Comprendre la sécurité intrinsèque

 
La sécurité intrinsèque est une méthode de protection qui peut être appliquée aux équipements électriques installés dans des zones dangereuses où des gaz ou des poussières explosifs peuvent être présents. Cette méthode permet d’assurer que les équipements électriques peuvent être utilisés en toute sécurité dans ces environnements.

 

Dans quels cas la sécurité intrinsèque est-elle nécessaire ?

Les atmosphères explosives, qui peuvent contenir des gaz inflammables, des vapeurs, des poussières inflammables ou des fibres en suspension, sont très fréquentes dans les secteurs industriels du pétrole et du gaz, de la chimie, de l’agroalimentaire et des produits pharmaceutiques. Ces conditions présentent un risque d’incendie ou d’explosion si elles ne sont pas gérées correctement.

Afin de protéger les travailleurs, les organisations doivent évaluer leurs activités, identifier les conditions dangereuses et prendre des mesures pour réduire le risque d’accident. L’Union européenne (UE) a établi des normes et des directives relatives à la sécurité sur le lieu de travail et aux équipements utilisés dans des atmosphères potentiellement explosives.

La Directive ATEX 1999/92/CE relative au lieu de travail définit les exigences minimales pour améliorer la sécurité des travailleurs dans les atmosphères explosives, notamment :
 

  • Prévenir les atmosphères explosives et éviter les sources d’inflammation.
  • Analyser la probabilité et la durée des atmosphères explosives et les classifier en zones.
  • Installer une signalisation appropriée dans les zones présentant une atmosphère explosive.
  • Apporter une formation complète aux employés.
  • Utiliser des équipements certifiés Ex.
     

La Directive ATEX 2014/34/UE relative aux équipements couvre les équipements et systèmes de protection conçus pour les atmosphères potentiellement explosives, en spécifiant les exigences de sécurité essentielles et les procédures d’évaluation de la conformité.

Il est très souvent nécessaire d’utiliser des appareils et équipements électriques dans des zones dangereuses. La série de normes IEC/EN 60079 définit les exigences de conception, de sélection et d’installation des équipements électriques dans ces zones. Les équipements sont certifiés en fonction des zones dangereuses et des méthodes de protection contre les explosions, et marqués d’une étiquette Ex à des fins d’identification.

Les zones dangereuses sont classifiées en fonction de la périodicité des situations à caractère explosif :
 

  • zone 0 (gaz), 20 (poussière) : présence continue ou fréquente d’une atmosphère explosive.
  • zone 1 (gaz), 21 (poussière) : présence occasionnelle d’une atmosphère explosive.
  • zone 2 (gaz), 22 (poussière) : l’atmosphère explosive n’est généralement pas présente.
     
     

Méthodes de protection de l’équipement

Il existe différentes méthodes de protection des équipements, notamment :
 

  1. Exd – Protection par enveloppe antidéflagrante IEC/EN 60079-1 : cette méthode consiste à contenir une explosion dans une enceinte afin d’empêcher la propagation des flammes qui pourraient enflammer les gaz environnants. Cette méthode de protection est appelée « Exd ».

  2. Exe – Protection par sécurité augmentée IEC/EN 60079-7 : la méthode « Exe » veille à ce que l’équipement électrique, qu’il fonctionne normalement ou présente un défaut, ne génère pas d’étincelles et conserve une température de surface comprise dans une plage sécurisée.

  3. Exi – Protection par sécurité intrinsèque IEC/EN 60079-11 : la méthode « Exi » limite le courant, la tension et l’énergie stockée dans un circuit électrique pour empêcher les inflammations. Cette méthode présente trois sous-catégories en fonction de la zone dangereuse : Exia, Exib, et Exic.


Exia : pour les applications dans une zone 0/20
Exib : pour les applications dans une zone 1/21
Exic : pour les applications dans une zone 2/22
 
 

Qu’est-ce qu’un circuit à sécurité intrinsèque ?

La sécurité intrinsèque diffère des autres méthodes de protection, car elle nécessite de prendre en compte tous les appareils du circuit et d’effectuer un calcul de boucle S.I. pour assurer la compatibilité ainsi que des valeurs électriques acceptables.

Un circuit basique à sécurité intrinsèque comprend un appareil simple et/ou à sécurité intrinsèque situé dans une zone dangereuse, connecté à un appareil associé dans une zone sûre à l’aide d’un câblage à sécurité intrinsèque.
 

Boucle simple à sécurité intrinsèque
 
 

Qu’est-ce qu’un appareil simple ?

Les appareils simples sont constitués de composants électriques présentant des caractéristiques électriques bien définies qui sont cohérentes avec la sécurité intrinsèque du circuit. Bien souvent, ils ne génèrent ou ne stockent pas plus de 1,5 V, 0,1 A, 25 mW ou 20 µJ, souvent il s’agit de dispositifs tels que des RTD, des thermocouples, des potentiomètres et des commutateurs. Un appareil simple ne nécessite généralement pas de certification.
 
 

Qu’est-ce qu’un appareil à sécurité intrinsèque ?

Les appareils à sécurité intrinsèque, par exemple les transmetteurs de température, les électrovannes et les convertisseurs, sont conçus pour être utilisés dans les zones dangereuses et doivent être certifiés en raison de leur capacité à stocker l’énergie. La certification comprend la classification de la zone dangereuse et les paramètres spécifiques de l’entité en matière de limites de tension, de puissance et de courant, qui sont essentiels pour les calculs de la boucle S.I.
 
 

Qu’est-ce qu’un appareil associé ?

Les boucles de sécurité intrinsèque, conçues pour empêcher l’énergie électrique ou thermique de causer des explosions dans des zones dangereuses, requièrent une interface sécurisée entre les appareils situés dans les zones dangereuses et les zones sûres. Pour parvenir à cela, des barrières à sécurité intrinsèque, également appelées « barrières Zener » ou « isolateurs galvaniques à sécurité intrinsèque », sont généralement utilisées.

Les appareils associés sont principalement des dispositifs électriques placés stratégiquement dans les zones sûres d’une installation industrielle. Leur rôle principal est de réguler et de limiter les transferts d’énergie de la zone sûre vers la zone dangereuse. Plus important encore : ils sont conçus pour garantir que, dans n’importe quelle condition de dysfonctionnement, l’énergie libérée par ces appareils ne soit pas suffisante pour enflammer une atmosphère explosive.
 
 

Valeurs S.I. et calcul de boucle

La conception de circuits à sécurité intrinsèque repose sur un « calcul de boucle S.I. ». Les valeurs S.I. spécifiques à chaque composant ou dispositif sont comparés pour déterminer leur compatibilité. Un calcul est ensuite effectué sur la base des valeurs de capacité et d’inductance afin de déterminer la longueur de câble maximale.

Les paramètres des valeurs S.I. typiques pour chaque composant de la boucle sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
 



Afin de vérifier la compatibilité, nous comparons les valeurs de l’appareil associé à celles de l’appareil à sécurité intrinsèque. Un calcul est réalisé afin de déterminer la longueur de câble maximale en tenant compte des valeurs de capacité et d’inductance correspondantes.

Voici les exigences de la boucle à sécurité intrinsèque (S.I.) :
 

 

Avantages de la sécurité intrinsèque

La sécurité intrinsèque présente de nombreux avantages :
 

  • Maintenance simplifiée avec possibilité de travail sur des circuits sous tension.
  • Coûts inférieurs par rapport aux enveloppes antidéflagrantes et aux composants associés
  • Conception tolérante aux dysfonctionnements
  • Applicable à toutes les zones impliquant du gaz et de la poussière

 

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