Tests de résistance à la chaleur de câbles de transmission de données

Le client et son contexte

Essais thermiques en conditions extrêmes : qualification d’un câble de transmission soumis à un incendie

Un enjeu industriel : garantir l’intégrité fonctionnelle d’un câble de données dans des conditions critiques

Influtherm a été sollicité par un fabricant de câbles de transmission de données, confronté à une problématique particulièrement exigeante : démontrer qu’un câble plat reste pleinement fonctionnel lorsqu’il est exposé à des conditions thermiques extrêmes, similaires à celles rencontrées lors d’un incendie.

Le câble étudié est destiné à être intégré dans un organe de sécurité, pour lequel une continuité de transmission des données doit être assurée pendant plusieurs minutes, même en situation dégradée. En cas d’incendie, la température de la paroi le long de laquelle circule le câble peut augmenter très fortement et très rapidement. Le profil de température correspondant à ce scénario critique était fourni par le client final.

Notre client devait donc être en mesure d’apporter une preuve expérimentale robuste, crédible et techniquement pertinente de la tenue de son câble dans ces conditions.

Identification des limites du test thermique envisagé initialement

Dans un premier temps, le client envisageait de réaliser les essais en plaçant les câbles dans une étuve régulée en température. Si cette approche peut sembler intuitive, notre expérience en thermique nous a permis d’identifier très rapidement ses limites.

Les étuves présentent en effet une forte inertie thermique, incompatible avec le suivi de profils de température rapides. Deux cas de figure posaient problème :

si le câble est introduit à froid, le temps de montée en température de l’étuve allonge considérablement la durée de l’essai ;
si le câble est introduit à chaud, l’ouverture de la porte provoque une chute de température non maîtrisée.

Au-delà de ces aspects pratiques, le point bloquant résidait dans le mode de transfert thermique. Dans une étuve, le câble est chauffé principalement par convection de l’air, alors que, dans la configuration réelle, il est soumis à un chauffage par contact direct avec une paroi chaude. Ces deux mécanismes étant fondamentalement différents, il devenait impossible de garantir le caractère conservatif ou représentatif des essais envisagés.

Thématiques

Banc d'essais thermique, la solution d’essais sur mesure développée par Influtherm

Pour répondre à cette problématique, Influtherm a proposé une approche alternative, visant à se rapprocher au plus près des conditions réelles d’utilisation du câble.

Les essais ont été réalisés dans nos locaux, à partir de différentes versions de câbles fournies par le client, ainsi que des moyens nécessaires pour vérifier en continu leur bon fonctionnement. Le principe retenu consiste à placer le câble sur une feuille mince en acier inoxydable, chauffée par effet Joule grâce à un courant électrique contrôlé.

Cette configuration présente plusieurs avantages :

un faible temps de réponse thermique, permettant de suivre fidèlement des montées en température rapides ;
la possibilité de reproduire exactement le profil thermique fourni par le client final ;
un mode de transfert thermique par contact, représentatif de la situation réelle.

Cette approche a permis de comparer différentes versions du câble et d’identifier celles présentant la meilleure tenue fonctionnelle.

Optimisation, préconisation d'usage : des essais qui vont au-delà de la validation

Réaliser des essais en conditions proches de la réalité ne permet pas seulement de valider un produit : cela ouvre la voie à son optimisation.

Dans le cadre de ce projet, les essais ont mis en évidence un point qui n’aurait probablement pas été identifié dans une configuration plus simplifiée : le type d’attaches utilisées pour maintenir le câble a une influence directe sur sa durée de résistance thermique. Cette observation a permis à Influtherm de formuler des préconisations d’usage à destination du client final, renforçant ainsi la fiabilité globale du système.

Des essais volontairement très conservateurs auraient été plus rapides à mettre en œuvre, mais ils n’auraient pas permis ce niveau d’analyse ni cette optimisation fine.

Possibilité de cyclages thermiques sur un grand nombre de cibles en réduisant la durée des tests

La capacité à réguler finement la température d’une feuille métallique chauffée par effet Joule ouvre de nombreuses perspectives. Influtherm a d’ailleurs poursuivi le développement de ce dispositif en y intégrant un puits thermique, permettant de suivre des profils rapides aussi bien en montée qu’en descente de température.

Cette technologie permet notamment :

de tester la tenue thermique de colles ou de revêtements sur substrat ;
de valider la durée de vie d’éléments soumis à des chocs thermiques ;
de vérifier la capacité de sondes de température de surface à suivre des évolutions rapides ;
de réaliser des cyclages thermiques accélérés sur un grand nombre d’échantillons ;
ou encore de déterminer le couple température / durée nécessaire pour initier une réaction chimique.

C’est une illustration de notre capacité de conception d’essais thermiques sur mesure, basés sur une compréhension fine des phénomènes physiques, afin de fournir des résultats pertinents, exploitables et directement utiles à la prise de décision industrielle. Dans des contextes où la sécurité est primordiale, seule une reproduction fidèle des conditions réelles permet de dérisquer efficacement les projets.

Notre expertise thermique auprès d'un industriel, fabricant de câble de transmission de données

Remise en question des essais standards non représentatifs en tenant compte du mode de transfert thermique réel.

Conception d’un dispositif thermique spécifique au cas d’usage pour reproduire fidèlement des montées en température rapides.

Les différentes variantes de câbles ont été soumises à des profils thermiques sévères afin de qualifier leur maintien fonctionnel durant un incendie.

Identification des solutions optimales et recommandations d’intégration.

Tests de résistance thermique de câbles de transmission de données