Avantages pratiques des coffrets et armoires électriques modulaires

par Nathan Xavier

9 mai 2017

Les coffrets et armoires modulaires autoportants offrent plusieurs avantages majeurs par rapport aux coffrets et armoires monocoques classiques. Ces attributs sont souvent oubliés, soit en raison d’une mauvaise perception quant aux coûts accrus des coffrets, d’une résistance au changement ou d’une simple méconnaissance des avantages possibles des solutions modulaires.

Ce livre blanc cherche à clarifier pour les concepteurs, intégrateurs et utilisateurs finaux, les avantages offerts par les coffrets et armoires modulaires. Nous démontrerons, à l’aide d’exemples, les économies qui peuvent être réalisées pendant la durée de vie d’un coffret ou d’une armoire électrique après avoir pris en compte les coûts d’utilisation et les charges d’exploitation, tels que la maintenance, les modifications et agrandissements associés à des applications industrielles types.

Définition de la modularité

Au propre comme au figuré, la force d’un coffret modulaire repose sur son ossature. Cette dernière est constituée de formes métalliques dotées d’une série de trous espacés selon des dimensions standards, de telle sorte que des accessoires communs puissent être ajoutés à l’intérieur sans perçage ni soudage. Il est possible de joindre des ossatures multiples (côte à côte, dos à dos, côté à dos, haut vers le bas, etc.) afin de créer des configurations infinies. Cet arrangement souple s’accompagne d’une bonne facilité d’utilisation. Inversement, les coffrets monocoques traditionnels sont des feuilles de tôle pliées avec des joints soudés et sont conçus pour une seule utilisation. Les modifications sont très ardues sans l’aide de techniques de fabrication coûteuses.

Fonctionnalité commune

Bien que les méthodes de construction varient, les fonctions les plus élémentaires pour les coffrets ou armoires électriques modulaires ou monocoques sont identiques. Tous deux servent d’emplacement pour protéger les travailleurs du matériel électrique et pour protéger cet équipement de l’environnement. Chacun peut être homologué selon les normes NEMA 250 et UL 50/50E afin d’offrir les mêmes indices de protection (3R, 12, 4, 4X, etc.). Alors que l’objectif principal d’un coffret monocoque se termine là, le coffret modulaire tente d’en apporter davantage. Avec un système modulaire, le concepteur, l’intégrateur et l’utilisateur final ont la liberté de créer des assemblages aussi basiques ou complexes qu’ils le souhaitent.

Différences réelles

Les différences physiques entre les coffrets modulaires et monocoques constituent les premiers avantages évidents. Les différences les plus manifestes sont décrites ci-après.

Joint d’étanchéité

Les coffrets monocoques les plus élémentaires utilisent un joint d’étanchéité autocollant pour le joint de porte. La plupart des coffrets modulaires se caractérisent par un joint d’étanchéité à moussage in situ qui est versé en continu autour du périmètre de l’enveloppe du coffret (porte, paroi latérale, etc.) de façon qu’on n’y trouve aucun trou. Cela assure dans l’ensemble une meilleure étanchéité avec rétention de mémoire. Certains fabricants de coffrets et armoires monocoques ont adopté le joint d’étanchéité à moussage in situ à la suite de l’avance des coffrets et armoires modulaires.

Charnière/Verrou 

À peu près tous les coffrets et armoires monocoques utilisent une charnière à piano pour leurs portes. Le verrouillage est effectué au moyen de nombreuses brides autour du périmètre de la porte ou d’une poignée de fermeture à trois points. Les coffrets modulaires se caractérisent par des charnières captives distinctes, dissimulées pour une assurer une meilleure esthétique. La conception modulaire permet le verrouillage adaptable dont certains fabricants profitent pour offrir des dispositifs à quatre points. 

Peinture

Tout coffret ou armoire en acier ordinaire devra être peint afin d’assurer sa protection contre la corrosion. La peinture de choix est habituellement une peinture en poudre, reconnue pour son fini résistant. Dans un coffret ou armoire étanche, l’application d’un apprêt électrophorétique au trempé ajoute un niveau de protection supérieur à celui des coffrets monocoques. Cette combinaison en deux parties d’apprêt et de peinture en poudre assure durabilité et résistance maximale contre la corrosion.

Plaque de montage

La plaque (ou panneau) de montage, qui est la pièce la plus communément modifiée de tout coffret ou armoire, diffère tant du point de vue de la construction que de la facilité d’utilisation. Les panneaux monocoques sont généralement en acier peint et sont construits avec des plis en L autour du périmètre afin de les renforcer. Les panneaux modulaires sont habituellement en acier zingué, ce qui permet une accessibilité plus facile et ne requiert pas de gratter la peinture. Ils peuvent également comporter un pli en C, pour en faciliter la manipulation et leur donner une meilleure résistance.

La conception du coffret modulaire permet l’ajout de rails pour permettre de coulisser le panneau dans ou hors des ouvertures du devant, du côté ou de l’arrière du coffret. Cela fait gagner du temps et accroît la sécurité par rapport à la technique monocoque de poser le coffret ou l’armoire sur le dos et de lever la plaque au moyen d’une grue ou d’un chariot élévateur.

La construction d‘un coffret ou d’une armoire modulaire permet une plus grande ouverture et, donc, d’une plaque de montage plus grande comparativement à un coffret ou une armoire monocoque. De plus, comme le coffret ou l’armoire modulaire peut être commandé sans socle de câbles, la taille globale de l’unité peut être agrandie, augmentant de ce fait la dimension de la plaque.

 

Revêtements extérieurs

Les revêtements des coffrets et armoires modulaires offrent de nombreux avantages par rapport à leurs contreparties monocoques. Le retrait facile de la porte, des parois latérales et d’autres pièces, assure une meilleure accessibilité et des découpes et des modifications plus précises. La surface de la porte intérieure comporte un raidisseur doté de nombreux trous qui est capable de soutenir une grande variété de panneaux ou de longerons de cadre de châssis, rendant possible l’utilisation d’une surface de montage distincte et complète. Les coffrets standards en vente libre permettent uniquement la fixation d’une pochette à plans.

Ossature

Outre la capacité précitée de joindre des coffrets et d’ajouter facilement des accessoires, l’ossature d’un coffret ou armoire modulaire offre aussi plus d’options de portes. Des solutions de Centre de contrôle de moteur (CCM) peuvent être configurées avec plusieurs portes partielles plus petites formant le devant de l’armoire ou du coffret. Des séparateurs horizontaux et verticaux peuvent alors être ajoutés à l’ossature et séparer facilement ces compartiments – i.e. sections haute et basse tension.

Différences intangibles

Les coffrets modulaires offrent des atouts qui vont au-delà des attributs simplement physiques. Quoiqu’ils ne soient pas aussi évidents, ces attributs intangibles sont tout aussi réels.

Esthétique

Le milieu manufacturier n’est plus un environnement sale où l’équipement ne repose que sur une fonction. La technologie numérique moderne a pavé la voie à un milieu où la propreté et l’esthétique sont presque aussi importantes que l’ergonomie et la fiabilité. Les concepteurs se sont convertis à la plus récente technologie de commande et d’automatisation. Certains continuent toutefois à placer leurs produits dans des coffrets conçus dans les années 1950, avec pour résultat un produit fini ayant l’air aussi démodé que l’ancienne technologie. Les unités modulaires, dotées de charnières de porte cachées et d’une serrure unique au lieu de brides de serrage offrent une apparence plus cohérente avec cette technologie plus moderne.

Facilité de modification

La souplesse offerte par une gamme modulaire de coffrets et armoires facilite les modifications. Le processus de conception est plus fluide et offre des solutions standards disponibles en tant qu’accessoires en vente libre. De plus, l’utilisation d’un coffret modulaire rend le processus de conception global bien moins contraignant. Les erreurs initiales peuvent être rectifiées et les changements de dernière minute peuvent être effectués plus facilement sur la plateforme modulaire.

Perceptions erronées

Les coffrets et armoires modulaires sont aujourd’hui reconnus dans presque tous les marchés industriels, même s’il existe encore des perceptions erronées à leur sujet, dont les plus communes sont :

Les coffrets modulaires ne sont pas aussi solides que les coffrets monocoques.

Faux. Cette fausse perception provient du fait que les parois des coffrets modulaires sont plus minces que celles des coffrets monocoques. En revanche, la solidité d’un coffret modulaire vient de son ossature et non de ses parois, car la charge exercée sur le coffret par le poids de l’équipement installé est transférée aux membres verticaux de l’ossature. Nous expliquerons plus loin pourquoi le matériel plus mince des parois constitue, de fait, un atout.

De nombreux numéros de pièce doivent être commandés pour réaliser l’assemblage d’un coffret modulaire.

Faux. Un coffret modulaire de base consiste en seulement deux numéros de pièce – l’encadrement/assemblage principal (panneau de montage inclus) et une paire de parois latérales. Incidemment, le coffret monocoque équivalant exigera aussi deux numéros de pièce – le coffret principal et une plaque de montage.

Les coffrets modulaires requièrent un travail d’assemblage considérable, par une équipe de monteurs par exemple.

Le travail d’assemblage, bien que nécessaire, est minime pour un système de base. Plus la configuration est complexe, plus il faut d’assemblage; néanmoins, l’ajout d’accessoires peut être effectué par une personne n’ayant pas de formation spécialisée, contrairement aux techniques de fabrication plus ardues (découpe/soudage/cintrage) requises pour modifier un coffret ou armoire monocoque.

Les systèmes modulaires sont plus coûteux.

La tarification standard des systèmes principaux est comparable à celle des coffrets et armoires monocoques. Il y a, en outre, de nombreux coûts cachés qui sont réduits lorsqu’on prend en compte le cycle de vie total du coffret.

À propos de l’auteur: Nathan Xavier est un ingénieur-conseil de la Rittal Corporation où il travaille depuis 2007. Il détient un baccalauréat ès sciences en génie mécanique et fournit le soutien d’applications clients liées aux solutions de Rittal en matière d’armoires et de distribution électrique

À propos de l’entreprise: La Rittall Corporation est la filiale américaine de la société allemande Rittal GmbH & Co. KG et fabrique les coffrets et armoires, bacs et accessoires industriels, notamment des systèmes de régulation de climatisation et de gestion de la consommation d’énergie de classe mondiale pour les centres de données et applications industrielles d’extérieur et hybrides.