Matériels électriques pour atmosphères explosibles

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1 Fiche Prévention - G4 F Matériels électriques pr atmosphères explosibles Une atmosphère explosive est un mélange avec l air, dans des conditions atmosphériques, de substances inflammables ss forme de gaz, vapeurs pssières, dans lequel, après inflammation, la combustion se propage à l ensemble du mélange non brûlé. Une atmosphère explosible (Atex) est ainsi nommée lorsque sa composition habituelle n est pas explosive mais, par suite de circonstances prévisibles, peut varier de telle façon qu elle devienne explosible. Dans le BTP, ces situations se rencontrent lors : d activités de stockage, fabrication travail de matériaux (atelier bois, unités de fabrication de produits noirs ) ; d activités dans des milieux particuliers (chaufferies, travaux sterrains, égts ) ; de manipulations de produits très volatils (carburants, colles, solvants ) ; d interventions dans des établissements industriels où sont fabriqués stockés ces matériaux (industries pétrolières, par exemple). Lorsque ce risque est patent, il faut utiliser des matériels électriques spéciaux conçus pr atmosphères explosibles. Ce document décrit les différents types de ces équipements afin de pvoir choisir le plus adapté aux situations rencontrées. Risque d explosion Mustang Produits en suspension (gaz, aérosols, pssières) Produits combustibles Srce d inflammation EXPLOSION Confinement Fig. 1 L hexagone de l explosion Domaine d explosivité Oxygène Une explosion, au sens large, est la transformation rapide d un système matériel donnant lieu à une forte émission de gaz, accompagnée éventuellement d une émission de chaleur importante. Elle peut être d origine physique (éclatement), d origine chimique résultant d une réaction chimique : oxydation décomposition de gaz, de vapeurs, de pssières de composés très instables. Une explosion d origine chimique est «une réaction brutale d oxydation de décomposition impliquant une élévation de température de pression les deux simultanément» (EN ). Mécanismes de l explosion Le mécanisme de l explosion (Fig. 1) survient lorsque les six conditions suivantes sont réunies.

2 la présence de combustibles ; un état particulier du combustible ss forme de gaz, de vapeurs de pssières (Fig. 2) ; la présence de srces d inflammation d énergie d activation ; ces srces peuvent être multiples : thermiques (flammes, surfaces points chauds, électriques, crt-circuit, arrachement de câbles ), mécaniques (frictions, chocs ), météorologiques (fdre, rayonnement solaire ), chimiques, autres (ondes électromagnétiques, charges électrostatiques ) ; la présence de comburant (dans la plupart des cas l oxygène de l air) ; une concentration suffisante du combustible (domaine d explosivité). Pr être explosif, le mélange ne doit être ni trop pauvre, ni trop riche en combustible ; il doit se situer entre la limite inférieure d explosivité (LIE) et la limite supérieure d explosivité (LSE) ; un confinement suffisant. La température du liquide inflammable doit être suffisante pr émettre assez de vapeurs ; il s agit du point éclair de la substance. Réglementation Atex La réglementation impose : un classement des zones à risques d explosion ; des exigences pr les utilisateurs ; des exigences pr les appareils et systèmes. Classement des zones à risque d explosion Les emplacements dangereux sont classés en zone à risque suivant la présence de gaz, de vapeurs de pssières (Fig. 3 et 4). Exigences liées aux utilisateurs Afin d améliorer la en matière de sécurité et de santé du personnel susceptible d être exposé au risque Atex, le chef d établissement doit : évaluer le risque d explosion d une Atex dans son établissement ; classer les emplacements dangereux ; Effets de l explosion Les effets sur l homme varient selon la nature de l explosion : le blast, effet sur l organisme de l explosion (dommages au niveau de l oreille, des pmons ) ; les brûlures liées à la combustion ; la projection la chute de la personne liées à l effet de sffle ; tt type de projection résultant de l effet de sffle. Fig. 4 Exemple de zonage dans une installation d atelier bois Exemple de shéma de zones dans atelier bois Zone 20 Zone 21 Zone 22 Silo Air dépssiéré Filtration Réseau d aspiration Air empssiéré Fig. 2 Exemples de combustibles Gaz Vapeurs Pssières Méthane Sulfure de carbone Aluminium Butane Alcool éthylique Pssières de bois Propane Oxyde d éthylène Céréales Hydrogène Acétone Charbon Machines Benne Mustang Fig. 3 Classement des zones à risque Possibilité d un Atex Haute Moyenne et faible Très faible Improbable Définitions atmosphère explosive est présente en permanence, pendant de longues périodes, fréquemment. atmosphère explosive est susceptible de se présenter occasionnellement en fonctionnement normal. atmosphère explosive n est pas susceptible de se présenter en fonctionnement normal, si elle se présente, n est que de crte durée (fonctionnement anormal prévisible). Emplacement non dangereux. Gaz et vapeurs Zone 0 Zone 1 Zone 2 Hors zones Pssières Zone 20 Zone 21 Zone 22 Hors zones 2

3 prendre les mesures techniques et organisationnelles de contre les explosions ; s équiper de matériels conformes à la directive Atex 94/9/ CE ; coordonner les différents intervenants sur son site ; rédiger un Document relatif à la contre les explosions (DRPCE) mise en place sur son site. Exigences liées aux appareils et aux systèmes destinés à être utilisés en atmosphère explosible Le fabricant est la personne responsable du développement, de la construction, des démarches conduisant à la certification du matériel. Il doit : concevoir et fabriquer suivant les normes européennes harmonisées ; apposer un marquage CE et un marquage spécifique de son matériel ; établir une déclaration de conformité de son matériel ; réaliser une notice d instructions accompagnant le matériel. Classification des matériels électriques Critères réglementaires Les matériels électriques pr atmosphères explosibles sont classés en deux grpes (Fig. 5) : Grpe I : Matériels destinés aux mines gristeuses ; Grpe II : Matériels destinés aux industries de surfaces. Ils peuvent posséder une contre les «gaz et vapeurs» (indice G) et/ contre les pssières (indice D). Trois niveaux existent : Niveau 1 : très haut niveau pr risque permanent ; Niveau 2 : haut niveau pr risque fréquent ; Niveau 3 : niveau normal pr risque occasionnel. Fig. 5 Catégorie de matériel Catégorie/Niveau Grpe I - Mines II - Industrie de surface M1 Très haut niveau M2 Haut niveau 1 Très haut niveau de 2 Haut niveau 3 Niveau de normal Type d atmosphère explosive (grpe II) G (gaz, vapeurs, liquides) D (pssières) Zone 0 Zone 20 Zone 1 Zone 21 Zone 2 Zone 22 Critères normatifs Grpe et subdivision pr les gaz/ vapeurs Les gaz sont classés en différents grpes (I, IIA, IIB ) suivant leur niveau de dangerosité (Fig. 6). Quatre grpes de gaz ont été établis sur la base de cinq gaz représentatifs. Plus l énergie minimale d inflammation (EMI) suffisante est faible, plus la substance est dangereuse. Pr le grpe II, la dangerosité croît de la subdivision IIA à la subdivision IIC : un matériel marqué IIB peut être utilisé en présence de propane (IIA) mais pas en présence d acétylène (IIC) de gaz de danger équivalent. Fig. 6 Classement des gaz Grpe Gaz Grpes EMI (1) IEMS (2) de gaz (micro J) (mm) I - Mines Méthane I 300 1,14 II - Industrie Propane IIA 240 0,92 de surface Éthylène IIB 70 0,65 Acétylène IIC 17 0,37 Hydrogène IIC 17 0,29 (1) Énergie minimale d inflammation : énergie minimale qui doit être frnie au mélange, ss forme d une flamme d une étincelle, pr provoquer l inflammation. (2) Interstice expérimental maximal de sécurité : épaisseur maximale de la cche d air entre deux parties d une chambre interne d un appareil d essai qui, lorsque le mélange interne est enflammé empêche l inflammation du même mélange gazeux externe à travers un épaulement de 25 mm de longueur. Classe de température Les diverses substances peuvent s enflammer spontanément ss l effet de la chaleur : c est la température d auto-inflammation qui est propre à chaque substance. Plus cette température est faible, plus la substance est dangereuse. En conséquence, les matériels destinés à être utilisés dans une Atex sont classés de T1 à T6 en fonction de la température maximale de surface qu ils génèrent (Fig. 7). Par exemple, si un luminaire antidéflagrant génère une température maximale de surface de 105 C, il sera classé en T4 ; l utilisateur s assurera que la température d auto-inflammation de l atmosphère présente est supérieure à 135 C. Attention Il appartient à l utilisateur de vérifier que le matériel va être utilisé à une température ambiante conforme à celle prévue lors du classement. Cette température ambiante maximale utilisable est indiquée sur le matériel. Fig. 7 Températures ambiantes Classes de température Valeur maximale ( C) T1 450 T2 300 T3 200 T4 135 T5 100 T6 85 3

4 Étanchéité du matériel aux pssières Indice 1 er chiffre contre la pénétration des corps solides 5 = étanche à la pssière 6 = totalement étanche à la pssière IP X X 2 e chiffre contre la pénétration des liquides La zone à laquelle sont destinés le matériel ainsi que le type de pssières détermine l indice du matériel pvant y être installé (Fig. 8). Fig. 8 Matériel pvant être utilisé Zone 20 Zone 21 Zone 22 Pssières conductrices Pssières isolantes Étanchéité nécessaire IP5X Mode pr les matériels électriques utilisés en atmosphère gazeuse Suivant leur conception, les différents modes du matériel électrique agissent sur l une des trois composantes présentées ci-desss : Suppression de l atmosphère explosible Suppression de la srce d inflammation Non-propagation de la flamme Cas particulier Mode de o immersion dans l huile p suppression interne Catégorie de m encapsulage e sécurité augmentée i sécurité intrinsèque d enveloppe antidéflagrante q remplissage pulvérulent n mode de ia M1-1 ib ia M1-1 ib 3 Srce : INERIS Relation entre les catégories de matériel et les modes de. Pr les gaz/vapeurs : Catégories 1G 2G 3G Pr les pssières : Catégories 1D 2D 3D Modes autorisés pr le matériel électrique Sécurité intrinsèque (ia) Mode pr 1G immersion dans l huile (o) suppression interne (p) remplissage pulvérulent (q) enveloppe antidéflagrante (d) sécurité augmentée (e) encapsulage (m) sécurité intrinsèque (ib) Mode pr 2G mode (n) Modes autorisés pr le matériel électrique Sécurité intrinsèque (ia) + Mode pr 1D enveloppe antidéflagrante (d) + sécurité augmentée (e) + encapsulage (m) + sécurité intrinsèque (ib) + Mode pr 2D IP5X (si pssières isolantes) Marquage des matériels électriques Un appareil destiné à être utilisé en zone atmosphère explosible ne doit être mis sur le marché que s il satisfait aux caractéristiques définies dans la norme. Un marquage identifiant la classification respective de l appareil est apposé sur l appareil et spécifie les caractéristiques réglementaires et normatives (Fig. 9). 4

5 Fig. 9 Marquage de l appareil électrique Organisme certificateur et référence du certificat Marquage réglementaire Indication de la température ambiante maximale GUB 5 INERIS 01ATEX II 2GD EEx d IIC T 5 IP 65 Tamb max X 40 C 50 C 60 C 70 C S/N 07/2007 Pmax 400 W 400 V 50/60Hz NON APRIRE SOTTO TENSIONE / REMOVE SUPPLY BEFORE OPENING! ISTRUZIONI DI SICUREZZA VEDI SAFETY ADVICES SEE SESTO S.G. MI - ITALY i 03/SN/GUB Marquage normatif Marquage spécifique contre les explosions Illustration réalisée par Mustang Marquage réglementaire Marquage CE de conformité Logo marquage spécifique contre les explosions (direction Atex) Numéro de l organisme notifié Grpe Pr la France : 0080 INERIS (Institut national de l environnement industriel et des risques) 0081 LCIE (Laboratoire central des industries électriques) Marquage normatif Symbole indiquant que le matériel répond à un plusieurs modes de normalisés. Catégorie/niveau 0081 II 2 GD Type d atmosphère (gaz pssières) Grpe de gaz : exposition aux gaz de subdivision IIB (éthylène gaz de danger équivalent en industries de surface) Réglementation Code du travail R à R : Prévention des explosions dans les lieux de travail. R : Établissements conçus et réalisés de façon à satisfaire aux articles R à 54. Arrêté du 8 juillet 2003 relatif à la des travailleurs susceptibles d être exposés à une Atex. Arrêté du 8 juillet 2003 relatif aux conditions d installation des matériels électriques dans les emplacements où des zones Atex peuvent se présenter. Normes NF EN : Atmosphères explosives - Prévention de l explosion et contre l explosion. NF EN : Matériels électriques pr utilisation en présence de pssières combustibles. NF EN : Matériels électriques pr atmosphères explosives gazeuses. Mode : ici, sécurité intrinsèque (ia) Classe de température : ici, température maximale de surface du matériel égale à 100 C ia IIB T5 IP 65 {EEX Indice contre la pénétration des pssières (étanchéité du matériel) Documentation Outils portatifs à moteur électrique. Fiche prévention G4 F 06, OPPBTP. À paraître. Mise en œuvre de la réglementation relative aux atmosphères explosives, INRS ED 945. OPPBTP 25, avenue du Général Leclerc Blogne-Billancrt Cedex