Le feu représente un danger dans de nombreux secteurs industriels. Ce risque est parfois évident, comme lors de la production ou de la manipulation de gaz inflammables tels que l'hydrogène et le propane, mais dans d'autres situations, il est moins évident. La poussière, en particulier, peut souvent être hautement inflammable.
Un incendie nécessite un combustible, de l'oxygène et une source d'inflammation. Les gaz, vapeurs et poussières inflammables fournissent le combustible, l'oxygène est présent dans la plupart des environnements et l'inflammation peut provenir d'une étincelle ou d'une surface chaude. Tout incendie est dangereux, mais dans les cas les plus extrêmes, la combustion est si rapide qu'elle provoque une explosion. L'OSHA a reçu de nombreux rapports faisant état d'incendies et d'explosions dévastateurs dans un large éventail de secteurs.
La prévention des incendies et des explosions est une priorité absolue, car aucune entreprise ou organisation ne souhaite être responsable de décès ou de blessures. En outre, les sanctions financières directes liées à de tels événements (amendes punitives et augmentation des primes d'assurance) peuvent paralyser le fonctionnement d'une entreprise ou d'une organisation qui était auparavant réussie.
Transmetteur de pression Les ingénieurs qui doivent installer des équipements dans des zones présentant un risque d'incendie ont deux options : utiliser des techniques de protection contre les explosions ou adopter une approche de conception « à sécurité intrinsèque » (ces deux options n'étant pas mutuellement exclusives). Ce livre blanc d'OMEGA Engineering répond à la question « Qu'est-ce que la sécurité intrinsèque ? ». Les différentes sections traitent des thèmes suivants :
- Comprendre la sécurité intrinsèque (IS)
- Choisir le transducteur de pression ou la cellule de charge adaptés à un environnement IS
- Considérations relatives à l'installation et à la gestion des risques
- Utilisation d'une soufflerie pour l'étalonnage
- Questions-réponses générales
Comprendre la sécurité intrinsèque
La sécurité intrinsèque (IS) est une approche de la conception des équipements destinés à être utilisés dans des zones dangereuses. L'idée est de réduire l'énergie disponible à un niveau trop bas pour provoquer une inflammation. Cela signifie qu'il faut empêcher les étincelles et maintenir les températures à un niveau bas.
Les alternatives consistent à concevoir des systèmes qui excluent l'oxygène (en purgeant avec un gaz inerte) ou à isoler les sources d'inflammation possibles. Cela peut être réalisé soit en plaçant l'équipement dans des boîtiers suffisamment résistants pour contenir une explosion, soit en le déplaçant hors de la zone dangereuse.
Capteur de charge de type pancake Définitions des zones dangereuses
La National Fire Protection Association (NFPA) publie des codes visant à minimiser les risques d'incendie. La norme NFPA 70 définit le Code national de l'électricité, souvent appelé NEC. Les sections 500 et 505 fournissent des définitions des zones dangereuses. Le motif de cette duplication est que la section 505 est la version la plus récente, structurée de manière à harmoniser les définitions avec celles utilisées en dehors des États-Unis. La section 500 du NEC définit les emplacements de classe 1, 2 et 3. La classe 1 concerne les gaz et les vapeurs, la classe 2 la poussière et la classe 3 les fibres. Chaque classe comprend deux divisions. La désignation Division 1 signifie que le danger peut exister dans des conditions normales ou qu'il peut exister en raison de travaux d'entretien & service, d'une fuite ou d'une panne. La division 2 désigne un emplacement où les gaz ou les vapeurs sont confinés et ne s'échappent qu'en cas de rupture ou de panne accidentelle, où l'accumulation est empêchée par une ventilation positive. Les emplacements de classe III sont ceux qui sont dangereux en raison de la présence de fibres ou de particules facilement inflammables.
La section 505 suit les mêmes principes, mais utilise des zones plutôt que des classes et des divisions. Un emplacement de zone 0 est un emplacement où « des concentrations inflammables de gaz ou de vapeurs inflammables sont présentes en permanence... ou pendant de longues périodes ». Une désignation de zone 1 indique que « ... des concentrations inflammables... sont susceptibles d'exister dans des conditions de fonctionnement normales » ou à la suite de fuites ou d'opérations de réparation. La désignation d'un emplacement comme zone 2 indique que des concentrations inflammables « ne sont pas susceptibles de se produire en fonctionnement normal et, si elles se produisent, elles n'existeront que pendant une courte période ». Pour les poussières, les zones correspondantes sont 20, 21 et 22.
Choisir des transducteurs de pression ou des cellules de charge pour les environnements à sécurité intrinsèque
Transmetteur de pression Lors de la manipulation de gaz inflammables ou de liquides inflammables, en particulier s'il existe un risque de formation de vapeurs, une protection IS est clairement nécessaire. Cependant, cette nécessité peut être moins évidente dans des conditions de poussière ou de fibres.
La norme NFPA 70 définit les poussières combustibles comme des particules de moins de 500 microns, tandis que la norme OSHA 1910.399 stipule « Les poussières combustibles non conductrices d'électricité comprennent les poussières produites lors de la manipulation et du traitement des céréales et des produits céréaliers, du sucre et du cacao en poudre, des œufs et du lait en poudre, des épices en poudre, de l'amidon et des pâtes, de la farine de pomme de terre et de bois, des tourteaux de graines et de semences, du foin séché et d'autres matières organiques susceptibles de produire des poussières combustibles lors de leur traitement ou de leur manipulation. Les poussières contenant du magnésium ou de l'aluminium sont particulièrement dangereuses. »
Pour qu'un équipement soit considéré comme IS, il doit être certifié comme tel. Aux États-Unis, deux institutions délivrent cette certification : UL et FM Global. Les instruments conformes aux normes IS portent la mention « FM Approved ». Les équipements ne portant pas cette marque ne doivent pas être utilisés dans des environnements dangereux, sauf si d'autres précautions appropriées sont prises.
Considérations relatives à l'installation et à la gestion des risques
L'installation est plus facile que la mise en place de boîtiers antidéflagrants. Il est important de noter que l'ensemble du système doit être conçu pour être intrinsèquement sûr. Il ne suffit pas d'acheter des capteurs de pression ou des cellules de charge certifiés IS.
Un système conçu pour être intrinsèquement sûr nécessite une documentation complète de tous les composants et câblages utilisés. Immédiatement après l'installation, une inspection sera effectuée, suivie d'inspections périodiques tout au long de la durée de vie de l'équipement. Cela permet d'identifier toute détérioration ou tout dommage qui aurait pu se produire, ainsi que tout remplacement non approuvé ou non autorisé de composants du système IS.
Les tests d'isolation et de mise à la terre font normalement partie d'une inspection électrique. Cependant, ces pratiques ne sont généralement pas compatibles avec le concept IS. Il convient de demander l'avis d'un spécialiste si ces tests sont nécessaires.
Choisissez le dispositif IS adapté à votre application
Thermomètre à thermocouple à sécurité intrinsèque
Les thermomètres numériques à sécurité intrinsèque sont indispensables dans les zones classées dangereuses. Le 921B est un thermomètre numérique à sécurité intrinsèque à canal unique. Le modèle 922B est un thermomètre numérique à sécurité intrinsèque à double canal.
Transmetteur de niveau radar à impulsions à sécurité intrinsèque
Le transmetteur de niveau radar à impulsions à sécurité intrinsèque 26 GHz fournit une mesure de niveau continue jusqu'à 32,8 pieds (10 m) avec une sortie analogique 4-20 mA et une sortie numérique HART. Il se configure via son module d'affichage à boutons-poussoirs intégré ou un communicateur HART.
Enregistreur de données de température à sécurité intrinsèque
Le nouvel OM-CP-Temp1000IS-A2 est un enregistreur de données de température à sécurité intrinsèque certifié conforme aux normes FM3600 et FM3610. Il est certifié pour les zones dangereuses et intrinsèquement sûr conformément à la dernière version des normes FM3600 et FM3610. Cette certification rend l'appareil idéal pour la stérilisation à l'EtO, les études environnementales et de nombreuses autres applications dans des environnements hostiles.
Lorsqu'un équipement à sécurité intrinsèque est-il nécessaire ?
Chaque fois qu'un équipement est installé dans une zone où des matières combustibles sont présentes, il est essentiel de prendre des mesures pour minimiser le risque d'inflammation. L'OHSA accepte la conception IS comme une approche appropriée, mais exige que l'ensemble du système soit conçu en conséquence. Il ne suffit pas d'utiliser uniquement des composants certifiés IS.
Une exception à la nécessité d'une certification est faite dans le cas des « appareils simples ». Ce terme est utilisé pour désigner les dispositifs à très faible puissance ou passifs qui ne provoquent pas d'inflammation. Les thermocouples et les RTD en sont de bons exemples.
Comment fonctionnent les équipements à sécurité intrinsèque ?
Pour éviter l'inflammation, il faut réduire au minimum la puissance disponible et les températures maximales. Définir le niveau maximal de puissance disponible est complexe, mais en termes généraux, on peut considérer qu'il s'agit d'une tension inférieure à 29 V et d'un courant inférieur à 300 mA. Une vision plus simple consiste à dire que la puissance doit être inférieure à 1,3 W. (Notez que de nombreux instruments nécessitent une alimentation de 24 V et peuvent souvent être conçus pour consommer moins de 500 mA, ce qui est suffisant pour répondre à la certification IS dans de nombreuses situations).
Six classes définissent les niveaux de température. En général, les équipements répondant à la désignation T4 sont considérés comme intrinsèquement sûrs, car leur température ne dépasse pas 135 °C (275 °F) (les équipements dissipant moins de 1,3 W restent généralement en dessous de cette température).
Quels types d'équipements à sécurité intrinsèque sont disponibles ?
Une large gamme d'équipements industriels, tels que des lampes torches, des appareils photo, des détecteurs de gaz et même des radios, sont disponibles sous forme à sécurité intrinsèque. En termes d'instrumentation, les besoins les plus importants concernent la mesure de la pression et du poids. La mesure de la température répond généralement à la règle des « appareils simples », bien que des transmetteurs de température puissent être nécessaires pour envoyer des signaux de thermocouple sur de longues distances.
Les équipements certifiés à sécurité intrinsèque sont-ils plus chers que les versions non certifiées ?
En général, les équipements IS sont légèrement plus chers que les versions non certifiées. Cela résulte davantage de l'obtention et du maintien de l'approbation que du coût des composants supplémentaires ou peu courants. La conception de base d'une barrière IS utilise des diodes Zener pour limiter la tension, des résistances pour limiter le courant et un fusible, qui ne sont pas coûteux.
Quels sont les avantages ?
Lors de la mise en place d'équipements et d'instruments électriques dans un environnement dangereux, l'IS offre plusieurs avantages.
- Il contribue à garantir un environnement de travail sûr et protège les personnes à proximité contre les risques d'explosion.
- Il évite le coût et l'encombrement des boîtiers antidéflagrants. Des économies supplémentaires sont réalisées grâce à la possibilité d'utiliser des câbles d'instrumentation standard.
- Les travaux d'entretien & de diagnostic peuvent être effectués sans arrêter la production ni ventiler la zone de travail.
- Les primes d'assurance peuvent être réduites grâce à la diminution des risques.
Les équipements à sécurité intrinsèque remplacent-ils les dispositifs antidéflagrants ou de pressurisation ?
No, intrinsically safe apparatus cannot replace these methods in all applications due to the reliance on low power and temperature. Where it is possible it often leads to significant savings in installation and maintenance costs.
La sécurité intrinsèque affecte-t-elle les performances de l'appareil certifié ?
Non, les performances sont identiques à celles des appareils non certifiés, avec une fiabilité supérieure. Ces appareils utilisent les mêmes composants que les appareils non certifiés, mais ont été conçus pour limiter l'énergie stockée et la chaleur générée en cas de défaut interne.
Protéger les personnes et les biens
De nombreux environnements industriels, chimiques et de traitement présentent des risques d'explosion importants, en raison de la présence, réelle ou potentielle, de gaz et de vapeurs inflammables, de poussières ou de fibres. Ces environnements sont qualifiés de « dangereux » et il est essentiel qu'ils soient conçus de manière à éliminer tout risque d'inflammation des matières inflammables.
Il est souvent nécessaire d'intégrer des instruments électriques dans de tels environnements. Lors de cette situation, trois approches sont possibles : placer l'équipement dans un boîtier antidéflagrant, purger le boîtier avec un gaz inerte ou adopter les principes de conception de sécurité intrinsèque.
La conception IS minimise la production d'énergie et de chaleur. L'équipement doit être certifié IS de manière indépendante et l'ensemble du système doit être conçu selon les normes IS avant d'être mis en service. Cependant, l'adoption d'une conception IS peut simplifier l'installation, permettre de réaliser des économies, faciliter l'entretien & service des équipements sous tension et, surtout, rendre le lieu de travail plus sûr.
IS design minimizes power and heat creation. Equipment must be independently certified as IS, and the whole system must be designed to IS standards before entering service. However, adopting IS design can simplify installation, save money, enable maintenance on live equipment, and most importantly, makes for a safer workplace.
- Comprendre la sécurité intrinsèque
- Lors de la nécessité d’un équipement à sécurité intrinsèque ?
- Définitions des zones dangereuses
- Comment fonctionne un équipement à sécurité intrinsèque ?
- Quels types d'équipements à sécurité intrinsèque sont disponibles ?
- Les équipements certifiés à sécurité intrinsèque sont-ils plus chers que les versions non certifiées ?
- Quels sont les avantages ?
- Choisir des transducteurs de pression ou des cellules de charge pour les environnements à sécurité intrinsèque
- Considérations relatives à l'installation et à la gestion des risques
- Généralités concernant les questions et les réponses
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Écrit par : Dan Schultz
Mise à jour le : 30 octobre 2025
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