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S. CHEBIRA 108/01/2011
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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
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Hexagone: six conditions doivent être réunies simultanément pour qu'une explosion soit possible
1 .Source d'inflammation2. Produits en suspension3. Produits combustibles4. Confinement5. Oxygène6. Domaine d'explosivité
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5EXPLOSION
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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
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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 (jusqu’à 49 bars)
L'explosion d'un mélange gazeux enflammé peut prendre deux formes:
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Grandeurs caractéristiques de la violence des explosions
Pression maximale d'explosion Pmax( 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.
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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,..)
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causes d ’Explosion
Rupture de l ’enveloppe des réservoirs B.L.E.V.E
Concentrations de gaz et vapeurs combustibles entre
La LIE et la LSE
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Les Effets
Les Effets induits sont :Dégagement de chaleurEffet de souffleSurpression (Blast …)
L’explosion est parmi les risques les plus importants rencontrés en intervention.
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Les effets sur l’homme
L’effet de souffle, ou Blast : la surpression de l’air crée des lésions aux tympans et aux poumons.
L’onde de choc provoque la chute ou la projection des personnes.
Projections d’objets 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 l’explosion.Choc psychologique.
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Exemples d’explosions
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Le B.L.E.V.E
B oiling (Ebullition)L iquid (Liquide)E xpanding (Dilatation)V apor (Vapeur)E xplosion (Explosion)
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Le B.L.E.V.E
Mécanisme
Détente brusque des vapeurs d ’un liquide en ébullition entraînant une explosion
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Gaz Liquéfié en
ébullition
Zone « Fragile »
Le B.L.E.V.E
Ciel Gazeux : P
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Elévation de la pressionRupture de l ’enveloppeMise à l ’air libre du gazVaporisation instantanéeExplosionBoule de feu
Le B.L.E.V.E
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Le B.L.E.V.E
Les Effets produits par un B.L.E.V.E. :Effet Thermique : Boule de FeuEffet de SurpressionEffet Missile
Impossible de déterminer le moment de survenue de ce phénomène
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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
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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
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Le backdraft (explosion de fumées)
MécanismePas d'évacuation de fuméesPas d'apport d'airAccumulation de gaz de pyrolyse et de
chaleurApport soudain d'oxygèneExplosion
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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 :
0 %
100 %
L.I.E.
L.S.E.
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Les Mélanges Détonants
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 au-dessus 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.
Définitions :
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Les Mélanges Détonants
Exemples :
0 % 100 %Concentration de Gaz
Zone d ’InflammabilitéL.I.E. L.S.E.
2,4 % 9,3 %
2,5 % 81 %
Propane
Acétylène
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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
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Les Mélanges Détonants
Quelques valeurs de Limites :
Nature du Corps L.I.E. (en %) L.S.E. (en %)Essence 1 7Gazole 6 13,5Méthane 5 14Butane 1,9 8,5Propane 2,2 10
Ces données sont évaluées à température et pression normales.
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Les limites D'inflammabilité de mélanges de gaz et vapeurs inflammables
On utilise souvent la loi de Le Chatelier:
L= 100 / (P1/N1+P2/N2+…Pi/Ni)
L: Limite inférieure (ou supérieure) du mélange final en %
P1,P2,…Pi: les proportions en % de chacun des gaz combustibles présent dans le mélange
N1,N2,…Ni: sont les limites inférieures (supérieures) de chacun des constituants.
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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 %
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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.
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Explosion d'un silo à Blaye (Gironde) en 1997
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Exemples caractéristiques d’explosions en milieu de travail
Explosion à bord d’un pétrolier, après déchargement de brut, dont les panneaux étaient ouverts ; inflammation par la foudre (6 mort, 5 blesses) ;
Explosion d’un fût vide ayant contenu des hydrocarbures lors de son découpage au chalumeau. 2morts.
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.
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 ;
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.
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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.
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.
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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
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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.
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L.I.E. – L.S.E.
Graduation0% air
0% gaz
Zone 1Zone 3
Zone 2
LIE LSE
20 500 100% LIE
15% méthane
8,5 % butane
5%
1,9%
2,5%
0,95%
Pas de risque d’explosion Risque écarté momentanémentATTENTION DANGER !
ZONE DE MESUREDE L’EXPLOSIMETRE
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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
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S. CHEBIRA 3508/01/2011
Exemple : un explosimètre calibré sur le pentane
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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
S. CHEBIRA 3708/01/2011
• 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 donc5 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.
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Explosimètres
BUTANE
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Fin08/01/2011
