- Homologations et normes sur les zones dangereuses en Europe et dans le reste
  du monde
- ATEX
- Marquage des équipements
- Classification des zones
- Conception des appareils
- Classification des appareils
- Protection étanche des boîtiers
- Niveaux d’intégrité de sécurité SIL

 

Pays membres du CENELEC :

Allemagne	Estonie	Lettonie	République tchèque
Autriche	Finlande	Lituanie	Roumanie
Belgique	France	Luxembourg	Royaume-Uni
Bulgarie	Grèce	Malte	Slovaquie
Chypre	Hongrie	Norvège	Slovénie
Croatie	Islande	Pays-Bas	Suède
Danemark	Irlande	Prolognee	Suisse
Espagne	Italie	Portugal

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ATEX
ATEX = ATmosphères EXplosives

Depuis juillet 2003, deux directives européennes détaillent les obligations des fabricants et des utilisateurs en matière de conception et d’utilisation d’appareils dans des atmosphères dangereuses.

Les directives ATEX définissent les normes MINIMALES pour l’employeur et le fabricant concernant les atmosphères explosives. L’employeur est tenu de réaliser une évaluation des risques d’explosion et de prendre les mesures nécessaires pour éliminer ou réduire ce risque.

Directive ATEX 94/9/EC article 100a

L’article 100a décrit les responsabilités des fabricants :

• porter la mention CE ;
• disposer des certifications nécessaires pour les zones dangereuses ;
• répondre à une norme reconnue sur les performances, par exemple la norme  EN60079-29-1 pour les détecteurs de gaz (l'application spécifique).

La classification des zones dangereuses a été redéfinie par la directive ATEX.

 

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Marquage des équipements

 

Directive ATEX 1992/92/EC article 137

L’article 137 décrit les responsabilités de l’employeur. Conformité obligatoire pour toutes les nouvelles usines depuis juillet 2003. Mise en conformité obligatoire pour les usines existantes depuis juillet 2006. Au Royaume-Uni, cette directive est mise en œuvre par le HSE (Health and Safety Executive) dans le cadre de la réglementation sur les substances dangereuses et atmosphères explosives (DSEAR) de 2002.

Ces exigences portent sur les points suivants :

Évaluation des risques d’explosion

L’employeur doit procéder à une évaluation des risques, notamment :

1.  La probabilité d’une atmosphère explosive
Classification en zone

2.  La probabilité d’une source d’ignition
Catégories d’équipements

3.  La nature des matériaux inflammables
Groupes de gaz, point d’inflammabilité
(indice T), gaz, vapeur, brumes et poussières

4.  L’impact d’une explosion
Personnel, usine, environnement

Marquages ATEX supplémentaires

Symbole d’avertissement d’atmosphère explosive

L’employeur doit placer des symboles distinctifs pour identifier les points d’accès aux zones à atmosphère explosive :

 

En effectuant l’évaluation des risques d’explosion, l’employeur doit élaborer un document de protection contre les explosions qui montre : 

• que les risques d’explosion ont été identifiés et évalués ;
• que des mesures seront prises pour atteindre les objectifs de la directive ;
• les zones classées ;
• les lieux où les exigences minimum seront appliquées ;
• que le lieu de travail et les équipements sont conçus, utilisés et entretenus dans des conditions optimales de sécurité.

L’employeur peut joindre des évaluations de risque d’explosion; des documents et d’autres rapports existants produits pour satisfaire à d’autres réglementations de la Communauté. Ces documents doivent alors être révisés en tenant compte des changements, extensions et conversions.

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Classification des zones
Toutes les zones d’une usine ou d’un site ne présentent pas le même niveau de risque. Par exemple, une mine de charbon souterraine est toujours considérée comme une zone de risque maximum en raison du méthane constamment présent. En revanche, dans une usine où le méthane est occasionnellement stocké dans des réservoirs, seule la zone où se trouvent ces réservoirs est considérée comme potentiellement dangereuse ainsi que les conduits qui la traversent. Dans un tel cas, les précautions ne sont à prendre que dans les zones où une fuite de gaz peut éventuellement se produire.

Par souci de réglementation dans l’industrie, certaines zones ont été classifiées en fonction de leur danger potentiel. Les trois zones définies sont les suivantes: 

ZONE 0
Zone contenant en permanence ou depuis longtemps un mélange de gaz/air explosif.

ZONE 1
Zone dans laquelle un mélange de gaz/air explosif est susceptible d’apparaître au cours du fonctionnement normal de l’usine. 

ZONE 2
Zone dans laquelle l’apparition d’un mélange de gaz/air explosif est improbable au cours du fonctionnement normal de l’usine.

En Amérique du Nord, la classification la plus employée (NEC 500) comporte deux classes, appelées « divisions ».

La division 1 équivaut à la réunion des zones 0 et 1 utilisées en Europe,
tandis que la division 2 correspond à peu près à la zone 2.

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Conception des appareils

 

Afin de garantir la sécurité de fonctionnement des équipements électriques dans les atmosphères inflammables, plusieurs normes de conception ont été édictées. Les fabricants d’appareils vendus pour des zones dangereuses sont tenus de respecter ces normes et doivent obtenir les certifications attestant de leur conformité pour un tel emploi. Parallèlement, il est de la responsabilité de l’utilisateur de s’assurer que tous les équipements utilisés en zone dangereuse sont bien conçus à cet effet.

Pour les équipements de détection de gaz, les deux classes les plus utilisées en termes de sécurité électrique sont « ignifuge » (également dit « antidéflagrant » avec le symbole d’identification Ex d) et « à sécurité intrinsèque » avec le symbole Ex i.

Les appareils ignifuges sont conçus de telle sorte que leur boîtier est suffisamment robuste pour supporter sans dommage une explosion interne de gaz inflammable. Ceci peut être dû à l’allumage accidentel d’un mélange de carburant/air explosif à l’intérieur de l’équipement. Les dimensions des ouvertures de la protection (par exemple, un joint à bride) doivent être calculées de sorte que la flamme ne puisse pas se propager dans l’atmosphère extérieure.

Les équipements à sécurité intrinsèque sont conçus de telle façon que l’énergie interne maximale des appareils et des câblages est maintenue en dessous du seuil d’ignition, ignition qui pourrait être occasionnée par des étincelles et une chauffe du matériel lors d’une défaillance interne ou de la défaillance d’un équipement connecté. Il existe deux types de protections à sécurité intrinsèque. La plus élevée est Ex ia pour les utilisations en zones 0, 1 et 2, et Ex ib qui convient aux utilisations en zones 1 et 2. Les appareils ignifuges peuvent uniquement être employés en zones 1 et 2.

La sécurité optimisée (Ex e) est une méthode de protection qui comprend des procédures supplémentaires pour une sécurité renforcée des appareils électriques. Elle convient aux équipements dont aucune pièce ne peut produire d’étincelle ou d’arc, et qui ne dépassent pas la température limite en fonctionnement normal.

L’encapsulage (Ex m) des différents composants et des circuits complets est une autre norme qui favorise une meilleure sécurité. Certains produits désormais sur le marché obtiennent des certifications de sécurité en utilisant une combinaison de conceptions de sécurité pour des composants discrets, par exemple Ex e pour les logements de bornes, Ex i pour les protections des circuits, Ex m pour les composants électroniques encapsulés et Ex d pour les chambres contenant des gaz dangereux.

 

Normes de conception pour zones dangereuses

Ex s n’est pas utilisé dans les normes les plus récentes, mais peut figurer sur d’anciens équipements toujours employés.

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Classification des appareils
Sélectionner un appareil pour une utilisation en toute sécurité dans des conditions d’environnement spécifiques n’est pas chose aisée. Deux critères, groupe d’appareils et classifications des températures, aident à opérer ce choix et sont aujourd’hui largement répandues. 

Conformément à la norme EN60079-0 du Committee European de Normalisation Électrotechnique (CENELEC), les équipements pouvant être employés dans des atmosphères explosives se divisent en deux groupes : 

Groupe I
Pour les mines présentant des risques de grisou (méthane).

Groupe II
Pour les sites dont l’atmosphère est potentiellement explosive, autres que les mines du groupe I.

Le groupe II couvre un large éventail d’atmosphères potentiellement explosives et inclut de nombreux gaz et vapeurs de risques différents. C’est pourquoi, afin de séparer plus clairement les caractéristiques requises des appareils utilisés avec un gaz ou une vapeur particuliers, le groupe II est subdivisé comme indiqué dans le tableau. Bien qu’il soit inclus dans les gaz de groupe II, l’acétylène est considéré comme si instable qu’il fait l’objet d’une liste séparée. Une liste plus exhaustive des gaz est donnée dans la norme européenne EN60079-20. 

Les indices de classe de température attribués aux équipements de sécurité représentent également un paramètre essentiel pour choisir un instrument de détection de gaz ou de mélange de gaz. (Pour les mélanges de gaz, il est toujours recommandé d’envisager la pire association parmi tous les mélanges possibles). Les classifications de températures se rapportent à la température de surface maximale qu’une pièce d’appareil peut admettre, garantissant ainsi que le point d’inflammation des gaz et des vapeurs en contact n’est pas dépassé.

La plage s’étend de T6 (85 °C) à T1 (450 °C). Les appareils certifiés sont testés en présence des gaz et des vapeurs pour lesquels ils sont conçus. Le groupe et l’indice de température de l’appareil sont indiqués sur son certificat de sécurité et sur l’appareil lui-même.

L’Amérique du Nord et la Commission Électrotechnique Internationale (CEI ou IEC) appliquent les mêmes indices de température et codes T. Cependant, contrairement à la CEI, l’Amérique du Nord inclut des valeurs incrémentielles comme indiqué sur le dessin ui suit. 

Classe de températures 

Groupe d’appareils

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Protection étanche des boîtiers
L’utilisation des classifications codées pour indiquer le degré de protection des boîtiers contre les infiltrations et les matériaux solides, est désormais largement répandue. Ces classifications couvrent également la protection des personnes en cas de contact avec des pièces sous tension ou mobiles dans le boîtier. Remarque importante: ces classifications s’ajoutent à celles pour les équipements électriques dans les zones dangereuses et ne les remplacent aucunement.

En Europe, la notation utilisée pour indiquer une protection étanche est constituée des lettres IP suivies de deux chiffres de caractéristiques qui indiquent le degré de protection. Le premier chiffre donne le degré de protection des personnes en cas de contact avec des pièces sous tension ou mobiles dans le boîtier et le second chiffre indique le degré de protection du boîtier contre les infiltrations. Par exemple, un boîtier noté IP65 offre une protection complète en cas de contact avec des pièces sous tension ou mobiles, et empêche la pénétration de poussière et d’eau. Une telle classification convient pour les équipements de détection de gaz, tels que les modules de commande, mais le refroidissement du système électronique doit être surveillé. La notation IP est une forme abrégée fréquemment employée en Grande-Bretagne. Il en existe une version internationale, qui comprend trois chiffres après les lettres IP au lieu de deux, par exemple « IP653 ». Le troisième chiffre correspond à la résistance aux chocs. La signification des chiffres est donnée dans le tableau qui suit.

 

 Codes IP (IEC/EN 60529)

 

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Niveaux d’intégrité de sécurité SIL
Les certifications s’attachaient essentiellement à la sécurité du produit dans son
environnement d’utilisation, à savoir s’il n’était pas intrinsèquement porteur de risque. Le processus de certification (notamment en Europe avec la mise en place de la norme ATEX appartenant aux éléments liés à la sécurité) a désormais évolué afin d’inclure également les performances des produits et leur mesure. Les niveaux SIL (Safety Integrity Levels) ajoutent une dimension à la sécurité du produit en terme de capacité à accomplir sa fonction de sécurité quand nécessaire (réf. : IEC 61508 exigences pour les fabricants). Les certifications font l’objet d’une demande en constante augmentation étant donné que les concepteurs se doivent désormais de documenter leurs systèmes instrumentés de sécurité (réf. : IEC 61511 exigences pour l’utilisateur).

Les normes individuelles applicables aux types spécifiques d’équipements ont été développées à partir de l’IEC61508. Pour les équipements de détection de gaz, la norme correspondante est l’EN50402:2005+A1:2008 relatives aux appareils électriques pour la détection et la mesure des vapeurs ou des gaz inflammables ou toxiques ou pour la détection et le mesurage de l’oxygène. Exigences relatives à la sécurité de fonctionnement des systèmes fixes de détection de gaz).

La gestion de la sécurité consiste à réduire les risques. Tous les processus présentent un facteur de risque. L’objectif est de réduire ce risque à 0 %. De façon plus réaliste, le risque zéro n’existe pas et on admet donc un niveau de risque acceptable dit niveau le plus bas raisonnablement réalisable (ALARA). Le facteur le plus important pour réduire les risques consiste à travailler dans une usine aménagée de manière sûre, en conformité avec les spécifications en vigueur. La mise en œuvre de procédures de sécurité contribue également à réduire les risques, tout comme l’application d’une politique de maintenance exhaustive. Les systèmes E/E/PES (systèmes électriques/électroniques/électroniques programmables) sont la dernière ligne de défense en matière de prévention des accidents. Les niveaux SIL sont des mesures quantifiables de la sécurité offertes par les systèmes E/E/PES. Dans des applications classiques, les SIL s’adressent aux systèmes feu et gaz: détecteurs, résolveurs logiques et signalisation/déclenchement de sécurité.

  

Il est admis que tous les équipements ont des modes de défaillances. Le point clé est de pouvoir déceler les défaillances lorsqu’elles surviennent et prendre les mesures appropriées. Dans certains systèmes, la redondance peut s’appliquer afin de maintenir une fonction. Dans d’autres, un auto-contrôle permet d’obtenir le même résultat. La plupart des modèles cherchent à éviter les situations dans lesquelles les défaillances ne sont pas décelées, notamment lorsqu’elles empêchent le système d’acquitter sa fonction de sécurité. Il existe une distinction majeure entre la fiabilité et la sécurité. Un produit qui semble fiable peut avoir des modes de défaillances cachés tandis qu’un équipement qui semble afficher de nombreuses défaillances peut s’avérer plus sûr en se trouvant rarement/jamais dans des conditions où il est incapable de réaliser sa fonction ou d’avertir de sa défaillance.

4 niveaux de SIL sont définis. En règle général, plus le niveau SIL est élevé, plus les modes de défaillances sont pris en charge. Pour les systèmes gaz et feu, les niveaux sont définis en termes de « probabilité moyenne de défaillance dans l’exécution de la fonction souhaitée lors de la sollicitation ».

 

De nombreux produits de détection de gaz et feu ont été conçus bien avant l’introduction des niveaux SIL et il est donc possible qu’ils obtiennent un niveau SIL faible, voire aucun, en évaluation individuelle. Diverses techniques permettent de contourner ce problème, notamment des tests plus fréquents ou la combinaison de systèmes avec des technologies différentes (éliminant alors les modes de défaillances courants) afin d’augmenter l’évaluation SIL obtenue.

Pour qu’un système de sécurité obtienne un niveau SIL particulier, la somme des probabilités de défaillance à la sollicitation (PDS) doit être prise en compte.

 

Pour SIL 2 
PDS (capteur) + PDS (résolveur) + PDS (déclencheur) < 1x10^-2

Le choix du niveau SIL requis pour l’installation doit être effectué en tenant compte du niveau de gestion de la sécurité dans le processus lui-même. Les systèmes E/E/PES ne doivent pas être considérés comme le système de sécurité principal. Quel que soit le processus industriel, la conception, l’utilisation et la maintenance sont les paramètres les plus importants en termes de sécurité.

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