EVALUATION DES RISQUES DEXPLOSION CHEBIRA SAMIA Enseignante Institut

EVALUATION DES RISQUES D´EXPLOSION CHEBIRA SAMIA Enseignante Institut d’Hygiène et Sécurité Industrielle Université Batna 2

Evaluation du risque 2 S. CHEBIRA

1. DÉMARCHE PRÉVENTIVE Le chef d'établissement s'assure qu'un document relatif à la protection contre les explosions est établi et tenu à jour. Celui-ci doit apparaître: l que les emplacements à risque ont été limités par conception, l que les risques d'explosion ont été déterminés et évalues, l que des mesures adéquates seront prises, l quels sont les emplacement classés en zones à risque, … 3 S. CHEBIRA

2. ANALYSE ET MESURE DES RISQUES D´EXPLOSION Les risques d'explosion de gaz ou de vapeurs doivent être analysés dans des installations de stockages, de transports en canalisations, de combustion (chaudières, fours, . . ), de traitement et de fabrication, d'utilisation (solvants, peintures, . . ), où sont présents des gaz combustibles ou des vapeurs de liquides inflammables en proportion supérieure ou égale à la LIE. 4 S. CHEBIRA

3. LES ZONES DE DANGER Les zones à risques d'explosion (zones classées) sont des espaces tridimensionnels délimités en fonction de la fréquence et de la durée d’apparition d’une atmosphère explosive ou ATEX. l 5 Zone 0 ( >1000 h/an): Emplacement où une atmosphère explosive consistant en un mélange avec l'air de substances inflammables sous forme de gaz, de vapeur ou de brouillard est présente en permanence, pendant de longues périodes ou fréquemment. S. CHEBIRA

3. LES ZONES DE DANGER 6 l Zone 1 (10 < nombre d´heures par an < 1000): Emplacement où une atmosphère explosive consistant en un mélange avec l'air de substances inflammables sous forme de gaz, de vapeur ou de brouillard est susceptible de se présenter occasionnellement en fonctionnement normal. l Zone 2 (1< nombre d´heures par an <10): Emplacement où une atmosphère explosive consistant en un mélange avec l'air de substances inflammables sous forme de gaz, de vapeur ou de brouillard n´est pas susceptible de se présenter en de fonctionnement normal ou si elle se présente néanmoins, n'est que de courte durée. S. CHEBIRA

3. LES ZONES DE DANGER Concernant les poussières : Les mêmes zones et caractéristiques sont reprises mais suivent une numérotation distincte : Zone 20 : DANGER PERMANENT Zone 21 : DANGER POTENTIEL Zone 22 : DANGER MINIME 7 S. CHEBIRA

4. DÉLIMITATION DES ZONES La délimitation des zones répond à un double objectif: l Limiter l'étendue de ces zones, l Mettre en place et utiliser un matériel adapté au risque de la zone considérée. Ces emplacements sont signalés au niveau de leurs accès par le panneau d'avertissement suivant: 8 S. CHEBIRA

Exemple: Silo 9 S. CHEBIRA

4. DÉLIMITATION DES ZONES Les facteurs à prendre en considération sont: a. Les sources de dégagement: Points d'émission des substances inflammables dans l'atmosphère. Par exemple: § A l'origine de la zone 0 (intérieur de réservoirs de stockage fermés, …); § A l'origine de la zone 1( réservoirs de stockage ouverts ou pouvant être ouverts, …); § A l'origine de la zone 2 (cuvette de rétention, …). 10 S. CHEBIRA

4. DÉLIMITATION DES ZONES b. Le procède: L'ensemble des moyens mis en œuvre pour réaliser l'opération recherchée. - Les produits (caractéristiques d'inflammabilité, PE, TAI, par rapport à la Tº de mise en œuvre, . . ); - Les équipements (dispositifs de remplissage et de vidange, équipement de ventilation, …); - Les procédures de travail; 11 S. CHEBIRA

4. DÉLIMITATION DES ZONES c. Les conditions d'implantation: Elle doit être effectuée en volume et non plan, en tenant compte de : § Du volume et de la géométrie des installations; § De la géométrie des ateliers; § De la ventilation existante. d. Les conditions climatiques: La délimitation des zones dépend aussi des conditions de diffusion et de dilution des gaz ou vapeurs émis dans l'atmosphère(en particulier dans les installations ouvertes). 12 S. CHEBIRA

5. MODIFICATION DES ZONES a. Modifications temporaires: Une même installation peut être utilisée à des fabrications ou stockages différents pendant des périodes successives différenciées; b. Modification permanente: peuvent concerner: § Les produits; § Les équipements; § La procédure de travail; § L'augmentation des capacités de production, …. 13 S. CHEBIRA

4. EXEMPLES ZONAGE EXPLOSION : Exemple 1 : Atelier de fabrication l Caractéristiques du produit : Ethanol – – – Liquide inflammable, Point Eclair : 12°C Densité vapeur : 1, 59 Température d’auto inflammation : 363°C Domaine d’explosivité (% volume) : l l 14 LIE : 3, 3 % LSE : 19 % S. CHEBIRA

Exemple 1 : Zonage explosion de l’atelier de fabrication 15 S. CHEBIRA

Exemple 2: Atelier de produits liquides inflammables CAS: A -les solvants sont stockés en bidons à l'intérieur de l'atelier, - ils sont introduits manuellement dans la cuve, -la cuve n'est pas munie de couvercle, - en fin d'opération, le produit est conditionné manuellement dans des bidons (vidange par gravité), - il existe une ventilation générale naturelle. - tout l'atelier doit être considéré en zone. 16 S. CHEBIRA

CAS: A 17 S. CHEBIRA

CAS B: 18 Par rapport au cas A. les modifications suivantes ont été apportées : - une séparation matérielle a été réalisée pour isoler le dépôt de solvants de l'atelier de mélanges, -La cuve est munie d'un couvercle, - une captation à la source des gaz et vapeurs inflammables, par aspiration mécanique, a été prévue au-dessus de la cuve, ainsi qu'une ventilation mécanique au sol, -Les opérations de remplissage et de vidange de la cuve demeurent manuelles. Dans ces conditions, il y a présence d'une zone 1 dans et autour de la cuve de mélange, l'étendue de cette zone dépend de l'efficacité de la captation à la source et de la ventilation générale. S. CHEBIRA

CAS B: 19 S. CHEBIRA

CAS C: Par rapport au cas A, les modifications suivantes ont été apportées : - la cuve est fermée, -Les solvants sont introduits automatiquement dans la cuve à partir des réservoirs de stockage situés à l'extérieur de l'atelier: le local de stockage des solvants est ainsi supprimé, - Le produit est vidangé automatiquement en fin d'opération dans une cuve située à l'extérieur de l'atelier. - La commande des vannes et des pompes est assurée à distance depuis un tableau de commande situé dans un local mis en surpression par rapport à l'atelier, - Une ventilation générale mécanique a été mise en place. Dans ces conditions, la totalité de l'atelier constitue une zone 2 sauf l'intérieur de la cuve qui doit être classé en zone O. La salle de commande qui est mise en surpression est en zone hors danger. 20 S. CHEBIRA

CAS C: 21 S. CHEBIRA

6. 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. L’explosimètre permet de de L. I. E. du gaz concerné. vérifier que l’atmosphère analysée est en dessous de la limite inférieure d’inflammabilité d’un corps de référence 22 qui peut être, par exemple, l’isobutane ou le pentane. Le rôle de l’explosimètre est d’évaluer un risque d’inflammation et non de faire une analyse fine de l’atmosphère. L’indication de l’appareil est en pourcentage de la LIE du corps de référence. S. CHEBIRA

Exemple pour illustrer les limites d’explosivité: Le récipient ouvert Air Trop d’air pas assez de gaz L. I. E. Zone dangereuse L. S. E. Trop de gaz pas assez d’air gaz Liquide 23 S. CHEBIRA

Diagramme 24 S. CHEBIRA

L. I. E. – L. S. E. Graduation LIE LSE 0% air 100% gaz Zone 2 ZONE DE MESURE DE L’EXPLOSIMETRE Zone 3 Zone 1 100% air 0% gaz Pas de risque d’explosion 0 20 50 2, 5% 25 0, 95% ATTENTION DANGER ! Risque écarté momentanément 100% LIE 5% 15% méthane 1, 9% 8, 5 % butane S. CHEBIRA

a. Principe de la mesure L’explosimètre fonctionne selon le principe de combustion catalytique sur filament. Dans une chambre de combustion, un filament en platine est chauffé à haute température grâce à un courant électrique qui le traverse; 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; 26 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 de référence. S. CHEBIRA

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a. Principe de la mesure 28 S. CHEBIRA

a. Principe de la mesure 29 Le principe de fonctionnement consiste à provoquer l’oxydation catalytique des gaz que l’on veut contrôler, et à mesurer l’échauffement qui en résulte. Cette réaction se fait sur un filament de platine chauffé par un courant électrique constituant l’une des branches d’un pont de Wheatstone. La chaleur d’oxydation qui dépend de la quantité de composés combustibles dans l’échantillon fait varier la résistance du filament entraînant un déséquilibre du pont. Cela se traduit, après traitement du signal, par une indication en % de la LIE d’un gaz de référence. S. CHEBIRA

L’oxydation est catalysée par le platine et peut donc s’effectuer en dessous de la LIE. 30 S. CHEBIRA

b. Gaz de calibration de l’explosimètre Conversion Les explosimètres sont calibrés sur un gaz donné, ayant des limites d’explosivités spécifiques à celui-ci. Pour mesurer un gaz autre que le gaz de calibration, il existe des courbes de conversions. Ø 31 S. CHEBIRA

Prenons le cas commun d’un explosimètre calibré sur le pentane 32 S. CHEBIRA

Conversion Pour cet d’explosimètre lorsque l’on mesure du pentane, si l’appareil affiche 100%, on est à 100% de la L. I. E. du Pentane ; Si l’appareil affiche 50%, on est à 50%de la L. I. E. du Pentane…(100% de la LIE du Pentane correspond à 1, 6% de gaz dans l’air). 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 33 S. CHEBIRA

Ø Calcul de la concentration d’un gaz inflammable à l’aide de l’explosimètre 34 Quelle est la concentration en méthane si l’explosimètre (calibré au pentane) affiche 44% ? • 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. S. CHEBIRA

Ø Calcul de la LIE du méthane Le point de Stœchiométrie Il existe une formule de calcul permettant la détermination de la LIE. Cette LIE est calculée au Point de Stœchiométrie « S » . 35 On obtient des pourcents. S. CHEBIRA

c. Calcul de la LIE du méthane Calcul de «S » pour le méthane Equation de combustion du Méthane : CH 4 + 2 O 2 + 8 N 2 C 02 + 2 H 2 O + 8 N 2 Calcul du point de Stœchiométrie : 1 S = 1 mole de méthane / (1 moles du méthane + 2 moles de l’oxygène + 8 moles de l’azote ) d’où 1 S = 1 / 11 = 9, 1 % 36 S. CHEBIRA

Ø Calcul de la LIE du méthane Calcul de la LIE Statistiquement la majorité des gaz combustibles la limite inférieure d’inflammabilité ou d’explosivité est égale à : LIE = LII = 0, 5 x S + 0, 1 D’où pour le méthane : LIE = (0, 5 x 9, 1) + 0, 1 = environ 5% 37 S. CHEBIRA

c. Précautions lors de l’utilisation d’un explosimètre l l 38 Il faut connaître le gaz de calibration. Il faut allumer l’explosimètre dans une zone exempte de gaz combustible. Il faut vérifier les piles ou les batteries. Un explosimètre fonctionnant par oxydation catalytique n’indique pas la présence de gaz combustibles dans un environnement inerte, et ne doit pas être utilisé en atmosphère enrichie en O 2. S. CHEBIRA

c. Précautions lors de l’utilisation d’un explosimètre l l l 39 Un explosimètre fonctionnant par oxydation catalytique détecte les vapeurs et gaz combustibles. (pas de poussières d’huile, de charbon, de céréale…) Vérifier que les orifices du boîtier devant les détecteurs soient propres. Les inhibiteurs de catalyseur ( Composés chlorés ou soufrés, silicones, plomb étraéthyl…) détériorent la cellule de l’explosimètre. S. CHEBIRA

c. Précautions lors de l’utilisation d’un explosimètre l l l 40 L’eau détériore l’explosimètre. Lors des mesures, il faut tenir compte des caractéristiques géométriques du local ; présence de points hauts ou bas, caniveaux, …, où peut se produire une accumulation de gaz. Lors des mesures, il faut tenir compte de la nature du gaz (densité). S. CHEBIRA

d. Différents types d’appareils utilisés Suivant les applications, trois types d’appareils sont utilisés a - Appareils portatifs Ils sont conçus pour effectuer manuellement des contrôles d’atmosphère et des recherches de fuites en cas de besoin. b - Appareils portables Ils sont destinés à contrôler des zones potentiellement dangereuses suite, par exemple, à un accident ou à assurer la protection d’un chantier. Si l’appareil n’est pas de “sûreté” ATEX (sécurité intrinsèque) seul le capteur (pouvant être équipé d’un câble d’une centaine de mètres) doit être installé dans la zone potentiellement explosive. L’appareil lui-même doit être impérativement placé en dehors. 41 S. CHEBIRA

d. Différents types d’appareils utilisés c - Appareils à poste fixe Installés dans les unités où les risques sont particulièrement élevés, ils permettent une détection continue en un ou plusieurs points répartis dans l’installation et agissent en alarme ou en sécurité par l’intermédiaire d’un système de traitement de l’information (réglages à 20 % et 40 -50 % de la LIE en général). Bien entendu, tous ces appareils doivent être ATEX. 42 S. CHEBIRA