Protection anti-explosion compacte

Sélection d'appareils selon ATEX et IECEx

Dans presque toutes les applications industrielles, des atmosphères explosives peuvent se produire. Afin d'éviter les explosions en toute sécurité, les appareils électriques utilisés dans les atmosphères explosibles sont soumis à des exigences, des directives et des normes particulières. Dans cet aperçu, vous trouverez les critères permettant de choisir l'appareil adéquat en fonction de votre application.

Télécharger les Principes de base de la protection anti-explosion
Installation chimique
Présentation des composants nécessaires à la formation d'une explosion

Composants à l'origine d'une explosion : matériaux inflammables, oxygène, source d'inflammation

Principes de base de la protection anti-explosion

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.

Sélection d'appareils pour la protection anti-explosion secondaire

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.

Classes de température Source d'inflammation : surface chaude

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

Groupes par énergie d'allumage Source d'inflammation : étincelles (énergie)

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

Classement en zones (2)

Classement en zones (poussières)

  • Zone 20 :
    zone présentant une atmosphère explosible sous forme de nuage de poussières inflammables dans l'air*, permanente, de longue durée ou fréquente*.
  • Zone 21 :
    zone pouvant présenter* occasionnellement une atmosphère explosible, sous forme de nuages de poussière inflammable dans l'air*, en fonctionnement normal
  • Zone 22 :
    en fonctionnement normal, zone ne présentant généralement pas d'atmosphère explosible sous forme de nuages de poussière inflammable dans l'air, si elle se produit quand même, elle est de courte durée
Exemples schématisés de classements en zones dans une application de gaz
Zone 1
Zone pouvant présenter occasionnellement une atmosphère gazeuse explosible dans des conditions normales de service. Il s'agit de la proximité immédiate de la zone 0 et des zones proches des dispositifs de remplissage et de vidage.
Zone 0
Zone présentant une atmosphère gazeuse explosible permanente ou de longue durée. Ces conditions se rencontrent souvent à l'intérieur de cuves, canalisations, robinetteries et réservoirs.
Zone 2
Zone ne pouvant pas présenter occasionnellement d'atmosphère gazeuse explosible dans des conditions normales de fonctionnement. Et lorsqu'elle se produit malgré tout, elle est rare et de courte durée.

Catégories d'appareils ou niveau de protection d'appareil

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

Marquage de produits Ex

En Europe, outre le marquage selon la norme CEI/EN 60079-0, un marquage conforme à la directive ATEX 2014/UE/34 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).

Marquage d'un équipement intrinsèquement sûr pour une utilisation dans une atmosphère gazeuse
Marquage d'un équipement à sécurité intrinsèque pour une utilisation dans des atmosphères poussiéreuses
Marquage d'un équipement électrique associé pour une utilisation en atmosphère gazeuse
Exemple de marquage d'un équipement associé pour une utilisation dans des atmosphères poussiéreuses
Marquage d'un équipement intrinsèquement sûr pour une utilisation dans une atmosphère gazeuse

ATEX

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

CEI/EN

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

Marquage d'un équipement à sécurité intrinsèque pour une utilisation dans des atmosphères poussiéreuses

ATEX

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

CEI/EN

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

Marquage d'un équipement électrique associé pour une utilisation en atmosphère gazeuse

ATEX

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

CEI/EN

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

Exemple de marquage d'un équipement associé pour une utilisation dans des atmosphères poussiéreuses

ATEX

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

CEI/EN

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

Modes de protection (extrait) La présentation suivante explique un extrait des modes de protection.

Représentation graphique Ex d - boîtier résistant au feu
Représentation graphique de Ex e - sécurité accrue
Représentation graphique Ex p - surpression interne
Représentation graphique Ex m ; Ex o ; Ex q - immersion dans l'huile, dans le sable ou dans la résine
Représentation graphique Ex i - sécurité intrinsèque
Représentation graphique Ex n - mode de protection « n »
Représentation graphique Ex d - boîtier résistant au feu

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

Représentation graphique de Ex e - sécurité accrue

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

Représentation graphique Ex p - surpression interne

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)

Représentation graphique Ex m ; Ex o ; Ex q - immersion dans l'huile, dans le sable ou dans la résine

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

Représentation graphique Ex i - sécurité intrinsèque

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

Représentation graphique Ex n - mode de protection « n »

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 :

  • nA : équipement non étincelant (a été transféré dans 60079-7 comme Ex ec, mais est toujours valable)
  • nC : équipement produisant des étincelles ou équipement avec contacts protégés
  • nR : boîtier de protection contre les gaz suffocants
  • nL : équipement à énergie limitée (a été transféré dans 60079-11 comme Ex ic)
  • nZ : surpression interne simplifiée (a été transféré dans 60079-2 comme Ex pzc)

Représentation schématique de la sécurité intrinsèque de la zone 0 à la zone sûre

Ex i – sécurité intrinsèque

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 :

  • l'équipement intrinsèque, c'est-à-dire un récepteur installé en atmosphère explosible (par exemple un transmetteur de température Ex i) ;
  • l'équipement associé, s'agissant d'une source installée en atmosphère non explosible (séparateur Ex i) ;
  • la ligne de connexion (câbles).

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.

Schéma d'application de la sécurité intrinsèque de la zone 0 à la zone sûre en passant par la zone 1 et la zone 2

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 » :

  • Transformations en cours de fonctionnement
  • Moins coûteux que les autres modes de protection
  • Utilisation d'équipements simples
  • Utilisation en zone 0/zone 20
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Principes de base de la protection anti-explosion
Le document s'adresse aux constructeurs et aux concepteurs d'installations dans les atmosphères explosibles. Il aborde les normes, directives et standards internationaux. Les exploitants liés à des atmosphères explosibles reçoivent les informations relatives sur les critères de protection contre les explosions auxquels leurs installations doivent répondre. En complément, vous trouverez des connaissances techniques de base sur le groupe I et le groupe II, les zones Ex, la technologie MCR et la sécurité fonctionnelle.
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