Matériels électriques pour atmosphère explosive : comment les choisir ?

Formation d’atmosphère explosive et risque d’explosion dans le BTP

Une atmosphère explosive (Atex) est un mélange avec de l’air, des substances inflammables sous forme de gaz, vapeurs ou poussières. Une atmosphère est dite explosive lorsque la présence d’une étincelle ou d’un point chaud résultant, par exemple, de l’utilisation d’un matériel électrique, d’un smartphone ou d’une décharge d’électricité statique peut provoquer une inflammation qui se propage rapidement à l'ensemble du mélange non brûlé, provoquant ainsi une explosion.

Pour qu’une explosion se produise, il faut réunir simultanément les six conditions suivantes :

• la présence d’oxygène (air),
• la présence de combustible,
• un état particulier du combustible sous forme de gaz, vapeur, poussière,
• la concentration suffisante du combustible (limite de l’explosivité),
• des locaux confinés,
• une source d’inflammation.

Dans le BTP, une atmosphère explosive est liée aux activités de stockage, de fabrication ou de travail de matériaux (atelier bois métal, unités de fabrication de produits noirs…), aux activités dans des milieux particuliers (chaufferies, travaux souterrains, égouts…) ; elle est créée lors de la manipulation de produits très volatils (bouteilles de gaz, carburants, colles, solvants, acétone…) ou encore rencontrée lors d’interventions dans des établissements industriels où sont fabriqués ou stockées ces matériaux (industrie pétrolière, pétrochimie…).

Lorsque le risque est présent, il faut utiliser des équipements spécialement conçus pour être utilisés dans les zones Atex.

Zones Atex : les exigences réglementaires

La réglementation relative aux atmosphères Atex impose aux chefs d’entreprise de réaliser, pour la sécurité des travailleurs, une évaluation des risques d’explosion. Cette analyse va permettre de répertorier les produits combustibles avec leurs caractéristiques techniques (densité, seuils d’explosivité…), d’évaluer les quantités stockées, les lieux de stockage pour classer les zones à risque d’explosion, de définir les exigences pour les utilisateurs et de choisir les équipements et les matériels pouvant être mis en œuvre.

La réglementation est basée sur deux directives, l’une concernant les zones de travail exposées au risque d’explosion (directive 1999/92/CE du 16 décembre 1999) et l’autre concernant les équipements installés dans ces zones (directive 2014/34/UE du 26 février 2014).

Où retrouver les informations issues de l’évaluation des risques ?

Le résultat de cette évaluation des risques figure dans le Document relatif à la protection contre les explosions (DRPCE). On y retrouve la description des lieux de travail, la détermination et l’évaluation des risques d’explosion, les mesures pour respecter les objectifs réglementaires, la classification des zones où les atmosphères Atex peuvent se former, les prescriptions à mettre en œuvre, les modalités sur la conception et la maintenance des équipements de sécurité, éventuellement les travaux à réaliser avec leurs process de mise en œuvre et le contenu des formations des salariés.

Classement des emplacements des zones à risque d'explosion

Les emplacements dangereux sont classés en zones à risque en fonction de la substance inflammable (gaz, vapeur ou poussière) et de la probabilité, de la fréquence et de la durée de la présence d’une atmosphère explosive.

Classement des zones à risque :

Par exemple, la représentation du zonage d’une installation d’un atelier bois permet de matérialiser le classement des zones à risque et de définir le niveau et les exigences de sécurité pour chaque zone.

Critères de sélection des équipements électriques en zone Atex

Catégorie des matériels électriques

Les matériels électriques destinés à être installés dans les zones Atex sont classés en deux groupes :

• Groupe I, pour les travaux souterrains des mines et/ou partie de leurs installations en surface (exposition au danger par le grisou et/ou les poussières combustibles), « M1 » assurant un très haut niveau de protection et « M2 » assurant un haut niveau de protection.
• Groupe II, pour les autres lieux susceptibles d’être mis en danger par des atmosphères explosives (industrie de surface). Dans ce groupe, il existe trois catégories d’appareils : « Catégorie 1 » assurant un très haut niveau de protection, « Catégorie 2 » assurant un haut niveau de protection et « Catégorie 3 » assurant un niveau normal de protection.

Pour les industries de surface (groupe II), le matériel est choisi en fonction de l’évaluation des risques (zones) et de la substance inflammable à laquelle il peut être exposé. Les zones Atex sont classées en deux familles, la première due à la présence de gaz, de vapeur ou de brouillard représentée par une lettre « G » et la seconde due à la présence de poussière identifiée par la lettre « D ».

Par exemple, un appareil électrique installé dans la zone 1 d’une réserve de produit de solvant inflammable doit être de catégorie II, avec un haut niveau de protection 2 au minimum et adapté aux atmosphères explosives type gaz « G ».

Catégorie de matériel électrique :

Groupes et subdivision des gaz/vapeurs

La classification des gaz en groupes d’explosion permet de connaître leur niveau de dangerosité. Elle est réalisée sur la base de deux paramètres, l’énergie minimale d’inflammation (plus la valeur est faible, plus le risque est important) et l’interstice expérimental maximal de sécurité (IEMS, soit l'épaisseur maximale de la couche d'air entre deux parties d'une chambre interne d'un appareil d'essai qui, lorsque le mélange interne est enflammé, empêche l'inflammation d'un mélange gazeux externe à travers un épaulement de 25 millimètres de longueur).

On distingue quatre groupes de gaz, classés par ordre croissant de dangerosité allant de I à IIC. Le tableau suivant donne le classement de cinq gaz représentatifs.

Classement des gaz :

Classe de température

Chaque substance inflammable a sa propre température d’auto-inflammation, c’est-à-dire qu’elle peut s’enflammer sous l’effet de la chaleur sans élément déclencheur. Plus cette température est faible, plus la substance est dangereuse. C'est pourquoi les matériels électriques utilisés dans une zone Atex sont classés de T1 à T6 en fonction de la température maximale de surface qu’ils génèrent. Attention, il appartient à l’utilisateur de vérifier l’adéquation du matériel avec les classes de températures.

Températures ambiantes

Étanchéité du matériel pour les poussières

Un critère supplémentaire pour permettre le choix du matériel électrique est le niveau d'étanchéité aux poussières. Il est choisi en fonction de la zone où il est prévu d’installer le matériel. Il détermine son indice de protection (IP).

Modes de protection en atmosphère explosive gazeuse

Afin d’éviter qu’un équipement électrique soit à l’origine d’une explosion, il doit être conçu pour agir sur une des composantes suivantes :

• Supprimer l’atmosphère explosive à l’intérieur de l’équipement ; il est isolé de l’Atex par un dispositif de surpression interne, une immersion dans l’huile ou un encapsulage.
• Supprimer la source d’inflammation ; soit l’équipement est conçu pour ne pas monter en température ou générer des arcs électriques (sécurité augmentée), soit les arcs et les montées en température générées par l’équipement ne permettent pas d’enflammer la zone Atex (sécurité intrinsèque)..
• Empêcher la propagation de la flamme ; l’équipement permet, par conception, de contenir une explosion interne (enveloppe antidéflagrante) ou de supprimer le risque en remplissant le matériel électrique de poudre, ce qui permet d’éviter qu’un arc électrique n’enflamme l’atmosphère explosive (remplissage pulvérulent).

Il existe un 4^e mode de protection pour les cas particuliers, non traité dans ce document.

Mode de protection pour les matériels électriques utilisés en atmosphère gazeuse :

Relation entre les catégories de matériel et les modes de protection

Pour les gaz/vapeurs :

Pour les poussières :

Marquage des matériels électriques utilisés en zone Atex

Tout appareil destiné à être utilisé en zone Atex doit porter, de manière lisible et indélébile, l’ensemble des caractéristiques sous forme d’un marquage réglementaire et normatif qui permet de vérifier son adéquation avec l’environnement dans lequel il est utilisé. Les indications sont résumées dans les exemples ci-dessous.