Aide à l’application de la réglementation ATEX (pour … · ... (code du travail, art. R232-12-23) et 3 arrêtés (8 et du 28 juillet 2003) : protection des travailleurs. La réglementation

Aide à l’application de la réglementation ATEX (pour une amélioration de la sécurité dans les (pour une amélioration de la sécurité dans les établissements d’enseignement supérieur)

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Sommaire

� Phénoménologie des explosions d’ATEX� Rappel sur la réglementation ATEX et sur son

applicationapplication� Dimensionnement des zones ATEX

• Cas d ’un épandage accidentel de liquide• Cas d ’une fuite de gaz sous pression

Sommaire



• Cas d ’une fuite de gaz sous pression• Cas d ’un épandage accidentel de liquide

Le Phénomène d’explosion

� Définition d’une explosion� Cas d’une explosion d’ATEX


� Deux régimes de propagation– la déflagration– la détonation– la détonation


� Amorçage de l’explosion par une source d’inflammation� flammes nues (briquet, chalumeau, brûleur…)� 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


� Effets d’une explosion• effets thermiques• effets mécaniques :

–onde de surpression aérienne–projection de débris


� Etat des substances impliquées dans une explosion d’ATEX• gaz inflammables• gaz inflammables• liquides inflammables• solides pulvérulents


� Une substance combustible (ou inflammable) est caractérisée par :� son oxydabilité� 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


Combustion de l ’acétone dans l ’air :

C3H6O + 4 O2 + 15,08 N2 =3H O + 3CO + 15,08 N + (∆H = -1692 kJ/kg)3H2O + 3CO2 + 15,08 N2 + (∆H = -1692 kJ/kg)

La teneur en acétone d’un mélange acétone-air stoechiométrique vaut :

Cst = 1/(1 + 4 + 15,08) = 5 % mol. ou % vol.

Un tel mélange est « inflammable » ou « explosif »


� La prévention des explosions d’ATEX consiste à supprimer l’une des conditions nécessaires à l’occurrence d’une explosion :nécessaires à l’occurrence d’une explosion :

• Présence du combustible,• Présence du comburant (inertage),• Proportions comburant/combustible en dehors du domaine

d’explosivité : dilution à l’air du combustible• Suppression des sources d’inflammation


� L’inertage, c’est la limitation de la teneur en comburant par introduction d’un gaz inerte (N2, CO2…), dans des conditions contrôléesconditions contrôlées

� Caractéristique de concentration limite en oxygène (CLO)

Diagramme ternaire d’explosivité

100 % Combustible

Formation Formation Formation Formation GP SUP 18 juin 2009 GP SUP 18 juin 2009 GP SUP 18 juin 2009 GP SUP 18 juin 2009 13131313/89/89/89/89

100 % Air 100 % Inerte

LIE

LSE

A

C

Conditions de l’inertage100 % Combustible


100 % Air100 % Inerte

LIE

LSE

BA

C

CLO = 0,21 x CLA = 0,21.(teneur en air au point C)


� La suppression de toutes les sources d ’inflammation actives permet d’empêcher les explosions d’ATEXexplosions d’ATEX� La mise en œuvre de ce principe exige de n’installer que des

matériels électriques et non-électriques de catégorie qui ne soient pas une source d’inflammation des ATEX (conformément à l’arrêté 96-1010)

� La prévention des décharges électrostatiques demeure cependant difficile, d’autant plus que ce phénomène peut mettre en cause les opérateurs


� Il existe différents moyens de protection contre les effets des explosions :

• matériel résistant à la surpression,• matériel résistant à la surpression,• protection par évent d’explosion• protection par suppresseur d’explosion• dispositifs d’isolement

(tex,Pex)

3

4

5

6

7

8

P (bar)

αααα tg αααα = (dp/dt)ex


0

1

2

0 100 200 300 400 500 600 700

t (ms)

Courbe pression-temps, obtenue au cours de l’explos ion d’un mélange air-CH 4, à 10 % vol de CH 4, enflammé au centre d’un récipient sphérique de 2 m 3


� La protection par évent� Elle consiste à limiter la pression développée dans un

confinement par une explosion, en déchargeant les gaz confinement par une explosion, en déchargeant les gaz d’explosion à travers un orifice (évent)

� La pression résiduelle ne doit pas dépasser la pression maximale admissible dans le confinement



� Un arrête-flamme (AF) permet d’arrêter la flamme se propageant dans une ATEX gazeuse contenue dans une canalisation.


� Un système d’isolement permet d’empêcher la propagation de la flamme d’une explosionIl est installé dans une canalisation qui relie � 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


� Parmi les vannes d’isolement, on distingue :� des systèmes à activer

• (vannes à fermeture rapide)� des systèmes passifs

(vannes VENTEX, écluses rotatives)• (vannes VENTEX, écluses rotatives)

Sommaire




La réglementation ATEX

DEUX DIRECTIVES ATEX:DEUX DIRECTIVES ATEX:

Directive 94/9/CE : concerne le rapprochement des législations des États membres pour les appareils et les


législations des États membres pour les appareils et les systèmes de protection utilisés en atmosphères explosives

Directive 1999/92/CE :concerne les prescriptions minimales visant à améliorer la protection en matière de sécurité et de santé des travailleurs susceptibles d ’être exposés au risque d ’atmosphères explosives(15 ème directive particulière de la directive 89/391/CEE)


Au niveau français� décret 96-1010 (ministère chargé de l ’industrie) : appareils et

systèmes de protection destinés à être utilisés en ATEX


� décrets 2002-1553 et 2002-1554 (code du travail, art. R232-12-23) et 3 arrêtés (8 et du 28 juillet 2003) : protection des travailleurs

La réglementation ATEXAu niveau français

� l ’arrêté du 28 juillet qui modifie les conditions d ’installation des matériels électriques en zone ATEX (remplace l ’arrêté du 19 décembre 1988)

� l’arrêté du 8 juillet qui complète les dispositions sur la protection


� l’arrêté du 8 juillet qui complète les dispositions sur la protection des travailleurs exposés aux risques des ATEX et sur le classement en zones ATEX

� l’arrêté du 8 juillet 2003 sur la signalisation des zones ATEX

EX


� Exigences réglementaires� Evaluation des risques d’explosion� Classification en zones ATEX


� 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


� Pour évaluer les risques d’explosion, il faut tenir compte :� des propriétés des produits mis en œuvre, de la nature des


� 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 d’inflammation des ATEX� de l’étendue des conséquences de l ’inflammation des ATEX


� Notion de zone ATEX� Classement selon la fréquence et la durée de présence des ATEX� Le classement doit aussi tenir compte de l’intensité des effets


� Le classement doit aussi tenir compte de l’intensité 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»


Six zones ATEX sont définies :� zones 0, 1 et 2 pour les ATEX dangereuses formées à partir d ’un

gaz, d ’une vapeur ou d ’un aérosol,


� zones 20, 21 et 22 pour les ATEX dangereuses formées à partir d’un pulvérulent


Zone 0 ou 20


emplacements où une ATEX dangereuse est présente en permanence ou pendant de longues périodes ou fréquemment


Zone 1 ou 21

emplacements où une ATEX dangereuse est


emplacements où une ATEX dangereuse est susceptible de se présenter occasionnellement en fonctionnement normal


Zone 2 ou 22

emplacements où une ATEX dangereuse n'est pas


emplacements où une ATEX dangereuse n'est pas susceptible de se présenter en fonctionnement normal ou, si elle se présente néanmoins, n'est que de courte durée


� Le document relatif à la protection contre les explosions doit faire apparaître :� 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

La réglementation ATEX� Les mesures de prévention/protectionElles peuvent être organisationnelles :

� formation des travailleurs exposés aux risques d ’explosion� instructions écrites et autorisation d’exécuter certains travaux

(consignes, procédures, permis de feu ...), y compris pour les


(consignes, procédures, permis de feu ...), y compris pour les entreprises intervenantes

ou techniques :� prévention des ATEX par la ventilation ou l’aspiration à la source

et par un contrôle de l ’atmosphère des locaux� prévention des ATEX par l’inertage� prévention de l ’inflammation des ATEX par la suppression de

toutes les sources d ’inflammation (y compris celles d ’origine électrostatique)

La réglementation ATEX� Les mesures de prévention/protectionElles peuvent être techniques :

� prévention des ATEX par la ventilation ou l’aspiration à la source et par un contrôle de l ’atmosphère des locaux

� prévention des ATEX par l’inertage


� prévention des ATEX par l’inertage� prévention de l ’inflammation des ATEX par la suppression de

toutes les sources d ’inflammation (y compris celles d ’origine électrostatique)

� protection contre les effets des explosions au moyen de différents systèmes (évents d’explosion, suppresseurs d’explosion, systèmes d’isolement, arrête-flamme)

� utilisation de détecteurs et d’alarmes

La formation d'une ATEXdangereuse est-elle possible ?[chap. 2.2.4.]

Aucune mesure deprotection n'estnécessaire

-



-

Y a-t-il des substancesinflammables ? [chap. 2.2.1.] NONOUI

Une ATEX peut-elle se former parune répartition suffisante dans l'air[chap. 2.2.2.]

NONOUI

Où une ATEX peut-elle se former ?[chap.2.2.3.]

Limiter autant que possible la formationd'ATEX dangereuses !

Peut-on empêcher de manière fiable

Mesures deprotectionnécessaires

OUI NON

Ensuite

Aucune autremesure deOUI

� Logigramme du guide

Réduire les effets des explosions à un niveauinnoffensif

Peut-on empêcher de manière fiablela formation d'une ATEXdangereuse ? [chap. 2.2.5]NON

Peut-on empêcher de manière fiablel'inflammation d'une ATEXdangereuse ? [chap. 2.2.6]

OUINON

Eviter les sources d'inflammation activesselon le découpage en zones de l'espace

contenant une ATEX dangereuse

D'autresmesures sontnécessaires

D'autresmesures sontnécessaires

Comment un espace contenant une ATEXdangereuse peut-il être délimité en zones?Ensuite

mesure deprotectionnécessaire

Aucune autremesure deprotectionnécessaire

OUI

européen sur la directive 1999/92/CE


Y a-t-il des substances inflammables ?� Pulvérulents


� Pulvérulents� Nature, oxydabilité (essai ATD/ATG), données de la littérature

� Liquides� Point d’éclair

� Gaz


Une ATEX peut-elle se former par une répartition suffisante dans l’air ?


� Envisager toutes les situations possibles� Normales et anormales (dysfonctionnement),� Toutes les phases de fonctionnement (démarrage, arrêt,

maintenance…)� Décrire précisément chaque situation� Tenir compte du retour d’expériences d’accident


Où une ATEX peut-elle se former ?� Expliciter les conditions de formation de l’ATEX

�


� Normales et anormales (dysfonctionnement),� Formation d’ATEX à l’air libre ou en milieu confiné


La formation d’une ATEX dangereuse est-elle possible?


� Une ATEX dangereuse est une « ATEX qui se présente en quantités telles que des précautions spéciales sont nécessaires » (autrement dit : si des précautions spéciales ne sont pas mises en œuvre, le risque est laissé en l ’état et il ne peut pas être considéré comme maîtrisé; les exigences de la réglementation ne sont alors pas satisfaites)


La formation d’une ATEX dangereuse est-elle possible?


� Critères d’appréciation de la dangerosité de l’ATEX� dépend du volume de l’ATEX (plus le volume est grand plus

l’ATEX sera dangereuse)� dépend aussi de l’emplacement relatif de l’ATEX par rapport aux

travailleurs


Evaluation de la dangerosité des ATEX� Un travailleur qui n’est soumis qu’au rayonnement d’une ATEX est

peu exposé ; en revanche, il est très vulnérable au contact avec la


peu exposé ; en revanche, il est très vulnérable au contact avec la flamme d’une ATEX

� La flamme d’une ATEX occupera, en fin de combustion un volume environ 10 fois plus grand que le volume initial de l’ATEX ; la dangerosité dépend en premier lieu de son volume V

� La dangerosité dépend aussi de la vulnérabilité du poste de travail par rapport aux différents types d’effet (thermiques ou mécanique) ainsi que de l’emplacement relatif de l’ATEX et du poste de travail


Evaluation de la dangerosité des ATEX� Le guide européen suggère qu’un ATEX n’est dangereuse que si :

�


� V > 10 litresou� V/v > 10000

� (v est le volume du confinement dans lequel se produit l’explosion de l’ATEX)


Evaluation de la dangerosité des ATEX� La règle des 10 litres est assez grossière�


� La règle du 1/10000ème ne vaut que pour les effets de surpression produits à l’intérieur d’un local où se produit l’explosion d’une ATEX

� l’explosion d’une ATEX dans un confinement de volume v < 10 litres peut faire éclater le confinement


Peut-on empêcher de manière fiable la formation d’une ATEX dangereuse ?


� Diminution de la température de mise en œuvre d’un liquide inflammable suffisamment en dessous de son point d’éclair

� Ventiler un local de travail à un débit suffisant pour ne pas dépasser 25 % LIE du gaz ou de la vapeur considéré (10 % LIE s’il y a présence de personnel)

� Pulvérulents : nettoyage des locaux de travail par aspiration à la source (pas de soulèvement)


Peut-on empêcher de manière fiable la formation d’une ATEX dangereuse ?


� Dans une installation confinée, mettre en œuvre la technique de l’inertage

� Mettre en œuvre un mélange combustible – comburant – inerte dont la composition se situe au-delà de la LSE n’est pas une mesure fiable car la dilution à l’air du mélange conduit à la formation d’une ATEX


Comment un espace contenant une ATEX dangereuse peut-il être délimité en zones?


� Le classement en zone découle directement de l’analyse du risque explosion et il ne doit donc pas être fait a priori

� Le classement en zone sert à la définition des emplacements où doivent être installés les matériels électriques et non-électriques qui ne doivent pas être une source d’inflammation des ATEX


Appareils pouvant être installés en zone ATEX : � Les appareils installés en zone doivent être conformes aux catégories


� 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


Comment un espace contenant une ATEX dangereuse peut-il être délimité en zones?

� Certaines références font état d’une correspondance entre type de zone et du rée de persistance de l’ATEX


zone et du rée de persistance de l’ATEX

� Zone 0 > 1000 heures/an� Zone 1 10 < heures/an < 1000 � Zone 2 1 < heures/an < 10 � NC < 1 heure/an

� Cette notion de durée a l ’inconvénient de ne pas tenir compte des activités saisonnières, etc.

Sommaire

� Phénoménologie des explosions d’ATEX� Rappel sur la réglementation ATEX� Dimensionnement des zones ATEX


Dimensionnement des zones ATEX

Il faut partir de la physique du phénomène à l’origine de la formation de l’ATEX

� Cas d’un milieu confiné : � ATEX présente dans la totalité du volume d’un récipient


� ATEX présente dans la totalité du volume d’un récipient� Evaporation d’un solvant au cours du séchage d’une peinture

� Cas d’un milieu ouvert :� Liquide inflammable répandu� Fuite d’un gaz inflammable


Dimensionnement forfaitaire� Plusieurs normes existent

� Gaz/Liquides : NF EN 60079-10

� Pulvérulents : NF EN 61241-10


� Pulvérulents : NF EN 61241-10

� Elles proposent un dimensionnement forfaitaire� Ceci présente l’inconvénient de sur-dimensionner les zones, voire de les surclasser.� Par exemple, pour un épandage accidentel dans un endroit « peu ventilé », un classement en zone 1 est proposé alors que, s’agissant d’un dysfonctionnement, un classement en zone 2 suffit




Cas de la norme NF EN 60079-10� Elle introduit la notion d’un volume théorique Vz qui est le volume

maximal de l’ATEX formée pour une source de dégagement de débit (dG/dt)max donné


� Vz n’a pas de réalité physique dans la mesure où sa définition ignore l’existence d’un champ de concentration à partir d’une source de dégagement ponctuelle, par exemple un orifice de fuite


où

( )293T

LIEkCdt/dG

fVz max ×××

×=


où• (dG/dt)max est le débit maximal de dégagement de la source (en kg/s)• T est la température ambiante (en Kelvin)• C est le nombre de renouvellements d ’air frais (en h-1) de l ’emplacement

de l ’ATEX• LIE est la LIE du gaz ou de la vapeur concernée (en kg/m3)• k est un facteur de sécurité compris entre 0,25 et 0,5 qui dépend du degré

de dégagement de la source• f est un facteur de sécurité compris entre 1 et 5, qui dépend de l ’efficacité

de la ventilation

Sommaire



Cas d’un épandage accidentel de liquide

� Dimensionnement de l’ATEX formée� La situation dans laquelle un liquide inflammable est répandu sur

le sol…) ou contenu dans un récipient ouvert à l’air libre et à l’origine de la formation d’une ATEX


� Les conditions de formation d ’une ATEX à partir des vapeurs émises en milieu ouvert par un liquide inflammable sont d ’abord liées à la température T du liquide comparé à son Pt d ’éclair PE : une ATEX se forme certainement à la surface du liquide si T > PE

� C ’est le cas pour un liquide dont le PE est inférieur à la température ambiante ; C ’est aussi le cas pour un liquide dont le Pt d ’éclair est supérieur à la température ambiante mais qui est mis en œuvre à T > PE


� Dimensionnement de l’ATEX formée� En milieu fermé, la paramètre à considérer est la température

limite inférieure d ’explosivité (TLIE)� Si le liquide est contenu dans un récipient fermé et si la phase


liquide est présente, il s ’établit un équilibre liquide-vapeur qui est tel que la pression de vapeur saturante Psat ne dépend que de la température T du liquide

� Si la température du liquide est connue, on peut calculer la concentration des vapeurs dans le ciel :

[C]T = pvap / Patm,La concentration des vapeurs dans le ciel augmente lorsque T augmente


�

Cas de l ’acétone (PE = -20°C)Concentration (en % dans l'air)

70

80

90

100

Concentration (en % dans l'air)

70

80

90

100


0

10

20

30

40

50

60

70

-25 -5 15 35 55 75

Température du liquide (en °C)

0

10

20

30

40

50

60

70

-25 -5 15 35 55 75

Température du liquide (en °C)TLIE = TLIE = TLIE = TLIE = ---- 22 22 22 22 °°°°CCCC

LIE = 2.6 %LIE = 2.6 %LIE = 2.6 %LIE = 2.6 %

LSE = 13 %LSE = 13 %LSE = 13 %LSE = 13 %

TLSE = 7 TLSE = 7 TLSE = 7 TLSE = 7 °°°°CCCC Teb = 56 Teb = 56 Teb = 56 Teb = 56 °°°°CCCC


Liquides Point d’éclair TLIE TLSE

Acétone -20°C -22°C 7°C

Hexane -22°C - 26 °C 4,5 °C


Si la température ambiante est contrôlée et voisine de 20°C, une ATEX est présente en permanence seulement dans le cas de l ’éthanol.

Hexane -22°C - 26 °C 4,5 °C

Ethanol 12°C 11 °C 41,5 °C


� Si au contraire, le liquide est contenu dans un récipient ouvert, aucun équilibre ne peut s ’établir

� Le liquide s ’évapore� Le débit d ’évaporation du liquide dépend d ’un certain nombre de

paramètres


paramètres� Pour caractériser le volume V de l ’ATEX formée, il faut accéder au

débit d ’évaporation du liquide

�


� L’INERIS a réalisé en 2006, avec le concours de l’INRS, une campagne de mesures d’évaporation de 3 liquides (acétone, n-hexane et éthanol), contenus dans un bac rectangulaire de 1 m2, soumis à un vent horizontal de 0,3 ou 0,9 m/s

� Simultanément, des mesures de concentration de l’atmosphère


� Simultanément, des mesures de concentration de l’atmosphère présente sous le vent du bac ont été effectuées

�

Dispositif expérimental



� Cette campagne d’essais a permis d’établir la formule empirique suivante qui donne le débit d’évaporation q d’un liquide contenu dans un récipient, en fonction de certains paramètres



où :• q est le débit d’évaporation du liquide (en kg/h)

• M est la masse molaire du liquide (en g)

• S est la surface de la flaque de liquide, ou la surface de l’ouverture du

( ) ( ) 0,4

atmMvS

PTsPsat

7,5d-15q ××××=


• S est la surface de la flaque de liquide, ou la surface de l’ouverture du récipient contenant le liquide (en m2),

• d est la distance entre le plan de l’ouverture du récipient et le niveau du liquide dans le récipient (en m),

• v est la vitesse de l’air à la surface du liquide ou dans le plan de l’ouverture du récipient (en m/s). Elle doit être comprise entre 0,3 et 1 m/s,

• Ts est la température du liquide à sa surface (en K)

• Psat est la pression de vapeur saturante du liquide à la température Ts(en Pa),

• Patm est la pression atmosphérique (en Pa)


� Simultanément aux mesures de débit d ’évaporation, l ’INERIS a effectué des mesures de concentration

� La LIE est atteinte à proximité immédiate de la surface du liquide et du bord du bac, mais dès que l’on s’éloigne sous le vent du


et du bord du bac, mais dès que l’on s’éloigne sous le vent du bac, la concentration en vapeur passe nettement en dessous de la LIE

Dispositif expérimental

Sens du flux d'air

Bac 1 m²

Y =

0

X = 0 mm

X=150 mm

O


X=150 mm

X=350 mm

Y= -500 mm Y=250 mm

Y= 750 mmX= 750 mm

Y= 1000 mm

X= 1550 mm

X= 2500 mm

IR4 IR2IR5 IR3 IR1


2,6 LIE

2

2,5

3

c (%

vol

.)

Essai n°5 - acétone - V=0,9 m/s - (y=0 ; z=0)

Essai n°5 - acétone - V=0,9 m/s - (y=0,25 ; z=0)

Essai n°5 - acétone - V=0,9 m/s - (y=0 ; z=0,05)

Essai n°5 - acétone - V=0,9 m/s - (y=0,25 ; z=0,05)


0,05 VME0

0,5

1

1,5

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

x (m)

c (%

vol

.)

2,6 LIE

1,5

2

2,5

3

c (%

vol.)




0,05 VME0

0,5

1

1,5

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

x (m)

c (%

vol.)


où :• Q est le débit de ventilation (en Nm3/h)

SLIEM

RTkq 100Q ×

××=


• Q est le débit de ventilation (en Nm3/h)

• q est le débit d ’évaporation du liquide (en kg/h.m2)

• S est la surface de la flaque (en m2)

• R est la constante des gaz, soit 0,082 atm x l

• T est la température de l ’air (en K)

• M la masse molaire du liquide (en g)

• LIE est la LIE du liquide (en % vol.)

• k est un coefficient de sécurité valant entre 1 et 10

Sommaire



Cas d’une fuite de gaz

� La situation dans laquelle un gaz inflammable est contenu sous pression dans un confinement et où il est déchargé dans l ’air ambiant à travers un orifice de fuite, est à l ’origine de la formation certaine d ’une ATEX


formation certaine d ’une ATEX


� Soit un gaz inflammable contenu dans un confinement (bouteille, canalisation…) sous la pression P et soit un orifice de fuite circulaire de diamètre D


Orifice de fuite circulaire de diamètre D

Canalisation souspression P d ’un gaz inflammable


� Le gaz est déchargé sous la forme d ’un jet qui, selon la valeur de P est subsonique ou supersonique (supercritique),

� Ce jet est plus ou moins turbulent, de sorte que le gaz se mélange avec l ’air dans les turbulences du jet et forme une


mélange avec l ’air dans les turbulences du jet et forme une ATEX


� Caractérisation de l ’ATEX formée :� les paramètres dont dépendent la forme et le volume de

l ’ATEX formée doivent être identifiés� si le gaz est déchargé en champ libre, c ’est-à-dire en


� si le gaz est déchargé en champ libre, c ’est-à-dire en absence d ’obstacles, la concentration en gaz du mélange air-gaz suit une loi de décroissance hyperbolique sur l ’axe du jet

� il existe un point de l ’axe du jet où la concentration en gaz est égale à la LIE

LSE = 75

60

80

100c

(% v

ol.)

LIE = 4

xLIE xxLSE0

20

40

c (%

vol

.)


� Caractérisation de l ’ATEX formée :� dans un plan perpendiculaire à l ’axe du jet, la

concentration en gaz du mélange air-gaz décroît en fonction de la distance à l ’axe du jet, suivant une loi de


fonction de la distance à l ’axe du jet, suivant une loi de Gauss les paramètres dont dépendent la forme et le volume de

xLIE

LIE


Orifice de fuite

Emplacement de la zone de mélange de l ’air et du gaz où il n ’y a pas d ’ATEX


Orifice de fuiteparce que le gaz y est trop dilué

Emplacement de la zone de mélange de l ’air et du gaz où une ATEX est présente

Axe du jet

Canalisation souspression de gaz Emplacement de la zone de mélange

proche de l ’orifice de fuite où il n ’y a pas d ’ ATEX parce que le gaz y est trop concentré

Lieu des points où la concentration en gaz est égale à la LIE


� Caractérisation de l’ATEX formée� les dimensions de l ’ATEX ne dépendent pas du temps (le

volume de l ’ATEX reste constant si la pression dans la canalisation reste constante)


canalisation reste constante)� les dimensions de l ’ATEX ne dépendent que :

o de la nature du gaz inflammableo de la pression de ce gaz dans la canalisationo de la section de l ’orifice de fuite


� L ’INERIS a développé dans les années 90 un modèle (EXPLOJET) qui permet de calculer le champ de concentration crée par la fuite en champ libre, de même que le volume d ’ATEX V et le débit massique du jet.


débit massique du jet.


Caractérisation de l ’ATEX formée dans le cas du méthane sous P = 200 bar et pour D = 0,1 mm :

�distance à la LIE sur l ’axe du jet : x = 14 cm


�distance à la LIE sur l ’axe du jet : xLIE = 14 cm �distance maximale à la LIE dans un plan perpendiculaire à l ’axe du jet : yLIE = 1 cm�volume de l ’ATEX : V = 23 cm3

�débit volumique du jet : q =1,38 Nm3/h �débit massique du jet : q’ = 0,3 g/s


Caractérisation de l ’ATEX formée dans le cas du méthane sous P = 200 bar et pour D = 1 mm :

�distance à la LIE sur l ’axe du jet : x = 1,4 m


�distance à la LIE sur l ’axe du jet : xLIE = 1,4 m �distance maximale à la LIE dans un plan perpendiculaire à l ’axe du jet : yLIE = 10 cm�volume de l ’ATEX : V = 23 dm3

�débit volumique du jet : q =138 Nm3/h �débit massique du jet : q’ = 30 g/s


Caractérisation de l ’ATEX formée dans le cas de l’hydrogène sous P = 200 bar et pour D = 1,13 mm (1 mm2):

�distance à la LIE sur l ’axe du jet : x = 5,5 m


�distance à la LIE sur l ’axe du jet : xLIE = 5,5 m �distance maximale à la LIE dans un plan perpendiculaire à l ’axe du jet : yLIE = 37 cm�volume de l ’ATEX : V = 1,4 m3


� Caractérisation de l ’ATEX formée :

� si le gaz n ’est pas déchargé en champ libre, c ’est-à-dire si le jet rencontre un obstacle, la forme de l ’ATEX change


si le jet rencontre un obstacle, la forme de l ’ATEX change

� son volume ne change pas tant que c ’est de l ’air pur (non chargé de gaz) qui est entraîné dans le jet


� Caractérisation de l ’ATEX formée :

� pour certaines conditions géométriques de l ’obstacle (obstacle concave), ce n ’est plus de l ’air pur qui est


(obstacle concave), ce n ’est plus de l ’air pur qui est entraîné dans le jet mais de l ’air qui s ’enrichit progressivement en gaz

� le volume de l’ATEX peut alors augmenter au cours de la fuite


� Caractérisation de l ’ATEX formée :� c ’est là que la ventilation du local doit être prise en

compte� cette ventilation doit être suffisante pour que, en fonction


� cette ventilation doit être suffisante pour que, en fonction du débit de fuite, il ne puisse pas s ’accumuler d ’ATEX dans le local


Le débit de ventilation Q doit être tel que :

LIE/kq100Q ××≥


oùLIE est la LIE du gaz inflammable (en % vol.)Q est le débit de ventilation du local en (Nm3/h)q est le débit volumique de fuite (en Nm3/h)k est un coefficient de sécurité généralement pris égal à 4 s’il n’y a pas de poste de travail à proximité et à 10 dans le cas contraire

Documents

Aide à l’application de la réglementation ATEX (pour … · ... (code du travail, art. R232-12-23) et 3 arrêtés (8 et du 28 juillet 2003) : protection des travailleurs. La réglementation