08012011 S CHEBIRA 1 Dfinition Lexplosion est une

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Définition - L'explosion est une réaction brusque d'oxydation ou de décomposition entrainant une élévation de température, de pression ou les deux simultanément - Libération brutale d ’énergie issue d ’une Combustion très vive 08/01/2011 S. CHEBIRA 2

Hexagone: six conditions doivent être réunies simultanément pour qu'une explosion soit possible l 1. Source d'inflammation l 2. Produits en suspension 1 l 3. Produits combustibles l 4. Confinement 6 EXPLOSION l 5. Oxygène 5 l 6. Domaine d'explosivité 2 3 4 08/01/2011 S. CHEBIRA 3

Les Mélanges Détonants` Volume de Gaz ou de Vapeur + Volume d ’Air = Mélange Détonant Une proportion convenable d ’un gaz ou d ’une vapeur dans l ’air créé un mélange susceptible d ’exploser 08/01/2011 S. CHEBIRA 4

Deux Régimes d ’Explosion L'explosion d'un mélange gazeux enflammé peut prendre deux formes: l La Déflagration : Vitesse très grande < Vitesse du son (1 à 10 m/s) et les surpressions sont de l'ordre de 4 à 10 bars. l La Détonation : Vitesse > Vitesse du son (sup. 1000 m/s) et les surpressions (jusqu’à 49 bars) 08/01/2011 S. CHEBIRA 5

Grandeurs caractéristiques de la violence des explosions l Pression maximale d'explosion Pmax( en fct. du temps jusqu'a une valeur max. liée à la nature et la concentration du gaz) l Vitesse d'accroissement de la pression d. P/dt max: Le temps mis pour atteindre la pression max est variable selon chaque gaz ou vapeur et selon le volume et la forme ou se déroule l'explosion. 08/01/2011 S. CHEBIRA 6

Causes d ’Explosion l Accumulation de poussières combustibles (dépoussiérage de filtres, nettoyage de silo…) l Réactions chimiques (le volume occupé par les gaz produits par la réaction est supérieur au volume des réactifs) l Explosifs (gaz combustibles, vapeurs de solvants stockes ou manipules, . . ) 08/01/2011 S. CHEBIRA 7

causes d ’Explosion l. Rupture de l ’enveloppe des réservoirs B. L. E. V. E l. Concentrations de gaz et vapeurs combustibles entre La LIE et la LSE 08/01/2011 S. CHEBIRA 8

Les Effets L’explosion est parmi les risques les plus importants rencontrés en intervention. Les Effets induits sont : l. Dégagement de chaleur l. Effet de souffle l. Surpression (Blast …) 08/01/2011 S. CHEBIRA 9

Les effets sur l’homme l L’effet de souffle, ou Blast : la surpression de l’air crée des lésions aux tympans et aux poumons. l L’onde de choc provoque la chute ou la projection des personnes. l Projections d’objets ou de débris. l Effondrement de la structure (bâtiments, murs). l Brûlures dues à la chaleur ou aux flammes. l Intoxication par les gaz et les poussières dégagés par l’explosion. l Choc psychologique. 08/01/2011 S. CHEBIRA 10

Exemples d’explosions 08/01/2011 S. CHEBIRA 11

Le B. L. E. V. E l. B oiling (Ebullition) l. L iquid (Liquide) l. E xpanding (Dilatation) l. V apor (Vapeur) l. E xplosion (Explosion) 08/01/2011 S. CHEBIRA 12

Le B. L. E. V. E Détente brusque des vapeurs d ’un liquide en ébullition entraînant une explosion l. Mécanisme 08/01/2011 S. CHEBIRA 13

Le B. L. E. V. E Ciel Gazeux : P Zone « Fragile » Gaz Liquéfié en ébullition 08/01/2011 S. CHEBIRA 14

Le B. L. E. V. E Elévation de la pression Rupture de l ’enveloppe Mise à l ’air libre du gaz Vaporisation instantanée Explosion Boule de feu 08/01/2011 S. CHEBIRA 15

Le B. L. E. V. E Impossible de déterminer le moment de survenue de ce phénomène Les Effets produits par un B. L. E. V. E. : l Effet Thermique : Boule de Feu l Effet de Surpression l Effet Missile 08/01/2011 S. CHEBIRA 16

Le B. L. E. V. E Quelques Chiffres : - 71 BLEVE dont 19 en Europe depuis 1932 - Sur les 19 Européens, 2 intéressent des stockages, 17 des citernes de transport 08/01/2011 S. CHEBIRA 17

Le B. L. E. V. E PERIMETRE DE SECURITE A PRIORI : Rayon : - 500 m pour un camion citerne - 80 m pour une bouteille de gaz de 25 kg 08/01/2011 S. CHEBIRA 18

Le backdraft (explosion de fumées) Mécanisme l Pas d'évacuation de fumées l Pas d'apport d'air l Accumulation de gaz de pyrolyse et de chaleur l Apport soudain d'oxygène l Explosion 08/01/2011 S. CHEBIRA 19

Les Mélanges Détonants La concentration, en %, nécessaire pour qu’un gaz ou une vapeur dans l ’air créée un mélange détonant est encadrée par 2 valeurs Limites : 08/01/2011 S. CHEBIRA 100 % L. S. E. L. I. E. 0 % 20

Les Mélanges Détonants Définitions : La limite Inférieure d’explosivité : La L. I. E. d ’un gaz ou d ’une vapeur dans l ’air est la concentration minimale en volume dans le mélange audessus de laquelle il peut être enflammé. La limite Supérieure d’explosivité : La L. S. E. d ’un gaz ou d ’une vapeur dans l ’air est la concentration maximale en volume dans le mélange au-dessous de laquelle il peut être enflammé. 08/01/2011 S. CHEBIRA 21

Les Mélanges Détonants Exemples : 0 % 2, 4 % Concentration de Gaz 100 % 9, 3 % Propane Acétylène 2, 5 % 81 % L. I. E. Zone d ’Inflammabilité L. S. E. 08/01/2011 S. CHEBIRA 22

Les Mélanges Détonants La Zone d ’inflammabilité est la zone la plus Dangereuse La Zone au delà de Zone d ’inflammabilité est la zone la plus Redoutable : passage obligatoire par une phase entre LIE et LSE lors de la ventilation 08/01/2011 S. CHEBIRA 23

Les Mélanges Détonants Quelques valeurs de Limites : Ces données sont évaluées à température et pression normales. 08/01/2011 S. CHEBIRA 24

Les limites D'inflammabilité de mélanges de gaz et vapeurs inflammables l On utilise souvent la loi de Le Chatelier: L= 100 / (P 1/N 1+P 2/N 2+…Pi/Ni) l L: Limite inférieure (ou supérieure) du mélange final en % l P 1, P 2, …Pi: les proportions en % de chacun des gaz combustibles présent dans le mélange l N 1, N 2, …Ni: sont les limites inférieures (supérieures) de chacun des constituants. 08/01/2011 S. CHEBIRA 25

Exemple : La limite inférieure d’inflammabilité d’un gaz naturel dont la composition est la suivante : Méthane…………. 80 % - Limite inférieure……. 5, 3 % ; Ethane …………. . . 15 % - Limite inférieure…. . 3, 22 % ; Propane …………. 4 % - Limite inférieure…. . 2, 37 % ; Butane …………. . . 1 % - Limite inférieure…. 1, 86 % ; L = 100 / (80/5, 3 + 15/3, 22 + 4/2, 37 + 1/1, 86) L = 4, 55 % 08/01/2011 S. CHEBIRA 26

Les poussières l Pour que les poussières explosent, il faut quelles soient combustibles, quelles forment avec l'air un nuage, mélange relativement homogène, de concentration convenable et satisfaisant a certaines conditions. l Une source d'inflammation ou l'élévation à une température suffisante induisent, sur les particules d'un tel nuage, des réactions exothermiques. 08/01/2011 S. CHEBIRA 27

Explosion d'un silo à Blaye (Gironde) en 1997 08/01/2011 S. CHEBIRA 28

Exemples caractéristiques d’explosions en milieu de travail l Explosion à bord d’un pétrolier, après déchargement de brut, dont les panneaux étaient ouverts ; inflammation par la foudre (6 mort, 5 blesses) ; l Explosion d’un fût vide ayant contenu des hydrocarbures lors de son découpage au chalumeau. 2 morts. l Les explosions de vapeurs d’essence automobile lors de ravitaillement dans les stations de distributions ne sont pas exceptionnelles. L’inflammation peut être due à une imprudence de fumeur. l Dans une cuve enterrée ayant contenu des déchets de raisin, la fermentation a dégagé des gaz inflammables. Un ouvrier, descendu dans la cuve, allume son briquet pour s’éclairer. Explosion, un mort ; l Au cours de travaux de revêtement de sol dans des locaux mal aérés et non ventilés, explosions de vapeurs émises par la colle, initiées par les étincelles d’un aspirateur. 1 mort et 2 blessés. 08/01/2011 S. CHEBIRA 29

l Lors de l’enfournement, par pelletage, de sciure et de poussières de bois dans une chaudière, déflagration du nuage formé près du foyer, entraînant la mort du pelleteur. l Dans un silo ayant contenu des matières inflammables, un ouvrier réalise des travaux par point chaud (soudure). Un autre ouvrier, de l’extérieur du silo, frappe sur les parois. Il provoque la mise en suspension d’un nuage de poussières à l’intérieur, qui s’enflamme instantanément au contact de la flamme. L’opérateur est gravement brûlé. 08/01/2011 S. CHEBIRA 30

Surveillance de l'explosivité d'une atmosphère - Explosimètres C ’est un appareil qui permet de connaître le pourcentage de L. I. E. du gaz concerné. La L. I. E. du gaz considéré correspond à la lecture « 100» (graduation en pourcentage) L’explosimètre fonctionne selon le principe de combustion catalytique sur filament: Dans une chambre de combustion, un filament est chauffé à haute température grâce à un courant électrique qui le traverse; 08/01/2011 S. CHEBIRA 31

Lorsque le mélange gazeux combustible est admis dans cette chambre, il y a oxydation, c’est-à-dire combustion, déclenchée et aidée par un catalyseur (platine) ; Cette oxydation provoque sur le filament, une élévation importante de température. Sa résistance électrique change, ce qui fait varier le courant électrique qui le traverse; Cette modification du courant électrique est traduite par un voyant, qui indique une teneur en gaz de 0 à 100% de la LIE du gaz impliqué. 08/01/2011 S. CHEBIRA 32

L. I. E. – L. S. E. Graduation LIE LSE 0% air Zone 2 ZONE DE MESURE DE L’EXPLOSIMETRE Zone 3 Zone 1 0% gaz Pas de risque d’explosion 0 20 50 2, 5% 0, 95% 08/01/2011 ATTENTION DANGER ! Risque écarté momentanément 100% LIE 5% 15% méthane 1, 9% 8, 5 % butane S. CHEBIRA 33

Mode d ’utilisation Gaz présent = Gaz d ’étalonnage Lecture Directe Gaz présent = Gaz d ’étalonnage Abaque Nombreux Gaz présents Difficulté d ’interprétation Atmosphères particulières : Chaudes, « empoisonnées » pour l ’appareil 08/01/2011 S. CHEBIRA 34

Exemple : un explosimètre calibré sur le pentane 08/01/2011 S. CHEBIRA 35

Pour le même type d’explosimètre lorsque l’on mesure du méthane, si l’appareil affiche 44%, on est à 22% de la LIE du méthane…(100% de la LIE du méthane correspond à 5% de gaz dans l’air). Ici on a donc un facteur 0, 5. Pour connaître le pourcentage de LIE du méthane sur cet explosimètre calibré sur le pentane la formule est la suivante : Pourcentage de LIE du Méthane = 0, 5 x Valeur affichée sur l’explosimètre 08/01/2011 S. CHEBIRA 36

• Calcul du pourcentage de LIE du méthane : 44 x 0, 5 = 22% On est à 22% de la LIE du Méthane • Calcul de la concentration en méthane : La LIE du méthane étant à 5%, on a donc 5 x 22 / 100 = 1, 1% On a donc 1, 1% de méthane au point de mesure. C’est se qu’on l’on mesurerait avec un explosimètre calibré sur le méthane. 08/01/2011 S. CHEBIRA 37

Explosimètres BUTANE 08/01/2011 S. CHEBIRA 38

Fin 08/01/2011 S. CHEBIRA 39