Chapitre 9 - Normes et agréments
9.3 Systèmes de classement
Deux systèmes de classement sont appliqués pour classer les zones dangereuses, le système de classe/division et le système de zone. Le système de classe/division est généralement utilisé aux États-Unis et au Canada, mais les nouvelles installations peuvent utiliser le système de zone. Le reste du monde utilise généralement le système par zone.
9.3.1 Système de classe/division Les emplacements (ou zones) dangereux du système de classe/division sont classés par classe, division et groupe.
Classe : la classe définit la nature générale du matériau dangereux dans l'atmosphère qui l'entoure.
Classe I : les emplacements dans lesquels les gaz et vapeurs inflammables sont, ou peuvent être, présents dans l'air en quantités suffisantes pour produire des mélanges explosifs ou inflammables.
Classe II : les emplacements qui sont dangereux parce qu'ils contiennent des poussières combustibles.
Classe III : les emplacement qui peuvent contenir des fibres ou éléments volatiles inflammables, mais qui ne sont pas susceptibles d'être présents en suspension dans l'air en quantités suffisantes à produire des mélanges inflammables.
Division : la division définit la probabilité que du matériau dangereux soit présent selon une concentration inflammable dans
l'atmosphère environnante.
Division I : les emplacements dans lesquels les concentrations inflammables de matériel dangereux existent dans les conditions de travail normales (continues, intermittentes ou périodiques) ou fréquemment sous l'effet de réparations, opérations de maintenance, ou en présence de fuites. Une haute probabilité.
Division 2 : emplacements qui sont présumés dangereux uniquement dans une situation anormale. Une faible probabilité.
Groupe : Le groupe définit la caractéristique explosive des mélanges d'air et de gaz, vapeurs ou poussières du matériaux concerné. Les groupes A, B, C et D s'appliquent à la Classe I, tandis que les groupes E, F et G sont applicables à la Classe II.
Groupe A : l'acétylène.
Groupe B : les atmosphères dont la valeur d'écart de sécurité expérimental maximum (maximum experimental safe gap, MESG) est inférieure ou égale à 0,45mm ou dont le taux courant d'inflammabilité minimum (minimum igniting current ratio, MIC ratio) est inférieur ou égal à 0,40. L'hydrogène, le butadiène, l'oxyde d'éthylène, l'acroléine et le formaldéhyde à l'état gazeux en sont des exemples.
Groupe C : les atmosphères dont la valeur d'écart de sécurité expérimental (MESG) est supérieure à 0,45mm mais inférieure ou égale à 0,75mm ou dont le taux de courant d'inflammabilité minimum (MIC ratio) est supérieur à 0,40 mais inférieur ou égal à 0,80. L'éthylène, l'éther diéthylique, l'oxyde de méthyle, l'oxyde de propyle, le nitrométhane et l'hydrazine en sont des exemples.
Groupe D : les atmosphères dont la valeur d'écart de sécurité expérimental maximum (maximum experimental safe gap, MESG) est inférieure ou égale à 0,45mm ou dont le taux courant d'inflammabilité minimum (minimum igniting current ratio, MIC ratio) est inférieur ou égal à 0,80. Le propane, le gaz naturel, le méthane, l'ammoniac, le benzène, l'acétone et le butane en sont des exemples.
Groupe E : les atmosphères qui contiennent des poussières métalliques combustibles telles que l'aluminium, le magnésium et d'autres alliages commerciaux.
Groupe F : les atmosphères qui contiennent des poussières de charbon avec 8% ou plus de volatiles piégés, comme le noir de carbone, le charbon ou la poussière de coke.
Groupe G : les atmosphères qui contiennent des poussières combustibles autres que celles des groupes E ou F. Les poussières type sont la farine, l'amidon, le grain, le bois, le plastique et les produits chimiques.
Tout l'équipement électrique doit être testé, marqué et homologué pour l'emplacement dangereux dans lequel il sera amené à être utilisé, comme la classe, la division et le groupe dans le système par classe/division. Il existe certaines exceptions à cette règle ; elles sont énoncées dans les pratiques de câblage du Code électrique national (National Electric Code, NEC) ou le Code électrique canadien (Canadian Electric Code, CEC).
9.3.2 Système par zone
Les emplacements dangereux du Système par zone sont classés en fonction de la fréquence de survenue et de la durée d'une atmosphère explosive. Les zones 0, 1 et 2 font référence aux atmosphères contenant des gaz explosifs, tandis que les zones 20, 21 et 22 définissent les atmosphères riches en poussières explosives.
Zone 0 : une atmosphère contenant du gaz explosif qui est présente de manière constante, ou pendant des périodes prolongées, ou fréquemment.
Zone 1 : une atmosphère contenant du gaz explosif qui est susceptible de se produire périodiquement ou occasionnellement durant le fonctionnement normal.
Zone 2 : une atmosphère contenant du gaz explosif qui n'est pas susceptible de se produire durant le fonctionnement normal mais, si cela se produisait, elle ne serait présente que durant une courte période.
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Zone 20 : une atmosphère contenant de la poussière explosive qui est présente de manière constante, ou pendant des périodes prolongées, ou fréquemment.
Zone 21 : une atmosphère contenant de la poussière explosive qui est susceptible de se produire périodiquement ou occasionnellement durant le fonctionnement normal.
Zone 22 : une atmosphère contenant de la poussière explosive qui n'est pas susceptible de se produire durant le fonctionnement normal mais, si cela se produisait, elle ne serait présente que durant une courte période.
Il est important de remarquer que
l'attribution d'un chiffre de classement d'une zone ne tient compte que de la probabilité d'un environnement explosif. Il ne spécifie par la nature explosive des caractéristiques matérielles des gaz, vapeurs et poussières spécifiques concernés. Idéalement, tout l'équipement serait placé en-dehors de ces zones, mais cela n'est pas réalisable. C'est pourquoi l'équipement conçu pour être utilisé dans ces zones est testé, marqué et
homologué de façon à ce que la nature explosive et les caractéristiques du matériau soient pris en compte dans leur ensemble.
Cela porte à répartir l'équipement en groupes, sous-groupes, type de protection utilisée, niveau de protection utilisé, attribution d'un niveau de protection de l'équipement (equipment protection level, EPL), d'un code de température, présentés ci-après.
9.3.3 Groupes d'équipement
L'équipement est organisé selon les groupes suivants et les définitions suivantes.
Groupe I : équipement conçu pour être utilisé dans les exploitations minières exposées au risque de grisou.
Groupe II : équipement conçu pour être utilisé dans des atmosphères contenant du gaz explosif autres que les
exploitations minières.
Groupe III : équipement conçu pour être utilisé dans les atmosphères contenant de la poussière explosive.
9.3.4 Sous-groupes d'équipement Le groupe d'équipement I ne comprend aucun sous-groupe. Seul l'équipement faisant partie des groupes II et III est réparti de manière plus spécifique en fonction de la nature explosive de l'atmosphère contenant du gaz ou de la poussière, respectivement, dans laquelle il est amené à être utilisé. Le numéro du groupe est suivi des lettres A, B ou C en fonction des définitions ci-dessous.
9.3.4.1 Groupe II (communément désigné par
« groupe gaz »)
IIA : les atmosphères dont la valeur d'écart de sécurité expérimental maximum (maximum experimental safe gap, MESG) est supérieure ou égale à 0,9mm ou dont le taux courant d'inflammabilité minimum (minimum igniting current ratio, MIC ratio) est inférieur ou égal à 0,80. Le propane en est un exemple.
IIB : les atmosphères dont la valeur d'écart de sécurité expérimental (MESG) est supérieure à 0,5mm mais inférieure ou égale à 0,9mm ou dont le taux de courant d'inflammabilité minimum (MIC ratio) est supérieur à 0,45 mais inférieur ou égal à 0,80. L'éthylène en est un exemple.
IIC : les atmosphères dont la valeur d'écart de sécurité expérimental (experimental safe gap, MESG) est inférieure ou égale à 0,5mm ou dont le taux courant d'inflammabilité minimum (minimum igniting current ratio, MIC ratio) est inférieur ou égal à 0,45.
L'hydrogène en est un exemple.
9.3.4.2 Groupe III (communément désigné par « groupe poussière »)
IIIA : les atmosphères qui contiennent des éléments volatiles ou des fibres
combustibles, y compris des particules solides, dont la taille nominale est généralement supérieure à 500um. Le rayon, le coton, le sisal, la jute, le chanvre, la fibre de cacao en sont des exemples.
IIIB : les atmosphères contenant de la poussière non conductrice dont la résistivité électrique est supérieure à 103 Ωm. Le nylon, la farine de blé, le charbon (actif), le charbon, le coke, la glisonite en sont des exemples.
IIIC : les atmosphères contenant de la poussière non conductrice dont la résistivité électrique est inférieure ou égale à 103 Ωm. L'aluminium et le magnésium en sont des exemples.
L'équipement marqué IIB est adapté pour les applications qui nécessitent l'utilisation d'équipement de Groupe IIA. De même, l'équipement marqué IIC est adapté pour les applications qui nécessitent l'utilisation d'équipement de groupe IIB ou IIA. De la même manière, l'équipement marqué IIIB est adapté pour les applications qui nécessitent l'utilisation d'équipement de Groupe IIIA. De même, l'équipement marqué IIIC est adapté pour les applications qui nécessitent l'utilisation d'équipement de groupe IIIB ou IIIA. Voir la Figure 9.1.
Groupe
d’équipements Compatible Applications
Gaz
IIC IIC, IIB, IIA
IIB IIB, IIA
IIA IIA
Pous-sière
IIC IIC, IIB, IIA
IIB IIB, IIA
IIA IIA
Figure 9.1 Groupes d'équipements
9.3.5 Type de protection 9.3.5.1 Équipement électrique
Nombreuses sont les techniques et méthodes qui peuvent être appliquées à l'équipement électrique pour éviter que l'atmosphère explosive environnante ne prenne feu.
Presque toutes ces techniques et méthodes ont un nom spécifique et une lettre
minuscule qui indique son type de protection et sa plaque de marquage. Il est important de noter que tous les types de protections ne sont pas adaptés aux atmosphères gazeuses et poussiéreuses. Le type de techniques et méthodes de protection, par nom et lettre attribuée, ainsi que l'atmosphère explosive dans laquelle elles peuvent être utilisées (indiquée entre parenthèses) sont les suivants :
Sécurité intrinsèque – Ex i (gaz et poussière) : type de protection basé sur la restriction de l'énergie électrique à l'intérieur de l'équipement et du câblage d'interconnexion exposé à l'atmosphère explosive (gazeuse ou poussiéreuse) à un niveau inférieur à celui qui peut provoquer l'inflammation sous l'effet d'une étincelle ou de la température élevée. L'équipement est construit de telle manière que les circuits sans sécurité intrinsèque ne puissent pas exercer d'effet néfaste sur les circuits à sécurité intrinsèque.
Enceinte ignifuge – Ex d (gaz) : type de protection dans laquelle les pièces qui peuvent prendre feu dans une atmosphère explosive gazeuse sont équipées d'une enceinte qui peut résister à la pression qui se développe lors de l'explosion interne d'un mélange explosif et qui empêche la transmission de l'explosion à l'atmosphère explosive gazeuse qui entoure l'enceinte.
Encapsulage – Ex m (gaz et poussière) : type de protection dans lequel les pièces qui peuvent prendre feu dans une atmosphère explosive (gaz ou poussière) suite à une étincelle ou à la chaleur sont englobés par adhésion dans un composé ou une autre enceinte non métallique de telle manière que l'atmosphère explosive ne peut pas prendre feu durant le fonctionnement ou l'installation.
Sécurité augmentée – Ex e (gaz) : type de protection appliquée à l'équipement électrique dans laquelle des mesures supplémentaires sont adoptées afin d'assurer une meilleure sécurité contre la possibilité de température excessive ou l'apparition d'arcs et d'étincelles durant le fonctionnement normal ou dans des conditions anormales spécifiques.
Type n – Ex n (gaz) : type de protection appliquée à l'équipement électrique qui assure que durant le fonctionnement normal et dans certaines conditions anormales spécifiques celui-ci ne puisse pas enflammer l'atmosphère explosive gazeuse qui l'entoure.
Pressurisation – Ex p (gaz et poussière) : type de protection qui consiste à protéger contre la pénétration de l'atmosphère explosive externe dans
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une enceinte en gardant un gaz protecteur dans celle-ci à une pression supérieure à celle de l'atmosphère externe.
Immersion dans l'huile – Ex o (gaz) : type de protection dans laquelle l'équipement électrique ou des parties de celui-ci sont immergés dans un liquide protecteur, de telle façon que l'atmosphère explosive gazeuse qui pourrait se trouver au-dessus du liquide ou en-dehors de l'enceinte ne puisse pas être enflammée.
Remplissage de poudre – Ex q (gaz) : type de protection dans laquelle les parties qui peuvent prendre feu dans une atmosphère explosive gazeuse sont fixées à leur emplacement et entièrement recouvertes par du matériel de remplissage afin d'éviter qu'elles ne prennent feu sous l'effet de l'atmosphère explosive gazeuse externe.
Enceinte – Ex t (poussière) : type de protection par laquelle l'équipement électrique est protégé par une enceinte afin d'éviter qu'une couche ou un nuage de poussière ne prenne feu et de limiter les températures de surface.
Protection spéciale – Ex s (gaz et poussière) : type de protection qui permet à la conception d'un produit qui ne peut pas répondre totalement à d'autres types de protection reconnus ou lorsque les normes portant sur les types de protection reconnus ne couvrent pas les conditions opératoires requises.
9.3.5.2 Équipement non électrique La plupart de l'équipement électrique contient des sources d'inflammabilité efficaces qui doivent être traitées par l'une des méthodes de protection décrites ci-dessus. Cela n'est toutefois pas vrai pour la plupart de l'équipement mécanique. En effet, le fonctionnement normal de la plupart de l'équipement mécanique dans ses paramètres nominaux ne provoquera pas l'inflammation dans une atmosphère explosive. Dans les situations où les dysfonctionnements sont pris en compte, la plupart de l'équipement mécanique peut être conçu de telle manière que ces dysfonctionnements ne deviennent pas une source d'inflammabilité en adoptant des mesures de construction reconnues.
Les types de mesures de protection contre l'inflammabilité suivants pour l'équipement non électrique ont été reconnus ; ils sont indiqués par leur nom et la lettre qui leur est attribuée.
Enceinte de restriction du débit – Ex fr:
type de protection contre l'inflammabilité où l'étanchéité efficace et des joints parfaitement efficaces peuvent réduire la pénétration de l'atmosphère explosive dans l'enceinte. Les différentiels de pression et les changements de température doivent être pris en compte.
Enceinte ignifuge – Ex d : type de protection contre l'inflammabilité dans laquelle les pièces qui peuvent prendre feu dans une atmosphère explosive gazeuse sont équipées d'une enceinte qui peut résister à la pression qui se développe lors de l'explosion interne d'un mélange explosif et qui empêche la transmission de l'explosion à l'atmosphère explosive gazeuse qui entoure l'enceinte.
Sécurité constructive – Ex c : type de protection contre l'inflammabilité à travers laquelle des mesures
constructives sont appliquées, de façon à protéger contre la possibilité
d'inflammabilité provoquée par les surfaces chaudes, les étincelles et la compression adiabatique générée par les pièces en mouvement, y compris les dysfonctionnements.
Contrôle des sources d'inflammation – Ex b : type de protection contre l'inflammabilité par lequel des capteurs intégraux détectent le commencement d'une opération qui pourrait porter à l'inflammation et qui lance donc des mesures de contrôle avant que la source potentielle d'inflammation ne devienne une source réelle d'inflammation.
Pressurisation – Ex p : type de protection contre l'inflammabilité qui consiste à protéger contre la pénétration de l'atmosphère explosive externe dans une enceinte en gardant un gaz protecteur dans celle-ci à une pression supérieure à celle de l'atmosphère externe.
Immersion dans un liquide – Ex k : type de protection contre l'inflammabilité dans laquelle les sources d'inflammabilité sont rendues inactives par immersion dans un liquide ou en les recouvrant constamment d'une pellicule liquide.
9.3.6 Niveau de protection
En fonction du type de protection utilisé par l'équipement, une lettre (ou sous-lettre) indiquant le niveau de protection, a, b, c ou l'absence de lettre sera appliquée. La lettre indiquant le niveau de protection, si elle est présente, suit immédiatement la lettre qui identifie la lettre de protection ; elle fait référence au niveau de protection de l'équipement du type de protection employé.
La lettre indiquant le niveau de protection dénote la probabilité que l'équipement devienne une source d'inflammabilité. Une fois encore, il est important de souligner que le niveau de sécurité (a,b, c ou aucun) attribué dépend étroitement du type de protection appliqué à l'équipement. La raison est que tous les types de protection ne peuvent pas être conçus pour prendre en charge les niveaux de protection élevés ou très élevés qui ne deviendront pas une source d'inflammation dans des cas de dysfonctionnement rares ou attendus. De plus, le niveau de protection attri-bué est étroitement lié à la valeur EPL générale de l'équipement (nous en parlerons plus tard).
Bien qu'il ne soit pas explicitement défini, la lettre du niveau de protection peut être généralisée comme suit :
a : un niveau de protection très élevé.
b : un niveau de protection élevé.
c ou aucun : un niveau de protection amélioré.
L'attribution du niveau de protection admis pour un certain type de protection de l'équipement électrique est la suivante :
Ex i – Sécurité intrinsèque : Ex ia, Ex ib, Ex ic
Ex d – Ignifuge : Ex da, Ex db, Ex dc
Ex m – Encapsulation : Ex ma, Ex mb, Ex mc
Ex e – Sécurité augmentée : Ex eb, Ex ec
Ex n – Type n : Aucune lettre de niveau de protection n'est attribuée pour ce type de protection. Ce type de protection est uniquement adapté aux emplacements de Zone 2.
Ex p – Pressurisation : Ex pxb, Ex pyb, Ex pzc
Ex o – Immersion dans l'huile : Ex ob, Ex oc
Ex q – Remplissage de poudre : Aucune lettre de niveau de protection n'est attribuée pour ce type de protection. Ce type de protection est uniquement adapté aux emplacements de Zone 1 et de Zone 2.
Ex t – Protection anti-poussière : Ex ta, Ex tb, Ex tc
Ex s – Protection spéciale : Ex sa, Ex sb, Ex sc
9.3.7 Niveau de protection de l'équipement (Equipment Protection Level, EPL)
Une valeur EPL est l'attribution d'un équipement en fonction de sa probabilité de devenir une source d'inflammabilité dans une atmosphère explosive gazeuse ou une atmosphère explosive poussiéreuse, y compris les exploitations minières.
EPL Ma : équipement pour l'installation dans les exploitations minières sujettes au risque de grisou, qui a un niveau de protection très élevé dont il est improbable qu'il devienne une source d'inflammabilité durant le
fonctionnement normal, au cours de dysfonctionnements attendus ou lors de rares dysfonctionnements.
EPL Mb : équipement pour l'installation dans les exploitations minières sujettes au risque de grisou, qui a un niveau de protection élevé dont il est improbable qu'il devienne une source
d'inflammabilité durant le
fonctionnement normal ou au cours de dysfonctionnements attendus.
EPL Ga : équipement pour les atmosphères explosives gazeuses disposant d'un très haut niveau de protection qui n'est pas une source d'inflammabilité durant le
fonctionnement normal, au cours de dysfonctionnements attendus ou lors de rares dysfonctionnements.
EPL Gb : équipement pour les atmosphères explosives gazeuses disposant d'un haut niveau de protection qui n'est pas une source d'inflammabilité
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durant le fonctionnement normal ou au cours de dysfonctionnements attendus.
EPL Gc : équipement pour les
atmosphères explosives gazeuses dont le niveau de protection améliorée n'est pas une source d'inflammation durant le fonctionnement normal et qui peut disposer d'une protection supplémentaire afin de garantir qu'il reste inactif en tant que source d'inflammabilité.
EPL Da : équipement pour les atmosphères explosives poussiéreuses disposant d'un très haut niveau de protection qui n'est pas une source d'inflammabilité durant le
fonctionnement normal, au cours de dysfonctionnements attendus ou lors de rares dysfonctionnements.
EPL Db : équipement pour les atmosphères explosives poussiéreuses disposant d'un haut niveau de protection qui n'est pas une source d'inflammabilité durant le fonctionnement normal ou au cours de dysfonctionnements attendus.
EPL Dc : équipement pour les atmosphères explosives poussiéreuses dont le niveau de protection améliorée n'est pas une source d'inflammation durant le fonctionnement normal et qui peut disposer d'une protection
supplémentaire afin de garantir qu'il reste inactif en tant que source
d'inflammabilité.
Le rapport par défaut entre les zones et les niveaux de protection de l'équipement (EPL) peut être résumé dans les Figures 9.2 et 9.3.
Zone Niveau de protection des équipements (EPL)
Zone Niveau de protection des équipements (EPL)