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Phénoménologie des explosions Pr Hayet LEBSIR معهد الصيانة و األمن الصناعي Inst

Phénoménologie des explosions Pr Hayet LEBSIR معهد الصيانة و األمن الصناعي Institut de Maintenance et de Sécurité Industrielle Université d’Oran 2, Mohamed Ben Ahmed جامعة وهران2 محمد بن احمد SOMMAIRE - Introduction - Définitions - Les phénomènes d’explosion - Exemples d’explosion - Les caractéristiques des mélanges explosifs - Les phénomènes d’explosion des Poussières - Les conditions d’explosion Il existe un danger d’explosion dans les entreprises qui produisent, utilisent ou stockent des gaz, des liquides ou des poussières inflammables dégageant des gaz, des vapeurs, des brouillards (gouttelettes de liquide ) ou des poussières susceptibles de former un mélange explosible avec l’air . Introduction En règle générale, les explosions comptent peu dans le nombre total des accidents du travail. Toutefois, leurs conséquences humaines sont lourdes et justifient à elles seules des mesures de prévention et de protection qui peuvent être importantes. Introduction Le feu est la réaction chimique provoquée par un mélange de combustible et d’oxygène mis en présence d’une énergie d’activation. Il déclenche soit un incendie soit une explosion. Définitions L'incendie est une combustion qui se développe sans contrôle dans le temps ni dans l'espace. La combustion est une réaction chimique d'oxydation d'un combustible par un comburant, nécessitant une source d'énergie pour être initiée. Pour que « ça brûle », il faut donc du combustible, du comburant et une source d'énergie. C'est ce que l'on appelle le « triangle du feu ». Définitions Historiquement, la chimie du feu était basée sur le triangle du feu. Au début des années 1980, une quatrième partie, connue sous le nom de Radicaux libres, fut identifiée. Aujourd’hui, la chimie du feu est basée sur le tétraèdre du feu, qui consiste en oxygène, carburant, chaleur et la nouvelle génération, les radicaux libres. Pour que la propagation du feu se fasse, les quatre composants du tétraèdre du feu indiqués ici-bas, doivent tous êtres présents : Définitions Les trois éléments constituant le triangle du feu sont: • Le combustible : propane, bois, huile, ..., • Le comburant : généralement l’oxygène de l’air, • La chaleur : fer à souder, cigarette, flamme, chaufferette, lampe, … Définitions Les radicaux libres (formés de néomolécules) provenant de l’oxydation des molécules du combustible possèdent tous un caractère potentiellement toxique. La production de gaz toxiques et corrosifs se réalise sous l’effet de la combustion ; • les cyanures proviennent de la combustion de la laine, • l’acroléine est produite par la combustion des hydrocarbures, • l’acide acétique est issu de la combustion du bois ou du papier, • les halogènes proviennent de la combustion des matières plastiques. Définitions Le phénomène d’explosion Une explosion est « la transformation rapide d’un système matériel donnant lieu à une forte émission de gaz, accompagnée éventuellement d’une émission de chaleur importante (INRS)». Elle peut être pneumatique, nucléaire, chimique…. Nous traiterons essentiellement dans ce cours des explosions chimiques, qui s’apparentent à des combustions violentes et soudaines. La définition, donnée par la norme EN 1127-1, peut également être citée : « Une explosion est une réaction brutale d’oxydation ou de décomposition impliquant une élévation de température ou de pression ou des deux simultanément ». Le phénomène d’explosion Types d’explosions: Du point de vue de la sécurité au travail, nous distinguons deux types d’explosions: ● Les explosions physiques ● Les explosions chimiques Le phénomène d’explosion Explosions physiques: Lorsque l’on introduit de l’énergie dans un récipient fermé en l’échauffant, la pression augmente. Si l’augmentation dépasse la pression admissible, le récipient éclate de manière avec toutes les conséquences que cela comporte ». Explosions chimiques: L’élévation de pression est engendrée par l’énergie libérée par une réaction chimique entre deux partenaires réactionnels, un combustible et de l’oxygène. Ce type d’explosion s’accompagne d’un phénomène de feu constituant un cas particulier de combustion. Le phénomène d’explosion Deux types d ’explosion correspondent à une énergie libérée d ’origine physique : - la rupture d ’un récipient pressurisé par un gaz - la vaporisation brutale d ’un liquide surchauffé (BLEVE) Deux types d ’explosion correspondent à une énergie libérée d ’origine chimique : - l ’explosion d ’une ATEX - l ’explosion qui résulte d ’un emballement thermique Le phénomène d’explosion ☺La rupture (l ’éclatement) d ’un récipient pressurisé par un gaz génère différents types d ’effet : - l ’émission d ’une onde de choc - la projection des débris du récipient ☺Du fait de sa rapidité, le phénomène s ’apparente à la détonation d ’un explosif Le phénomène d’explosion Explosions physiques: L ’énergie libérée est l ’enthalpie d ’une réaction chimique exothermique: - soit c ’est l ’enthalpie d ’une réaction chimique ♦ de décomposition d ’un produit instable ♦ entre un ou plusieurs réactifs (emballement thermique) - soit c ’est l ’enthalpie de la réaction de combustion d ’un produit combustible dans l ’air : le mélange réactionnel est une atmosphère explosive (ATEX) constituée d ’un produit combustible à l ’état de gaz, de vapeur ou de poussière dispersée dans l ’air Explosions chimiques: Le phénomène d’explosion On distingue deux régimes distincts de propagation d ’une explosion : - la déflagration - la détonation DEFLAGRATION L’onde de combustion se déplace par conductibilité thermique, la vitesse est de l’ordre du m/s avec une surpression modérée (4 à 10 bars) DETONATION Nécessite un mélange stœchiométrique. La Pression et la Te varient de façon discontinue avec formation d’une onde de choc se déplaçant à des vitesses supersoniques (km/s) et la surpression peut atteindre 20 à 30 bars. Le phénomène d’explosion Les sources d'inflammation sont très diverses dans une entreprise : Energétiques : • Thermiques (surfaces chaudes, appareils de chauffage, flammes nues, travaux par point chaud), • Electriques (étincelles, échauffements dus à la vétusté, la non-conformité des installations ou les surcharges électriques), • Electrostatiques (les étincelles peuvent intervenir comme énergie d'activation), • Mécaniques (étincelles, échauffements….), • Chimiques (réactions exothermiques, emballement de réaction…), Humaines : • Cigarettes (l'extrémité d'une cigarette allumée atteint plus de 700 °C), • Négligence, • Malveillance… Naturelles : • Bactériologiques (la fermentation bactérienne peut échauffer le milieu), • Climatiques (foudre, soleil…). Origine des phénomènes d’explosion Une explosion dans un établissement industriel ou commercial a des impacts, directs et indirects, sur l'homme, l'entreprise et l'environnement. L'entreprise n'est pas la seule à être endommagée en cas de sinistre : L'environnement en subi également les conséquences : • Pollution de l'air par les gaz de combustion, des sols, de l'eau par les produits extincteurs et les eaux de ruissellement, • Pollution visuelle (dégradation du paysage), • Production de déchets parfois non destructibles. Des conséquences sociales, matérielles, financières et environnementales Exemples d’explosion : • Le BLEVE • L’UVCE • Le BOILOVER • L’explosion de poussières Exemples d’explosion BOILING LIQUID EXPANDING VAPOR EXPLOSION ou “Explosion par vaporisation instantanée d’un liquide en ébullition” Le BLEVE est un type d’explosion qui se produit à la rupture d’un équipement contenant un liquide dont la tension de vapeur est très supérieure à la pression atmosphérique. L’explosion due à l’expansion des vapeurs d’un liquide en ébullition, représente un type d’explosion particulièrement dangereux. Le BLEVE concerne donc des produits initialement en phase liquide Le terme BLEVE a été associé aux accidents survenant sur des réservoirs contenant des gaz liquéfiés inflammables. Le BLEVE Exemples d’explosion Le BLEVE : 1. surchauffe d’un liquide ou gaz liquéfié dans un réservoir clos 2. élévation importante de la pression 3. création d’une brèche (endroit fragilisé ou dépassement de résistance mécanique) 4. Perte de conditionnement soudaine : la pression interne redescend et provoque l’ébullition 5. dégagement à l’intérieur de très grandes quantités de vapeurs 6. Le contenant étant inadapté, il explose. Les effets du BLEVE : • Flux thermique - boule de feu • Onde de choc – surpression • Effets missiles Exemples d’explosion « Unconfined Vapour Cloud Explosion » = explosion de nuage gazeux en milieu non confiné (ou semi-confiné) 1. nuage de gaz de vapeur inflammable provoquée par une fuite 2. allumage de ce nuage sur un point chaud 3. explosion plus ou moins rapide en fonction de la concentration en gaz 4. éventuellement propagation géographique de l’incendie L’UVCE peut être le résultat d’une fuite de gaz sur réseau L’ UVCE Exemples d’explosion Explosion d ’un bac de stockage de liquides inflammables pris dans un incendie, du fait de la vaporisation d ’une masse d ’eau présente au fond du bac. Le BOILOVER : Exemples d’explosion Les effets du BOILOVER : • Flux thermique - boule de feu • Violentes projections de combustible Exemples d’explosion Les Atmosphères explosibles (ATEX): Une « Atmosphère Explosible » est une atmosphère qui pourrait devenir explosive en raison des conditions locales ou/et opérationnelles. C’est un mélange d’air et de substances inflammables sous forme de gaz, vapeurs, brouillards ou poussières, dans lequel, après inflammation, la combustion se propage à l’ensemble du mélange non brûlé. LES CONDITIONS D’EXPLOSION Des atmosphères explosibles peuvent se former, dues à la présence des produits suivants : • Gaz et vapeurs : • Combustibles pour les installations de chauffage, de séchage, etc., • Gaz combustibles stockés, • Vapeurs de solvants inflammables stockés ou manipulés ; • Poussières combustibles susceptibles de constituer avec l’air des nuages uploads/Finance/ phenomenologie-des-explosions.pdf