Composants à l'origine d'une explosion : matériaux inflammables, oxygène, source d'inflammation
Une explosion est une réaction exothermique avec une libération soudaine d'une grande quantité d'énergie, ce qui provoque une forte onde de choc.
Une explosion se produit en présence d'un matériau inflammable, d'oxygène et d'une source d'inflammation. Si un composant manque, la réaction exothermique ne se produit pas.
Pour éviter les explosions en toute sécurité, il existe différentes mesures de protection contre les explosions. ____Alors que la présence d'une atmosphère explosive est empêchée dans le cas de la protection anti-explosion primaire __, une explosion est empêchée de manière sûre dans le cas de la protection anti-explosion secondaire __en évitant de manière constructive les sources d'inflammation efficaces. Les sources d'inflammation efficaces sont par exemple les étincelles électriques et les surfaces chaudes des équipements électriques ou les arcs électriques, l'électricité statique, etc. Selon l'application, il existe différents modes de protection avec divers principes de protection pour la protection anti-explosion secondaire. Par ailleurs, il existe également la protection anti-explosion tertiaire ____. Il s'agit de mesures constructives qui permettent de réduire les conséquences d'une explosion à un niveau acceptable.
L'aperçu suivant se concentre sur la protection anti-explosion secondaire. Lors du choix de l'appareil, en fonction des modes de protection, l'utilisateur doit analyser la nature du danger ainsi que sa durée et sa fréquence. Le type de danger se réfère à l'examen des sources d'inflammation en fonction de la température d'inflammation et de l'énergie d'inflammation. En ce qui concerne la durée et la fréquence du danger, le lien est établi entre le classement en zones ainsi que la catégorie d'appareils et le niveau de protection d'appareil.
Les appareils destinés à être utilisés dans des atmosphères explosives du groupe II (gaz) sont répartis en classes de température (T1 - T6) qui indiquent la température de surface maximale pouvant être atteinte par l'appareil. La température de surface s'applique à toutes les parties d'un appareil électrique
qui peuvent entrer en contact avec le mélange gazeux explosif.
Un appareil ne peut être utilisé que si la température attribuée à la classe de température est inférieure à la température d'inflammation du mélange de gaz. Les appareils marqués d'une classe de température plus élevée, donc d'une température de surface plus basse, peuvent également être utilisés avec des mélanges de gaz ayant une température d'inflammation plus élevée. Un appareil portant le marquage T6 peut donc être utilisé pour tous les gaz.
Pour les poussières, on ne fait pas de distinction entre les classes de température (T1 - T6). Les appareils du groupe III (poussières) sont identifiés par une température de surface maximale. Les dépôts de poussière supplémentaires doivent être pris en compte. Dans les Principes de base de la protection anti-explosion (voir téléchargement), vous en apprendrez davantage sur les limites de température.
| Température de surface maximale en °C | Plage de température d'inflammation en °C | Exemples | |
|---|---|---|---|
| Classe de température | |||
| T1 | 450 | > 450 | Monoxyde de carbone, méthane, hydrogène |
| T2 | 300 | > 300 ... ≤ 450 | Acétylène, butane, éthylène |
| T3 | 200 | > 200 ... ≤ 300 | Essence, sulfure d'hydrogène, cyclohexane |
| T4 | 135 | > 135 ... ≤ 200 | Acétaldéhyde, éther diéthylique (aucune autre substance) |
| T5 | 100 | > 100 ... ≤ 135 | Aucune substance |
| T6 | 85 | > 85 ... ≤ 100 | Sulfure de carbone |
Les appareils destinés à être utilisés dans des atmosphères explosives du groupe II (gaz) et III (poussières) sont classés en groupes (IIA-IIC, IIIA-IIIC) qui indiquent l'énergie maximale d'inflammation de l'appareil.
Un appareil ne peut être utilisé que si l'énergie maximale d'inflammation de l'appareil est inférieure à l'énergie minimale d'inflammation de la substance (mélange de gaz ou de poussières). Un appareil portant le marquage IIC peut être utilisé pour tous les gaz et un appareil portant le marquage IIIC peut être utilisé pour toutes les poussières.
Les gaz sont plus explosifs que les poussières, par exemple, les appareils avec IIB conviennent pour IIIC.
| Énergie d'inflammation nécessaire | Dangerosité des substances | Exemples de substances | |
|---|---|---|---|
| Groupe | |||
| IIA | +++ | + | Acétone, éthane, ammoniac, monoxyde de carbone. Propane, butane, essence, carburant diesel, acétaldéhyde |
| IIB | ++ | ++ | Méthane, éthylène, éther éthylique, alcool éthylique, sulfure d'hydrogène |
| II C | + | +++ | Hydrogène, acétylène, sulfure de carbone |
| IIIA | +++ | + | Résidus inflammables, p. ex. fibres de coton |
| IIIB | ++ | ++ | Poussière non conductrice, p. ex. farine, bois |
| IIIC | + | +++ | Poussière conductrice, p. ex. poussière d'aluminium |
Le classement en zones relève de la responsabilité de l'exploitant de l'installation. Il est réglementé en Europe par la directive ATEX 1999/92/CE (directive pour les exploitants). En outre, l'exploitant doit également satisfaire aux exigences de la norme CEI/EN 60079-10.
Les catégories d'appareils et le niveau de protection d'appareil décrivent respectivement le niveau de sécurité et le niveau de protection des appareils. La directive ATEX 2014/34/UE indique quels appareils sont adaptés à quelle zone par le biais de la catégorie d'appareils (catégories 1, 2, 3). Dans la norme CEI/EN 60079-0, l'applicabilité des appareils pour les zones respectives est décrite par le niveau de protection d'appareil (Equipment Protection Level - EPL : a, b, c). Tant pour le marquage de la catégorie d'appareil que pour le niveau de protection d'appareil, le G signifie « gaz » et le D « poussière » (en anglais : Dust). Par exemple, dans le domaine du gaz, un appareil avec le marquage 1G et Ga, c'est-à-dire avec un niveau de sécurité et de protection très élevé, convient pour la zone dangereuse 0 et donc aussi pour toutes les autres zones gaz. La conception de cet appareil est telle qu'il reste sûr même en cas de deux erreurs indépendantes.
| Niveau de sécurité ou de protection |
Catégorie appareils
ATEX RL 2014/34/UE |
Niveau de protection d'appareil (EPL)
Norme CEI/EN 60079-0 |
|
|---|---|---|---|
| Classement en zones | |||
| DIRECTIVE 1999/92/CE | |||
| Zones de gaz | |||
| Zone 0 | Très élevé - en cas de deux erreurs indépendantes, l'appareil est encore sûr | 1G | Ga |
| Zone 1 | Elevé - en cas d'erreur indépendante, l'appareil est encore sûr | 2G | Gb |
| Zone 2 | Normal - pas de sécurité contre les erreurs | 3G | Gc |
| Zones de poussière | |||
| Zone 20 | Très élevé - en cas de deux erreurs indépendantes, l'appareil est encore sûr | 1D | Da |
| Zone 21 | Elevé - en cas d'erreur indépendante, l'appareil est encore sûr | 2D | Db |
| Zone 22 | Normal - pas de sécurité contre les erreurs | 3D | Dc |
En Europe, outre le marquage selon la norme CEI/EN 60079-0, un marquage conforme à la directive ATEX 2014/34/UE doit être présent.
La directive ATEX exige que les appareils soient répartis en groupes et catégories. Le groupe d'appareils I comprend les installations minières présentant des dangers dus au grisou et/ou à la poussière. Le groupe d'appareils II englobe toutes les autres zones Ex en dehors de l'industrie minière, par exemple l'industrie chimique, le traitement du pétrole et du gaz, les poussières explosives dans les moulins et les silos, etc.
Le marquage de la série de normes CEI/EN 60079 comprend des indications sur le mode de protection, les groupes de gaz et de poussières, la classe de température et le niveau de protection d'appareil (EPL).
II - groupe d'appareils : I = mines | II = toutes zones Ex hors mines
1 - catégorie d'appareils : 1 = convient à la zone 0/zone 20
G - atmosphère : G = gaz
i - mode de protection : i = sécurité intrinsèque
a- niveau de protection : a = convient à la zone 0/zone 20
II - groupes : II = gaz
C - sous-groupes : C = hydrogène, acétylène, sulfure de carbone
T6 - classe de température : T6 = 85 °C
Ga - niveau de protection d'appareil : G = gaz | a = convient à la zone 0
II - groupe d'appareils : I = mines | II= toutes zones Ex hors mines
1 - catégorie d'appareils : 1 = convient à la zone 0/zone 20
D - atmosphère de poussières : D = poussière
i - mode de protection : i = sécurité intrinsèque
a- niveau de protection : a = convient à la zone 0/zone 20
III - groupes : III = poussière
C - sous-groupes : C = poussière conductrice, par exemple poussière d'aluminium
125 °C - température de surface maximale : 125 °C = température de surface maximale de 125 °C
Da - niveau de protection d'appareil : D = poussière, a = convient à la zone 20
II - groupe d'appareils : I = mines | II = toutes zones Ex hors mines
1 - catégorie d'appareils : 1 = convient à la zone 0/zone 20
( ) - parenthèses : équipement associé (p. ex. un amplificateur-séparateur à sécurité intrinsèque - se trouve dans la zone sûre, mais le circuit Ex i est amené dans l'atmosphère explosible)
G - atmosphère : G = gaz
i - mode de protection : i = sécurité intrinsèque
a- niveau de protection : a = convient à la zone 0/zone 20
Ga - niveau de protection d'appareil : G = gaz, a = convient à la zone 0
[ ] - crochets : équipement associé (p. ex. un amplificateur-séparateur à sécurité intrinsèque - se trouve dans la zone sûre, mais le circuit Ex i est amené dans l'atmosphère explosible)
II - groupes : II = gaz
C - sous-groupes : C = hydrogène, acétylène, sulfure de carbone
II - groupe d'appareils : I = mines | II = toutes zones Ex hors mines
1 - catégorie d'appareils : 1 = convient à la zone 0/zone 20
( ) - parenthèses : équipement associé (p. ex. un amplificateur-séparateur à sécurité intrinsèque - se trouve dans la zone sûre, mais le circuit Ex i est amené dans l'atmosphère explosible)
D - atmosphère de poussières : D = poussière
i - mode de protection : i = sécurité intrinsèque
a- niveau de protection : a = convient à la zone 0/zone 20
Da - niveau de protection d'appareil : D = poussière, a = convient à la zone 20
[ ] - crochets : équipement associé (p. ex. un amplificateur-séparateur à sécurité intrinsèque - se trouve dans la zone sûre, mais le circuit Ex i est amené dans l'atmosphère explosible)
III - groupes : III = poussière
C - sous-groupes : C = poussière conductrice, par exemple poussière d'aluminium
Principe :
source d'inflammation possible, explosion maîtrisée en toute sécurité
Concept de protection :
construction massive du boîtier, essais de type
Domaine d'utilisation :
moteurs, appareillage, électronique de puissance
Principe :
exclusion sûre des sources d'inflammation
Concept de protection :
pas de sources d'inflammation liées au fonctionnement, exclusion de tout dysfonctionnement par des mesures particulières
Domaine d'utilisation :
moteurs, transformateurs, luminaires, blocs de jonction, boîtier de barres omnibus
Principe :
exclusion sûre d'atmosphère explosible
Concept de protection :
maintenir le boîtier en surpression avec du gaz de protection
Domaine d'utilisation :
machines, moteurs, armoires électriques (électronique)
Principe :
source d'inflammation présente, mais maîtrisée en toute sécurité
Concept de protection :
enrobage de l'équipement dans une masse de scellement, de l'huile minérale ou du sable
Domaine d'utilisation :
électronique, transformateurs, condensateurs, relais
Principe :
possibilité d'étincelles ou d'effets thermiques, mais pas d'inflammation
Concept de protection :
limitation sûre de l'énergie en tenant compte des erreurs et des effets de stockage de l'énergie
Domaine d'utilisation :
technologie de mesure, de commande et de régulation, capteurs, actionneurs, instrumentation
Simplification de tous les modes de protection pour les exigences réduites de la zone 2/zone 22. Aucun certificat d'examen de type UE n'est nécessaire. On distingue les modes de protection suivants :
Le mode de protection Sécurité intrinsèque (Ex i) s'est imposé dans le monde entier pour la technologie de mesure, de commande et de régulation dans les installations comportant des atmosphères explosibles.
Le circuit à sécurité intrinsèque se compose généralement des éléments suivants :
Le principe de protection du mode de protection Ex i est basé sur la limitation de l'énergie transmise et stockée dans l'atmosphère explosible. L'énergie d'une éventuelle étincelle doit alors toujours être inférieure à l'énergie minimale d'inflammation de l'atmosphère explosive environnante.
Pour s'assurer que l'interconnexion en question ne peut pas générer d'étincelles inflammables et de surfaces chaudes, l'utilisateur ou l'exploitant de l'installation doit mettre en œuvre et documenter la « preuve de la sécurité intrinsèque » conformément à la norme EN/CEI 60079-11 et à la norme pour les installateurs EN/CEI 60079-14. Pour l'utilisateur, cette procédure offre l'avantage de pouvoir choisir et combiner des appareils de terrain Ex i et des séparateurs Ex i indépendamment du fabricant, conformément aux exigences spécifiques.
Contrairement à tous les autres modes de protection, Ex i se réfère, conformément à la norme CEI/EN 60079-11, non seulement à un seul équipement, mais aussi à l'ensemble du circuit à sécurité intrinsèque.
Avantages du mode de protection « Ex i - sécurité intrinsèque » :
