INSTITUT DE SÉCURITÉ

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1 INSTITUT DE SÉCURITÉ Electricité statique Fiche de sécurité f précédemment Feuille SPI EL 5 Page 1 Généralités 1.1 But Terminologie 2 2 Notions de base 2.1 Origine des charges Exemples de charges Décharge Propagation des charges 5 3 Dangers d incendie et d explosion 5 4 Mesures de protection 4.1 Eviter la formation de mélanges explosibles Utilisation de matériaux conducteurs Mise à la terre Limitation de la vitesse d écoulement des liquides 6 5 Exemples d applications 5.1 Utilisation de récipients métalliques et en matière synthétique Transport de liquides facilement inflammables dans des conduites et tuyaux flexibles Transvasement de liquides facilement inflammables au moyen d une pompe à fût Transvasement par gravité Transvasement de véhicules-citernes Manipulation de poudres Déroulement de feuilles, tissus, papier, etc Eléments de machines et parties d appareillages en mouvement 9 6 Références 6.1 Documentation Sécurité Protection incendie Bibliographie 10 Sicherheitsinstitut Institut de Sécurité Istituto di Sicurezza CH-8001 Zürich, Nüschelerstrasse 45, Tel , Fax CH-2000 Neuchâtel, Rue du Crêt-Taconnet 8b, Tél , Fax CH-6900 Lugano-Massagno, Via San Gottardo 77, Tel , Fax CH-4002 Basel, WKL , Tel , Fax Institut de Sécurité safety@swissi.ch Internet:

2 Electricité statique 1 Généralités Une partie importante de cette fiche de sécurité est tirée des publications suivantes: Electricité statique (série de brochures publiées par la commission d experts pour la sécurité dans l industrie chimique suisse), Electricité statique (Association professionnelle de l industrie chimique allemande) 1.1 But Eviter les dangers d inflammation dus à des charges électrostatiques. 1.2 Terminologie Charges électrostatiques Non conducteurs Conducteurs Par charges électrostatiques (appelées par la suite «charges» tout court), il faut comprendre l accumulation de charges électriques constituée lors de la séparation mécanique de matières similaires ou différentes. Sont appelés non conducteurs des matières solides ou liquides dont la résistivité est supérieure à 10 4 Ω m. Sont appelé conducteurs des matières solides ou liquides dont la résistivité est inférieure à 10 4 Ω m. Matières et objets susceptibles Ce sont: d être chargés des matières solides dont la résistance superficielle, selon DIN 53482, est supérieure à 10 9 Ω, des liquides dont la résistivité est supérieure à 10 8 Ω m, des objets en matériaux conducteurs, non mis à la terre. Eléments mis à la terre électrostatiquement Des objets constitués de matériaux conducteurs, dont la résistance à la terre n est pas supérieure à 10 6 Ω, sont dits reliés ou mis à la terre électrostatiquement. Les personnes sont considérées comme mises à la terre électrostatiquement si la résistance à la terre n est pas supérieure à 10 8 Ω. 2 Notions de base Les notions de base sont présentées de manière globale et simplifiée. Pour des renseignements supplémentaires, voir les références bibliographiques sous le chiffre Origine Ce phénomène se produit aussi bien sur les matières différentes que sur des des charges matières de même nature dans des états différents (température, contraintes mécaniques par exemple) ou d aspect différent (degré d encrassement, rugosité, degré de division de la matière constitutive). Lorsque l on sépare ces deux matières, il se crée sur chacune d elles une charge dite électrostatique. Si ces matières sont conductrices (par exemple métaux, textiles humides) les charges se répartissent au fur et à mesure de la séparation, de sorte qu aucune charge mesurable n apparaît. Pour qu une charge électrostatique apparaissent, il faut qu au moins l une des substances soit non conductrice Institut de Sécurité

3 Matière A Matière B Matières A et B séparées: aucune charge Matières A et B en contact: déplacement de la charge Matières A et B à nouveau séparées: charge électrostatique Fig. 1 Origine des charges. 2.2 Exemples de charges Agitation de liquides non conducteurs En agitant des liquides non conducteurs, on crée des déplacements de charges entre le liquide et l appareillage. Fig. 2 Agitation de liquides non conducteurs. Pompage de liquides non conducteurs Lorsqu un liquide non conducteur s écoule dans une conduite, il se produit un déplacement de la charge. Il y a accumulation de charge sur la conduite, pour autant que cette dernière ne soit pas mise à la terre. Une charge de signe contraire s accumule dans le liquide. Liquide en circulation Conduite sans mise à la terre Fig. 3 Ecoulement de liquides non conducteurs. Pulvérisation de liquides Les liquides conducteurs aussi bien que les liquides non conducteurs se chargent lorsqu on les pulvérise (par exemple application de vernis par giclage au pistolet ou nettoyage au jet à haute pression). Fig. 4 Pulvérisation de liquides Institut de Sécurité 3

4 Charge électrostatique des poudres Les poudres se chargent pendant le mélange, la mouture, le mouvement turbulent, le glissement ou lorsque l on vide des sacs en plastique. Les parties d installations, appareils ou objets non mis à la terre, qui entrent en contact avec la poudre chargée, se chargent également. Des charges particulièrement élevées apparaissent lors du transport pneumatique des poudres. Fig. 5 Déversement de poudres. Des charges élevées apparaissent sur les éléments de machines non conduc- teurs animés d un mouvement rapide (par exemple courroies d entraînement, rouleaux, convoyeurs à bande, etc.) ou sur les matériaux non conducteurs lorsqu on les déroule (par exemple feuilles minces, tissus, papier, etc.). Charge d éléments de machines et de matériaux en mouvement Fig. 6 Déroulement d une feuille non conductrice. Ecoulement de gaz Les personnes portant des chaussures à semelles non conductrices se char- gent en se déplaçant sur des sols non conducteurs. Les gerbeurs, chariots, récipients mobiles et similaires, équipés de roues non conductrices, se chargent également. Charge électrostatique de personnes et de moyens de transport Les gaz purs ne se chargent pas en s écoulant; par contre les impuretés qu ils transportent se chargent (par exemple particules de rouille, poussières, goutelettes d eau ou d huile). Tapis Fig. 7 Semelles ou revêtements de sol non conducteurs. 2.3 Décharge Les excédents de charge tendent à se décharger afin d établir l égalité des charges électriques. Cette décharge peut se produire instantanément ou graduellement. Le plus souvent, l équilibre des charges entre deux conducteurs se fait par le biais d une étincelle, les deux conducteurs étant instantanément et complètement déchargés. La décharge par étincelle peut se produire en rapprochant les conducteurs dont les potentiels sont différents. Si la distance de séparation est constante, la décharge se produit dès que l intensité du champ crée par les charges est suffisante pour provoquer un claquage. Des non conducteurs, tels que les matières synthétiques, ne peuvent se décharger que localement Institut de Sécurité

5 2.4 Propagation des charges Des personnes, objets, matériaux ou moyens de transport non mis à la terre, mais porteurs de charges peuvent transporter des charges à un endroit où elles pourrons provoquer une décharge. 3 Dangers d incendie Les étincelles de décharge renferment généralement suffisamment d énergie et d explosion pour provoquer l allumage d un mélange d air contenant des gaz, vapeurs ou poussières combustibles. Ce fait est souvent à l origine d incendies et d explosions lourds de conséquences car, survenant sur les lieux de travail. Il existe toujours un danger lorsqu on manipule des liquides inflammables à des températures supérieures à leur point d éclair et que des étincelles de décharge ou des décharges en aigrette peuvent se produire. Des mélanges explosibles air/poussière se forment par exemple dans les filtres, lors du transport pneumatique, lors de glissements ou en régime tourbillonnaire. Des charges propagées de cette façon sont d autant plus sournoises que les décharges, qu elles provoquent peuvent se produire aux endroits où l on s y attend le moins. 4 Mesures de protection Du fait que les dangers dépendent de facteurs difficiles à apprécier, il faut, par principe, toujours prendre des mesures de protection. A savoir: éviter la formation de mélanges explosibles, utiliser des matériaux conducteurs, mettre les conducteurs à la terre, limiter la vitesse d écoulement des liquides. Le choix des mesures à appliquer dépendra de chaque cas particulier. 4.1 Eviter la formation Aspiration de gaz, vapeurs et poussières à la source d émission. de mélanges explosibles Travail avec des liquides inflammables à une température d au moins 5 C en dessous de leur point d éclair. Remplacement des liquides facilement inflammables par des liquides difficilement combustibles, voire incombustibles. Transport de liquides par aspiration sous vide ou par refoulement à l aide d un gaz inerte, par exemple l azote. Travail en système fermé. Inertisation. 4.2 Utilisation Utilisation de tubes, tuyaux, robinetterie, appareils, entonnoirs, pelles, de matériaux conducteurs récipients, etc., conducteurs. Pose de revêtements de sol conducteurs. Traitement des sols non conducteurs par des produits antistatiques. Utilisation de récipients et de sacs en matière synthétique conductrice. Utilisation d additifs spéciaux pour liquides et poudres non conducteurs, afin de les rendre conducteurs. Eviter l application de revêtements, d enduits ou de peintures non conducteurs à l intérieur de silos ou de réservoirs. Port de chaussures à semelles conductrices et, le cas échéant, de gants conducteurs. 4.3 Mise à la terre Connexions conductrices et mise à la terre de tout conducteur, par exemple parties de bâtiments, appareillages, tuyauteries, éléments de machines, récipients, moyens de transport, goulottes, pelles et pièces métalliques sur monture isolante. Utilisation de moyens de transport avec roues ou roulettes conductrices Institut de Sécurité 5

6 s Les rubans ou chaînes que l on fixe à des transporteurs, en guise de mise à la terre, ne suffisent pas. La protection d un appareil électrique par sa mise à la terre ne garantit pas que toutes ses pièces métalliques soient réellement mises à la terre. On emploie en général, en guise de conducteurs pour la mise à la terre, des fils, rubans ou tresses de cuivre. Ils doivent avoir une section suffisante (au moins 2,5 mm 2 ) et être protégés contre tout dommage mécanique. Il faut veiller à une bonne jonction des conducteurs de mise à la terre aux endroits des connexions, par exemple en enlevant toute salissure ou la peinture. Dans la pratique, les dispositifs suivants ont fait leurs preuves: conducteurs flexibles avec pinces de serrage et dévidoirs de câble à enroulement automatique, avec pinces de mise à la terre. Fig. 8 Exemple d un dévidoir de câble avec pince de mise à la terre. 4.4 Limitation de la vitesse Limiter la vitesse d écoulement à 1 m/s. d écoulement des liquides Prévenir les turbulences. Des charges dangereuses peuvent apparaître, même à de faibles vitesses d écoulement, avec l éther ou le sulfure de carbone, ainsi qu avec des liquides contenant des composants solides ou liquides non miscibles. 5 Exemples d applications Les mesures de protection à prendre sont illustrées par des exemples pratiques. Les mesures énumérées ci-dessous seront complétées, le cas échéant, par celles mentionnées sous le chiffre Utilisation de récipients Il faut, par principe, utiliser des récipients métalliques pour les liquides facilemétalliques ment inflammables. et en matière synthétique Les récipients en matière synthétique, non conductrice, ne peuvent pas être mis à la terre. Ils ne sont admis pour contenir des liquides facilement inflammables que jusqu à une capacité de 5 l. Pour des volumes supérieurs, il faut utiliser des récipients conducteurs. Pour le sulfure de carbone en récipients non conducteurs, la contenance maximale est de 2 l Institut de Sécurité

7 5.2 Transport de liquides Les conduites métalliques doivent être mises à la terre. facilement inflammables Les conduites en verre et en matière synthétique ne peuvent être mises dans des conduites à la terre. Sur de telles conduites, il faut mettre à la terre les composants et tuyaux flexibles métalliques isolés de grandes dimensions (par exemple les brides à partir d un diamètre nominal de 100 mm, les soupapes, les vannes, etc.), ainsi que les enveloppes métalliques et les tôles de renforcement. Il n est pas nécessaire de mettre à la terre les vis métalliques des brides en matière synthétique. Les conducteurs reliant ces différentes pièces métalliques isolées et servant de mise à la terre sont fixés parallèlement aux conduites ou enroulés autour d elles. Fig. 9 Conduite en verre ou en plastique, avec brides métalliques de mises à la terre. Il faut utiliser des tuyaux conducteurs pour transporter des liquides facilement inflammables. On distingue les: tuyaux en matériau conducteur; tuyaux en matériau non conducteur, avec conducteur incorporé qu il faut relier aux brides métalliques ou à la visserie, de façon à former un ensemble conducteur; tuyaux métalliques à revêtement intérieur. Le manteau métallique et les brides ou raccords métalliques doivent être reliés pour former un ensemble conducteur. Pour tous ces trois types de tuyaux, la résistance électrique ne doit pas dépasser 10 6 Ω entre les raccords. Il faut contrôler périodiquement cette valeur limite, car la résistance peut augmenter à l usage ou à cause du vieillissement. 5.3 Transvasement Il faut établir une mise à la terre de la pompe et une liaison conductrice de liquides facilement avec le récipient à vider et avec le récipient à remplir. Les connexions par inflammables au moyen pinces ne doivent pas être établies au voisinage immédiat des orifices des d une pompe à fût récipients, car c est là que l on rencontre le plus certainement des mélanges de gaz susceptibles de s enflammer. En effet, un tel récipient peut déjà être chargé au moment de le mettre à la terre. Il peut alors se produire une décharge par étincelle. Les conducteurs de mise à la terre doivent être disposés sur la pompe à fût de manière à toujours rappeler à l opérateur l obligation d établir une mise à la terre. Conducteur de mise à la terre Fig. 10 Transvasement de liquides facilement inflammables au moyen d une pompe à fût Institut de Sécurité 7

8 5.4 Transvasement par gravité Les tubes, tuyaux et entonnoirs à longue tige servant au transvasement doivent être amenés le plus près possible du fond du réservoir à remplir afin de réduire à un minimum les effets séparateurs, tels que le barbotage, la formation de tourbillons et le giclement. Tous les récipients, entonnoirs, embouts et tuyaux conducteurs doivent être reliés par des conducteurs et mis à la terre. Métal Métal Récipient en matière synthétique non onducteur, contenance maximale 5 l Récipient en matière synthétique non conducteur, contenance maximale 5 l Fig. 11 Transvasement entre récipients conducteurs et non conducteurs. 5.5 Transvasement Mettre le véhicule à la terre. de véhicules-citernes Porter des chaussures à semelles conductrices. Le tube de remplissage doit être abaissé jusqu au fond de la citerne. Aspirer les vapeurs à l endroit de leur émission. Il est recommandé d établir un verrouillage électrique entre la pompe de transfert et la mise à la terre du véhicule. Tube de remplissage conducteur et mise à la terre Fig. 12 Remplissage d un véhicule-citerne. 5.6 Manipulation de poudres Lors des opérations effectuées sur des poudres, par exemple transvasement, mélange, tamisage, transport, il faut: établir une liaison conductrice, avec mise à la terre, entre toutes les parties conductrices telles que fût, entonnoir, goulotte, système de conduites, clapets, etc. On peut utiliser des récipients avec garniture intérieure en matière synthétique, ainsi que des matériaux isolants pour fût, entonnoir, goulotte, trémie de déchargement, etc., à condition d exclure la présence de liquides inflammables, de vapeurs ou de gaz à proximité du lieu de manipulation. Si certains des objets sont en métal, il faut les relier à la terre. La présence probable de gaz, de vapeurs ou de liquides inflammables, nécessite des mesures supplémentaires, par exemple l inertisation Institut de Sécurité

9 Fût non conducteur Entonnoir métallique Poudre Liquide non combustible Fig. 13 Déchargement et remplissage d une poudre combustible, en absence de gaz, de vapeurs ou de liquides inflammables. 5.7 Déroulement de feuilles, En présence de gaz ou vapeurs inflammables, il faut: tissus, papier, etc. procéder à la dérivation ou à la neutralisation des charges des bandes de papier, textiles ou de matière plastique, à l aide d ionisateurs, empêcher les accumulations de charges par une forte humidification locale. Dans le cas de l emploi d ionisateurs, il faut s assurer que ces derniers ne pourront jamais jouer le rôle de source d allumage. Fig. 14 Mise à la terre passive d ionisateurs à pointes, tels que languettes, brosses et coins métalliques. Fig. 15 Humidification à l aide de vapeur d eau. 5.8 Eléments de machines Les parties de machines en mouvement, comme les courroies d entraîneet parties d appareillages ment, les bandes transporteuses, les cylindres, les rouleaux, etc., peuvent en mouvement se charger en fonction du matériau qui les constitue, de leur vitesse et de leurs dimensions. En présence de gaz ou de vapeurs inflammables, les parties en mouvement doivent être exécutées en matériau conducteur. Si ceci n est pas possible, il faut prendre les mesures énumérées sous le chiffre 5.7. Si les entraînement d autoclaves, de malaxeurs, de séchoirs, etc., sont mis à la terre, on peut renoncer à une mise à la terre supplémentaire des arbres et autres éléments de transmission. En cas de doute, on mesure la résistance de terre des parties en mouvement. Fig. 16 Contacts frottants (balais) Institut de Sécurité 9

10 6 Références Autres publications et directives à consulter en relation avec cette fiche de sécurité: 6.1 Documentation Sécurité Institut Suisse de Promotion de la Sécurité Protection incendie (Institut de Sécurité) (précédemment dossier Rue du Rocher 24 Protection-incendie) 2000 Neuchâtel Locaux d entreposage pour liquides inflammables (Feuille SPI UF 1) Pulvérisation de peintures et de vernis (Fiche de sécurité f) 6.2 Bibliographie Beispielsammlung zu den Richtlinien «Statische Elektrizität» (Merkblatt T033 der Berufsgenossenschaft der chemischen Industrie) Jedermann-Verlag Dr. Otto Pfeffer ohg D Heidelberg Elektrostatische Aufladungen begreifen Günter Lüttgens/Martin Glor und sicher beherrschen expert verlag (Kontakt & Studium, Elektrotechnik, D Ehningen bei Böblingen Band 44) Zones ex Caisse nationale suisse d assurance en cas d accidents principes de prévention des explosions (SUVA) avec collection d exemples Fluhmattstrasse 1 (form. 2153) Case postale 6001 Lucerne Electricité statique Caisse nationale suisse d assurance en cas d accidents Règles concernant la sécurité (SUVA) de l exploitation (recueil de publications Fluhmattstrasse 1 de la commission d experts pour Case postale la sécurité dans l industrie chimique 6001 Lucerne suisse, cahier 2) Statische Elektrizität Richtlinien für die Vermeidung von Zündgefahren infolge elektrostatischer Aufladungen (Richtlinie Nr. 4) Berufsgenossenschaft der chemischen Industrie D Heidelberg Institut de Sécurité