Explication des atmosphères dangereuses
Environnements présentant des atmosphères potentiellement explosives
Moflash propose une gamme de signaux d’avertissement sonores et visuels ainsi que des dispositifs d’activation manuelle conçus pour une utilisation dans des conditions environnementales difficiles et des atmosphères potentiellement explosives, parfois appelées zones dangereuses ou emplacements dangereux.
Tous ces produits sont conformes à la directive européenne ATEX 2014/34/UE et à la Commission électrotechnique internationale (CEI) pour les atmosphères explosives IECEx.
La directive ATEX 2014/34/UE couvre les appareils et les systèmes de protection destinés à être utilisés dans des atmosphères potentiellement explosives. La directive définit les exigences essentielles en matière de santé et de sécurité ainsi que les procédures d’évaluation de la conformité à appliquer avant la mise sur le marché de l’UE. Elle est alignée sur la politique du nouveau cadre législatif et s’applique depuis le 20 avril 2016, en remplacement de la directive précédente 94/9/CE, ainsi que sur la Commission électrotechnique internationale (CEI) pour les atmosphères explosives IECEx.
Les certificats ATEX et IECEx de Moflash ont été délivrés par DNV NEMKO Norvège. Moflash est agréé QAN et QAR pour fabriquer ces homologations sur site dans notre usine basée à Birmingham, au Royaume-Uni.
Ces directives permettent de classer les zones où des atmosphères explosives dangereuses peuvent se produire en zones. La classification attribuée à une zone particulière, ainsi que sa taille et son emplacement, dépendent de la probabilité qu’une atmosphère explosive se produise et de sa persistance si elle se produit. Les zones qui ont été classées doivent être protégées contre les sources d’inflammation efficaces. Les appareils et systèmes de protection destinés à être utilisés dans les zones classées doivent répondre aux exigences de la directive ATEX.
| Classification des zones | ||
| Classification européenne et CEI | Définition de la zone ou division | Classification nord-américaine |
| Zone 0 (Gaz/Vapeurs) | Zone dans laquelle un mélange explosif est présent en permanence ou pendant de longues périodes. | Classe I Division 1 (gaz) |
| Zone 1 (Gaz/Vapeurs) | Zone dans laquelle un mélange explosif est susceptible de se produire en fonctionnement normal. | Classe I Division 1 (gaz) |
| Zone 2 (Gaz/Vapeurs) | Zone dans laquelle un mélange explosif n’est pas susceptible de se produire en fonctionnement normal et, s’il se produit, il n’existera que pendant une courte période. | Classe I Division 2 (gaz) |
| Zone 20 (Poussières) | Zone dans laquelle un mélange explosif est présent en permanence ou pendant de longues périodes. | Classe II Division 1 (poussières) |
| Zone 21 (Poussières) | Zone dans laquelle un mélange explosif est susceptible de se produire en fonctionnement normal. | Classe II Division 1 (poussières) |
| Zone 22 (Poussières) | Zone dans laquelle un mélange explosif n’est pas susceptible de se produire en fonctionnement normal et, s’il se produit, il n’existera que pendant une courte période. | Classe II Division 2 (poussières) |
Groupes de gaz
Les gaz, vapeurs et poussières explosifs ont des propriétés chimiques différentes qui affectent la probabilité et la gravité d’une explosion. Ces propriétés comprennent la température de flamme, l’énergie minimale d’inflammation, les limites d’explosivité supérieure et inférieure et le poids moléculaire. Des essais empiriques sont effectués pour déterminer des paramètres tels que l’interstice expérimental maximal de sécurité, le courant minimal d’inflammation, la pression d’explosion et le temps jusqu’à la pression maximale, la température d’auto-inflammation et le taux maximal d’augmentation de la pression. Chaque substance possède une combinaison de propriétés différente, mais il s’avère qu’elles peuvent être classées dans des plages similaires, ce qui simplifie la sélection des équipements pour les zones dangereuses.
L’inflammabilité des liquides combustibles est définie par leur point d’éclair. Le point d’éclair est la température à laquelle le matériau génère une quantité suffisante de vapeur pour former un mélange inflammable. Le point d’éclair détermine si une zone doit être classée. Un matériau peut avoir une température d’auto-inflammation relativement basse, mais si son point d’éclair est supérieur à la température ambiante, la zone peut ne pas nécessiter de classification. À l’inverse, si le même matériau est chauffé et manipulé au-dessus de son point d’éclair, la zone doit être classée.
Chaque gaz ou vapeur chimique utilisé dans l’industrie est classé dans un groupe de gaz.
| Groupe | Gaz représentatifs |
| I | Toutes les mines de charbon souterraines, grisou (méthane) |
| IIA | Méthane industriel, propane, essence et la majorité des gaz industriels |
| IIB | Éthylène, gaz de cokerie et autres gaz industriels |
| IIC | Hydrogène, acétylène, disulfure de carbone |
Le groupe IIC est le groupe le plus sévère. Les dangers de ce groupe peuvent être enflammés très facilement. Les équipements marqués comme adaptés au groupe IIC conviennent également aux groupes IIB et IIA. Les équipements marqués comme adaptés au groupe IIB conviennent également au groupe IIA mais PAS au groupe IIC. Si un équipement est marqué par exemple Ex d IIC, il convient à tous les sous-groupes IIA, IIB et IIC.
| Groupe | Type |
| III A | Particules combustibles en suspension |
| III B | Poussière combustible mais non conductrice (la taille des particules de poussière est de 500 micromètres ou moins, et peut rester en suspension dans l’air et se déposer en raison de son propre poids) |
| III C | Poussière combustible et conductrice (la taille des particules de poussière est de 500 micromètres ou moins, et peut rester en suspension dans l’air et se déposer en raison de son propre poids) |
Une liste doit être établie de tous les gaz/vapeurs chimiques et poussières présents sur la raffinerie/complexe chimique et incluse dans le plan du site des zones classées. Les groupes ci-dessus indiquent également la quantité d’énergie nécessaire pour enflammer le gaz par inflammation par étincelle, le groupe IIA nécessitant le plus d’énergie et le groupe IIC le moins.
Sources d’inflammation efficaces
Il s’agit d’un terme défini dans la directive ATEX comme un événement qui, en combinaison avec suffisamment d’oxygène et de combustible sous forme de gaz, de brouillard, de vapeur ou de poussière, peut provoquer une explosion. Les sources d’inflammation efficaces sont :
- Foudre
- Flammes nues
- Étincelles d’impact ou de friction générées mécaniquement
- Étincelles électriques
- Températures de surface très élevées
- Décharge électrostatique et compression adiabatique, etc.
Niveau de protection de l’équipement
Ces dernières années, le niveau de protection de l’équipement (EPL) est spécifié pour plusieurs types de protection. Le niveau de protection requis est lié à l’utilisation prévue dans les zones décrites ci-dessous :
| Groupe | Risque Ex | Zone | EPL | Type minimal |
| I (mines) | sous tension | Ma | ||
| I (mines) | hors tension en présence d’atmosphère Ex | Mb | ||
| II (gaz) | atmosphère explosive > 1 000 h/an | 0 | Ga | ia, ma |
| II (gaz) | atmosphère explosive entre 10 et 1 000 h/an | 1 | Gb | ib, mb, px, py, e, o, q, s |
| II (gaz) | atmosphère explosive entre 1 et 10 h/an | 2 | Gc | n, ic, pz |
| III (poussière) | surface explosive > 1 000 h/an | 20 | Da | ia |
| III (poussière) | surface explosive entre 10 et 1 000 h/an | 21 | Db | ib |
| III (poussière) | surface explosive entre 1 et 10 h/an | 22 | Dc | ic |
Classification de température
Une autre considération importante est la classification de l’équipement électrique. La température de surface ou toute partie de l’équipement électrique pouvant être exposée à l’atmosphère dangereuse doit être testée pour s’assurer qu’elle ne dépasse pas 80 % de la température d’auto-inflammation du gaz ou de la vapeur spécifique dans la zone où l’équipement est destiné à être utilisé.
La classification de température sur l’étiquette de l’équipement électrique sera l’une des suivantes (en degrés Celsius) :
| USA °C | International (CEI) °C | Allemagne °C Continu – Court terme | |
| T1-450 | T3A-180 | T1-450 | G1 : 360-400 |
| T2-300 | T3B-165 | T2-300 | G2 : 240-270 |
| T2A-280 | T3C-160 | T3-200 | G3 : 160-180 |
| T2B-260 | T4-135 | T4-135 | G4 : 110-125 |
| T2C-230 | T4A-120 | T5-100 | G5 : 80-90 |
| T2D-215 | T5-100 | T6-85 | |
| T3-200 | T6-85 | ||
Le tableau ci-dessus nous indique que la température de surface d’un équipement électrique avec une classification de température T3 ne dépassera pas 200 °C.
Températures d’auto-inflammation
La température d’auto-inflammation d’un liquide, d’un gaz ou d’une vapeur est la température à laquelle la substance s’enflamme sans aucune source de chaleur externe. La valeur de température exacte déterminée dépend des conditions d’essai en laboratoire et de l’appareillage. Ces températures pour les substances courantes sont :
| Gaz | Température |
| Méthane | 580 °C |
| Hydrogène | 560 °C |
| Propane | 494 °C |
| Éthylène | 425 °C |
| Acétylène | 305 °C |
| Naphta | 290 °C |
| Disulfure de carbone | 102 °C |
La surface d’une conduite de vapeur haute pression peut être au-dessus de la température d’auto-inflammation de certains mélanges combustible/air.
Températures d’auto-inflammation (poussière)
La température d’auto-inflammation d’une poussière est généralement plus élevée que celle des vapeurs et des gaz. Exemples pour les matériaux courants :
| Substance | Température |
| Sucre | 460 °C |
| Bois | 340 °C |
| Farine | 340 °C |
| Poussière de grain | 300 °C |
| Thé | 300 °C |
Type de protection
Pour garantir la sécurité dans une situation donnée, les équipements sont classés en catégories de niveau de protection selon la méthode de fabrication et l’adéquation à différentes situations. La catégorie 1 est le niveau de sécurité le plus élevé et la catégorie 3 le plus bas. Bien qu’il existe de nombreux types de protection, quelques-uns sont détaillés ci-dessous :
| Code Ex | Description | Norme | Emplacement | Utilisation | |
| Antidéflagrant | d | La construction de l’équipement est telle qu’il peut résister à une explosion interne et assurer le soulagement de la pression externe via des interstices coupe-flamme tels que le labyrinthe créé par des raccords filetés ou des brides usinées. Les gaz qui s’échappent (chauds) doivent se refroidir suffisamment le long du chemin d’évacuation pour qu’au moment où ils atteignent l’extérieur de l’enveloppe, ils ne constituent pas une source d’inflammation de l’environnement extérieur potentiellement inflammable. L’équipement comporte des interstices antidéflagrants (max 0,006″ (150 µm) propane/éthylène, 0,004″ (100 µm) acétylène/hydrogène). | CEI/EN 60079-1 | Zone 1 si groupe de gaz et classe de temp. corrects | Moteurs, éclairage, boîtes de jonction, électronique |
| Sécurité augmentée | e | L’équipement est très robuste et les composants sont fabriqués selon des normes de qualité élevées. | CEI/EN 60079-7 | Zone 2 ou Zone 1 | Moteurs, éclairage, boîtes de jonction |
| Immersion dans l’huile | o | Les composants de l’équipement sont complètement immergés dans l’huile. | CEI/EN 60079-6 | Zone 2 ou Zone 1 | Appareillage de commutation |
| Remplissage pulvérulent/sable/quartz | q | Les composants de l’équipement sont complètement recouverts d’une couche de sable, de poudre ou de quartz. | CEI/EN 60079-5 | Zone 2 ou Zone 1 | Électronique, téléphones, bobines d’arrêt |
| Encapsulage | m | Les composants de l’équipement sont généralement enfermés dans un matériau de type résine. | CEI/EN 60079-18 | Zone 1 (Ex mb) ou Zone 0 (Ex ma) | Électronique (sans chaleur) |
| Surpression/Balayage | p | L’équipement est mis sous pression à une pression positive par rapport à l’atmosphère environnante avec de l’air ou un gaz inerte, de sorte que l’atmosphère inflammable environnante ne peut pas entrer en contact avec les parties sous tension de l’appareil. La surpression est surveillée, maintenue et contrôlée. | CEI/EN 60079-2 | Zone 1 (px ou py), ou Zone 2 (pz) | Analyseurs, moteurs, boîtiers de commande, ordinateurs |
| Sécurité intrinsèque | i | Tout arc ou étincelle dans cet équipement a une énergie (chaleur) insuffisante pour enflammer une vapeur. L’équipement peut être installé dans N’IMPORTE QUEL boîtier à condition qu’il soit IP54. Une « barrière Zener » ou une unité « opto-isolée » ou « galvanique » peut être utilisée pour faciliter la certification. Une norme spéciale pour l’instrumentation est la CEI/EN 60079-27, décrivant les exigences pour le concept de sécurité intrinsèque Fieldbus (FISCO) (zone 0, 1 ou 2). | CEI/EN 60079-25 CEI/EN 60079-11 CEI/EN 60079-27 | « ia » : Zone 0 et « ib » : Zone 1 « ic » : Zone 2 | Instrumentation, mesure, contrôle |
| Non incendiaire | n | L’équipement est non incendiaire ou non générateur d’étincelles. Une norme spéciale pour l’instrumentation est la CEI/EN 60079-27, décrivant les exigences pour le concept de sécurité intrinsèque Fieldbus (FISCO) (zone 2) | CEI/EN 60079-15 CEI/EN 60079-27 | Zone 2 | Moteurs, éclairage, boîtes de jonction, équipements électroniques |
| Protection spéciale | s | Cette méthode, étant par définition spéciale, n’a pas de règles spécifiques. En effet, il s’agit de toute méthode qui peut être démontrée comme ayant le degré de sécurité requis à l’usage. Une grande partie des premiers équipements ayant une protection Ex s a été conçue avec encapsulage et cela a maintenant été incorporé dans la CEI 60079-18 [Ex m]. Ex s est un codage référencé dans la CEI 60079-0. L’utilisation directe de l’EPL et de la catégorie ATEX est une alternative au marquage « s ». La norme CEI EN 60079-33 a été rendue publique et devrait entrer en vigueur prochainement, de sorte que la certification Ex normale sera également possible pour Ex s. | CEI/EN 60079-33 | Zone selon | Selon ce que stipule sa certification |
Les types de protection sont subdivisés en plusieurs sous-classes, liées à l’EPL : ma et mb, px, py et pz, ia, ib et ic. Les subdivisions a ont les exigences de sécurité les plus strictes, prenant en compte simultanément plus d’une défaillance de composant indépendante.
Protection multiple
De nombreux équipements certifiés EEx emploient plus d’une méthode de protection dans différents composants de l’appareil. Ceux-ci seraient alors étiquetés avec chacune des méthodes individuelles. Par exemple, une prise de courant étiquetée EEx « de » pourrait avoir un boîtier fabriqué selon EEx « e » et des interrupteurs fabriqués selon EEx « d ».
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