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Comment évaluer l’amplitude du domaine d’explosivité ?
La Limite Inférieure d’Explosivité (LIE) et la Limite Supérieure d’Explosivité (LSE) servent de bornes externes au domaine d’explosivité. Elles expriment l’étendue du domaine d’explosivité : LSE – LIE.
Il n’y a pas d’explosion à :
- la Limite Inférieure d’Explosivité (LIE) et à l’ensemble des concentrations sous cette limite. Le combustible se situe dans le domaine inférieur d’explosibilité.
L’atmosphère est trop pauvre en carburant. Le moteur de combustion s’étouffe. En d’autres termes : la quantité de produit combustible ne suffira pas à déclencher la combustion du mélange gazeux via une source d’inflammation.
- la Limite Supérieure d’Explosivité (LSE) et à l’ensemble des concentrations au-dessus de cette limite : domaine supérieur d’explosibilité.
L’atmosphère est trop riche en carburant. Le moteur de combustion se noie. Donc la quantité de produit combustible est trop importante par rapport à la quantité d’oxygène pour amorcer la combustion du mélange gazeux.
LIE et LSE : concentrations non-explosives du produit inflammable constituant respectivement la borne inférieure externe et la borne supérieure externe du domaine d’explosivité.
LIE < Concentration Explosive < LSE
Comment se mesure la quantité de substance explosive dans l’ATEX ?
Tout d’abord les états physiques de la matière conditionnent l’unité de mesure. Ensuite les valeurs de concentration sont mesurées en laboratoire sous conditions normalisées ; soit à une température de 25°, et sous pression atmosphérique de 1 bar.
- Pour les gaz et vapeurs inflammables : la concentration s’exprime en pourcentage du volume de produit combustible dans le volume de l’ATEX (%)
Exemple : hydrogène. LIE : 4%. LSE : 75%.
- Pour les poussières combustibles : la concentration s’exprime en masse de produit combustible dans le volume de l’ATEX (g/m3).
On mesure plutôt la limite inférieure du domaine d’explosivité nommée concentration Minimale d’Explosion
Exemple poussière de sucre : LIE = CME : 25g/m3.
Une valeur particulière du domaine d’explosivité, la concentration stœchiométrique (Cst) est sa concentration optimale, par rapport à celle du comburant (oxygène), permettant une combustion totale des deux réactifs. A cette concentration l’explosivité de l’ATEX est maximale.
Domaine d’explosivité et concentration en oxygène
La formation d’ATEX se détermine par une combinaison adéquate des concentrations respectives du combustible et du comburant (oxygène). Cependant l’employeur se réfère en priorité à la concentration du combustible pour identifier le risque ATEX. Car l’atteinte du domaine d’explosivité dépend généralement des conditions d’exploitation. En ce sens elle est plus symptomatique du risque de formation d’ATEX que la concentration d’oxygène. Car la majorité des processus opérationnels se déroulent en atmosphère ambiante où l’oxygène est le comburant de concentration constante 21%.
Toutefois la connaissance précise de la concentration en oxygène s’avère utile dans certaines situations industrielles. Par exemple, quand on utilise dans une opération plusieurs solvants comburants qui émettent des vapeurs et se mélangent à l’air. Ou bien lorsqu’un process utilise de hautes concentrations de substances explosibles dans un matériel n’admettant alors que très peu ou pas d’oxygène.
Évolutions de l’amplitude du domaine d’explosivité en situation industrielle
Le domaine d’explosivité se mesure dans des conditions normalisées de température et de pression car ces paramètres le font varier. Ces conditions de laboratoire correspondent rarement aux conditions opérationnelles. Lorsque la température augmente le domaine d’explosivité s’élargit. Donc le risque augmente si les opérations se font à des températures plus élevées que la température normalisée. Idem, quand la pression diminue sous la pression atmosphérique le domaine d’explosivité rétrécit jusqu’au moment où il disparaît. Certaines opérations sous vide utilisent cette propriété pour prévenir le risque d’explosion. D’autres facteurs influencent le domaine d’explosibilité : granulométrie de la substance (pour les poussières), humidité…