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HAL Id: tel-02614383 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02614383 Submitted on 20 May 2020 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Etude des effets dominos sur une zone industrielle Nassim Alileche To cite this version: Nassim Alileche. Etude des effets dominos sur une zone industrielle. Génie des procédés. INSA de Rouen; Rouen, INSA; Università degli studi (Bologne, Italie), 2015. Français. NNT : 2015ISAM0013. tel-02614383 I THÈSE EN COTUTELLE INTERNATIONALE Présentée à : L’Institut National des Sciences Appliquées de Rouen En vue de l’obtention du grade de : Docteur en Génie des Procédés Dottorato di Ricerca in Ingegneria chimica, dell'ambiente e della sicurezza Par Nassim ALILECHE « Étude des effets dominos sur une zone industrielle » Le 14 décembre 2015 Devant le jury composé de : Pr André LAURENT Professeur des Universités émérite, LRGP Nancy (rapporteur) Pr Patrick COGNET Professeur des Universités, LGC Toulouse (rapporteur) Dr Jean-Christophe BUVAT Directeur du département MRIE, INSA de Rouen Pr Valerio COZZANI Professore ordinario, Università di Bologna Pr Lionel ESTEL Professeur des Universités, INSA de Rouen Dr Mohamed EID Expert senior, CEA Saclay Dr Edith LECOMTE-NORRANT Director Innovation, Technology and Sciences, UCB BioPharma Pr Damien OLIVIER Professeur des Universités, Université du Havre Pr Ernesto SALZANO Professore Associato, IRC-CNR, Napoli II REMERCIEMENTS Les travaux présentés dans ce mémoire ont été développés dans le cadre d’une thèse préparée en cotutelle internationale au Laboratoire de Sécurité des Procédés Chimiques (LSPC) de l’INSA de Rouen, en collaboration avec le Laboratoire d’Informatique, de Traitement de l’Information et des Systèmes (LITIS) et au Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali (DICAM) de l’Université de Bologne (Italie). En France, sous la direction de monsieur Lionel ESTEL et la codirection de monsieur Damien OLIVIER, en Italie, sous la direction de monsieur Valerio COZZANI. Je tiens à remercier tous ceux qui ont contribué à l’aboutissement de ce travail, en particulier mes directeurs, qui m’ont accordé leur confiance et donner l’opportunité d’exprimer mes compétences dans un domaine qui me passionne et de développer de nouvelles connaissances. Je les remercie pour leurs temps, leurs patiences et leurs soutiens scientifiques, techniques, financiers et moraux. Je remercie le professeur Cozzani pour l’accueil qu’il m’a réservé lors de mes séjours en Italie. Egalement, je remercie vivement : § Madame Edith LECOMTE-NORRANT d’avoir acceptée de présider le jury § Messieurs André LAURENT et Patrick COGNET, rapporteurs, qui m’ont fait l’honneur d’évaluer ce travail § Messieurs Ernesto SALZANO, Mohamed EID et Jean-Christophe BUVAT pour avoir accepté d’être membre de mon jury de thèse § Le Conseil régional de Haute-Normandie pour leur soutien financier au réseau Maîtrise des Risques Technologiques (MRT) et le financement de ma thèse § Les membres du laboratoire LSPC et du département DICAM pour leurs soutiens et conseils J’adresse un grand merci à mes collègues doctorants français et italiens pour l’agréable et chaleureuse ambiance de travail et à toutes les personnes qui m’ont encouragé au cours de ces trois années, et plus particulièrement mes collègues de bureau en France et en Italie. Enfin et surtout, je tiens à remercier ma femme, loulou, mes parents et mes deux sœurs qui m’ont toujours soutenu et aidé. III RÉSUMÉ Les effets dominos ou cascade d’événements dans les industries et particulièrement dans les industries chimiques et de transformation, sont reconnus comme des scénarios d’accidents possibles depuis environ trois décennies. Ils représentent une préoccupation croissante, car ils ont le potentiel de provoquer des conséquences dévastatrices. L’effet domino, comme phénomène, est un sujet controversé lorsque son évaluation est nécessaire. L’examen de la bibliographie a démontré l’absence d’une définition commune et d’une procédure simple d’utilisation et précise pour son appréciation. C’est pourquoi l’un des objectifs de cette recherche est de formaliser les connaissances relatives aux effets dominos afin de comprendre les mécanismes de leurs occurrences. Pour ce faire nous avons étudié les paramètres à examiner pour déterminer la possibilité de cascade et être en mesure d’identifier les scénarios dominos. L’enjeu étant de permettre l’amélioration de la prévention du risque d’effet domino. L’autre objectif est donc de produire une méthode pour l’identification et l’analyse des effets dominos. Nous avons développé une méthodologie globale pour l’étude des effets dominos en chaîne initiés par des pertes de confinement. Elle permet l’identification et la hiérarchisation des chemins de propagation des accidents. Cette méthode facilite la prise de décision pour la prévention des effets dominos, tout en proposant un outil efficace et simple d’utilisation. Les résultats de l’étude sont fournis sous forme d’une hiérarchisation quantitative des équipements impliqués dans les scénarios dominos, en tenant compte des effets des conditions météorologiques et des mesures de maîtrise des risques existantes ou proposées. Cette hiérarchisation donne une idée claire des dangers que représentent les équipements par rapport aux accidents en cascade, en précisant si la dangerosité de l’équipement provient de sa capacité à initier ou à propager un effet de cascade. La méthode est basée sur une description topographique de la zone étudiée, incluant les caractéristiques de chaque équipement, et prend en compte les mesures de maîtrise des risques mises en œuvre par l’industriel. Elle repose sur deux phases principales : La première, est l’identification des chemins de propagation des accidents. Pour ce faire, la méthode d’analyse IV par arbre d’événements est utilisée. Les cibles potentielles sont déterminées en combinant les valeurs seuils d’escalade et les modèles de vulnérabilité (pour l’estimation de la probabilité d’endommagement). Cette première phase est implémentée sous MATLAB® et Visual Basic for Applications (VBA) afin de faciliter l’entrée des données, et l’analyse des résultats dans Microsoft Excel®. La deuxième phase est l’identification des équipements les plus dangereux vis-à-vis des effets dominos. Elle consiste à hiérarchiser les équipements impliqués dans les chemins de propagation, en fonction de leur vraisemblance à causer ou à propager un effet domino. L’algorithme qui effectue cette phase est codé sous VBA. La méthode a été conçue de façon à ce qu’elle puisse être utilisée sans qu’il soit nécessaire de s’appuyer sur les résultats des études de dangers. Néanmoins, si ces résultats sont disponibles, il est alors possible d’alléger certaines étapes de la méthode. Elle s’est révélée facile à utiliser, cela a été constaté lors de son application dans le cadre de projets et stages d’étudiants. V ASTRATTO Gli effetti domino, in cui un primo incidente causa in cascata altri scenari incidentali, sono tra gli scenari incidentali più severi che avvengono nell’industria chimica. Nonostante l’attenzione che anche la normativa dedica a tali scenari, la valutazione dell’effetto domino è un soggetto controverso. L’analisi della letteratura tecnica e scientifica ha mostrato l’assenza di una definizione comune di « effetto domino » e di una semplice procedura per l’identificazione di tali scenari. È per tale motivo che uno degli obiettivi di questo lavoro di ricerca è di formalizzare le conoscenze relative agli effetti domino al fine di meglio comprendere i meccanismi che possono provocarli. A tal proposito sono stati studiati i parametri necessari per determinare la possibilità dell’insorgere di cascate di eventi e per essere in grado di identificare i possibili scenari incidentali dovuti ad effetto domino. L’obiettivo finale del lavoro è stato di sviluppare un metodo per l’identificazione e l’analisi quantitativa della propagazione di incidenti primari nell’ambito di scenari dovuti ad effetto domino. E’ stata sviluppata una metodologia generale per l’analisi degli effetti domino causati da perdite di confinamento. Tale metodologia permette l’identificazione e la classificazione dei percorsi di propagazione degli incidenti. Tale metodo facilita inoltre la prevenzione degli effetti domino, proponendo uno strumento efficace e semplice da utilizzare. I risultati di questo studio sono forniti in forma di una classificazione delle apparecchiature coinvolte in scenari dovuti ad effetto domino, tenendo conto degli effetti delle condizioni meteorologiche e delle misure esistenti per la gestione del rischio. Tale classificazione fornisce anche un chiara idea dei pericoli rappresentati dalle singole apparecchiature nel caso di incidenti in cascata, in quanto precisando se la pericolosità delle attrezzature proviene dalla loro capacità di innescare o propagare un reazione a catena. Il metodo è basato su una descrizione topografica del sito studiato, che comprende anche le caratteristiche di ogni attrezzatura, che tiene conto delle misure di gestione dei rischi e delle barriere di sicurezza presenti, basato su due fasi principali. La prima è l’identificazione dei percorsi di propagazione degli incidenti. A tale scopo è stato utilizzato un metodo basato VI sull’albero degli eventi. I potenziali bersagli vengono determinati combinando i valori di soglia per la propagazione degli eventi ed i modelli di vulnerabilità delle apparecchiature. Questa prima fase è implementata in MATLAB® e Visual Basic for Applications (VBA) in modo da facilitare la gestione dei dati e l’analisi dei risultati in Microsoft Excel®. La seconda fase è l’identificazione delle apparecchiature più pericolose per gli uploads/Management/ effets-dominos.pdf