APOG Journe Techniques du 19032004 La rglementation ATEX

APOG - Journée Techniques du 19/03/2004 La réglementation ATEX Exigences de la directive et illustration par des cas pratiques A. JANES / L. PERRETTE agnes. janes@ineris. fr lionel. perrette@ineris. fr 1

Protection des travailleurs : cadre général* – garantir la santé et la sécurité des travailleurs : » évaluation des risques » application des principes généraux de prévention des risques professionnels *loi de 91 sur la sécurité au travail et arrêté du 5 novembre 2001 (code du travail, art. L. 230 -2 et suiv. ) 2

Explosion d’ATEX l Au niveau européen: 2 directives – directive 1994/9/CE : appareils et systèmes de protection destinés à être utilisés en ATEX – directive 1999/92/CE : amélioration de la santé et de la sécurité des travailleurs exposés aux risques des ATEX 3

Explosion d’ATEX l Au niveau français : 3 décrets – décret du 96 -1010 (ministère chargé de l ’industrie) : appareils et systèmes de protection destinés à être utilisés en ATEX – décrets 2002 -1553 et 2002 -1554 (code du travail, art. R 232 -12 -23) et 3 arrêtés (8 et du 28 juillet 2003) : protection des travailleurs 4

Objectif : Protection des travailleurs l Assurer la prévention des explosions et la protection contre celles-ci (art. R 232 -12 -25) en prenant des mesures pour : 1 éviter la formation des ATEX, 2 éviter l’inflammation des ATEX, 3 atténuer les effets néfastes des explosions 5

Transposition de la directive 1999/92/CE l décret 2002 -1554 du 24/12/02 d’ouvrage : personne physique ou morale pour le compte de laquelle un ouvrage est réalisé. è conception et la construction des lieux de travail de telle façon que les prescriptions de la directive puissent être appliquées lors de leur utilisation è Maître 6

Transposition de la directive 1999/92/CE l décret 2002 -1553 du 24/12/02 è chef d ’établissement è reprend le corps de la directive 7

Obligations du chef d ’établissement ë Évaluation des risques d’explosion ë Prévention des explosions et protection contre leurs effets ë Classification des emplacements où des ATEX peuvent se présenter (Zonage) ë Document relatif à la protection contre les explosions ë Mesures techniques et organisationnelles ë Dispositions particulières pour les équipements 8

Évaluation des risques d’explosion l Il faut tenir compte (art. R 232 -12 -26) : – de la probabilité de formation des ATEX (classement de zone) – de la probabilité d’inflammation des ATEX – de la nature des procédés mis en œuvre et des installations exploitées et des propriétés des produits mis en œuvre, – de l’étendue des conséquences prévisibles l Aucune méthode d’évaluation n’est imposée 9

Classement en zones ATEX (arrêté du 8 juillet 2003) l définition des zones selon la fréquence et la durée de présence des ATEX l le classement doit aussi tenir compte de l’intensité des effets attendus d ’une explosion 10

Classement en zones ATEX (arrêté du 8 juillet 2003) l six zones sont définies : – emplacements dangereux : » zones 0, 1 et 2 pour les ATEX gazeuses, » zones 20, 21 et 22 pour les ATEX poussiéreuses, – une définition des emplacements non dangereux était donnée dans la directive ATEX 1999/92/CE 11

Zones 0 et 20 emplacements où une ATEX est présente en permanence ou pendant de longues périodes ou fréquemment 12

Zones 1 et 21 emplacements où une ATEX est susceptible de se présenter occasionnellement en fonctionnement normal « fonctionnement normal » signifie que les installations sont utilisées conformément à leurs paramètres de conception 13

Zones 2 et 22 emplacements où une ATEX n'est pas susceptible de se présenter en fonctionnement normal ou, si elle se présente néanmoins, n'est que de courte durée 14

Classement en zones ATEX (arrêté du 8 juillet 2003) l critère de sélection des appareils électriques et non- électriques installés dans les zones (catégories 1, 2 et 3) l signalisation des emplacements, conformément à l ’arrêté du 4 novembre 1993 EX 15

Mesures organisationnelles (arrêté du 8 juillet 2003) – formation des travailleurs exposés aux risques d ’explosion, – instructions écrites et autorisation d’exécuter certains travaux (procédures, permis de feu. . . ). 16

Mesures de protection contre les explosions (arrêté du 8 juillet 2003) – contrôle de l’atmosphère des locaux de travail (par la ventilation et l’aspiration à la source) – maîtrise des sources d ’inflammation, – protection contre les effets des explosions, – utilisation d’alarmes. 17

Document relatif à la protection contre les explosions l doit faire apparaître, entre autres (art. R 232 -1229) : – que les risques d ’explosion ont été déterminés et évalués – que des mesures adéquates seront prises pour atteindre les objectifs de protection – quels sont les emplacements classés en zones l doit être révisé régulièrement 18

Mise à jour périodique de l’ensemble de l’étude de sécurité et des documents associés En cas de modification significative : l l l du procédé du mode opératoire du produit mis en œuvre Pas de périodicité définie 19

Aspect méthodologique de l ’évaluation des risques 20

Méthode d’évaluation des risques l Une évaluation des risques conforme à la réglementation ATEX passe par les étapes suivantes : 1 évaluer la probabilité de formation d ’une ATEX, 2 préciser l ’emplacement et le volume des ATEX formées, 3 recenser toutes les sources d ’inflammation possibles des ATEX formées, 4 évaluer la probabilité d ’ inflammation des ATEX formées, 5 évaluer les effets résultant d ’une inflammation de ces ATEX 6 évaluer, parmi ces effets, ceux qui sont néfastes pour les travailleurs 21

Méthode d’évaluation des risques l Dans chacune des étapes précédentes, il faut prendre en compte : – les produits combustibles susceptibles de former des ATEX (gaz, vapeur, poussière) – les conditions de formation des ATEX (fonctionnement normal ou anormal des installations) – les phénomènes physiques à l’origine de la formation des ATEX 22

Conditions de formation des ATEX à considérer l en matière de dysfonctionnement, les situations à prendre en compte ne correspondent pas a priori aux scénarios majorants de l ’étude des dangers (exemple d ’une fuite de gaz ou de liquide résultant de la rupture guillotine du plus gros piquage) l ces situations doivent au contraire être plausibles et tenir compte du vécu de l ’exploitant l il est utile de prendre en compte l’accidentologie relative à l ’installation considérée ou, à défaut, à des installations comparables 23

Exemples de formation d’une ATEX l une ATEX peut être présente normalement dans le ciel d’un récipient sous air contenant un liquide inflammable dont le point d’éclair est inférieur à la température ambiante (zone 0) l une ATEX se forme occasionnellement, en fonctionnement normal, à chaque ouverture de ce récipient (a priori zone 1) l lors du remplissage d ’un silo (zone 0 ou 1) 24

Exemples de formation d’une ATEX l une ATEX se forme dans l ’air ambiant, à proximité d ’une flaque d ’un liquide à point d ’éclair inférieur à l ’ambiante qui serait répandu accidentellement (zone 2) l une ATEX se forme dans l ’air ambiant à proximité d ’une canalisation sous pression d ’un gaz inflammable qui présente une fuite (dysfonctionnement créant une zone 2) 25

Probabilité d ’inflammation des ATEX formées l La probabilité d ’inflammation d ’une ATEX est liée à la probabilité de présence d ’une source d ’inflammation active dans cette ATEX l Les sources d ’inflammation susceptibles d ’être actives sont de nature variée : – Surfaces chaudes, – Flammes nues, – Étincelles électriques, électrostatiques ou mécaniques. 26

Probabilité d ’inflammation des ATEX formées l La probabilité d ’occurrence d ’une source d ’inflammation active s ’évalue selon les caractéristiques du produit l Une flamme nue (briquet, chalumeau, brûleur), de même qu ’une étincelle électrique produite par un matériel non protégé (contacteur, moteur…) sont toujours des sources d ’inflammation actives d ’une ATEX gaz ou poussière 27

Évaluation des effets de l ’explosion d ’une ATEX l Les effets de l ’explosion d ’une ATEX sont de deux natures distinctes : – des effets thermiques liés à la production de gaz chauds – des effets mécaniques qui sont liés à l ’expansion des gaz de combustion et qui dépendent du degré de confinement de l ’ATEX 28

Évaluation des effets de l ’explosion d ’une ATEX l Compléments sur les effets mécaniques – En milieu confiné, la pression augmente jusqu ’à 10 bar au plus ou jusqu ’à la rupture du confinement (avec projection éventuelle de débris) – Les effets mécaniques sont négligeables si l ’ATEX, est de volume limité et se trouve à l ’air libre – En milieu encombré ou partiellement confiné, l ’explosion produit une onde de pression aérienne qui peut elle-même induire la projection de débris 29

Évaluation des effets de l ’explosion d ’une ATEX l Effets thermiques et mécaniques des explosions sur les personnes : – une personne qui se trouverait dans le volume occupé par les gaz de combustion (10 fois le volume de l ’ATEX initial) serait gravement brûlée mais serait indemne en-dehors de ce volume – une personne exposée aux effets mécaniques d ’une explosion pourrait être renversée (si l ’onde aérienne a une pression de crête supérieure à 100 mbar ou blessée par la projection de débris) 30

Évaluation des effets de l ’explosion d ’une ATEX l Pour évaluer les effets de l ’explosion d ’une ATEX sur les travailleurs, il faut évaluer – l ’emplacement de l ’ATEX (relativement aux travailleurs) – le volume de l ’ATEX (les effets de son explosion sont d ’autant plus importants que ce volume est grand) 31

Évaluation des effets de l ’explosion d ’une ATEX l L ’évaluation des effets de l ’explosion d ’une ATEX peut démontrer la nécessité de prendre telle ou telle mesure de prévention/protection l Une nouvelle démarche d ’évaluation des risques doit alors être effectuée en supposant que cette mesure est appliquée l Cette nouvelle démarche peut conduire à revoir le classement de zone initial 32

Exemples d ’application l Cas d ’un filtre à manches l Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur l Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable 33

Exemples d ’application Cas d ’un filtre à manches 34

Cas d ’un filtre à manches Air dépoussiéré Côté air dépoussiéré Ventilateur d’aspiration Manches Réseau de canalisation véhiculant l’air empoussiéré jusqu’au filtre Côté air empoussiéré trémie Vanne écluse 35

Cas d ’un filtre à manches l Possibilités de formation d ’une ATEX – selon l ’empoussièrement, l ’air empoussiéré peut constituer une ATEX – une ATEX se forme dans le filtre lors du décolmatage – si une manche est détériorée ou démanchée, une ATEX peut se former côté air dépoussiéré (dysfonctionnement) 36

Cas d ’un filtre à manches l Classement en zones – le côté air empoussiéré est à classer en zone 20 ou 21, au moins dans le filtre – l ’intérieur du réseau de canalisation véhiculant l ’air empoussiéré jusqu ’au filtre peut-être également à classer en zone 20 ou 21 – le côté air dépoussiéré est à classer en zone 22 37

Cas d ’un filtre à manches l Possibilités d ’inflammation des ATEX formées : – il existe plusieurs causes possibles d ’inflammation des ATEX présentes dans les différentes parties source d ’origine électrostatique (charge électrostatique portée par le filtre conducteur isolé), ventilateur d ’aspiration, particule incandescente, corps étranger, . . . 38

Cas d ’un filtre à manches l Effets prévisibles de l ’explosion d ’une ATEX : – en cas d ’inflammation d ’une ATEX présente dans le filtre, il se produira une explosion en milieu confiné qui développera une surpression suffisante pour détruire le caisson du filtre – un travailleur présent à proximité peut être blessé par les effets, mécaniques ou thermiques, de l ’explosion – il est donc indispensable de prendre des mesures de prévention ou de protection 39

Cas d ’un filtre à manches l Mesures de prévention – il n ’est pas possible de prévenir la présence d ’une ATEX dans le filtre – il n ’est pas non plus possible de garantir l ’absence d ’une source d ’inflammation de l ’ATEX formée dans le filtre – les mesures de prévention d ’une explosion ne sont donc pas suffisantes 40

Cas d ’un filtre à manches l Mesures de protection – le filtre peut être protégé à l ’aide d ’un évent d ’explosion, – si la canalisation d ’aspiration véhicule une ATEX, il faut également empêcher l ’explosion de s ’y propager, en installant un système d ’isolement (vanne à fermeture rapide, …) en amont du filtre : cette isolement peut être asservi à l ’ouverture de l ’évent ou encore à une détection UV par exemple. 41

Exemples d ’application Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur 42

Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur l Présentation du cas – dans bien des industries, la préparation de produits est couramment effectuée par mélange de constituants liquides et solides dans un mélangeur – il arrive couramment que les liquides mis en œuvre soient des solvants inflammables et que certains solides soient combustibles et introduits à l ’état de pulvérulent 43

Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur Pulvérulent en sac Moteur d’agitation trémie Mélangeur Liquide agité 44

Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur l Possibilités de formation d ’une ATEX – si le solvant mis en œuvre a un point d ’éclair inférieur à l ’ambiante et si le mélangeur est sous air, son atmosphère constitue une ATEX – la suppression de cette ATEX peut être obtenue par inertage du ciel du mélangeur – même si le ciel du mélangeur est inerté, une ATEX est présente à proximité de la trappe par laquelle l ’opérateur introduit les pulvérulents inflammables 45

Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur l Classement de zones – si le réacteur n ’est pas inerté, l ’intérieur est une zone 0 et une zone 1 est présente à proximité de la trappe – si le réacteur est inerté, l ’intérieur est une zone 2 et une zone 1 est présente à proximité de la trappe 46

Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur l Retour d ’expérience d ’accidents (inflammation des ATEX identifiées et effets) – il arrive que l ’ATEX présente dans la totalité du mélangeur soit enflammée et que l ’opérateur soit gravement brûlé – même si le mélangeur est inerté, il arrive également que l ’ATEX présente à proximité de la trappe soit enflammée et que l ’opérateur soit brûlé 47

Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur l Mesures de prévention/protection – il est indispensable de mettre en œuvre des mesures de prévention ou de protection propres à limiter les risques d ’explosion – il n ’existe pas de mesure fiable de prévention de l ’inflammation de l ’ATEX présente à proximité de la trappe d ’introduction 48

Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur l Mesures de prévention/protection – la seule mesure possible est une mesure de protection – elle consiste à modifier » l ’installation (sas rotatif ou vis d ’archimède) » le poste de travail 49

Exemples d ’application Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable 50

Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable l Présentation du cas : – soit un bac contenant un liquide inflammable – le bac est installé dans une cuvette de rétention, – il est équipé » d ’un évent de respiration avec l ’air » d ’un réseau de canalisation et d ’une pompe permettant de le remplir ou de le vider – il n ’est pas équipé d ’un toit flottant 51

Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable Event de respiration Phase gazeuse Phase liquide Réseau de canalisation Pompe Cuvette de rétention 52

Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable l Possibilités de formation d ’une ATEX – la présence d ’une ATEX dans le ciel du bac, ou à proximité de l ’évent de respiration, de même que la formation d ’une ATEX en cas de fuite de liquide dépendent : » de la présence ou de l ’absence d ’air dans le bac, » du point d ’éclair du liquide et de la température à laquelle il est stocké 53

Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable l Classement de zones dans le cas d ’un bac sous air contenant un liquide à bas point d ’éclair – le ciel du bac constitue une zone 0 – une zone 1 ou 0 doit être identifiée à proximité de l ’évent de respiration du bac – une zone 2 doit être identifiée éventuellement dans la cuvette de rétention 54

Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable l Classement de zones dans le cas d ’un bac inerté contenant un liquide à bas point d ’éclair – le ciel du bac constitue une zone 2 – une zone 2 doit être identifiée à proximité de l ’évent de respiration du bac, de même qu ’éventuellement dans la cuvette de rétention 55

Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable l Possibilités d ’inflammation de l ’ATEX formée dans le bac : – l ’ATEX présente à proximité de l ’évent de respiration d ’un bac sous air peut être enflammée par la foudre – si le bac contient une ATEX, la flamme se propagera à l ’intérieur du bac 56

Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable l Effets d ’une explosion de l ’ ATEX présente dans le bac – la surpression produite dépend de la composition de l ’ATEX, mais elle sera a priori supérieure à la pression statique d ’ouverture du bac qui sera détruit 57

Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable l Mesures de prévention – pour empêcher la propagation d ’une flamme à l ’intérieur du bac, en cas d ’inflammation de l ’ATEX présente à l ’extérieur, il est nécessaire d ’installer un arrête-flamme à l ’extrémité de l ’évent de respiration du bac 58

Application des nouvelles dispositions Quelques réflexions 59

Méthode à mettre en oeuvre l aucune méthode d’évaluation n’est définie l il n’est pas précisé comment les probabilités de formation et d’inflammation des ATEX doivent être évaluées 60

Difficultés d’application de la réglementation l Le classement de zone concerne tant l ’intérieur des installations que leur environnement (les locaux de travail) l Le classement de zone s ’appuie sur des dysfonctionnements prévisibles et non sur des accidents majeurs déterministes, . . . 61

Réglementation ATEX (Code du travail) Protection des travailleurs exposés aux effets des explosions d ’ATEX Démarche d ’évaluation des risques formalisée dans le « document relatif à la protection contre les explosions » Prise en compte des scénarios exposant les travailleurs à des blessures même légères et tenant compte de l ’expérience de l ’exploitation Classement en 3 zones gaz et 3 zones poussières des emplacements où des ATEX dangereuses peuvent se former (arrêté du 8 juillet 2003) dimensionnement réaliste des zones, fondé sur la physique des phénomènes à l ’origine des ATEX La démarche est probabiliste et tient compte des mesures de prévention de la formation et de l ’inflammation des ATEX 2 réglementations parallèles Objectifs différents Nécessité commune d ’évaluation des risques Réglementation ICPE (Code de l ’environnement et autres textes) Protection de l ’environnement exposé aux effets de différents phénomènes dont les explosions d ’ATEX Démarche d ’évaluation des risques formalisée dans « l’ étude des dangers » Prise en compte des scénarios (dont les majorants) produisant des effets sur l ’environnement, dont l ’explosion d ’ATEX Définition différente des zones Dimensionnement différent des zones Démarches différentes Classement en 2 zones gaz (ar. du 31/3/80) ou 3 zones poussière (arrêté silo) des emplacements où des ATEX peuvent se former ; pour industrie pétrolière classement en 2 zones de type gaz (arrêtés de 67, 72 et 75) Dimensionnement forfaitaire La démarche est encore très déterministe : les mesures de prévention de l ’inflammation des ATEX ne sont pas toujours prises 62 en compte

Pour une évaluation des risques juste et réaliste l les chefs d’établissement ont tendance à classer les emplacements en zone 1, même si la probabilité de formation d’une ATEX ne correspond pas à la définition de la zone 1 l Dans l ’esprit de la directive, il faut éviter la formation d ’ATEX : des dispositions techniques peuvent permettre de déclasser des zones. . . 63

Pour une évaluation des risques juste et réaliste l le zonage doit être judicieux : problème d’adéquation des équipements électriques et non électriques l Pour ce faire, l’étude des conditions de formation et du volume des ATEX formées doit tenir compte des phénomènes physiques à l’origine de leurs formations 64

Difficultés d ’application de la réglementation ! Le classement de zones ne doit ni surdimensionner, ni « surclasser » une zone Les postes de travail ne devraient pas être en zone 1 mais en zone 2 ou non classée 65

Évaluation des effets de l ’explosion d ’une ATEX ! l La réglementation ne reconnaît pas la notion de « risque acceptable » l Il faut donc remédier à toute situation où il existe un risque d ’explosion d ’une ATEX, pour laquelle un travailleur se trouve exposé à un risque de blessure, même légère 66

Échéances d’application 67

Dates d’application Arrêté du 28/7/2003 relatif aux conditions d ’installation des matériels électriques en ATEX 70