08/01/20111S. CHEBIRA. Définition - L'explosion est une réaction brusque d'oxydation ou de décomposition entrainant une élévation de température, de pression.

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1 08/01/20111S. CHEBIRA

2 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 08/01/20112S. CHEBIRA

3 Hexagone: six conditions doivent être réunies simultanément pour qu'une explosion soit possible 1.Source d'inflammation 2. Produits en suspension 3. Produits combustibles 4. Confinement 5. Oxygène 6. Domaine d'explosivité 1 2 3 4 6 5 EXPLOSION 08/01/20113S. CHEBIRA

4 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 08/01/20114S. CHEBIRA

5 Deux Régimes d Explosion 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. La Détonation : Vitesse > Vitesse du son (sup. 1000m/s) et les surpressions (jusquà 49 bars) L'explosion d'un mélange gazeux enflammé peut prendre deux formes: 08/01/20115S. CHEBIRA

6 Grandeurs caractéristiques de la violence des explosions Pression maximale d'explosion P max ( en fct. du temps jusqu'a une valeur max. liée à la nature et la concentration du gaz) Vitesse d'accroissement de la pression dP/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. 08/01/20116S. CHEBIRA

7 Causes d Explosion Accumulation de poussières combustibles (dépoussiérage de filtres, nettoyage de silo…) Réactions chimiques (le volume occupé par les gaz produits par la réaction est supérieur au volume des réactifs) Explosifs (gaz combustibles, vapeurs de solvants stockes ou manipules,..) 08/01/20117S. CHEBIRA

8 causes d Explosion B.L.E.V.E Rupture de l enveloppe des réservoirsB.L.E.V.E Concentrations de gaz et vapeurs combustibles entre La LIE et la LSE 08/01/20118S. CHEBIRA

9 Les Effets Les Effets induits sont : Dégagement de chaleur Effet de souffle Surpression (Blast …) Lexplosion est parmi les risques les plus importants rencontrés en intervention. 08/01/20119S. CHEBIRA

10 Les effets sur lhomme Leffet de souffle, ou Blast : la surpression de lair crée des lésions aux tympans et aux poumons. Londe de choc provoque la chute ou la projection des personnes. Projections dobjets ou de débris. Effondrement de la structure (bâtiments, murs). Brûlures dues à la chaleur ou aux flammes. Intoxication par les gaz et les poussières dégagés par lexplosion. Choc psychologique. 08/01/201110S. CHEBIRA

11 Exemples dexplosions 08/01/201111S. CHEBIRA

12 Le B.L.E.V.E B B oiling (Ebullition) L L iquid (Liquide) E E xpanding (Dilatation) V V apor (Vapeur) E E xplosion (Explosion) 08/01/201112S. CHEBIRA

13 Le B.L.E.V.E Mécanisme Mécanisme Détente brusque des vapeurs d un liquide en ébullition entraînant une explosion 08/01/201113S. CHEBIRA

14 Gaz Liquéfié en ébullition Zone « Fragile » Le B.L.E.V.E Ciel Gazeux : P 08/01/201114S. CHEBIRA

15 Elévation de la pression Rupture de l enveloppe Mise à l air libre du gaz Vaporisation instantanée Explosion Boule de feu Le B.L.E.V.E 08/01/201115S. CHEBIRA

16 Le B.L.E.V.E Les Effets produits par un B.L.E.V.E. : Effet Thermique : Boule de Feu Effet de Surpression Effet Missile Impossible de déterminer le moment de survenue de ce phénomène 08/01/201116S. CHEBIRA

17 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 08/01/201117S. CHEBIRA

18 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 08/01/201118S. CHEBIRA

19 Le backdraft (explosion de fumées) Mécanisme Pas d'évacuation de fumées Pas d'apport d'air Accumulation de gaz de pyrolyse et de chaleur Apport soudain d'oxygène Explosion 08/01/201119S. CHEBIRA

20 Les Mélanges Détonants La concentration, en %, nécessaire pour quun gaz ou une vapeur dans l air créée un mélange détonant est encadrée par 2 valeurs Limites : 0 % 100 %L.I.E.L.S.E. 08/01/201120S. CHEBIRA

21 Les Mélanges Détonants La limite Inférieure dexplosivité : La L.I.E. d un gaz ou d une vapeur dans l air est la concentration minimale en volume dans le mélange au- dessus de laquelle il peut être enflammé. La limite Supérieure dexplosivité : 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. Définitions : 08/01/201121S. CHEBIRA

22 Les Mélanges Détonants Exemples : 0 %100 % Concentration de Gaz Zone d Inflammabilité L.I.E.L.S.E. 2,4 %9,3 % 2,5 %81 % Propane Acétylène 08/01/201122S. CHEBIRA

23 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 08/01/201123S. CHEBIRA

24 Les Mélanges Détonants Quelques valeurs de Limites : Ces données sont évaluées à température et pression normales. 08/01/201124S. CHEBIRA

25 Les limites D'inflammabilité de mélanges de gaz et vapeurs inflammables On utilise souvent la loi de Le Chatelier: L= 100 / (P 1 /N 1 +P 2 /N 2 +…P i /N i ) L: Limite inférieure (ou supérieure) du mélange final en % P 1,P 2,…P i : les proportions en % de chacun des gaz combustibles présent dans le mélange N 1,N 2,…N i : sont les limites inférieures (supérieures) de chacun des constituants. 08/01/201125S. CHEBIRA

26 Exemple : La limite inférieure dinflammabilité dun 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 % 08/01/201126S. CHEBIRA

27 Les poussières 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. Une source d'inflammation ou l'élévation à une température suffisante induisent, sur les particules d'un tel nuage, des réactions exothermiques. 08/01/201127S. CHEBIRA

28 Explosion d'un silo à Blaye (Gironde) en 1997 08/01/201128S. CHEBIRA

29 Exemples caractéristiques dexplosions en milieu de travail Explosion à bord dun pétrolier, après déchargement de brut, dont les panneaux étaient ouverts ; inflammation par la foudre (6 mort, 5 blesses) ; Explosion dun fût vide ayant contenu des hydrocarbures lors de son découpage au chalumeau. 2morts. Les explosions de vapeurs dessence automobile lors de ravitaillement dans les stations de distributions ne sont pas exceptionnelles. Linflammation peut être due à une imprudence de fumeur. 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 séclairer. Explosion, un mort ; 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 dun aspirateur. 1 mort et 2 blessés.revêtement de sol 08/01/201129S. CHEBIRA

30 Lors de lenfournement, par pelletage, de sciure et de poussières de bois dans une chaudière, déflagration du nuage formé près du foyer, entraînant la mort du pelleteur.poussières de bois Dans un silo ayant contenu des matières inflammables, un ouvrier réalise des travaux par point chaud (soudure). Un autre ouvrier, de lextérieur du silo, frappe sur les parois. Il provoque la mise en suspension dun nuage de poussières à lintérieur, qui senflamme instantanément au contact de la flamme. Lopérateur est gravement brûlé. 08/01/201130S. CHEBIRA

31 Surveillance de l'explosivité d'une atmosphère - Explosimètres pourcentage de L.I.E. du gaz concerné. 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) Lexplosimètre 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; 08/01/201131S. CHEBIRA

32 Lorsque le mélange gazeux combustible est admis dans cette chambre, il y a oxydation, cest-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. 08/01/201132S. CHEBIRA

33 08/01/2011S. CHEBIRA33 L.I.E. – L.S.E. Graduation 0% air 0% gaz Zone 1 Zone 3 Zone 2 LIELSE 20 50 0 100% LIE 15% méthane 8,5 % butane 5% 1,9% 2,5% 0,95% Pas de risque dexplosionRisque écarté momentanémentATTENTION DANGER ! ZONE DE MESURE DE LEXPLOSIMETRE

34 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 08/01/201134S. CHEBIRA

35 08/01/2011S. CHEBIRA35 Exemple : un explosimètre calibré sur le pentane

36 08/01/2011S. CHEBIRA36 Pour le même type dexplosimètre lorsque lon mesure du méthane, si lappareil affiche 44%, on est à 22% de la LIE du méthane…(100% de la LIE du méthane correspond à 5% de gaz dans lair). 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 lexplosimètre

37 08/01/2011S. CHEBIRA37 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. Cest se quon lon mesurerait avec un explosimètre calibré sur le méthane.

38 Explosimètres BUTANE 08/01/201138S. CHEBIRA

39 Fin 08/01/201139S. CHEBIRA