1 Aide à l application de la réglementation ATEX R.LODEL.

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1 1 Aide à l application de la réglementation ATEX R.LODEL

2 2 La réglementation ATEX L application de la réglementation concerne plusieurs aspects : – Aspects réglementaires – Aspects phénoménologiques – Aspects méthodologiques

3 3 Aspects réglementaires

4 4 Le cadre réglementaire est le code du travail L objectif est l amélioration de la santé et de la sécurité des travailleurs exposés aux risques des ATEX L objectif diffère de celui de la réglementation ICPE (protection de l environnement)

5 5 Aspects réglementaires En matière de protection des travailleurs, le cadre général est : – au niveau européen la directive 89/391/CEE sur l amélioration de la santé et de la sécurité des travailleurs, – au niveau français, la loi de 91 sur la sécurité au travail et le décret du 5 novembre 2001 (code du travail, art. L.230- 2 et suiv.)

6 6 Aspects réglementaires Les textes sont ceux qui transposent en droit français les directives européennes 94/9/CE et 1999/92/CE : le décret 96-1010 (ministère chargé de l industrie), sur les appareils et systèmes de protection destinés à être utilisés en ATEX, transpose la directive 94/9/CE

7 7 Aspects réglementaires plusieurs textes de transposition de la directive 1999/92/CE modifient ou complètent le code du travail : –les décrets 2002-1553 et 1554, modifiant l art. R232-12-23 sur les dispositions concernant la prévention des explosions dans les lieux de travail, –un arrêté du 8 juillet 2003 EX sur la signalisation des zones ATEX

8 8 Aspects réglementaires plusieurs textes de transposition de la directive 1999/92/CE modifient ou complètent le code du travail : – l arrêté du 28 juillet modifie les conditions d installation des matériels électriques en zone ATEX (remplace l arrêté du 19 décembre 1988) – un arrêté du 8 juillet complète les dispositions sur la protection des travailleurs exposés aux risques des ATEX et sur le classement en zones ATEX la circulaire du 6 août 2003 commente l arrêté du 28 juillet

9 9 Exigences réglementaires Evaluation des risques dexplosion Classification en zones ATEX Document relatif à la protection contre les explosions Mesures de prévention/protection contre les explosions, de nature technique ou organisationnelle Dispositions particulières pour les appareils

10 10 Évaluation des risques dexplosion Il faut tenir compte (art. R232-12-26) : –des propriétés des produits mis en œuvre, de la nature des procédés et des installations exploités, –de la probabilité de formation des ATEX –de la probabilité dinflammation des ATEX –de létendue des conséquences de l inflammation des ATEX

11 11 Champ d application Sont concernées toutes les installations où des produits combustibles sont mis en œuvre et où des ATEX peuvent se former (y compris celles exploitées par les PMI/PME) La réglementation exclut explicitement les appareils à gaz, dont en particulier les chaudières Cependant, les chaufferies abritant les appareils à gaz sont bien dans le champ de la réglementation ATEX

12 12 Classification en zones ATEX (art. 3 de l arrêté du 8/7/03) définition des zones selon la fréquence et la durée de présence des ATEX la classification doit aussi tenir compte de lintensité des effets attendus de l inflammation d une ATEX : « un emplacement où une ATEX peut se présenter en quantités telles que des précautions spéciales sont nécessaires est considéré comme dangereux au sens de la réglementation»

13 13 Classification en zones ATEX six zones sont définies : emplacements dangereux : –zones 0, 1 et 2 pour les ATEX gazeuses, –zones 20, 21 et 22 pour les ATEX poussiéreuses, la notion d emplacement non-dangereux, définie dans la directive ATEX 1999/92/CE n a pas été reprise dans le texte français

14 14 Classification en zones ATEX Zone 0 ou 20 emplacements où une ATEX est présente en permanence ou pendant de longues périodes ou fréquemment

15 15 Classification en zones ATEX Zone 1 ou 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

16 16 Classification en zones ATEX Zone 2 ou 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

17 17 Document relatif à la protection contre les explosions il doit faire apparaître, entre autres (art. R232- 12-29) : –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 il doit être prêt pour le 01/07/06 et mis à jour régulièrement

18 18 Mesures de prévention/protection (art. 5 à 15 de l arrêté du 8/7/03) Les mesures de prévention/protection contre les explosions peuvent être organisationnelles ou techniques Les mesures organisationnelles (art. 5 et 6) sont les suivantes : – formation des travailleurs exposés aux risques d explosion – instructions écrites et autorisation dexécuter certains travaux (consignes, procédures, permis de feu...), y compris pour les entreprises intervenantes

19 19 Mesures de prévention/protection Mesures techniques (art. 7 à 15) : –prévention de la formation des ATEX par la ventilation ou laspiration à la source et par un contrôle de l atmosphère des locaux –prévention de la formation des ATEX par inertage –prévention de l inflammation des ATEX par la suppression de toutes les sources d inflammation actives (y compris celles d origine électrostatique)

20 20 Mesures de prévention/protection Mesures techniques (suite) : –protection contre les effets des explosions au moyen de différents systèmes »évents d explosion, »suppresseurs d explosion, »systèmes d isolement, »arrête-flammes –utilisation de détecteurs et dalarmes

21 21 Critères de sélection des appareils et systèmes de protection (art 16 de l arrêté du 8/7/03) Les appareils installés en zone doivent être conformes aux catégories prévues par le décret 96 -1010 (transposition de la directive ATEX 94/9/CE) – zones 0 ou 20 :catégorie 1, G ou D – zones 1 ou 21 :catégorie 1 ou 2, G ou D – zones 2 ou 22 :catégorie 1, 2, ou 3, G ou D

22 22 Dispositions particulières pour les appareils Clause de réserve : l équivalence zone/catégorie doit être appliquée, « sauf dispositions contraires prévues par le document relatif à la protection contre les explosions... fondé sur lévaluation des risques… » Cette réserve concernerait au moins les appareils non-électriques mis en œuvre après le 01/07/03

23 23 Dates dapplication les risques doivent être évalués depuis le 01/07/2003 Les lieux de travail déjà utilisés avant juillet 2003 doivent être conformes : –à l art. R. 232-12-26 du code du travail (risques évalués depuis le 1/7/03) –aux art. R 232-12-23 à 29 du code du travail à partir du 1/7/06 –aux prescriptions minimales de l arrêté du 8/7/03 depuis le 1/7/06

24 24 Dates dapplication Les lieux de travail utilisés pour la première fois après juillet 2003 doivent être conformes : –aux art. R232-12-23 à 29 du code du travail, dès leur mise en service –aux prescriptions minimales de l arrêté du 8/7/03 dès leur mise en service

25 25 Dates dapplication Les équipements de travail déjà utilisés avant juillet 2003 doivent être conformes : –depuis le 1/7/03 aux prescriptions minimales de la section 2 (visant à améliorer la protection des travailleurs) de l arrêté du 8/7/03

26 26 Dates dapplication Les équipements de travail utilisés pour la première fois après juillet 2003 doivent être conformes –dès leur mise en service, aux prescriptions minimales des sections 2 (visant à améliorer la protection des travailleurs) et 3 (critères de sélection des appareils et systèmes de protection) de l arrêté du 8/7/03

27 27 Dates dapplication les équipements de travail exploités pour la 1ère fois après le 01/07/2003 doivent être marqués ATEX et conformes aux catégories prévues par le décret 96-1010

28 28 Dates dapplication les installations électriques qui n étaient pas conformes à l arrêté du 19/12/88 doivent être conformes à l arrêté du 28/7/03 depuis cette date les installations électriques qui étaient conformes à l arrêté du 19/12/88, – sont présumées conformes jusqu au 1/7/06 – cette conformité demeure pourvu qu elle soit validée dans le document relatif à la protection contre les explosions

29 29 Dates dapplication les installations électriques nouvelles doivent être conformes à l arrêté du 28/7/03 dès leur mise en service

30 30 Difficultés d application de la réglementation il existe un guide de bonne pratique européen, à caractère non-contraignant, destiné à aider les assujettis à appliquer la réglementation ce guide ne propose aucune méthode d évaluation des risques et ne précise pas comment les probabilités de formation et dinflammation des ATEX doivent être évaluées

31 31 Guide de bonne pratique européen Cependant ce guide propose un logigramme qui présente la démarche d évaluation des risques de façon simple et logique Chaque étape du logigramme fait référence à l un des chapitres du guide

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33 33 Difficultés d application de la réglementation Des textes anciens encore en vigueur (arrêtés de 09/67, 11/72 et 11/75 - ministère industrie) imposent une classification en zones et un dimensionnement forfaitaire de ces zones Les zones sont définies selon la présence d un gaz ou d une vapeur combustible et non pas selon la présence d une ATEX Les zones poussiéreuses ne sont pas définies

34 34 Difficultés d application de la réglementation Ces textes ne sont pas cohérents avec les textes de la réglementation ATEX De même, l arrêté du 31/03/80 (ministère de l environnement) ne définit que deux types de zones ATEX pour les gaz et les vapeurs, mais pas pour les poussières L arrêté du 29/07/98 introduit 3 zones poussières pour les silos

35 35 Protection des travailleurs exposés aux effets des explosions d ATEX Protection de l environnement exposé aux effets de différents phénomènes dont les explosions d ATEX Réglementation ATEX (Code du travail) Réglementation ICPE (Code de l environnement et autres textes) 2 réglementations parallèles Prise en compte des scénarios (dont les majorants) produisant des effets sur l environnement, dont l explosion d ATEX Prise en compte des scénarios ex- posant les travailleurs à des blessu- res 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 Dimensionnement forfaitaire Classement en 2 zones gaz (ar. du 31/3/80) ou 3 zones pous- sière (arrêté silo) des emplace- ments où des ATEX peuvent se former ; pour industrie pétrolière classement en 2 zones de type gaz (arrêtés de 67, 72 et 75) Démarche d évaluation des risques formalisée dans le « document relatif à la protection contre les explosions » Démarche d évaluation des risques formalisée dans « l étude des dangers » La démarche est probabiliste et tient compte des mesures de prévention de la formation et de l inflammation des ATEX La démarche est encore très déterministe : les mesures de prévention de l inflammation des ATEX ne sont pas toujours prises en compte Démarches différentes Définition différente des zones Dimensionnement différent des zones Nécessité commune d évaluation des risques Objectifs différents

36 36 Aspects phénoménologiques

37 37 Le phénomène d explosion Une explosion est l évolution rapide d un système avec libération d énergie et production d effets mécaniques et éventuellement thermiques L énergie libérée peut avoir une origine physique ou chimique

38 38 Le phénomène d explosion Deux types d explosion correspondent à une énergie libérée d origine physique : –la rupture d un récipient pressurisé par un gaz –la vaporisation brutale d un liquide surchauffé Deux types d explosion correspondent à une énergie libérée d origine chimique : –l explosion d une ATEX –l explosion qui résulte d un emballement thermique

39 39 Lexplosion physique La rupture (l éclatement) d un récipient pressurisé par un gaz génère différents types d effet : –l émission d une onde de choc –la projection des débris du récipient Du fait de sa rapidité, le phénomène s apparente à la détonation d un explosif

40 40 Lexplosion physique La vaporisation brutale d un liquide surchauffé est un phénomène qui se produit généralement –dans l industrie métallurgique –dans les chaudières ou récipients contenant des gaz liquéfiés (bleve) l énergie libérée est proportionnelle à –la masse du liquide vaporisé –la différence entre la température initiale du liquide et sa température d ébullition

41 41 Lexplosion chimique L énergie libérée est l enthalpie d une réaction chimique exothermique : –soit c est l enthalpie d une réaction chimique »de décomposition d un produit instable »entre un ou plusieurs réactifs (emballement thermique) –soit c est l enthalpie de la réaction de combustion dans l air d un produit combustible : le mélange réactionnel est une atmosphère explosive (ATEX) constituée d un produit combustible à l état de gaz, de vapeur ou de poussière dispersée dans l air

42 42 Explosion d une ATEX L énergie libérée est l enthalpie de la réaction de combustion dans l air d une substance « oxydable » ou « combustible » ou « inflammable » –cas d une substance hydrocarbonée : –cas d un métal ou d un métalloïde M :

43 43 Oxydabilité d une substance solide L oxydabilité s apprécie d après les résultats d un essai d ATD/ATG (analyse thermique différentielle/thermogravimétrique), une substance facilement oxydable montre un pic exothermique en-dessous de 250°C, une substance hydrocarbonée s oxyde en perdant du poids (formation d oxydes gazeux, H 2 O et CO 2 ) ; un métal s oxyde en gagnant du poids (formation d oxydes métalliques).

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46 46 Mécanisme de l explosion Les produits de la réaction sont des gaz (CO 2, H 2 O, N 2 ) ; du fait de l énergie libérée, ces gaz sont portés à température élevée (plusieurs milliers de K) En absence de confinement, il se produit une expansion des gaz brûlés En espace confiné, il se produit une augmentation de la pression des gaz brûlés dans le confinement

47 47 Mécanisme de l explosion Pour que l explosion puisse s amorcer, le système doit recevoir localement un minimum d énergie : c est l énergie d inflammation, apportée par la source d inflammation (c est aussi l énergie d activation de la réaction de combustion) La réaction démarre localement : les produits de la réaction (gaz brûlés ou gaz de combustion) sont portés à haute température dans une zone mince appelée « flamme »

48 48 Les sources d inflammation Sources d inflammation les plus fréquentes : –flammes nues (briquet, chalumeau, brûleur…) –travaux de meulage (étincelles mécaniques) –étincelles électriques (contacteurs, moteurs…) –électricité statique (surtout pour les gaz et vapeurs) –surfaces chaudes (fours, pièces mécaniques qui frottent et s échauffent…) –auto-inflammation d un dépôt de poussières combustibles

49 49 Les sources d inflammation Autres sources d inflammation : –compression adiabatique d une ATEX gazeuse –foudre –courants vagabonds –produits pyrophoriques –rayonnement haute fréquence –rayonnement optique –rayonnement ionisant

50 50 Mécanisme de l explosion Dans une explosion d ATEX, la réaction de combustion est amorcée localement et se propage à l ensemble du système On distingue deux régimes distincts de propagation d une explosion : –la déflagration –la détonation

51 51 Caractérisation des substances combustibles Une substance combustible est caractérisée par : –son oxydabilité –sa chaleur de combustion H –ses limites d explosivité (LIE/LSE), –son point d éclair (pour un liquide) –sa température d auto-inflammation (TAI) –son énergie d inflammation (EMI) –ses conditions d explosion en milieu confiné

52 52 Cas des gaz et vapeurs Combustion de l acétone dans l air : La teneur en acétone d un mélange acétone- air stoechiométrique vaut : C st = 1/(1+4+15,08) = 5 % mol. ou % vol. Un tel mélange est « inflammable » ou « explosif »

53 53 Cas des gaz et vapeurs Si, à un mélange stoechiométrique air-acétone, on ajoute un excès d air, l excès d air diminue la température de la flamme Pour une valeur limite de l excès d air, la flamme est trop refroidie et ne peut plus se propager : la Limite Inférieure d Explosivité (LIE) est atteinte Cette valeur vaut LIE = 2,6 % vol. (soit près de 1/2 C st )

54 54 Cas des gaz et vapeurs Il existe également une limite supérieure d explosivité (LSE) Le domaine de concentration entre LIE et LSE est le domaine d explosivité

55 55 Cas des gaz et vapeurs Quelques valeurs de LIE et LE dans l air Combustible LIE (% vol.) LSE (% vol.) Hydrogène 4 75 Ethylène 2,7 36 Propane 2,2 9,5 Méthane 5 15 Acétone 2,6 12,8 Oxyde déthylène 3 100

56 56 Cas des gaz et vapeurs Interaction température/limites d explosivité : –une augmentation de la température diminue la LIE et accroît la LSE – Pour les liquides inflammables, on a recours à la notion de Température Limite Inférieure d Explosivité (TLIE), dont la valeur est inférieure au point d éclair –Pour les températures les plus élevées, le phénomène d auto-inflammation se produit et on introduit la température d auto-inflammation (TAI)

57 57 Teneur en combustible Courbe d'équilibre liquide-vapeur TLSE TLIE LIELSE Stoechio. Domaine des auto-inflammations TAI Pt d'éclair Droites de variation des LIE et LSE en fonction de la température LIE T1 LSE T1 Intervalle d'inflammabilité à T1 Température M

58 58 Cas des gaz et vapeurs L énergie d inflammation est minimale (EMI) pour une composition voisine de la stoechiométrie, Elle varie selon les produits, mais elle est toujours inférieure à 1 mJ

59 59 Cas des gaz et vapeurs Au cours de l explosion d une ATEX gazeuse en milieu confiné, la pression dans le confinement varie selon la courbe p(t) ci-après, Deux valeurs sont remarquables : –la pression maximale d explosion Pex, –la vitesse maximale de montée en pression (dp/dt)ex

60 60 Courbe pression-temps, obtenue au cours de lexplosion dun mélange air-CH 4, à 10 % vol de CH 4, enflammé au centre dun récipient sphérique de 2 m 3 tg = (dp/dt)ex

61 61 Cas des gaz et vapeurs De même, sur l étendue du domaine d explosivité, la courbe de variation de (dp/dt)ex=f(c) présente également un maximum, soit (dp/dt)max on définit la grandeur KG = (dp/dt)max. V1/3, où V est le volume du récipient d essai réputée indépendante de V, KG croît avec V

62 62 Cas des poussières combustibles Par rapport aux gaz et vapeurs, certaines caractéristiques d inflammabilité et d explosivité sont particulières aux poussières combustibles granulométrie : une poussière ne peut former une ATEX que si sa granulométrie moyenne est suffisamment fine (300 m au plus) LIE : elle dépend de l énergie d inflammation et vaut quelques dizaines de g/m 3

63 63 Cas des poussières combustibles EMI : elle est comprise entre 10 mJ et 10 J selon les produits (pour les valeurs les plus faibles, l inflammation par électricité statique est possible), Teneur limite en oxygène (LOC) : comme pour les gaz et liquides hydrocarbonés, elle vaut 10% avec N 2 comme gaz inerte (voir inertage), mais elle est plus faible pour les poussières métalliques

64 64 Comme pour les gaz, la valeur de P max est un peu inférieure à 10 bar, De même, on définit : K st = (dp/dt) max. V 1/3 Selon la valeur de K st, on définit la classe de la poussière : 0 < K st < 200 Classe St 1 200 < K st < 300 Classe St 2 300 < K st Classe St 3 Cas des poussières combustibles

65 65 Comme pour les gaz, on définit la TAI d un nuage de poussières, On définit également la TAI d une couche de poussière ; elle est d autant plus faible que l épaisseur de la couche est grande et toujours inférieure à la TAI de la poussière en nuage Cas des poussières combustibles

66 66 La prévention des explosions d ATEX La prévention des explosions d ATEX consiste à supprimer l une des conditions nécessaires à l occurrence d une explosion : –présence du combustible, –présence du comburant, –proportions comburant/combustible appartenant au domaine d explosivité –présence d une source d inflammation.

67 67 La prévention des explosions d ATEX La suppression totale du combustible est la solution idéale Pour un liquide inflammable, il suffit de le mettre en œuvre à une température inférieure à sa TLIE

68 68 La prévention des explosions d ATEX La suppression du combustible peut aussi s opérer par une dilution suffisante à l air le principe est utilisé dans les tunnels de séchage des peintures et vernis : –la quantité des solvants à évaporer peut être évaluée –le débit de ventilation du tunnel est calculé d après cette quantité, de façon à rester en-dessous de 25% de la LIE

69 69 L inertage La suppression du comburant est une méthode courante : c est linertage, Il consiste à limiter la teneur d une atmosphère en comburant, en utilisant un gaz inerte, Les gaz inertes sont impropres à la combustion, Ils ne donnent lieu à aucune réaction ; ils sont portés à la température de la flamme et plus ils sont abondants, plus la flamme est refroidie,

70 70 L inertage Les gaz inertes sont : –l azote, –les gaz résultant d une combustion (gaz carbonique, vapeur d eau…), –les gaz rares de l air. Les conditions de teneur en oxygène permettant de garantir l inertage d une atmosphère s obtiennnent à partir du diagramme triangulaire du système combustible/air/inerte

71 71 Diagramme ternaire dexplosivité 100 % Air 100 % Combustible 100 % Inerte LIE LSE A C

72 72 L inertage Avec l azote comme inerte, la teneur limite en oxygène (LOC) vaut environ 10 % pour les hydrocarbures, CO 2 est un inerte un peu plus efficace que l azote puisque la LOC vaut environ 12 %, Pour être un moyen de prévention efficace, l inertage demande à être pratiqué selon des procédures et dans des conditions de maintenance des équipements très strictes

73 73 La prévention des explosions d ATEX La suppression de toutes les sources d inflammation actives permet d empêcher les explosions d ATEX La mise en œuvre de ce principe consiste à n installer en zone dangereuse que des matériels électriques et non-électriques de catégorie conforme à l arrêté 96-1010 La prévention des décharges électrostatiques demeure cependant difficile, d autant qu elle peut mettre en cause les opérateurs

74 74 La protection contre les effets des explosions d ATEX Il existe différents moyens de protection contre les effets des explosions –matériel résistant à la surpression (Pex) –protection par évent d explosion –protection par suppresseur d explosion –dispositifs d isolement : »arrête-flamme »vannes d isolement »écluse rotative »déflecteur d explosion

75 75 Confinement résistant à la surpression Le confinement doit être capable de résister à la pression maximale Pex développée par l explosion Ceci suppose de savoir évaluer précisément Pex Ce principe ne peut convenir que pour des confinements de faible volume

76 76 Protection par évent d explosion Le principe consiste à limiter la pression développée dans un confinement par une explosion, en déchargeant une partie des gaz d explosion à travers un orifice (évent) La pression résiduelle Pred ne doit pas dépasser la pression maximale admissible dans le confinement

77 77 Protection par évent d explosion La surface d évent nécessaire est une fonction des paramètres suivants : –le volume du confinement V, –la pression d ouverture de l évent Pstat, –la valeur de Pred –les caractéristiques d explosivité de l ATEX En cas d explosion, des effets mécaniques et thermiques sont produits à proximité de l évent

78 78 Protection par évent d explosion Il faut donc choisir l emplacement du ou des évents de façon à éviter que les effets produits à l extérieur du confinement puissent entraîner des dégâts Le prolongement d un évent par une canalisation déchargeant les gaz d explosion suffisamment loin des zones où le personnel d exploitation est présent (par exemple sur le toit d un bâtiment) est une pratique courante

79 79 Protection par évent d explosion Il faut alors tenir compte du fait que la présence d une canalisation en prolongement d un évent diminue fortement l efficacité d un évent Des abaques permettent de calculer la surface d évent nécessaire en fonction des différents paramètres du système

80 80 Protection par suppresseur d explosion Un suppresseur d explosion est un système d extinction très rapide (opère en quelques dizaines de ms seulement) Le déclenchement du système d extinction est actionné dès qu un système de détection associé (optique ou manométrique) repère l amorçage d une explosion

81 81 Protection par suppresseur d explosion Le produit extincteur peut être de l eau pulvérisé ou un produit minéral inerte Comme pour un évent d explosion, les caractéristiques d un suppresseur dépendent –du volume du confinement V, –de la pression de déclenchement du suppresseur, –de la pression maximale admissible dans le confinement –des caractéristiques d explosivité de l ATEX

82 82 Les systèmes d isolement Un système d isolement permet d empêcher la propagation de la flamme d une explosion Il est installé dans une canalisation qui relie deux parties d une même installation on distingue différents systèmes d isolement : –les arrête-flammes –les vannes d isolement –les écluses rotatives

83 83 Les arrête-flammes Un arrête-flamme (AF) permet d arrêter la flamme se propageant dans une ATEX gazeuse contenue dans une canalisation

84 84 Les arrête-flammes Le principe de fonctionnement d un AF repose sur le coincement des flammes et la hauteur du triangle élémentaire est liée à la valeur de l IEMS (interstice maximal expérimental de sécurité) de l ATEX considérée On distingue : –les AF « en ligne » destinés à être installés dans une canalisation –les AF « bout de ligne » destinés à être installés à l extrémité d une canalisation –les AF anti-déflagration et anti-détonation

85 85 Les vannes d isolement On distingue : –les vannes à fermeture rapide (systèmes à activer) –les vannes VENTEX (systèmes passifs) –les écluses rotatives (systèmes passifs)

86 86 Aspects méthodologiques

87 87 Une évaluation des risques conforme à la réglementation ATEX passe par les étapes suivantes : –évaluer la probabilité de formation d une ATEX, –recenser toutes les sources d inflammation possibles des ATEX formées, –évaluer la probabilité d inflammation des ATEX formées, –préciser l emplacement et le volume des ATEX formées, –évaluer les effets résultant d une inflammation de ces ATEX, –évaluer, parmi ces effets, ceux qui sont nocifs pour les travailleurs Méthode dévaluation des risques

88 88 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 lorigine de la formation des ATEX Méthode dévaluation des risques

89 89 Le caractère combustible des gaz ou liquides mis en œuvre est souvent connu Le caractère combustible des solides pulvérulents mis en œuvre peut être établi à partir d essais simples (voir aspects phénoménologiques) Caractéristiques des produits mis en œuvre

90 90 Conditions de formation des ATEX à considérer –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) –ces situations doivent au contraire être plausibles et tenir compte du vécu de l exploitant Méthode dévaluation des risques

91 91 Ce n est pas parce qu un accident ne s est jamais produit qu il ne se produira jamais A contrario, le fait qu un accident ne se soit jamais produit sur un site donné, au cours de la mise en œuvre de produits donnés, dans des conditions données et sur une durée d exploitation importante renseigne sur le caractère improbable de cet accident Méthode dévaluation des risques

92 92 C est pourquoi il est utile de prendre en compte l accidentologie relative à l installation considérée ou, à défaut, à des installations comparables Il convient donc de tirer parti du retour dexpérience des incidents ou presqu accidents ayant mis en cause l explosion d une ATEX et que l exploitant a vécus au cours de l exploitation de ses installations, Méthode dévaluation des risques

93 93 Chaque cas doit être analysé afin –d identifier le phénomène, normal ou anormal à l origine de la formation d une ATEX, à proximité ou à l intérieur de tel élément de l installation, –de préciser l emplacement de l ATEX formée et d estimer son volume, –d identifier, en cas d inflammation, la source qui est à l origine de cette inflammation, –d évaluer les effets produits et éventuellement subis par des travailleurs présents à proximité. Méthode dévaluation des risques

94 94 une ATEX est présente normalement dans le ciel dun récipient sous air contenant un liquide inflammable dont le point déclair est inférieur à la température ambiante (zone 0) une ATEX se forme occasionnellement, en fonctionnement normal, à chaque ouverture de l évent de respiration de ce récipient (a priori zone 1) Exemples de formation dune ATEX

95 95 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) 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) Exemples de formation dune ATEX

96 96 Une ATEX peut se former lorsqu un dépôt de poussière inflammable se trouve mis en suspension Un volume important d ATEX peut être formé à partir d un dépôt de très faible épaisseur (un dépôt uniforme de moins de 1 millimètre réparti sur 1m 2 peut former 1 m 3 d ATEX) Exemples de formation dune ATEX

97 97 Il suffit d évaluer la probabilité de formation d une ATEX de façon qualitative seulement La définition des zones introduit un critère de fréquence et donc de probabilité d occurrence des ATEX présentes dans chaque zone : (fréquence) zone 0 ou 20 > (fréquence) zone 1 ou 21 (fréquence) zone 1 ou 21 > (fréquence) zone 2 ou 22 Probabilité de formation dune ATEX

98 98 La probabilité d inflammation d une ATEX est liée à la probabilité d occurrence d une source d inflammation active dans cette ATEX Les sources d inflammation susceptibles d être actives sont de nature variée (voir phénoménologie) Probabilité d inflammation des ATEX formées

99 99 La probabilité d occurrence d une source d inflammation active s évalue –selon les caractéristiques du produit combustible constitutif de l ATEX –en fonction de l expérience tirée de cas d inflammation connus par des sources identifiées –une évaluation qualitative est suffisante dans la plupart des cas Probabilité d inflammation des ATEX formées

100 100 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 inflam- mation actives d une ATEX gaz ou poussière La possibilité d inflammation d une ATEX par une surface chaude est liée à la valeur de la TAI du produit combustible constitutif de lATEX Probabilité d inflammation des ATEX formées

101 101 La possibilité d inflammation d une ATEX par un phénomène électrostatique dépend de la valeur de l EMI du produit combustible constitutif de l ATEX, surtout si l ATEX contient un pulvérulent combustible, Un phénomène électrostatique peut mettre en cause le procédé seul mais peut également impliquer un opérateur Probabilité d inflammation des ATEX formées

102 102 Les effets de l explosion d une ATEX sont de deux natures distinctes (voir phénoménologie) : –des effets thermiques liés à la production de gaz de combustion dans la flamme –des effets mécaniques qui sont liés à l expansion des gaz de combustion et qui dépendent du degré de confinement de l ATEX Évaluation des effets de l explosion d une ATEX

103 103 Compléments sur les effets mécaniques –En milieu confiné, la pression augmente jusqu à 10bar 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 Évaluation des effets de l explosion d une ATEX

104 104 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 100mbar ou blessée par la projection de débris) Évaluation des effets de l explosion d une ATEX

105 105 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) Évaluation des effets de l explosion d une ATEX

106 106 Le volume et l emplacement de l ATEX formée en cas de fuite dans l air ambiant d une installation sous pression d un gaz inflammable peuvent être estimés à partir des paramètres suivants : –les caractéristiques du gaz, –la pression du gaz, –la section de fuite, –l environnement de la fuite Volume et emplacement des ATEX formées

107 107 Le volume et l emplacement de l ATEX formée en cas dépandage accidentel d un liquide inflammable peuvent être évalués précisément à partir des paramètres suivants : –la température du liquide, –des caractéristiques d inflammabilité du liquide (LIE, LSE), –la surface de la flaque, –la vitesse de l air à la surface de la flaque Volume et emplacement des ATEX formées

108 108 Le volume et l emplacement de l ATEX formée en milieu confiné par mise en suspension d un dépôt de poussière combustible sont difficiles à évaluer précisément, dès lors que l épaisseur du dépôt est importante Ils dépendent de l importance du phénomène qui peut être à l origine de la mise en suspen- sion du dépôt Volume et emplacement des ATEX formées

109 109 Avant la réglementation ATEX, il existait diffé- rents textes (réglementaires, normatifs…) qui imposaient/définissaient, selon les installations –les types de zone correspondants –l emplacement et les dimensions de chaque zone ces textes sont principalement : –les arrêtés de 67, 72 et 75 pour les ATEX gazeuses –la norme NF 60079-10 pour les ATEX gazeuse –la norme EN 50281-3 pour les ATEX poussière Volume et emplacement des ATEX formées

110 110 mais dans ces textes, les dimensions des zones sont définies de façon forfaitaire, sans tenir compte –des propriétés des produits mis en œuvre, de la nature des procédés et des installations exploités, –des phénomènes physiques à l origine de la formation des ATEX, –de létendue des conséquences de l explosion des ATEX Volume et emplacement des ATEX formées

111 111 Le code du travail ne reconnaît pas la notion de « risque acceptable » 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 Évaluation des effets de l explosion d une ATEX !

112 112 L évaluation des effets de l explosion d une ATEX peut démontrer la nécessité de prendre telle ou telle mesure de prévention/protection Une nouvelle démarche d évaluation des risques doit alors être effectuée en supposant que cette mesure est appliquée Cette nouvelle démarche peut conduire à revoir le classement de zone initial Évaluation des effets de l explosion d une ATEX

113 113 Cas d un filtre à manches Exemples d application

114 114 Un ensemble de dépoussiérage par filtre à manches est destiné –à la captation d air empoussiéré, –à la filtration de l air empoussiéré au moyen d un filtre à manches, éventuellement précédé d un cyclone, –au recueil de la poussière retenue sur les manches, –au rejet atmosphérique de l air dépoussiéré, Exemples d application Cas d un filtre à manches

115 115 Un ensemble comporte les éléments suivants : –un réseau de canalisations d aspiration, éventuellement précédé d un cyclone, –un caisson contenant les manches qui séparent la partie air empoussiéré de la partie air dépoussiéré, –un système de décolmatage des manches, –une trémie pour le recueil gravitaire de la poussière, –un ventilateur d aspiration, installé côté air dépoussiéré, Exemples d application Cas d un filtre à manches

116 116 Réseau de canalisation véhiculant lair empoussiéré jusquau filtre Air dépoussiéré Ventilateur daspiration Manches Vanne écluse trémie Exemples d application Cas d un filtre à manches Côté air empoussiéré Côté air dépoussiéré

117 117 Exemples d application Cas d un filtre à manches Comment appliquer la réglementation ATEX à cette installation (si poussière combustible) ? –quelles sont les possibilités de formation d une ATEX dans chaque partie de l installation, en fonctionnement normal ou anormal ? –quel classement de zones proposer ? –quel sont les possibilités d inflammation des ATEX formées ? –quels sont les effets prévisibles d une explosion ?

118 118 Exemples d application Cas d un filtre à manches 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

119 119 Exemples d application Cas d un filtre à manches 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 est peut-être également à classer en zone 20 ou 21 –le côté air dépoussiéré est à classer en zone 22

120 120 Exemples d application Cas d un filtre à manches Possibilités d inflammation des ATEX formées –il existe plusieurs causes possibles d inflammation des ATEX présentes dans les différentes parties (source d origine électrostatique si la poussière est isolante, ventilateur d aspiration…)

121 121 Exemples d application Cas d un filtre à manches 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

122 122 Exemples d application Cas d un filtre à manches 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 –Aucune mesure de prévention d un explosion n est donc appropriée

123 123 Exemples d application Cas d un filtre à manches Mesures de protection –le filtre peut être protégé par évent d explosion, –si la canalisation d aspiration contient 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

124 124 Exemples d application Cas d un filtre à manches Protection du filtre par évent d explosion –le dimensionnement du ou des évents doit tenir compte »de l explosivité de la poussière, »du volume du filtre, »de la pression maximale admissible dans le filtre, »de la pression d ouverture de l évent

125 125 Exemples d application Cas d un filtre à manches Protection du filtre par évent d explosion –l implantation du ou des évents doit être choisie de façon telle que le jet des gaz de combustion sortant de l évent ne produise pas de blessures aux travailleurs, –il faut prendre en compte le risque d une explosion secondaire si l évent décharge les gaz d explosion dans un bâtiment empoussiéré,

126 126 Exemples d application Cas d un filtre à manches Protection du filtre par évent d explosion –une solution consiste à prolonger l évent par une canalisation de décharge vers l extérieur, –il faut alors tenir compte de la diminution d efficacité de l évent, du fait de la présence de cette canalisation