Tosco California 2001 Toulouse 2001 Généralités ATEX

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ToulouseToulouse20012001

Généralités ATEXGénéralités ATEX

Généralités ATEXGénéralités ATEX

Qu’est-ce qu’une ATEX ?

Quand peut-on être en présence d’une ATEX ?

Comment une ATEX peut-elle exploser ?

Quelles sont les substances inflammables les plus dangereuses ?

Qu’est-ce qu’une ATEX ?Qu’est-ce qu’une ATEX ?

Une atmosphère explosive (ATEX) est un mélange avec l’air, dans les conditions atmosphériques, de substances inflammables sous forme de gaz, vapeurs ou poussières dans lequel, après inflammation, la combustion se propage à l’ensemble du mélange non brûlé.

Quand peut-on être en présence d’une ATEX ?Quand peut-on être en présence d’une ATEX ?

Condition 1 : Il faut la présence d’un comburant et d’un combustible

• Dans un mélange formant une ATEX, l’oxygène de l’air (O2) est le comburant,

• les substances inflammables sous forme de gaz, de vapeurs ou de poussières sont le combustible.

Substances inflammablesSubstances inflammables

Voici quelques exemples de substances inflammables pouvant former une ATEX dans un mélange avec l’air :

Quand peut-on être en présence d’une ATEX ?Quand peut-on être en présence d’une ATEX ?

Condition 2 : Le mélange doit être explosif

Pour être explosif, le mélange ne doit être ni trop pauvre, ni trop riche en combustible :

LSE = Limite Supérieure d’Explosivité d’un gaz ou d’une vapeur dans l’air

LIE = Limite Inférieure d’Explosivité d’une substance inflammable

LIE < concentration de la substance inflammable < LSE

LIE < concentration substance inflammable < LIE < concentration substance inflammable < LSELSESelon les produits :• la LIE est plus moins petite• la LSE est plus ou moins grande• la zone d ’explosivité est plus ou moins importante

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 %

Zone explosivité

LIE LSE

Quelques limites d'explosivité (gaz et vapeurs)Quelques limites d'explosivité (gaz et vapeurs)

LIE % LSE % acétone 2,6 13 butane 1,8 8,4 oxyde d'éthylène 3,5 100 oxyde de propylène 2,8 37 oxyde de carbone 2,5 74 éthanol 3,3 19 essence (io 100) 1,4 7,4 éther éthylique 1,9 36 hydrogène 4 75 méthane 5 15

Quelques limites d'explosivité (poussières)Quelques limites d'explosivité (poussières)

Concentration minimale d'explosion - nuage de poussières (g/m3)

toner 60 aluminium en poudre 40 résine époxydique 20 charbon de bois 140 amidon de blé 25 sucre 45 vitamine C 70 cacao 75

Cas particulier des liquides inflammablesCas particulier des liquides inflammables

Dans le cas des liquides, la température du liquide inflammable doit être suffisante pour émettre assez de vapeurs :

• Point éclair d’un liquide inflammable = Température à laquelle un liquide émet suffisamment de vapeurs pour former avec l’air un mélange inflammable.

• Pour être dans son domaine d’explosivité, le mélange avec l’air doit remplir la condition suivante :

T liquide > Point éclair

Quelques valeurs de points éclair (vapeurs)Quelques valeurs de points éclair (vapeurs)

oxyde d'éthylène - 57°C éther éthylique - 45°C essence (io 100) - 37°C sulfure de carbone - 30°C acétone - 17°C éthanol à 100% 12°C gas-oil 55°C

Comment une ATEX peut-elle exploser ?Comment une ATEX peut-elle exploser ?

Par l’apport d’une source d’inflammation…

O2 + GAZ ou VAPEUR ou POUSSIERES INFLAMMABLES +

=


L’inflammation d’une ATEX peut être entraînée par l’apport d’une source d’inflammation :

EXPLOSIONEXPLOSION

comburant

Source d ’inflammatio

n

combustible

Par l’apport d’une source d’inflammation…Par l’apport d’une source d’inflammation…

…suffisante

Une source d’inflammation pouvant engendrer une explosion peut être une source d’énergie suffisamment importante ou une température suffisamment élevée.

EMI, TAI ...

Par l’apport d’une source d’inflammation…Par l’apport d’une source d’inflammation…

…suffisante

EMI : Énergie Minimale d’Inflammation Énergie minimale qui doit être fournie au mélange, sous

forme d’une flamme ou d’une étincelle, pour provoquer l’inflammation.

Énergie fournie par la source > EMI

OU

TAI : Température d’Auto Inflammation Température à laquelle le mélange avec l’air s’enflamme

spontanément.

T mélange > TAI

Quelques valeurs d'EMI (gaz et vapeurs)Quelques valeurs d'EMI (gaz et vapeurs)

• méthane 300 µJ I• butane 250 µJ IIA• éthanol 140 µJ IIA• éthylène 70 µJ IIB• oxyde d'éthylène 60 µJ IIB • hydrogène 17 µJ IIC• sulfure de carbone 15 µJ IIC

L'énergie dans l'étincelle d'une bougie automobile est d'environ 1J 1 ampoule de 40 W allumée pendant 1 minute consomme 2400 J

Quelques valeurs d'EMI (poussières)Quelques valeurs d'EMI (poussières)

toner <10 mJ aluminium en poudre 15 mJ résine époxydique 15 mJ charbon de bois 20 mJ amidon de blé 25 mJ sucre 30 mJ vitamine C 60 mJ cacao 100 mJ

0,01 mJ 0,1 mJ 1 mJ 10 mJ 100 mJ 1J

10 J

EMIHydrogène

EMIEthanol

Décharge d'électricité statiqueChoc juste ressenti

Décharge d'électricité statique

Choc grave

Masse de 1 kg tombant de 0,5 m

Choc électriquemortel

Charge électrostatique acquise en marchantsur de la moquette

EMIOxyde

d'éthylène

Quelques exemples de valeurs d’énergiesQuelques exemples de valeurs d’énergies

Quelques valeurs de TAI (gaz et vapeurs)Quelques valeurs de TAI (gaz et vapeurs)

hydrogène 560°C acétone 465°C essence (io 100) 460°C oxyde d'éthylène 430°C éthanol 363°C butane 287°C éther éthylique 160°C sulfure de carbone 102°C

Quelques valeurs de TAI (poussières)Quelques valeurs de TAI (poussières)

MATIERE Températures d'inflammationnuage couche

Aluminium 520 410 Amidon 350 345 Céréales 520 300 Charbon 600 250 Farine de bois 490 340 Lait en poudre 610 340 Poudre époxy 510 Fusion polyéthylène 440 Fusion Sucre 490 490

Exemples de sources d’inflammationExemples de sources d’inflammation

Étincelles d’origine électrique Étincelles d’origine mécanique

Surfaces chaudes

Décharges électrostatiques Flammes nues Foudre etc.…

Électricité statiqueÉlectricité statique

LES EFFETS DE L'ÉLECTRICITÉ STATIQUE :

contact de deux corps : les charges électriques se produisent à la séparation

accumulation de charges électriques sur une partie isolée : étincelle de décharge entre la partie chargée et la terre


Triangle de l’explosion :

EXPLOSIONEXPLOSION

atmosphère explosive

propagationsource

d'inflammation

Déflagration propagation de l'inflammation par conductibilité

thermique vitesses de propagation l'ordre de 0,5 à 10 m/s surpression : quelques bars

Détonation propagation de l'inflammation par onde de choc vitesses de propagation supérieures à 1000 m/s surpression : quelques dizaines de bars

PropagationsPropagations

Quelles sont les substances inflammables les Quelles sont les substances inflammables les plus dangereuses ?plus dangereuses ?

La dangerosité d’un mélange avec l’air dépend de sa concentration en substance inflammable mais également des caractéristiques propres à cette substance. Il est donc nécessaire de classer ces différents combustibles suivant leur niveau de dangerosité.

Deux classements différents (gaz et vapeurs) :

– Groupes de gaz (ou subdivisions)– Classes de température

1er classement : Groupe de gaz1er classement : Groupe de gaz

EMI : Énergie Minimale d’Inflammation • Énergie minimale qui doit être fournie au mélange,

sous forme d’une flamme ou d’une étincelle, pour provoquer l’inflammation.

IEMS : L’Interstice Expérimental Maximal de Sécurité• C’est l’épaisseur maximale de la couche d’air entre 2

parties d’une chambre interne d’un appareil d’essai qui, lorsque le mélange interne est enflammé empêche l’inflammation du même mélange gazeux externe à travers un épaulement de 25 mm de longueur.

Quelques valeurs d'EMI (gaz et vapeurs)Quelques valeurs d'EMI (gaz et vapeurs)

• méthane 300 µJ I• butane 250 µJ IIA• éthanol 140 µJ IIA• éthylène 70 µJ IIB• oxyde d'éthylène 60 µJ IIB • hydrogène 17 µJ IIC• sulfure de carbone 15 µJ IIC

IEMSIEMS : : IInterstice nterstice EExpérimental xpérimental MMaximal de aximal de SSécuritéécurité

Appareil pour la détermination de l'IEMS :

Quelques valeurs d’IEMSQuelques valeurs d’IEMS

acétone 1,01 mm IIA méthane 1,14 mm I / IIA propane 0,92 mm IIA éthanol 0,91 mm IIA éther éthylique 0,87 mm IIB oxyde de propylène 0,70 mm IIB éthylène 0,65 mm IIB oxyde d'éthylène 0,59 mm IIB hydrogène 0,29 mm IIC acétylène 0,37 mm IIC sulfure de carbone 0,20 mm IIC


EMI et IEMS varient dans le même sens :

sens croissant du

risque


En conséquence, les matériels destinés à être utilisés dans une atmosphère explosive portent un groupe ou subdivision :

I, II, IIA, IIB ou IIC

2ème classement : Classes de température2ème classement : Classes de température

Les diverses substances peuvent s’enflammer à des températures différentes. Plus la température d’inflammation est faible, plus la substance est dangereuse.

méthane 595°C hydrogène 560°C acétone 465°C propane 470°C oxyde d'éthylène 430°C butane 287°C sulfure de carbone 102°C

sens croissant du

risque


En conséquence, les matériels destinés à être utilisés dans une atmosphère explosive sont classés de T1 à T6 en fonction de la température maximale de surface qu’ils génèrent :

Par exemple, un appareil dont la température maximale de surface est de 105 °C sera classé T4. Il appartient à l’utilisateur de vérifier que T4 (135°C) <TAI ATEX


Classe de température

ATEX poussièresATEX poussières

Une atmosphère explosive poussiéreuse réagit différemment d'une atmosphère explosive gazeuse.

• C ’est le nuage de poussière qui explose• La ventilation n'a pas le même effet• Le risque dépend également :

de la granulométrie du taux d'humidité

• La détection d'une atmosphère explosive poussiéreuse n'est pas facile

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