmi lesquelles la soudure exothermique, et raccordé à une barre principale de terre assurant la protection et l’équipotentialité de l’installation.
En Espagne, l’ITC-18 du Règlement Électrotechnique Basse Tension (REBT) fixe des dimensions minimales pour les électrodes telles que les piquets, plaques et conducteurs nus, et réglemente les installations de mise à la terre dans le but de limiter les tensions pouvant apparaître sur les masses métalliques, d’assurer le fonctionnement des protections et de réduire le risque lié à un défaut électrique.
Cette instruction établit que l’installation doit éviter les différences de potentiel dangereuses dans le bâtiment et son environnement, permettre l’écoulement vers la terre des courants de défaut ou d’origine atmosphérique et maintenir sa résistance de mise à la terre dans le temps. À cette fin, elle prévoit des électrodes telles que des barres, tubes, feuillards ou rubans, conducteurs nus, plaques, anneaux, mailles métalliques ou armatures en béton enterrées, et exige que les matériaux ainsi que leur mise en œuvre ne compromettent pas leur résistance mécanique et électrique sous l’effet de la corrosion.
De plus, le Guide Technique d’application de l’ITC-BT-18 recommande des dimensions minimales pour les électrodes et considère comme électriquement correctes les connexions réalisées, entre autres méthodes, au moyen de la soudure exothermique, à condition qu’elles n’endommagent ni les conducteurs ni les électrodes de terre.
Les projets de systèmes de mise à la terre d’Aplicaciones Tecnológicas S.A. sont spécialement conçus pour satisfaire à toutes les exigences qu’une prise de terre destinée à l’industrie 4.0 doit respecter. Cela inclut, lors de la phase de conception, la réalisation d’une étude géoélectrique du sous-sol. Cette étude permet sa caractérisation électrique, grâce à la détermination du nombre de couches, de leur épaisseur et de la résistivité de chacune d’elles. La mesure de la résistivité permet d’estimer la résistance de mise à la terre d’une structure ou d’un système ainsi que les gradients de potentiel, y compris les tensions de pas et de contact. Par ailleurs, elle favorise le calcul du couplage inductif entre circuits de puissance et de communication proches, ainsi que la conception de systèmes de protection cathodique.
La mesure de la résistivité repose sur l’injection de courant entre deux électrodes externes et la mesure du potentiel entre deux électrodes internes. La relation entre le potentiel et le courant permet d’obtenir une valeur de résistivité appelée résistivité apparente. En augmentant l’écartement entre les électrodes, on obtient une courbe de variation de la résistivité apparente en fonction de cette distance. L’interprétation de ces courbes permet de déterminer la stratification du terrain. Il existe diverses méthodes de mesure de la résistivité, mais les plus utilisées sont les configurations de Wenner et de Schlumberger. La méthodologie suivie dans les études géoélectriques d’Aplicaciones Tecnológicas S.A. est fondée sur les procédures normalisées par l’IEEE Std 81.
Réglementation relative aux prises de terre des paratonnerres
Les systèmes de protection contre la foudre (SPF) ont pour fonction principale de protéger les bâtiments et structures contre les effets destructeurs des décharges atmosphériques en conduisant le courant vers la terre.
Même lorsque la structure à protéger dispose déjà d’un système de prise de terre, la norme internationale IEC 62305 et ses transpositions nationales établissent que les SPF doivent disposer de leur propre prise de terre. Cette réglementation précise également qu’il doit exister une prise de terre pour chaque conducteur de descente, avec le nombre d’électrodes déterminé par le niveau de protection requis et le type de disposition choisi (type A ou type B), conformément à l’IEC 62305-3. Celle-ci doit être reliée à la prise de terre générale au moyen d’un éclateur lorsqu’une connexion directe n’est pas possible, et présenter une résistance propre inférieure à 10 ohms. De plus, elles doivent toujours être orientées vers l’extérieur du bâtiment.
