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Pépite | Electricité statique en production pharmaceutique : problématiques et solutions

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Academic year: 2021

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(1)Université de Lille Année Universitaire 2018/2019 Faculté de Pharmacie de Lille. THESE POUR LE DIPLOME D'ETAT DE DOCTEUR EN PHARMACIE. Soutenue publiquement le 25/10/19 Par Mlle. Anne-Bérengère FRANCOIS. _____________________________. Electricité statique en production pharmaceutique : problématiques et solutions. _____________________________. Membres du jury : Président : SIEPMANN Florence, Professeur, laboratoire de pharmacotechnie industrielle de la faculté de pharmacie de Lille Assesseur : MUSCHERT Susanne, Maître de conférences, laboratoire de pharmacotechnie industrielle de la faculté de pharmacie de Lille Membre extérieur : DIEUSAERT Perrine, Docteur en pharmacie, EPSM Val de Lys Artois de Saint Venant.

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(3) Faculté de Pharmacie de Lille 3, rue du Professeur Laguesse - B.P. 83 - 59006 LILLE CEDEX  03.20.96.40.40 -  : 03.20.96.43.64 http://pharmacie.univ-lille2.fr. Université de Lille Président : Premier Vice-président : Vice-présidente Formation : Vice-président Recherche : Vice-président Relations Internationales :. Jean-Christophe CAMART Damien CUNY Lynne FRANJIÉ Lionel MONTAGNE François-Olivier SEYS. Directeur Général des Services : Directrice Générale des Services Adjointe :. Pierre-Marie ROBERT Marie-Dominique SAVINA. Faculté de Pharmacie Doyen : Vice-Doyen et Assesseur à la Recherche : Assesseur aux Relations Internationales : : Assesseur à la Vie de la Faculté et aux Relations avec le Monde Professionnel : Assesseur à la Pédagogie : Assesseur à la Scolarité : Responsable des Services :. Bertrand DÉCAUDIN Patricia MELNYK Philippe CHAVATTE Thomas MORGENROTH Benjamin BERTIN Christophe BOCHU Cyrille PORTA. Liste des Professeurs des Universités - Praticiens Hospitaliers Civ. Mme M. M. M. M. Mme M. M. M. M.. NOM ALLORGE BROUSSEAU DÉCAUDIN DEPREUX DINE DUPONT-PRADO GRESSIER LUYCKX ODOU STAELS. Prénom Delphine Thierry Bertrand Patrick Thierry Annabelle Bernard Michel Pascal Bart. Laboratoire Toxicologie Biochimie Pharmacie Galénique ICPAL Pharmacie clinique Hématologie Pharmacologie Pharmacie clinique Pharmacie Galénique Biologie Cellulaire.

(4) Liste des Professeurs des Universités Civ.. M. Mme M. M. M. M. M. Mme M. Mme M. M. M. M. Mme M. M. M. Mme M. Mme M. Mme Mme Mme Mme Mme M. Mme M. M.. NOM. ALIOUAT AZAROUAL BERTHELOT CAZIN CHAVATTE COURTECUISSE CUNY DELBAERE DEPREZ DEPREZ DUPONT DURIEZ FOLIGNE GARÇON GAYOT GOOSSENS HENNEBELLE LEMDANI LESTAVEL LUC MELNYK MILLET MUHR – TAILLEUX PAUMELLE-LESTRELIN PERROY ROMOND SAHPAZ SERGHERAERT SIEPMANN SIEPMANN WILLAND. Prénom El Moukhtar Nathalie Pascal Jean-Louis Philippe Régis Damien Stéphanie Benoît Rebecca Frédéric Patrick Benoît Guillaume Anne Jean François Thierry Mohamed Sophie Gerald Patricia Régis Anne Réjane Anne Catherine Marie Bénédicte Sevser Eric Florence Juergen Nicolas. Laboratoire Parasitologie Physique Onco et Neurochimie Pharmacologie – Pharmacie clinique ICPAL Sciences végétales et fongiques Sciences végétales et fongiques Physique Lab. de Médicaments et Molécules Lab. de Médicaments et Molécules Sciences végétales et fongiques Physiologie Bactériologie Toxicologie Pharmacotechnie Industrielle Chimie Analytique Pharmacognosie Biomathématiques Biologie Cellulaire Physiologie Onco et Neurochimie ICPAL Biochimie Biologie Cellulaire Législation Bactériologie Pharmacognosie Législation Pharmacotechnie Industrielle Pharmacotechnie Industrielle Lab. de Médicaments et Molécules. Liste des Maîtres de Conférences - Praticiens Hospitaliers Civ. Mme Mme Mme M. Mme M.. NOM BALDUYCK GARAT GOFFARD LANNOY ODOU SIMON. Prénom. Malika Anne Anne Damien Marie Françoise Nicolas. Laboratoire. Biochimie Toxicologie Bactériologie Pharmacie Galénique Bactériologie Pharmacie Galénique.

(5) Liste des Maîtres de Conférences Civ. Mme M. Mme Mme Mme Mme M M. M. M. M. M. M. M. M. Mme Mme Mme M M. Mme Mme Mme M. Mme Mme M. M. Mme Mme M. Mme M. Mme Mme Mme M. Mme Mme Mme M. M. M. Mme M. Mme Mme Mme Mme Mme M.. NOM. ALIOUAT ANTHERIEU AUMERCIER BANTUBUNGI BARTHELEMY BEHRA BELARBI BERTHET BERTIN BLANCHEMAIN BOCHU BORDAGE BOSC BRIAND CARNOY CARON CHABÉ CHARTON CHEVALIER COCHELARD DANEL DEMANCHE DEMARQUILLY DHIFLI DUMONT DUTOUT-AGOURIDAS EL BAKALI FARCE FLIPO FOULON FURMAN GENAY GERVOIS GOOSSENS. GRAVE. GROSS HAMONIER HAMOUDI HANNOTHIAUX HELLEBOID HERMANN KAMBIA KARROUT LALLOYER LEBEGUE LECOEUR LEHMANN LELEU-CHAVAIN LIPKA MARTIN MOREAU. Prénom Cécile Marie Sébastien Pierrette Kadiombo Christine Josette Karim Jérôme Benjamin Nicolas Christophe Simon Damien Olivier Christophe Sandrine Magali Julie Dany Dominique Cécile Christine Catherine Wajdi Julie Laurence Jamal Amaury Marion Catherine Christophe Stéphanie Philippe Laurence Béatrice Barbara Julien Chérifa Mounira Marie-Hélène Audrey Emmanuel Kpakpaga Nicolas Youness Fanny Nicolas Marie Hélène Natascha Emmanuelle Françoise Pierre Arthur. Laboratoire. Parasitologie Toxicologie Biochimie Biologie cellulaire Pharmacie Galénique Bactériologie Pharmacologie Physique Immunologie Pharmacotechnie industrielle Physique Pharmacognosie Lab. de Médicaments et Molécules Biochimie Immunologie Biologie cellulaire Parasitologie Lab. de Médicaments et Molécules Toxicologie Biomathématiques Chimie Analytique Parasitologie Biomathématiques Biomathématiques Biologie cellulaire Onco et Neurochimie Onco et Neurochimie ICPAL Lab. de Médicaments et Molécules Chimie Analytique ICPAL Pharmacie Galénique Biochimie ICPAL Toxicologie Biochimie Biomathématiques Pharmacotechnie industrielle Toxicologie Physiologie Immunologie Pharmacologie Pharmacotechnie Industrielle Biochimie Onco et Neurochimie Chimie Analytique Législation ICPAL Chimie Analytique Physiologie Sciences végétales et fongiques.

(6) M. Mme Mme Mme M. Mme M. M. Mme Mme Mme M. Mme Mme Mme M. M. M. M. M.. MORGENROTH MUSCHERT NIKASINOVIC PINÇON PIVA PLATEL POURCET RAVAUX RAVEZ RIVIERE ROGER ROUMY SEBTI SINGER STANDAERT TAGZIRT VILLEMAGNE WELTI YOUS ZITOUNI. Thomas Susanne Lydia Claire Frank Anne Benoît Pierre Séverine Céline Nadine Vincent Yasmine Elisabeth Annie Madjid Baptiste Stéphane Saïd Djamel. Législation Pharmacotechnie industrielle Toxicologie Biomathématiques Biochimie Toxicologie Biochimie Biomathématiques Onco et Neurochimie Pharmacognosie Immunologie Pharmacognosie Biochimie Bactériologie Parasitologie Hématologie Lab. de Médicaments et Molécules Sciences végétales et fongiques Onco et Neurochimie Biomathématiques. Professeurs Certifiés Civ. M. Mlle M.. NOM HUGES FAUQUANT OSTYN. Prénom Dominique Soline Gaël. Anglais Anglais Anglais. Laboratoire. Professeur Associé - mi-temps M. M.. Civ.. NOM DAO PHAN DHANANI. Prénom Hai Pascal Alban. Laboratoire Lab. Médicaments et Molécules Droit et Economie Pharmaceutique. Maîtres de Conférences ASSOCIES - mi-temps Civ.. M. Mme M. M. M. M. M.. NOM BRICOTEAU CUCCHI FRIMAT GILLOT MASCAUT ZANETTI BRICOTEAU. Prénom. Didier Malgorzata Bruno François Daniel Sébastien Didier. Laboratoire Biomathématiques Biomathématiques Pharmacie Clinique Droit et Economie pharmaceutique Pharmacie Clinique Biomathématiques Biomathématiques. AHU Civ. Mme Mme Mme. NOM DEMARET HENRY MASSE. Prénom. Julie Héloïse Morgane. Laboratoire. Immunologie Biopharmacie Biopharmacie.

(7)  .  .     . )DFXOWpGH3KDUPDFLHGH/LOOH . UXHGX3URIHVVHXU/DJXHVVH%3/,//(&('(; 7HO7pOpFRSLH KWWSSKDUPDFLHXQLYOLOOHIU.                      .  . . /¶8QLYHUVLWpQ¶HQWHQGGRQQHUDXFXQHDSSUREDWLRQDX[RSLQLRQV pPLVHVGDQVOHVWKqVHVFHOOHVFLVRQWSURSUHVjOHXUVDXWHXUV .

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(9) REMERCIEMENTS Je remercie ma directrice de thèse Florence SIEPMANN, Professeur de la faculté de pharmacie de Lille, qui a accepté de superviser ce travail, pour son suivi et ses conseils encourageants. Je remercie également les membres de mon jury, pour le temps qu’ils m’ont consacré. Ainsi que l’ensemble des professeurs de la faculté de pharmacie de Lille. Je remercie Bérengère COLLET, mon manager chez Davidson EST pour son accompagnement lors de mes missions qui m’ont fournies l’opportunité de voir, sur le terrain, des appareils antistatiques d’ionisation active, la prévention du risque électrostatique, incendie et explosif, chez Octapharma à Lingolsheim, GSK à St Amand les Eaux et Delpharm à Huningue. Je remercie également le personnel de Rottendorf pharma à Prouvy, terrain de mon stage de fin d’études en production, où les problématiques d’accumulation de charges électrostatiques, soulevées lors d’un changement de matériel, ont inspiré cette thèse. Je remercie mes parents et particulièrement ma mère, pour ses relectures.. 1.

(10)

(11)  . 6200$,5(  REMERCIEMENTS .............................................................................................................. 1 SOMMAIRE ....................................................................................................................... 3 INTRODUCTION ................................................................................................................ 5 1. GENERALITES SUR L’ELECTROSTATIQUE ..................................................................... 7 1.1 UNITES DU SYSTEME INTERNATIONAL UTILISEES EN ELECTROSTATIQUE : .......................................... 8 1.2 NOTIONS DE BASE A ABORDER : .............................................................................................. 8 La charge électrique : ............................................................................................. 8 Le champ électrostatique : ................................................................................... 11 Le potentiel électrostatique :................................................................................ 11 Matériaux conducteurs et isolants : ..................................................................... 12 1.3 EQUATIONS UTILISEES EN ELECTROSTATIQUE : ......................................................................... 15 Loi de Coulomb : ................................................................................................... 15 Equations de Maxwell : ........................................................................................ 15 Le théorème de Gauss : ........................................................................................ 16 L’équation de Poisson : ......................................................................................... 17 Loi de Paschen : .................................................................................................... 17 1.4 APPAREILS DE MESURE ET DETECTION ELECTROSTATIQUES : ........................................................ 18. 2 PROBLEMATIQUES POSEES PAR L’ELECTRICITE STATIQUE EN MILIEU INDUSTRIEL PHARMACEUTIQUE ......................................................................................................... 21 2.1 PHENOMENE D’ELECTRISATION : ........................................................................................... 22 Électrisation des corps solides par frottement : ................................................... 24 Électrisation par influence : .................................................................................. 26 Électrisation par transfert de charges d’un corps à un autre :............................. 27 Électrisation par effet de couronne : .................................................................... 28 Électrisation par écoulement d’un liquide : .......................................................... 29 Electrisation, en fonction des matériaux : ............................................................ 29 2.2 ACCUMULATION ET DISSIPATION DES CHARGES : ...................................................................... 30 Point sur les condensateurs : ................................................................................ 30 Cas des solides, dans l’accumulation de charges : ............................................... 31 Cas des liquides, dans l’accumulation de charges :.............................................. 33 Cas des gaz, dans l’accumulation de charges : .................................................... 33 2.3 PHENOMENES DISRUPTIFS : ................................................................................................. 34 Mécanismes de la décharge disruptive : .............................................................. 34 Tension disruptive et loi de Paschen : .................................................................. 34 Les différents types de décharges d’origine électrostatique : .............................. 37 2.4 RISQUE EXPLOSIF ET INCENDIE : ............................................................................................ 46 Accidents d'origine électrostatique : .................................................................... 47 Zone ATEX (Atmosphère explosive) : .................................................................... 48 2.5 AUTRES RISQUES INDUITS PAR L’ELECTRICITE STATIQUE : ............................................................ 49 3. SOLUTIONS DISPONIBLES :....................................................................................... 51 3.1 ANALYSE DE RISQUE ELECTROSTATIQUE ET EXPLOSIF : ................................................................ 51 3.

(12) 3.2 MESURES DE PREVENTION DU RISQUE ELECTROSTATIQUE : ......................................................... 53 3.3 MESURES DE PREVENTION DU RISQUE EXPLOSIF : ..................................................................... 55 Évaluer le risque d’explosion : .............................................................................. 55 Mesures de prévention et de protection contre le risque d’explosion : ............... 56 3.4 IONISATION ACTIVE ET ELIMINATEURS D’ELECTRICITE STATIQUE : ................................................. 60 Principe de l’ionisation active : ............................................................................. 60 Appareils antistatiques : ....................................................................................... 60 3.5 NORMES ET REGLEMENTATIONS :.......................................................................................... 64 Législation européenne : ...................................................................................... 64 Législation française : ........................................................................................... 69 Législation du ministère du Travail : .................................................................... 71 Législation du ministère de l’Industrie : ............................................................... 74 Normes ATEX : ...................................................................................................... 77 Organismes traitant des problèmes de l’électrostatique nuisible :...................... 78 CONCLUSION .................................................................................................................. 79 BIBLIOGRAPHIE............................................................................................................... 81 . . 4.

(13) INTRODUCTION Liée à la structure même des atomes, l’électricité statique se crée spontanément. Les conditions de son apparition peuvent être rassemblées dans nos activités quotidiennes, tout comme en milieu industriel, lors d’opérations de fabrication par exemple, ou encore de contrôle, de conditionnement ou de manutention. Les effets de l’électricité statique peuvent aller du simple inconfort, de la sur-blouse qui se colle à nos vêtements, à des décharges embrasant une atmosphère explosive. Régulièrement des accidents font l’actualité : incendies d’établissements industriels, explosion de silo... Des incidents dont le coût, humain et matériel, peut s’avérer très lourd. Par exemple, en 1993 dans le Rhône, l’explosion d’une atmosphère pulvérulente, lors du chargement d’une trémie, provoque des brulures au deuxième degré d’un opérateur, ainsi que des dégâts matériels sur plusieurs ateliers. [1] Mais ce type d’incident ne touche pas uniquement l’industrie pharmaceutique, en 2018, par exemple, dans le Bas-Rhin, un silo de maïs a explosé. De plus, certaines matières accumulant particulièrement les charges statiques, dues à leur nature isolante, sont très communément utilisées. C’est le cas des plastiques. Les équipements en matériaux conducteurs, eux, comme les métaux, seront équipés d’une mise à la terre, afin d’éviter l’accumulation de charges. Cette thèse se penche sur le sujet de l’électricité statique. Plus particulièrement sur les problématiques posées par ce phénomène dans le contexte de la production industrielle pharmaceutique. Ainsi, après quelques généralités sur l’électrostatique, nous porterons notre intérêt sur les différents risques engendrés par l’accumulation de charges statiques, dans différents environnements et pour différents matériels. Pour finir avec les moyens de se prémunir contre l’accumulation de charge et des risques attenants.. 5.

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(15) 1 GENERALITES SUR L’ELECTROSTATIQUE Il existe une expérience simple, que nous sommes nombreux à avoir réalisée sur les bancs de l’école : frotter une règle en plastique avec un chiffon sec, puis approcher cette règle de petits morceaux de papier. La règle attire le papier qui s’y colle. Le phénomène responsable ? L’électricité statique.. [1]. Ce phénomène est connu depuis l’Antiquité. Le grec Thales de Milet, en faisait mention en l’an 600 avant J-C. L’ambre jaune est l’un des matériaux possédant ces propriétés d’électrisation. D’ailleurs en grec ancien, l’ambre se disant « ἤλεκτρον » (« élektron »). Ce mot est l’étymologie des termes « électricité » et « électron ». Le phénomène d’électrisation a pour causes des changements dans la microstructure du matériau. Soumis à un frottement, sa surface se couvre de minuscules trous et déchirures, observables au microscope électronique à balayage. Ce sont ces fractures dans la structure même du matériau qui lui permettent de devenir électriquement chargé. En théorie, n'importe quel matériau peut acquérir cette propriété. Seulement, certains comme le polystyrène, par exemple, sont particulièrement enclins à le faire. [2] La friction de certains matériaux, arrache les électrons superficiels des atomes qui constituent la surface du premier matériau. Electrons qui seront récupérés par les atomes du second matériau. Une fois ces deux matériaux séparés, le second matériau présentera un surplus d'électrons. Les électrons étant de charge négative, ce second matériau sera chargé négativement. Tandis que le premier matériau présentera un déficit d'électrons. Ce phénomène est appelé l’électrisation. [3] Le transfert de charges entre deux matériaux est un phénomène électrostatique appelé la triboélectricité. [4] dont l’étymologie provient du grec « tribein » (frotter). Mais les frottements ne représentent qu’un cas particulier de ces contacts entre deux matériaux (induisant le transfert de charge), suivi d’une séparation de ces deux matériaux. Tant que les charges ne sont pas équilibrées, le matériau chargé d’électricité statique attirera d’autres objets (dans notre cas pratique, cité plus haut : les papiers collent à la règle électrisée).. 7.

(16)  8QLWpVGXV\VWqPHLQWHUQDWLRQDOXWLOLVpHVHQ pOHFWURVWDWLTXH /HFRXORPE V\PEROH&

(17) XQLWpGHFKDUJHpOHFWULTXH /HYROW 9

(18) XQLWpGXSRWHQWLHO /¶DPSqUH $

(19) XQLWpGHFRXUDQWpOHFWULTXH$ &V /HIDUDG )

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(21)  G¶XQ FRUSVLVROpSRXUXQHWHQVLRQGRQQpH HQYROW

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(28)  WRXUQDQW DXWRXU G¶XQ QR\DX OXLPrPH FRQVWLWXp GH SURWRQ V

(29)  HW GH QHXWURQ V

(30)  /DFKDUJHGHO¶pOHFWURQYDXW[& &RXORPE

(31) &HOOHGXSURWRQ &$ORUVTXHOHQHXWURQOXLHVWQHXWUH &HV TXDQWLWpV G¶pQHUJLH VRQW j O¶RULJLQH GH O¶H[SUHVVLRQ GH OD FKDUJH pOHFWULTXH pOpPHQWDLUHH &  /HVDWRPHVVRQWpOHFWULTXHPHQWQHXWUHVFDUOHXUQRPEUHG¶pOHFWURQVHVWpJDOjFHOXL GHOHXUVSURWRQV 0DLVGHVpOHFWURQVSHXYHQWpFKDSSHUjOHXUDWRPH$FDXVHG¶XQIURWWHPHQWG¶XQH UpDFWLRQFKLPLTXHWKHUPLTXHO¶DFWLRQG¶XQUD\RQQHPHQW/¶DWRPH;GHYLHQWDORUVXQ LRQQRWp;;;;;«VHORQOHQRPEUHG¶pOHFWURQVTX¶LODJDJQpRXSHUGX SDUUDSSRUWjVRQpWDWVWDEOHFHOXLRLOHVWpOHFWULTXHPHQWQHXWUH  . 8.

(32) Dans les phénomènes d’électrisation, ce sont les électrons périphériques qui entrent en jeu car, situés sur l’orbite la plus externe de l’atome, ils sont plus susceptibles d’être arrachés (Cf. figure 1, ci-dessous).. Figure 1 Passage d’un atome à l'état ionisé [6]. 9.

(33) Les électrons d’un atome se trouvent à différents niveaux d’énergie (cf. figure 2, cidessous), des plus bas niveaux d’énergie (E1), aux plus élevés (En). Le dernier niveau le plus élevé, étant celui de l’ionisation de l’atome, c’est à dire celui où l’électron est libéré de l’atome.. Figure 2 Niveaux énergétiques d'un électron imaginaire [1]. Rappelons que les charges de même polarité se repoussent alors que celles de charges opposées s’attirent. En considérant deux charges ponctuelles, cette force (F) réciproque d’attraction ou de répulsion est exprimée en newton (N), selon l’équation suivante :. avec : q et q’ : les charges électriques (en coulomb C) ; ε0 = 8,85.10-12 F/m, la permittivité électrique du vide (en farad par mètre) ; d : la distance séparant les deux charges (en mètre m) ; Si les deux charges sont situées dans un milieu gazeux, ou liquide…, la permittivité du vide ε0 dans cette équation sera remplacée, par celle du milieu en question. [7] La permittivité ou constante diélectrique, caractérise la réaction d’un milieu à un champ électrique. La permittivité électrique du vide vaut 8,85.10-12 F/m. Celle de la plupart des isolants est d’environ 2 et celle de l’eau vaut 80. [1] Cette équation provient de la loi de Coulomb (cf. § 1.3.1 Loi de Coulomb) qui est un concept primordial en électrostatique.. 10.

(34) /HFKDPSpOHFWURVWDWLTXH  8QFKDPSpOHFWURVWDWLTXHHVWXQHSURSULpWpGHO¶HVSDFHG€jO¶DFWLRQGHVFKDUJHV pOHFWURVWDWLTXHVjGLVWDQFH&HWWHSURSULpWpVHPRGpOLVHSDUXQHJUDQGHXUYHFWRULHOOH  'DQVOHFDVGHGHX[FKDUJHVSRQFWXHOOHVO LQWHQVLWpGHO¶DFWLRQUpFLSURTXHGHVGHX[ FKDUJHVHVWGRQQpHSDUODORLGH&RXORPE  (QFRQVLGpUDQWXQHFKDUJHSRQFWXHOOHT FIILJXUH

(35) OHVGHPLGURLWHVSDUWDQWGH FHWWHFKDUJHVRQWDSSHOpHVOLJQHVGHFKDPS . Figure 3 Lignes de champ d'une charge  ponctuelle [1]   $YHFSOXVLHXUVFKDUJHVSRQFWXHOOHVOHFKDPSpOHFWURVWDWLTXHHQXQSRLQWHVWpJDO jODVRPPHYHFWRULHOOHGHVFKDPSVGHFKDFXQHGHVFKDUJHVSULVHVLQGLYLGXHOOHPHQW  /HFKDPSHVWGLWXQLIRUPHV¶LOHVWFRQVWDQW HQJUDQGHXUHWHQGLUHFWLRQ

(36) HQWRXWSRLQW GHO¶HVSDFHVLQRQOHFKDPSHVWGLWGLYHUJHQW>@>@. . /HSRWHQWLHOpOHFWURVWDWLTXH /HSRWHQWLHOpOHFWURVWDWLTXHHQXQSRLQWFRUUHVSRQGDXWUDYDLOTX¶LOIDXWIRXUQLUFRQWUH OHVIRUFHVpOHFWURVWDWLTXHVSRXUDPHQHUXQHFKDUJHpOHFWULTXHHQFHSRLQW  'DQV OH FDV G¶XQH GLVWULEXWLRQ GH FKDUJHV HW QRQ G¶XQH FKDUJH SRQFWXHOOH

(37)  OH SRWHQWLHOHQXQSRLQWHVWpJDOjODVRPPHGHVSRWHQWLHOVGHFKDFXQHGHVFKDUJHV  &RQVLGpURQVGHX[REMHWVGHSRWHQWLHOVpOHFWURVWDWLTXHVGLIIpUHQWV3HW3VpSDUpV SDUXQWURLVLqPHREMHW33VHWURXYHrWUHXQPDWpULDXpOHFWULTXHPHQWFRQGXFWHXU 3HVWDLQVLOHOLHXG¶XQWUDQVIHUWGHFKDUJHVpOHFWULTXHVHQWUH3HW3 /¶LQWHQVLWpGHFHFRXUDQWpOHFWULTXHYDULHHQIRQFWLRQGXPDWpULDXFRQVWLWXDQW3 /HVHQVGHVFKDUJHVpOHFWULTXHVGpSHQGGXVLJQHGHVSRUWHXUVGHFKDUJH  3UHQRQVO¶H[HPSOHG¶XQHFXYHPpWDOOLTXH3OXVHOOHSRVVqGHGHFKDUJHVpOHFWULTXHV G¶XQ PrPH VLJQH

(38)  HW SOXV VRQ SRWHQWLHO pOHFWURVWDWLTXH DXJPHQWH 3OXV HOOH HVW FDSDEOHGHUHVWLWXHUFHSRWHQWLHORXOHGpFKDUJHUjODWHUUH VLODFXYHHVWOLpHjODWHUUH SDUXQPDWpULDXFRQGXFWHXU

(39) >@>@ . 11.

(40) 0DWpULDX[FRQGXFWHXUVHWLVRODQWV '¶XQSRLQWGHYXHpOHFWULTXHQRXVSRXYRQVFRQVLGpUHUGHX[FDWpJRULHVGHFRUSV  OHVLVRODQWV RXGLpOHFWULTXHVXQGLpOHFWULTXHpWDQWXQPLOLHXGDQVOHTXHOXQ FKDPSpOHFWULTXHSHXWH[LVWHUjO¶pWDWVWDWLRQQDLUH

(41) /HVPLOLHX[LVRODQWV FRQVHUYHQWORFDOHPHQWOHXUpWDWG¶pOHFWULVDWLRQ  HWOHVFRQGXFWHXUVGDQVOHVTXHOVOHVFKDUJHV pOHFWURQVRXLRQV

(42) FLUFXOHQW VHUpSDUWLVVHQW &HWWH FDUDFWpULVWLTXH GH ODLVVHU SOXV RX PRLQV FLUFXOHU OHV FKDUJHV V¶DSSHOOH OD UpVLVWLYLWp 8Q PDWpULDX HVW FRQVLGpUp FRPPH LVRODQW VL VD UpVLVWLYLWp WUDQVYHUVDOHȡWHVW VXSpULHXUHjŸJFPHWVDUpVLVWLYLWpVXSHUILFLHOOHȡVVXSpULHXUHjŸJVT HQ RKPVSDUFDUUp

(43)  8QPDWpULDXFRQGXFWHXUSRVVqGHOXLXQHUpVLVWLYLWpȡLQIpULHXUHjŸJFP>@ 8QFRQGXFWHXULVROpSHXWDFFXPXOHUXQHFKDUJH0DLVFHWWHFKDUJHSHXWrWUHOLEpUpH VLPSOHPHQWHQUHOLDQWFHFRQGXFWHXUjODWHUUH FIILJXUH

(44)  . .  . Figure 4 Sphère conductrice chargée (à gauche) ; Sphère reliée à la terre pour la décharger (à droite) [10].  8QPDWpULDXLVRODQWSHXWOXLJDUGHUXQHFKDUJHVWDWLTXHSHQGDQWXQFHUWDLQWHPSV HWPrPHDYRLUGHVSRODULWpVRSSRVpHVjSOXVLHXUVHQGURLWV/HVpOHFWURQVQHSRXYDQW SDV\FLUFXOHUOLEUHPHQWLOHVWLQXWLOHGHUHOLHUXQLVRODQWjODWHUUH/DVHXOHVROXWLRQ SRXUOHVGpFKDUJHUHVWO¶LRQLVDWLRQDFWLYH FI†6ROXWLRQVGLVSRQLEOHV

(45)  ,OIDXWVDYRLUTX¶LOQ¶H[LVWHDXFXQLVRODQWSDUIDLWQLFRQGXFWHXUSDUIDLW&KDTXHFRUSV O¶HVWSOXVRXPRLQV>@>@ . . 12.

(46) 1.2.4.1 Cas des solides : Dans un solide, les atomes occupent une place fixe. Lors de l’application d’un courant électrique, ce sont les électrons qui s’y déplacent. (La plupart des cas pratiques abordés dans cette thèse concerneront des solides et leur conductivité.). Figure 5 Exemple de solide conducteur : ensemble industriel avec cuve en acier inoxydable [12]. Figure 6 Exemple d'isolant : film PVC [13]. Lors d’un simple contact / séparation entre deux corps de matériaux différents, un excès de charges positives en résulte sur l’un des corps et un excès de charges négatives sur l’autre, même en l’absence de frottement. Mais avec des frottements, l’intensité du phénomène est augmentée, du fait de l’augmentation de la qualité de contacts. La charge transférée augmente également avec la pression entre les deux matériaux en contact et la vitesse de frottement, alors qu’elle diminue avec la rugosité des surfaces. Ce sont les matériaux, pour lesquels la libération des électrons périphériques est la plus facile, qui donnent des électrons à ceux pour lesquels il faudrait plus d’énergie. Après séparation des corps, les charges présentent sur chacun dépendent de la capacité des charges à se mouvoir vers le dernier point de contact (cf. figure 7).. Figure 7 Charges après séparation, dans le cas de deux conducteurs (à gauche) ou de deux isolants (à droite) [1]. En effet, pendant la séparation des deux corps, les charges mobiles présentes en surface vont avoir tendance à se recombiner. Plus les charges seront mobiles à la surface des matériaux et plus cela sera facile. Comme dans le cas de métaux, où les électrons reviendront là où ils font défaut, c'està-dire sur l’autre surface. C’est pourquoi, la charge totale après séparation de deux 13.

(47) métaux est toujours faible. Cependant, si l’un (ou les deux) matériaux sont isolants, les charges ne pourront pas migrer au dernier point de contact. C’est pourquoi les isolants resteront électrisés. [1]. 1.2.4.2 Cas des liquides : Les liquides qui nous intéressent en terme de conductivité sont constitués d’un mélange de molécules neutres et ionisées. Contrairement aux solides, leurs molécules faiblement liées les unes aux autres peuvent se mouvoir sans difficulté. Un liquide est électriquement neutre, puisqu’il contient autant d’ions positifs que négatifs. L’application d’un courant attire les ions du liquide. Ceux qui sont de signe contraire au signe de l’électrode / de la paroi chargée. La conduction est ici ionique. Lors de la mise en contact d’un liquide avec une paroi, un ensemble de réactions électrochimiques intervient. Des charges apparaissent sur la paroi et d’autres, de charge électrique égale mais de signe contraire, sont dispersées dans le fluide. Les ions accolés à la paroi forment une couche dite compacte (d’une épaisseur de quelques angströms [1 Å = 10-10 m]). Les ions entourant cette couche, ceux dispersés dans le liquide forment une couche dite diffuse (qui peut s’étendre sur plusieurs millimètres). Certains types d’ions sont retenus par la paroi. Si le liquide est mis en mouvement, seules les ions de sa couche diffuse sont entrainés. Lors de l’écoulement du liquide, dans un récipient isolé électriquement de la terre, des charges seront collectées dans ce récipient et pourront entrainer des phénomènes électrostatiques indésirables, en touchant la paroi de ce récipient. [1]. 1.2.4.3 Cas des gaz : Un gaz est un ensemble de molécules libres (plus encore qu’à l’état liquide) se déplaçant dans toutes les directions de l’espace. Ces molécules seront plus espacées que dans un liquide, dans les conditions normales de température et de pression. Il n’y a pas, dans un gaz à l’état naturel, de charge électrique libre (comme les ions dans un liquide ou les électrons dans un solide). Une force électrique extérieure d’intensité normale n’aura pas d’effet sur les molécules du gaz. Les gaz sont donc des isolants électriques. Toutefois, dans certaines conditions (températures très élevées, sollicitations électriques très intenses), les atomes peuvent s’ioniser. Un gaz ionisé est conducteur ionique et électronique, dans des cas particuliers. [1]. 14.

(48)  (TXDWLRQVXWLOLVpHVHQpOHFWURVWDWLTXH /RLGH&RXORPE /DSULQFLSDOHORLGHO¶pOHFWULFLWpVWDWLTXHHVWODORLGH&RXORPE,OV¶DJLWGHODORLGH 1HZWRQDSSOLTXpHjO¶pOHFWURVWDWLVPH (OOH V¶LQWpUHVVH j O¶LQWHUDFWLRQ HQWUH GHX[ FKDUJHV SRQFWXHOOHV GDQV XQ PLOLHX KRPRJqQH>@  6RLWGHX[REMHWVFKDUJpV'DQVOHYLGHODIRUFHGHVXUHVWO¶RSSRVpHGHODIRUFH GHVXUVXLYDQWO¶pTXDWLRQ  Ǥ “ͳǤ “ʹ ሬԦଵ ሺʹሻห ൌ ห ሬԦଶ ሺͳሻห ൌ  ห  ”ଶ  DYHF ©TªODFKDUJH ©UªODGLVWDQFHHQWUHOHVGHX[REMHWVHW ଵ ©NªODFRQVWDQWHGH&RXORPE GDQVOHYLGH݇ ൌ ସǤగǤఌ଴§î 11Pð&ð

(49)  ©İªODSHUPLWWLYLWpDEVROXHGXYLGH  /D IRUFH GH O LQWHUDFWLRQ PXWXHOOH HQWUH GHX[ REMHWV SRQFWXHOV pOHFWULVpV HVW LQYHUVHPHQWSURSRUWLRQQHOOHDXFDUUpGHOHXUGLVWDQFH>@  . .   $LQVLGDQVO DLU  HWGDQVO HDXSXUH  . . . (TXDWLRQVGH0D[ZHOO /HVpTXDWLRQVGH0D[ZHOOGpFULYHQWOHVSKpQRPqQHVpOHFWULTXHVPDJQpWLTXHVHW OXPLQHX[/DVROXWLRQG XQSUREOqPHpOHFWULTXHSDVVHSDUODUpVROXWLRQG XQV\VWqPH GH TXDWUH pTXDWLRQV IRQGDPHQWDOHV GH O pOHFWURPDJQpWLVPH GLWHV ©pTXDWLRQV GH 0D[ZHOOª&HVpTXDWLRQVGpFULYHQWUHVSHFWLYHPHQWOHVSULQFLSHVVXLYDQWV   /D GLYHUJHQFH GX FKDPS pOHFWULTXH HVW SURSRUWLRQQHOOH j OD GLVWULEXWLRQ GH FKDUJHV pOHFWULTXHV /D GLYHUJHQFH VLJQLILH TXH OHV OLJQHV GH FKDPS GLYHUJHQWTX¶HOOHVV¶pORLJQHQWGHODVRXUFH

(50)   .  15.

(51)  /DGLYHUJHQFHGXFKDPSPDJQpWLTXHHVWQXOOH     /H URWDWLRQQHO GX FKDPS pOHFWULTXH HVW LQYHUVHPHQW

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(53) /¶pTXDWLRQGH 3RLVVRQ  /¶pTXDWLRQGH3RLVVRQV¶REWLHQWHQFRPELQDQWOHWKpRUqPHGH*DXVVHWO¶pTXDWLRQ GHGpILQLWLRQGXSRWHQWLHO(OOHV¶pFULW     DYHF  

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(55)   . /RLGH3DVFKHQ /DORLGH3DVFKHQHVWXWLOLVpHGDQVOHFDGUHGHVGpFKDUJHVGLVUXSWLYHV O DSSDULWLRQ G XQDUFpOHFWULTXHGDQVXQJD]

(56)  FI†3KpQRPqQHVGLVUXSWLIV

(57)   &HWWHORLGpILQLWO DSSDULWLRQG XQDUFpOHFWULTXHGDQVXQJD]SRXUXQFHUWDLQFKDPS pOHFWULTXHGHFODTXDJH RXFKDPSGLVUXSWLI

(58)  8QDUFpOHFWULTXHpWDQWXQFRXUDQWpOHFWULTXHYLVLEOHGDQVXQFRQGXFWHXU JD]

(59)  /DORLGH3DVFKHQVHWUDGXLWSDUXQHIRQFWLRQOHSOXVVRXYHQWQRQOLQpDLUHGHSG ODSUHVVLRQSDUODGLVWDQFHHQWUHOHVGHX[pOHFWURGHV

(60)  &IFRXUEHILJXUHFL GHVVRXV

(61)   6L 7 HW GH S VRQW FRQVWDQWV j WHPSpUDWXUH DPELDQWH HW SUHVVLRQ DWPRVSKpULTXH QRUPDOH

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(63)  GODGLVWDQFH HQFHQWLPqWUH

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(65)   3RXUOHVYDOHXUVGHSGVXSpULHXUHVj9GSHXWrWUHDSSUR[LPpHjSG 9G N9SRXUG FPHWS”SUHVVLRQDWPRVSKpULTXH  3RXUOHVWUqVSHWLWHVYDOHXUVGHSG9GDXJPHQWHTXDQGSGGLPLQXH 3RXUOHVYDOHXUVpOHYpHVGHSG9GDXJPHQWHTXDQGOHSURGXLWSGDXJPHQWH  /HIDFWHXUSGHVWSURSRUWLRQQHODXQRPEUHG¶DWRPHVRXGHPROpFXOHVVHWURXYDQW HQWUHOHVpOHFWURGHV  3OXVODSUHVVLRQGHO DLUGLPLQXH HWPRLQVLO\DXUDGHFROOLVLRQVHQWUHOHVDWRPHVRX PROpFXOHV VLWXpV HQWUH OHV pOHFWURGHV

(66)  HWSOXV OD GpFKDUJH pOHFWULTXH VXUYLHQW jGHV WHQVLRQV IDLEOHV /DFRXUEH GH 3DVFKHQ FI ILJXUH 

(67)  DWWHLQW XQH YDOHXU PLQLPDOH DSSHOpOHPLQLPXPGH3DVFKHQ TXHOTXHVWRUUVSRXUO DLUSRXUXQHWHQVLRQPLQLPDOH jHQYLURQYROWVHWGHVGLVWDQFHVGHO RUGUHGXPLOOLPqWUH

(68)  0DLV VL OD SUHVVLRQ FRQWLQXH GH GHVFHQGUH VRXV FHPLQLPXP DORUV OD WHQVLRQ j IRXUQLUDXJPHQWH HWODFRXUEHGH3DVFKHQUHPRQWH

(69) SXLVTXHOHQRPEUHGHFROOLVLRQV GLPLQXH>@ 17.

(70) Figure 8 Courbe de Paschen, V en fonction de p.d pour une température donnée [17]. 1.4 Appareils de mesure et détection électrostatiques : Venons-en maintenant aux moyens de détecter / quantifier l’accumulation de charges. D’ailleurs une application méconnue et pourtant historique de la mesure des charges électriques se trouve être la découverte du radium, dans les travaux de Marie Curie. En effet la technique a joué un rôle essentiel dans l’orientation initiale de ses travaux sur les rayons, fondée sur la mesure précise de la charge électrique produite dans l’air par la matière radioactive. Issus des travaux de Jacques et Pierre Curie, sur la piézoélectricité et les électromètres, de multiples électroscopes ont ainsi été développés, y compris par Pierre Curie. [18] Il est possible de mesurer une charge électrostatique en adjoignant un voltmètre électrostatique à un cylindre de Faraday ou conducteur creux, dans lequel on apporte la charge à mesurer. Le potentiel mesuré par l’électromètre est proportionnel à la charge, pour une capacité donnée. Mais ces appareils ne sont utilisés que dans des laboratoires. En utilisant en addition, une cage de Faraday afin d’isoler la charge des influences extérieures. En industrie la mesure du champ électrique sera préférée, via l’utilisation de dispositifs mesurant à distance, sans prélèvement de charges. Les potentiels de surface, champs électrique ou densités de charge, sont régulièrement mesurés en milieu industriel. [19]. 18.

(71) Pour cela, plusieurs appareils légers, maniables et autonomes sont disponibles sur le marché : . Appareils à transistors à effet de champ (cf. figure 9) :. Figure 9 Appareils de mesure du champ électrique [1]. . Appareils constitués d’une électrode de mesure à influence et d’un modulateur à ailettes, entraîné par un moteur électrique, créant ainsi une tension alternative proportionnelle à la valeur du champ (cf. figure 10) :. Figure 10 "Moulin à champ" appareil de mesure de champ électrique [1]. Cependant, si ces appareils sont utiles pour déterminer l’emplacement et l’importance d’une charge électrostatique, il est parfois difficile d’effectuer, sur site, des mesures quantitatives précises. Il faudra faire attention à ne pas prétendre détecter une charge accumulée ou son absence d’une surface isolante, sans avoir précisé l’emplacement de cette surface par rapport à tous les conducteurs voisins, au risque de se méprendre. (Cf. figure 11).. 19.

(72) Figure 11 Mesure d'un champ électrique [1]. Une mesure effectuée dans ces conditions, au niveau de la zone de champ nul, conduirait à conclure, à tort, qu’il n’y a pas de charge sur la bande isolante. [1] Des outils mathématiques, dérivés de la loi de Poisson (cf. §1.3.4 L’équation de Poisson), peuvent être utilisés afin de déterminer la répartition des charges à la surface d’un isolant. [11]. 20.

(73) 2 PROBLEMATIQUES POSEES PAR L’ELECTRICITE STATIQUE EN MILIEU INDUSTRIEL PHARMACEUTIQUE La présence d’électricité statique peut être simplement désagréable, voir dangereuse, selon les conditions. Recevoir une décharge en touchant du matériel, surtout à répétition, n’a rien d’agréable. Mais les quantités d’énergie entrant dans le phénomène d’électricité statique étant très faibles, ces décharges ne présentent pas de risque physiologique. A moins que cela entraine une chute. Mais ce phénomène peut également conduire au mauvais fonctionnement, à la détérioration d'équipements sur le long terme, ou encore à une étincelle qui provoquerait un incendie ou une explosion. [1] Afin d’évaluer le risque lié à l'électricité statique, sur un site industriel, il faudra se poser plusieurs questions :     . Dans les conditions d’utilisation de notre matériel, une charge d'électricité statique peut-elle être créée ? La charge peut-elle s’accumuler ? S'il y a décharge, causera-t-elle une étincelle ? L’atmosphère est-elle inflammable (présence de vapeurs de solvant, ou de poussières) ? Est-ce que l’étincelle aura assez d'énergie pour enflammer le mélange dans l'air ? [20]. Tout d’abord, l’apparition de la charge peut se faire dans de nombreuses situations. Comme le passage d’un liquide dans une canalisation, le vidage d’un sac contenant un produit en vrac, le passage d’une bande transporteuse sur une poulie de renvoi, l’impact de particules sur une paroi, le nettoyage d’un récipient, ou simplement marcher sur le sol (d’autant plus que les sols dans les zones de fabrication ainsi que les semelles des chaussures de sécurité utilisées, sont en matières plastiques). L’accumulation de la charge, elle, dépend du matériau (de ses propriétés physiques et électriques), de la température, l’humidité de l’air, la puissance et la vitesse de séparation entre les deux corps. C’est pourquoi avec un air plus sec, en hiver par exemple, les charges statiques sont plus fréquentes. Si les charges ne peuvent pas, ou pas suffisamment vite, s’écouler à la terre, elles s’accumuleront jusqu’à la décharge. Tout cela augmentera la puissance de la charge (sa force de champ). [21] [10]. 21.

(74) En milieu industriel, les principaux facteurs d’accidents d’origine électrostatique sont :  le déversement de poudres dans une atmosphère explosive ;  l’utilisation de solvant, dans des installations présentant des parties métalliques isolées, ou des surfaces isolantes ;  les phénomènes disruptifs (décharges d’un isolant dues à la proximité d’un opérateur électriquement chargé, l’opérateur s’étant chargé puisqu’il est isolé du sol). (Cf. § 2.3 Phénomènes disruptifs) ;  l’absences d’équipotentialité (deux conducteurs de même potentiel) entre matériels. [3] Mais commençons d’abord par aborder le phénomène à l’origine de ces risques : l’électrisation.. 2.1 Phénomène d’électrisation : Des charges électriques apparaissent, lors du contact entre deux matériaux, suite à un transfert d’électrons et / ou d’ions, de l’un à l’autre des matériaux. [1] L’électrisation peut se faire par :  frottement (via le mécanisme de triboélectricité) ;  contact (transfert direct de charges) ;  ionisation (émissions d’ions sous haute tension) ;  influence (via un champ électrique) ;  clivage (ou fragmentation) ;  effet photoélectrique ;  émission thermoélectronique ;  ballo-électricité (agitation des particules dans un gaz)… (Cf. figure 12, ci-après.) Nous détaillerons ci-après les plus fréquents : tout d’abord l’électrisation par frottement, puis par influence (qui sont les deux plus rependus). Nous verrons ensuite : l’électrisation par transfert, l’effet de couronne et enfin l’électrisation par écoulement dans une conduite. [11]. 22.

(75) Figure 12 Exemples d'électrisation [1]. 23.

(76) eOHFWULVDWLRQGHVFRUSVVROLGHVSDUIURWWHPHQW  7RXW FRUSV IURWWp HVW OH VLqJH GH SKpQRPqQHV G¶pOHFWULVDWLRQ /RUV GX IURWWHPHQW GHVpOHFWURQVVRQW©DUUDFKpVªHWODVpSDUDWLRQGHVGHX[FRUSVOHVODLVVHUDFKDFXQ pOHFWULVp  /HVpOHFWURQVVRQWSOXVIDFLOHPHQW©DUUDFKpVªjXQFRQGXFWHXUTX¶jXQLVRODQW>@  /HSKpQRPqQHHQWUDQWHQMHXHVWO¶HIIHWWULERpOHFWULTXH ,O V¶DJLW G¶XQ WUDQVIHUW GH FKDUJHV HQWUH PDWpULDX[ /RUV GX FRQWDFW HQWUH GHX[ PDWpULDX[ pOHFWULTXHPHQW QHXWUHV XQ WUDQVIHUW GH FKDUJHV V¶HIIHFWXH DERXWLVVDQW j GHX[PDWpULDX[FKDUJpVO¶XQSRVLWLYHPHQWHWO¶DXWUHQpJDWLYHPHQW 6L O¶XQ GHV PDWpULDX[ HVW GH FRQGXFWLYLWp IDLEOH LVRODQW

(77)  OHV FKDUJHV \ UHVWHURQW DSUqV VpSDUDWLRQ 'H QRXYHDX[ FRQWDFWV SRXUURQW SURGXLUH G¶DXWUHV WUDQVIHUWV GH FKDUJHV>@>@  &RQVLGpURQVXQREMHWFRQGXFWHXUVXELVVDQWXQIURWWHPHQW 6LOHIURWWHPHQWOXLDSSRUWHGHVpOHFWURQV&HVpOHFWURQVVHUHWURXYHQWHQH[FqVHW VH UHSRXVVHQW PXWXHOOHPHQW VRXV O¶DFWLRQ GHV IRUFHV pOHFWURVWDWLTXHV

(78)  ,OV VH GLVWULEXHQW j OD VXUIDFH GX FRQGXFWHXU /¶REMHW SRVVqGHUD DORUV XQH pOHFWULVDWLRQ VXSHUILFLHOOHGHFKDUJHQpJDWLYH 6LOHIURWWHPHQWOXLVRXVWUDLWGHVpOHFWURQVODFKDUJHJOREDOHGHO¶REMHWGHYLHQWDORUV SRVLWLYHHWVHUpSDUWLWVXUODVXUIDFHGXFRQGXFWHXU3URGXLVDQWDLQVLXQHpOHFWULVDWLRQ VXSHUILFLHOOHSRVLWLYH  &RPSDUpH j XQ LVRODQW O¶pOHFWULVDWLRQ G¶XQ REMHW FRQGXFWHXU VHUD GH SOXV IRUWH LQWHQVLWpPDLVUpSDUWLHVXUOHFRUSVHQWLHU VLFHOXLFLQ¶HVWSDVUHOLpjODWHUUH

(79)   'DQVOHFDVG¶XQREMHWLVRODQWO¶pOHFWULVDWLRQLQGXLWHSDUOHIURWWHPHQWFRQVHUYHUD SOXVORQJWHPSVVRQLQWHQVLWp PrPHVLO¶REMHWHVWUHOLpjODWHUUH

(80) 0DLVFRPPHQLOHV FRQGXFWHXUVSDUIDLWVQLOHVLVRODQWVSDUIDLWVQ¶H[LVWHQWXQREMHWLVRODQWXQHIRLVUHOLpj ODWHUUHVHGpFKDUJHUD PDLVDYHFXQWHPSVSOXVORQJ

(81) >@ . . 24.

(82) Certains matériaux auront tendance, à se charger, plutôt positivement (et donc à céder leurs électrons) et d’autres, plutôt négativement. (Cf. figure 13), le classement ci-dessous reste approximatif, l’ordre des différents matériaux peut varier selon : la rugosité de la surface, les forces de contact… [11]. Figure 13 Classement de matériaux selon leur caractère triboélectrique [11]. 25.

(83) eOHFWULVDWLRQSDULQIOXHQFH  /¶LQIOXHQFHHVWGXHjODSURSULpWpTX¶RQWOHVFKDUJHVGHPrPHVLJQHjVHUHSRXVVHU HWFHOOHVGHVLJQHRSSRVpjV¶DWWLUHU /D SUpVHQFH G¶XQ REMHW FKDUJp LQGXLW XQ FKDPS pOHFWULTXH j O¶LQWpULHXU GH O¶REMHW LQIOXHQFpSURGXLVDQWDLQVLXQHUHGLVWULEXWLRQGHVHVFKDUJHV>@  &RQVLGpURQVGHX[REMHWVFRQGXFWHXUV$HW%$HVWFKDUJpSRVLWLYHPHQWPDLV%HVW pOHFWULTXHPHQWQHXWUH  'DQV OH SUHPLHU FDV FI ILJXUH 

(84)  /¶REMHW QHXWUH % HVW PDLQWHQX SDU XQH WLJH LVRODQWH(QDSSURFKDQW%GH$OHVpOHFWURQVOLEUHVGH%VHURQWDWWLUpVSDUODFKDUJH SRVLWLYH GH O¶REMHW $ /HV FKDUJHV GH O¶REMHW % VH UpSDUWLURQW GH OD IDoRQ VXLYDQWH QpJDWLYHVjSUR[LPLWpGH$HWSRVLWLYHVjO¶RSSRVp.  Figure 14 Electrisation par influence avec B isolé [11]   /¶REMHW%DXUDDLQVLpWppOHFWULVpSDULQIOXHQFH &HWWH pOHFWULVDWLRQ GXUHUD WDQW TXH $ HW % VHURQW PDLQWHQXV j SUR[LPLWp O¶XQ GH O¶DXWUH  'HX[LqPHFDV FIILJXUH

(85) FHWWHIRLVO¶REMHW%HVWOLpjODWHUUH/DSUR[LPLWpGH$ YD HQFRUH LQIOXHQFHU OHV FKDUJHV GH % PDLV OHV FKDUJHV SRVLWLYHV pORLJQpHV GH $ VHURQWFRPSHQVpHVSDUGHVpOHFWURQVYHQXVGHODWHUUH 0DLVVL%Q¶pWDLWSOXVEUXVTXHPHQWOLpjODWHUUHQRXVREWLHQGULRQVO¶REMHW%FKDUJp SDULQIOXHQFH. . . Figure 15 Electrisation par influence avec B lié à la terre [11]. . 26.

(86) 7URLVLqPHFDV FIILJXUH

(87) O¶REMHW$HQJOREHHQWLqUHPHQW%DLQVLODFKDUJHLQGXLWH GDQV % HVW pJDOH j FHOOH GH $ DORUV TXH GDQV OHV FDV SUpFpGHQWV OD FKDUJH SDU LQIOXHQFHpWDLWSOXVSHWLWHTXHFHOOHGH$

(88)          Figure 16 Influence totale [1]    ([HPSOH SUDWLTXH G¶pOHFWULVDWLRQSDU LQIOXHQFH XQ RSpUDWHXU j O¶DSSURFKHG¶XQELJEDJFKDUJpVHFKDUJHUDSDULQIOXHQFH8QHGpFKDUJH SRXUUDDSSDUDLWUHV¶LO\DFRQWDFW FIILJXUH

(89) >@          Figure 17 Electrisation par influence d'un opérateur isolé de la terre (par ses chaussures non conductrices) [1]. eOHFWULVDWLRQSDUWUDQVIHUWGHFKDUJHVG¶XQFRUSVjXQ DXWUH &RQVLGpURQVGHX[REMHWV$HW%WRXVGHX[FRQGXFWHXUVHWLVROpVGHODWHUUH/¶REMHW $ HVW FKDUJp G¶XQH FKDUJH 4 DORUV TXH % Q¶HVW SDV FKDUJp /RUV GH OHXU PLVH HQ FRQWDFW QRXV SRXYRQV FRQVLGpUHU TX¶$ HW % QH IRUPHQW SOXV TX¶XQ VHXO REMHW FRQGXFWHXUVXUOHTXHOODFKDUJHVHUpSDUWLW /RUVG¶XQHUXSWXUHGHFRQWDFWHQWUHOHVGHX[REMHWVOH FRUSV%HPSRUWHUDVXUVD VXUIDFHXQHFKDUJHTO¶REMHW$JDUGHUDODFKDUJH4T  /¶REMHW%DXUDpWpFKDUJpSDUFRQWDFW  6L OHV REMHWV DYDLHQW pWp LVRODQWV OHXU PLVH HQ FRQWDFW Q¶DXUDLW SDV HQWUDLQp GH WUDQVIHUWGHFKDUJHVRXSUHVTXHSDV>@>@   . 27.

(90) eOHFWULVDWLRQSDUHIIHWGHFRXURQQH  /¶HIIHWFRXURQQHFRUUHVSRQGDXSKpQRPqQHG¶LRQLVDWLRQGHO¶DLUSURFKHG¶XQFRUSV GRQWOHSRWHQWLHOpOHFWULTXHHVWWUqVpOHYp&HTXLOXLSHUPHWWUDG¶DWWHLQGUHOHSRWHQWLHO GLVUXSWLI GH O¶DLU VHXLO DXGHOj GXTXHO O¶DLU j SUR[LPLWp GHYLHQW FRQGXFWHXU

(91)  /HV UXJRVLWpVRXVDLOOLHVGHO¶pOHFWURGHSURYRTXHQWGHVFRQFHQWUDWLRQVGHFKDPSpOHFWULTXH OHSRWHQWLHOFULWLTXH\VHUDSOXVIDFLOHPHQWDWWHLQW&¶HVWSRXUTXRLOHFRUSVFKDUJp HQ IRUPH GH SRLQWH

(92)  SURYRTXH DXWRXU GH OXL XQ FKDPS pOHFWULTXH WUqV LQWHQVH FH TXL JpQqUHXQSODVPDFRQGXFWHXUSDULRQLVDWLRQGHO¶DLU DLUTXLHVWGDQVOHVFRQGLWLRQV QRUPDOHVLVRODQW

(93) >@  &RQVLGpURQV XQH SRLQWH UHOLpH j XQ JpQpUDWHXU GH WHQVLRQ IDFH j XQH SODTXH PpWDOOLTXHSODQH 'HVFKDUJHVYRQWV¶DFFXPXOHUVXUODSRLQWH OHVLJQHGHFHVFKDUJHVHVWIRQFWLRQGH ODSRODULWpGXJpQpUDWHXU

(94) $SDUWLUG¶XQFHUWDLQVHXLOGHTXDQWLWpGHFKDUJHVXQIDLEOH FRXUDQWpOHFWULTXHFLUFXOHUDHQWUHODSRLQWHHWODSODTXH /DOXHXUDSSDUDLVVDQWDXWRXUGHODSRLQWHHVWjO¶RULJLQHGXQRPGHFHWHIIHWO¶HIIHW FRXURQQH>@ &HV GpFKDUJHV VRQW GH UHODWLYHPHQW IDLEOH LQWHQVLWp HW DSSDUDLVVHQW j SUHVVLRQ DWPRVSKpULTXH >@ (WORUVTXHFHSKpQRPqQHVXUYLHQWHQWUHGHX[FRQGXFWHXUVFHOXL TXLpWDLWLQLWLDOHPHQWFKDUJpSHUGODWRWDOLWpGHVDFKDUJHpOHFWULTXHSDUODGpFKDUJH>@  'DQVOHSUHPLHUFDV FIILJXUHD

(95) ODSODTXHHVWUHOLpHjODWHUUHSDUFRQVpTXHQW OHVFKDUJHVQHV¶DFFXPXOHQWSDV 'DQV OH VHFRQG FDV FI ILJXUH E

(96)  OHV FKDUJHV pOHFWULTXHV V¶DFFXPXOHQW VXU OD SODTXH&HWWHSODTXHHVWpOHFWULVpH>@            . Figure 18 Electrisation par effet couronne [1]. /HV IDFWHXUV LQIOXHQoDQW OH SURFHVVXV GH FKDUJH VRQW QRWDPPHQW OD IRUPH GH O¶pOHFWURGHVRQPDWpULDXOHYROWDJHDSSOLTXpODSRODULWpGXFRXUDQWODQDWXUHGXJD] HQWUHOHVpOHFWURGHV DLQVLTXHODGHQVLWpGXJD]VHVLPSXUHWpV«

(97) >@>@>@>@ 28.

(98) eOHFWULVDWLRQSDUpFRXOHPHQWG¶XQOLTXLGH /RUVGHO¶pFRXOHPHQWG¶XQOLTXLGHGDQVXQHFRQGXLWHOHSDVVDJHGXOLTXLGHHQWUHOHV SDURLVOHFKDUJH&HVFKDUJHVYpKLFXOpHVSDUOHOLTXLGHDUULYHQWGDQVOHUpVHUYRLUTXL V¶HQWURXYHpOHFWULVp  /¶LQWHQVLWpGHODFKDUJHVHUDIRQFWLRQGHODQDWXUHGHVFRQGXLWHVGXOLTXLGHGHVD YLWHVVHG¶pFRXOHPHQWGHO¶LVRODWLRQ GXUpFLSLHQWHWGHVFRQGXLWHV

(99) >@              Figure 19 Electrisation par écoulement d'un liquide [1]  . (OHFWULVDWLRQHQIRQFWLRQGHVPDWpULDX[ 1RXVYHQRQVG¶pWXGLHUOHVGLIIpUHQWVW\SHVG¶pOHFWULVDWLRQ/DVLWXDWLRQDLQVLTXHOD QDWXUHGXPDWpULDXjFKDUJHUGpWHUPLQHURQWTXHOSKpQRPqQHGHFKDUJHHQWUHUDHQ MHX /HVPpWDX[TXLDFFXPXOHQWIDFLOHPHQWOHVFKDUJHV PDLVDXVVLOHVSOXVIDFLOHVj GpFKDUJHU

(100) VHFKDUJHQWSULQFLSDOHPHQWSDUOHVPpFDQLVPHVVXLYDQWV  pFRXOHPHQWG¶XQOLTXLGH  GpSODFHPHQWRXFKDUJHPHQWG¶XQHSRXGUH  IURWWHPHQW  SDULQGXFWLRQ HQpWDQWjSUR[LPLWpG¶REMHWVFKDUJpV

(101)  /HSHUVRQQHOOXLDFTXHUUDGHVFKDUJHVpOHFWULTXHV  HQPDUFKDQWVXUXQVROLVROppOHFWULTXHPHQW  HQ VH OHYDQW G¶XQH FKDLVH RX SDU IURWWHPHQW HQ SDVVDQW j SUR[LPLWp G¶XQ REMHW  SDUFRQWDFWDYHFGHVREMHWVFKDUJpV  HQFKDQJHDQWGHWHQXHRXHQHQILODQWVDEORXVHGHSURWHFWLRQ G¶DXWDQWSOXV DYHFOHVILEUHVV\QWKpWLTXHVHWVLO¶DLUHVWVHF

(102) >@  $SUpVHQWTXHQRXVDYRQVOLVWpOHVGLIIpUHQWVSKpQRPqQHVjO¶RULJLQHGHO¶DSSDULWLRQ GHVFKDUJHVpOHFWURVWDWLTXHVLQWpUHVVRQVQRXVjOHXUSURSHQVLRQjV¶DFFXPXOHURXVH GpFKDUJHU 3XLVTX¶XQ PLQLPXP GH FKDUJH GRLW rWUH DFFXPXOp SRXU TX¶LO \ DLW XQ SKpQRPqQHGLVUXSWLIFRPPHXQHpWLQFHOOH  29.

(103)  $FFXPXODWLRQHWGLVVLSDWLRQGHVFKDUJHV 6L OH WDX[ GH JpQpUDWLRQ GH FKDUJHV pOHFWULTXHV HVW VXSpULHXU j FHOXL GH OHXU GLVSDULWLRQ GLVVLSDWLRQ

(104) DORUVOHVFKDUJHVYRQWV¶DFFXPXOHU  $ILQ G¶pWXGLHU O¶DFFXPXODWLRQ GHV FKDUJHV LO HVW SRVVLEOH GH UpGXLUH OH V\VWqPH pWXGLp GH W\SH LQVWDOODWLRQ LQGXVWULHOOH FI ILJXUH 

(105)  j XQ FRQGHQVDWHXU RX XQ HQVHPEOHGHFRQGHQVDWHXUVFIILJXUH

(106) >@                   Figure 20 Schématisation sous  forme d'un circuit avec un  condensateur, du courant  d'accumulation et de fuite [1] Figure 21 Exemple de génération et  écoulement de charges dans un ensemble  de cuves [1]   /D PHVXUH GX WHPSV GH GpFKDUJH VH IDLW HQ FRPSOpPHQW GHV PHVXUHV GH UpVLVWDQFH/DGpFURLVVDQFHGHODFKDUJHHVWH[SRQHQWLHOOH>@ . 3RLQWVXUOHVFRQGHQVDWHXUV 8QFRQGHQVDWHXUFKDUJpSHUGUpJXOLqUHPHQWVDFKDUJHV¶LOQ¶HVWSDVDOLPHQWp 3RXUUHSUpVHQWHUODSHUWHGHFKDUJHOHFLUFXLWVFKpPDWLVp FIILJXUH

(107) SUpVHQWH XQHUpVLVWDQFHGHIXLWH5HWGHVFRXUDQWVpOHFWULTXHV,GHFKDUJHHWLGHIXLWH  6L,HVWLQIpULHXUjLDORUVOHFRQGHQVDWHXUVHGpFKDUJH6HORQODORLVXLYDQWH    DYHF 4 W

(108) ODFKDUJHGXFRQGHQVDWHXUjO¶LQVWDQWW 4ODFKDUJHjO¶LQVWDQW IJFRQVWDQWHD\DQWODGLPHQVLRQG¶XQWHPSVIJ 5& FRQVLGpUpHFRQVWDQWHELHQ 30.

(109) TXH5>ODUpVLVWDQFHHQRKPV@HW&>ODFDSDFLWpHQ)DUDGV@SHXYHQWYDULHUDXFRXUVGX WHPSV

(110)   ([HPSOH G¶XQ RSpUDWHXU HQ PRXYHPHQW /D SHUVRQQH SHXW rWUH DVVLPLOpH j OD SUHPLqUH DUPDWXUH GX FRQGHQVDWHXU OD VHFRQGH DUPDWXUH pWDQW OD WHUUH &HV GHX[ DUPDWXUHVVRQWVpSDUpHVSDUGHVLVRODQWVOHVVHPHOOHVGHFKDXVVXUHVGHVpFXULWpHW OHUHYrWHPHQWGXVRO>@               Figure 22 Exemple de condensateur formé par un opérateur et le sol et  la représentation schématique de ce système. [1]   8WLOLVHU GHV PDWLqUHV PpWDOOLTXHV RX PHWWUH j OD WHUUH OHV pTXLSHPHQWV IDYRULVHQW O¶pFRXOHPHQWGHVFKDUJHVGHPDQLqUHFRQWU{OpH0DLVOHVPpFDQLVPHVGHGpFKDUJHV TXL SHXYHQW SRVHU SUREOqPH QH VRQW SDV FRQWU{OpV LOV VRQW PDMRULWDLUHPHQW OD FRQVpTXHQFHGXFKDPSpOHFWULTXHLQWHQVHGDQVOHPLOLHXHQYLURQQDQW >@ &¶HVWSRXUTXRLQRXVFKHUFKRQVjIDYRULVHUODGLVVLSDWLRQGHVFKDUJHVHWjUpGXLUH OHXUDSSDULWLRQ>@ . &DVGHVVROLGHVGDQVO¶DFFXPXODWLRQGHFKDUJHV 3OXV OD UpVLVWDQFH VXSHUILFLHOOH HVW LPSRUWDQWH HW SOXV OHV FKDUJHV DXURQW GHV GLIILFXOWpVjPLJUHUYHUVODWHUUH'RQFSOXVHOOHVV¶DFFXPXOHURQWHWSOXVOHVGpFKDUJHV GHVXUIDFHpYHQWXHOOHVVHURQWpQHUJpWLTXHV>@ . &DVSDUWLFXOLHUGHVSRXGUHV 'DQVOHVPDWpULDX[JUDQXODLUHVHQpFRXOHPHQWOHFKRFGHVSDUWLFXOHVHQWUHHOOHV RXVXUODSDURLGHVpTXLSHPHQWV

(111) HVWjO¶RULJLQHGHO¶DSSDULWLRQGHFKDUJHVpOHFWULTXHV 3OXVOHWHPSVGHUHOD[DWLRQ RXWHPSVGHGLVVLSDWLRQGHVFKDUJHV

(112) HVWIDLEOHHWSOXV OHVFKDUJHVVHGLVVLSHURQWUDSLGHPHQW  (Q SUDWLTXH DILQ GH UpGXLUH O¶DSSDULWLRQ GH FHV FKDUJHV QRXV SRXYRQV UDUHPHQW GLPLQXHU OD YLWHVVH GH GpELW GHV SRXGUHV RX GHV JUDQXOpV DILQ GH PDLQWHQLU OHV FDGHQFHVGHSURGXFWLRQ,OQRXVIDXGUDGRQFMRXHUVXUODGLVVLSDWLRQGHVFKDUJHV  HQDXJPHQWDQWO¶KXPLGLWpGXPDWpULDX VLF¶HVWSRVVLEOH

(113)   RXHQDMRXWDQWGHVDJHQWVDQWLVWDWLTXHV OjHQFRUHVLF¶HVWSRVVLEOH

(114)  31.

(115) La charge électrostatique d’un pulvérulent est caractérisée par la densité de charge massique (charge électrique totale d’une quantité de poudre, ramenée à sa masse). (Cf. les exemples du tableau ci-dessous) : Ordre de grandeur de densités de charge massiques [1] Opération Densité de charge massique (µC/kg) Tamisage 10-3 à 10-5 Versement 10-1 à 10-3 Transport par roulement 1 à 10-2 Broyage 1 à 10-1 Filtrage micronique 102 à 10-1 Transport pneumatique 103 à 10-1 Les facteurs d’accumulation des charges sont :  composition chimique et caractéristiques physiques des matériaux (par exemple, la poudre de glucose possède une résistivité supérieure à celle du lactose en poudre [29]) ;  teneur en humidité ;  structure et nature des parois de l’équipement ;  taille des particules (plus une poudre est fine et plus facilement elle explosera [30]) ;  concentration du nuage de poussières ;  vitesse des particules ;  turbulence. [1] [11]. 32.

(116) &DV GHVOLTXLGHVGDQVO¶DFFXPXODWLRQGHFKDUJHV  'DQVOHFDVGHVOLTXLGHVOHIDFWHXUjSUHQGUHHQFRPSWHHVWODFRQGXFWLYLWp3OXVOH OLTXLGHHVWLVRODQWpOHFWULTXHPHQWHWSOXVO¶pOHFWULVDWLRQHVWVXVFHSWLEOH  8QHFRQGXFWLYLWpVHUDFRQVLGpUpHFRPPHIDLEOHVLHOOHHVWLQIpULHXUHjS6P 8QHFRQGXFWLYLWpPR\HQQHHQWUHS6PHWS6P 8QHFRQGXFWLYLWppOHYpHS6P HQSLFRVLHPHQVSDUPqWUH

(117)   /H WDEOHDX VXLYDQW UHSUHQG TXHOTXHV H[HPSOHV GH OLTXLGHV LQGXVWULHOV DYHF OHXU YDOHXUGHFRQGXFWLYLWpHWGHUHOD[DWLRQ  &RQGXFWLYLWpGHGLIIpUHQWVOLTXLGHV>@ /LTXLGHV &RQGXFWLYLWp S6P

(118)  7HPSVGHUHOD[DWLRQ V

(119)  &RQGXFWLYLWpIDLEOH   +XLOHV OXEULILDQWPpFDQLTXH

(120)  j [j[ 6ROYDQWVDURPDWLTXHV j [j &RQGXFWLYLWpPR\HQQH   (VWHUV j [j &RQGXFWLYLWppOHYpH   $OFRRO j [j[ &pWRQHV j [j[  (DX •  •[  3OXVOHGpELWHVWWXUEXOHQWHWSOXVODGHQVLWpGHFKDUJHVHVWpOHYpH/DSUpVHQFHGH ILOWUHVRXGHYDOYHVDXJPHQWHUDODWXUEXOHQFHGXIOX[>@ . &DVGHVJD]GDQVO¶DFFXPXODWLRQGHFKDUJHV /HV PpFDQLVPHV G¶pFRXOHPHQW GHV JD] SXUV QH JpQqUHQW SDV GH FKDUJHV pOHFWURVWDWLTXHV 0DLVOHV LPSXUHWpV VROLGHV RX OLTXLGHV

(121) TX¶LOV FRQWLHQQHQWSHXYHQW FUpHUGHVSKpQRPqQHVpOHFWURVWDWLTXHV/HVSRXVVLqUHVSDUH[HPSOHSUpVHQWHVGDQV XQJD]SHXYHQWrWUHSRUWHXVHVGHFKDUJHVpOHFWULTXHVDFTXLVHVSDUIURWWHPHQWHIIHW WKHUPLTXHRXHQFRUHVRXVO¶HIIHWGHUD\RQQHPHQWVQDWXUHOV>@  'DQVFHFDVOHVIDFWHXUVDXJPHQWDQWODIRUPDWLRQGHFKDUJHVGDQVXQJD]QRQSXU VRQW  OHGpELW  ODTXDQWLWpG¶LPSXUHWpV>@  3OXVODFDSDFLWpGXV\VWqPHFRQVWLWXpGXJD]HWGHODGpFKDUJHVHUDLPSRUWDQWHW SOXV O¶H[SORVLRQ VHUD IDFLOH 8Q PLQLPXP GH YROWDJH DLQVL TX¶XQ PLQLPXP G pQHUJLH VHURQWQpFHVVDLUHVSRXULQLWLHUXQHGpFKDUJHGDQVXQJD]H[SORVLI>@   . 33.

(122)  3KpQRPqQHVGLVUXSWLIV /HV SKpQRPqQHV GLVUXSWLIV RX GpFKDUJHV pOHFWURVWDWLTXHV VRQW LPSRUWDQWV j DSSUpKHQGHU OHV GpFKDUJHV pWDQW OHV SULQFLSDOHV FDXVHV GH QXLVDQFHV HQJHQGUpHV SDUO pOHFWULFLWpVWDWLTXH /HSKpQRPqQHGLVUXSWLIWUDGXLWO pFRXOHPHQWGHVFKDUJHVpOHFWULTXHVTXLLQWHUYLHQW QDWXUHOOHPHQWDSUqVXQHSKDVHG DFFXPXODWLRQ,OSHXWVHSURGXLUH  GDQVGHO DLU YLDO¶KXPLGLWpGHO¶DLU

(123)   YLDLRQLVDWLRQGHO DLU DYHFO¶HIIHWFRXURQQHFI†(OHFWULVDWLRQSDU HIIHWGHFRXURQQH

(124)   SDUHIIHWG¶DUF RXFRQWDFWSDUHIIOXYH

(125)   jWUDYHUVGHVPDWpULDX[FRQGXFWHXUV VROLGHVRXOLTXLGHV

(126)   SDUXQHPLVHjODPDVVH>@ . 0pFDQLVPHVGHODGpFKDUJHGLVUXSWLYH ¬SDUWLUG¶XQFHUWDLQVHXLOGHFKDPSpOHFWULTXHODYLWHVVHDFTXLVHSDUXQpOHFWURQ VLWXpHQWUHOHVGHX[SODTXHVFRQGXFWULFHVFKDUJpHVVHUDVXIILVDQWHSRXUTX¶HQHQWUDQW HQFROOLVLRQDYHFXQHPROpFXOHQHXWUHXQGHVpOHFWURQVGHFHWWHPROpFXOHVRLWOLEpUp $SUqV OD FROOLVLRQ O¶pOHFWURQ LQFLGHQW HW FHOXL GpWDFKp GH OD PROpFXOH DXURQW XQH pQHUJLHPRLQGUHTXHFHOOHGHO¶pOHFWURQLQFLGHQWDYDQWVDFROOLVLRQ  3ULV GDQV OH FKDPS pOHFWULTXH FHVGHX[ pOHFWURQV YRQW rWUH DFFpOpUpV HWSRXYRLU SURGXLUH FKDFXQ GHX[ DXWUHV pOHFWURQV GpWDFKpV« &H SKpQRPqQH HQ FDVFDGH VH WUDGXLWSDUXQHGpFKDUJHEUXWDOHHQWUHOHVGHX[VXUIDFHVFKDUJpHV  &HPpFDQLVPHHVWQRPPp©PpFDQLVPHGH7RZQVHQGª>@ . 7HQVLRQGLVUXSWLYHHWORLGH3DVFKHQ /DWHQVLRQGLVUXSWLYH9GHVWODYDOHXUVHXLOGHGLIIpUHQFHGHSRWHQWLHODXGHOjGH ODTXHOOHLO\DXUDXQFODTXDJHPDWpULDOLVpSDUXQHpWLQFHOOHHQWUHOHVGHX[SRWHQWLHOV /RUVTXH OD GLIIpUHQFH GH SRWHQWLHO ¨9  9±9 HQWUH GHX[ SODWHDX[ FRQGXFWHXUV HW SDUDOOqOHV FIILJXUH

(127) GpSDVVH9GXQHpWLQFHOOHVHSURGXLWHQWUHOHVSODWHDX[         Figure 23 Claquage entre deux plaques séparés d'une distance d par un gaz [1]   'DQVODSOXSDUWGHVJD]OHSRWHQWLHOGLVUXSWLIGpSHQGGHODTXDQWLWpGHPROpFXOHV GHJD]HQWUHFHVGHX[SODWHDX[  /DORLGH3DVFKHQHVWXWLOLVpHDILQGHFDOFXOHU9G FI†/RLGH3DVFKHQ

(128) /RLGH 3DVFKHQTXLV¶DSSOLTXHXQLTXHPHQWDX[GpFKDUJHVHQWUHGHVSODWHDX[SODQVG¶XQH 34.

(129) surface suffisamment grande pour donner un champ électrique uniforme.. [1]. Ces phénomènes seront différents si le champ électrique n’est pas uniforme (en particulier dans les cas où l’une des électrodes est une pointe).. Figure 24 Courbe de Paschen, dans l'air à 20°C, V [la tension], en fonction de p.d [pression par la distance]) [31]. 35.

(130) Les valeurs de Vd de l’air, dans un champ uniforme à 20°C et 1 bar (valeurs extraites de la courbe de Paschen, cf. figure 24, ci-dessus), sont regroupées dans le tableau suivant : Tension disruptive de l’air (Vd) [1] Distance (en mm) Vd (en kV) 0.5 2.7 1 4.5 1.5 6 2 7.5 3 11.2 4 14.2 5 16.8 6 19.9 8 26 10 31.7 15 45.5 20 59 60 86 40 112 50 138 60 164 80 215 100 266 Dans les gaz rares (argon, néon, hélium), les potentiels disruptifs ont des valeurs cent fois plus faibles que dans l’air et ne dépendent pas de la pression. Quand ces gaz rares sont purs, les lois de décharges disruptives qui s’y appliquent sont différentes de celles dans l’air. Il suffit cependant d’une concentration d’environ 1 % d’air, dans ce gaz rare, pour que le comportement de la décharge, ne soit plus celui dans un gaz rare, mais celui dans l’air. [1]. 36.

(131) /HVGLIIpUHQWVW\SHVGHGpFKDUJHVG¶RULJLQH pOHFWURVWDWLTXH /HV GpFKDUJHV G¶RULJLQH pOHFWURVWDWLTXH VRQW WRXMRXUV SUpFpGpHV G¶XQH DFFXPXODWLRQ GH FKDUJHV (OOHV VH GpFOHQFKHQW VLO¶LQWHQVLWp GXFKDPS pOHFWULTXHj SUR[LPLWpG¶XQREMHWFKDUJpGpSDVVHOHFKDPSGLVUXSWLIGXJD]HQYLURQQDQW O¶DLUGDQV ODSOXSDUWGHVVLWXDWLRQVLQGXVWULHOOHV

(132)  . &HV GpFKDUJHV SHXYHQW rWUH GH W\SH pWLQFHOOH DLJUHWWH JOLVVDQWH GH VXUIDFH RX F{QH GpWDLOOpHVGDQVOHVFKDSLWUHVFLDSUqV

(133)  &RQQDvWUH OD QDWXUH GH FHV GpFKDUJHV HVW LPSRUWDQW SRXU O¶DQDO\VH GH ULVTXH pOHFWURVWDWLTXH TXL GHYUD rWUH PLVH HQ °XYUH DILQ G¶pYDOXHU QRWUH LQVWDOODWLRQ LQGXVWULHOOH FI†$QDO\VHGHULVTXHpOHFWURVWDWLTXHHWH[SORVLI

(134) >@  /HV FDUDFWpULVWLTXHV GHV GpFKDUJHV pOHFWURVWDWLTXHV GpSHQGURQW GH FHUWDLQV IDFWHXUV  ODFKDUJHWRWDOH  ODFDSDFLWpGXFRUSVFKDUJp  ODJpRPpWULHGXSRLQWGHGpFKDUJH  OHYROWDJHDFFXPXOp«>@ QRXVGpWDLOOHURQVFHVIDFWHXUVFLDSUqV

(135)  . . 37.

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