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2.1.19. Les atmosphères explosibles | |
La directive 94/9/CE répartit les appareils et les systèmes de protection destinés à être utilisés en atmosphères explosibles. La directive 1999/92/CE prévoit la classification en zones, par l'employeur, des lieux de travail où peuvent se former des atmosphères explosives et détermine quels groupes et catégories d'appareils de protection devraient être utilisés dans chaque zone.
Définitions
- Atmosphère explosive : mélange avec l'air, dans les conditions atmosphériques, de substances inflammables sous forme de gaz, vapeurs, brouillards ou poussières dans lequel, après que l'inflammation se soit produite, la combustion de propage à l'ensemble du mélange non brûlé. - Atmosphère explosive dangereuse : atmosphère explosive qui, si elle explose, entraîne un dommage. - Atmosphère explosible : atmosphère susceptible de devenir explosive par suite de conditions locales et opérationnelles.
Identification du phénomène dangereux
Pour identifier le phénomène dangereux de l'explosion, différentes caractéristiques sont à prendre en compte : la combustion, l'inflammation et le comportement lors de l'explosion.
- La combustion
Si l'on considère la définition de l'atmosphère explosible, les caractéristiques du mélange de la substance inflammable avec l'air doivent être déterminées. Il faut notamment prendre en compte :
- le point d'éclair. C'est la température minimale à laquelle, dans des conditions d'essais spécifiées, un liquide donne suffisamment de gaz ou de vapeur combustible capable de s'enflammer momentanément en présence d'une source d'inflammation active, - les limites du domaine d'explosivité. Il faut considérer la LIE : limite inférieure du domaine d'explosivité et la LSE : limite supérieure du domaine d'explosivité,
- la concentration limite en oxygène (CLO), ou le cap en oxygène. Il s'agit de la concentration maximale en oxygène d'un mélange de substances inflammables, d'air et d'un gaz inerte dans lequel une explosion ne se produit pas.
- L'inflammation
Pour identifier un phénomène dangereux, les caractéristiques d'inflammation de l'atmosphère explosive doivent également être déterminées.
Il faut tenir compte par exemple de :
- l'énergie minimale d'inflammation. L'énergie minimale d'inflammation (EMI), exprimée en joules, permet de classer les substances inflammables (gaz, vapeur ou brouillard). C'est la plus faible énergie (énergie électrique stockée dans une capacité, dans des conditions d'essais) qui, lors de la décharge, est juste suffisante pour obtenir l'inflammation de l'atmosphère la plus facilement inflammable, - la température minimale d'inflammation d'une atmosphère explosive, - la température minimale d'inflammation d'une couche de poussières.
- Le comportement lors de l'explosion
Le comportement de l'atmosphère explosive après inflammation doit être caractérisé par des données telles que :
- la pression maximale d'explosion (pmax). Pression maximale obtenue dans un récipient fermé lors de l'explosion d'une atmosphère explosible, - la vitesse de montée en pression de l'explosion ((dp/dt)max). Dans des conditions d'essais spécifiées, valeur maximale de la montée en pression par unité de temps obtenue dans un récipient fermé lors de l'explosion. - l'interstice expérimental maximal de sécurité (IEMS), exprimé en mm. C'est l'interstice maximal du joint entre les deux parties de la chambre interne d'un appareil d'essai qui, lorsque le mélange gazeux interne est enflammé et dans des conditions spécifiées, empêche l'inflammation d'un mélange gazeux externe à travers un joint de 25 mm de longueur, quelle que soit la concentration dans l'air du gaz ou de la vapeur essayé. L'IEMS est une propriété du mélange de gaz donné.
Valeurs limites d'exposition professionnelle
Les valeurs limites d'exposition doivent être considérées comme des objectifs minimaux de protection de la santé.
Elles représentent la concentration dans l'air d'un composé chimique que peut respirer une personne, pendant un temps déterminé, sans risque d'altération de sa santé, même si des modifications physiologiques sont parfois tolérées.
Elles sont exprimées en ppm volume (cm3/m3) ou en mg/m3. Deux valeurs limites indicatives ont été définies en France :
- Valeur limite d'exposition (VLE)
Elle s'applique pour des périodes de durée maximale égale à 15 minutes. Cette valeur vise à protéger contre un risque d'intoxication aiguë ;
- Valeur limite moyenne d'exposition (VME)
Elle s'applique pour une période d'exposition de huit heures. C'est une valeur moyenne qui peut être dépassée sur de courtes périodes. Il existe aussi huit valeurs limites réglementaires.
Exemple de caractéristiques de produits inflammables
Température d'ébullition
Point d'éclair
Température d'auto- inflammation
LIE - LSE
Benzène
+ 80 °C
- 11 °C
+ 560 °C
1,4 % - 7,1 %
Ammoniac
- 33 °C
Gaz
+ 650 °C
16,0 % - 25,0 %
Méthane
- 161 °C
Gaz
+ 537 °C
5,0 % - 15,0 %
Butane
0 °C
Gaz
+ 405 °C
1,9 % - 8,5 %
Pentane
+ 36 °C
- 40 °C
+ 260 °C
1,5 % - 7,8 %
Octane
+ 125 °C
+ 13 °C
+ 220 °C
1,0 % - 6,5 %
Tableaux des caractéristiques d'inflammabilité et d'explosivité de quelques gaz et vapeurs
Gaz et vapeurs
Températures d'auto-
inflammation
(en °C)
Energies minimales d'inflammation
(µJ)
LIE
(%)
LSE
(%)
Pression maximale d'explosion (bar)
Vitesse maximale
de montée
en pression (bar/s)(dans l'air / dans l'oxygène)
Acétylène
305/295
17/0,2
2,5/2,5
81/93
10.5
850
Acétone
-
1150/2,4
2,6/2,6
13/60
7
140
Acrylonitrile
-
-
-
-
7,8
200
Alcool butylique
-
-
-
-
7,45
190
Alcool éthylique
-
-
-
-
7
170
Alcool méthylique
-
-
-
-
6.5
230
Alcool propylique
-
-
-
-
6.5
135
Benzène
-
-
1,3/1,3
7,9/30
7
160
Butane
285/275
250/9
1,8/1,8
8,4/49
7
160
Cyclohexane
-
-
-
-
7.5
155
Essence 100/130
435/310
-
1,4/1,4
-
-
-
Ethane
510/500
250/2
3/3
12,5/66
7
180
Ether éthylique
7.5
210
Ethylène
485/480
70/1
2,7/2,9
36/80
8.5
600
Hexane
225/215
288/6
1,2/1,2
7,4/52
6.6
180
Hydrogène
545/540
17/1,2
4/4
75/95
7.3
800
Méthane
-
300/3
5/5
15/61
-
-
Méthanol
-
-
6,7/6,7
36/93
-
-
Oxyde de carbone
600/580
-
12,5/12,5
74/94
-
-
Oxyde de diéthyle
180/170
200/1,3
1,9/2
36/82
-
-
Propane
480/470
-
2,2/2,3
10/45
7
180
Toluène
6,6
170
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