Atmosphère dangereuse

Une atmosphère dangereuse est une atmosphère dans laquelle une substance est mélangée à l'oxygène et présente un risque d'explosion.  Un grand nombre de substances peut provoquer cette situation.  Certaines de ces substances sont des liquides volatils tels que le pétrole ou l'essence, ou des gaz explosifs comme le méthane, l'hydrogène ou le propane.  Le risque ne se limite pas aux fluides volatils. Les solides combustibles comme la farine de céréales, la poussière de charbon ou de bois peuvent également être soulevés dans l'atmosphère et créer des conditions dangereuses.

Il existe un certain nombre de normes internationales dont ATEX en Europe et IECEx au niveau international.  Ces normes classifient les environnements dangereux en zones ou classes et divisions, sur la base du niveau de risque. Selon ATEX, Zone 0, Zone 1 et Zone 2 sont utilisées pour classifier les zones contenant des gaz, des brouillards ou des vapeurs.  Zone 20, Zone 21 et Zone 22 sont utilisées pour décrire les zones contenant de la poussière combustible.

Les fabricants d'équipement conçoivent des produits à sécurité intrinsèque.  Ces produits sont parfois décrits comme étant antidéflagrants, mais ce terme n'est pas vraiment exact.  Les équipements à sécurité intrinsèque sont conçus de manière à ce que leur fonctionnement normal ait peu de risques de provoquer une explosion lorsqu'ils sont utilisés dans un environnement dangereux, normalement en évitant qu'ils ne crée une source d'inflammation active.  Les fabricants d'équipement utilisent plusieurs techniques pour éviter la création d'une source d'inflammation active, y compris le blindage, l'isolation et l'isolement.  Les fabricants peuvent également utiliser différents matériaux pour réduire ou supprimer spécifiquement les risques de créer une source d'inflammation active.

Les composants classés ATEX ou IECEx incluent les connecteurs, les fiches et les prises ; les commutateurs ; les boîtiers, les enceintes et les armoires ; les presse-étoupe ; les luminaires et les éclairages ; les sirènes et les balises . De plus, les équipements pouvant également être certifiés pourraient inclure : les caméras et les équipements d'imagerie ; les serre-fil de mise à la terre ; les capteurs.  Voici les principaux fabricants qui fournissent des produits classés ATEX : CEAG, Cordex, HARTING, Lapp, Newson Gale, Pepperl + Fuchs, PR Electronics, Rittal, Turck, Vega.

Ces sources d'inflammation actives peuvent inclure les flammes nues, les étincelles provoquées pendant le fonctionnement électrique ou mécanique de l'équipement, les températures opérationnelles superficielles élevées ou les décharges électrostatiques.

Les fabricants spécifient généralement la zone dans laquelle leur équipement peut être utilisé sans risque.  Ils apposent également sur l'équipement une étiquette adaptée permettant une identification claire.

Le classement ATEX est une directive européenne.  Au Royaume-Uni, les normes sont appliquées dans le cadre de la réglementation DSEAR (The Dangerous Substances and Explosive Atmospheres Regulations, 2002).  Aux États-Unis, l'équivalent est la norme HAZLOC.  Au plan international, l'IEC (International Electrotechnical Commission) utilise le système IECEx.

Parmi les industries pouvant générer ou présenter des atmosphères dangereuses, citons l'exploration pétrolière, l'extraction pétrolière et les industries du raffinage ; les industries d'extraction et de distribution du gaz ; les mines ; la manipulation alimentaire ; la production d'électricité ; le secteur de la fabrication et l'industrie de la recherche.

 

Environnement difficile

Les équipements doivent souvent fonctionner dans des conditions loin d'être idéales.  Les équipements peuvent être exposés à des températures extrêmes, des vibrations, des chocs, de l'eau ou des produits chimiques.  Les fabricants d'équipements fournissent des informations pour expliquer comment leurs appareils peuvent être utilisés.

De nombreux ingénieurs utilisent le classement IP pour décrire la protection d'un appareil contre la pénétration d'eau. L'abréviation IP signifie Ingress Protection (protection contre la pénétration).  Ce classement apparaît sous la forme IP65 (par exemple).  La référence à deux chiffres décrit la protection de l'appareil.  Elle est parfois suivie par un suffixe.  Par exemple, un classement IP64 décrit une protection contre les éclaboussures d'eau, IP68 décrit une protection contre l'immersion dans l'eau à une profondeur supérieure à 1 mètre (souvent jusqu'à 3 mètres), et IP69K décrit une protection contre les jets d'eau haute pression (par exemple dans les situations de nettoyage).

Le caractère adapté à un fonctionnement sous des températures extrêmes est indiqué par une température opérationnelle.  Celle-ci est généralement présentée sous forme d'une température minimale et maximale pour indiquer la plage de température dans laquelle un appareil doit pouvoir fonctionner indéfiniment.   Dans certains cas, une température supplémentaire est indiquée. Il s'agit généralement d'une température maximale associée à une période de temps. Il s'agit de la température à laquelle un appareil peut résister pendant une courte période avant de devoir ramener la température dans la plage opérationnelle standard.  Ceci est important pour les composants soudés, qui sont soumis à des températures plus élevées pendant l'opération de soudure.  Il ne faut pas oublier non plus que les températures élevées combinées à d'autres conditions peuvent exiger une protection supplémentaire.  Par exemple, l'eau salée/de mer chauffée à haute température peut avoir un effet néfaste sur certains matériaux (par exemple l'aluminium non protégé).

Les classements IP sont souvent attribués aux produits suivants : connecteurs, boîtiers, fiches et prises ; commutateurs, claviers ; ventilateurs et équipement CVCA ; boîtiers, carters, enceintes et armoires ; presse-étoupe, conduits et goulottes ; luminaires et éclairages ; capteurs et transducteurs. Voici les principaux fabricants qui fournissent des produits classés IP : Amphenol, APEM, Bulgin, Carlingswitch, Cherry, Deutsch, Fibox, Fischer, Hellermann Tyton, Lapp, Lemo, Lumberg, Molex, Otto, Panasonic, Pepperl + Fuchs, Souriau, Switchcraft, TE Connectivity

Les équipements fixés à des machines mobiles ou motorisées peuvent être soumis à des vibrations ou des chocs.  Les vibrations sont mesurées en hertz (cycles par seconde) ou en faisant référence aux cycles par minute.  L'accélération est mesurée en mètres par seconde (m/s2) ou en faisant référence à la gravité à la surface de la Terre, indiquée par G, avec 1G = 9,81 m/s2.  L'amplitude de la vibration (la distance de déplacement par rapport à la position de repos) peut également être mesurée.  Les chocs sont généralement mesurés comme des forces, là aussi souvent en unités de gravité (G)

 

Matériaux

Il est crucial de connaître parfaitement les conditions qui seront rencontrées afin de faciliter les choix concernant les matériaux, mais ce choix sera un compromis entre plusieurs exigences en concurrence.

À titre d'exemple, l'aluminium est un métal léger et conducteur utilisé dans de nombreuses applications dans différentes industries, mais il est très sensible à la corrosion par l'eau salée.  Le plastique peut le remplacer car il est moins sensible à la corrosion et est tout aussi léger, mais il n'est pas aussi conducteur et peut être sensible aux dégâts provoqués par les UV.  Si l'on recherche une très grande résistance à la traction, ni l'aluminium ni le plastique ne sont de bons choix par rapport à l'acier inoxydable, qui aurait cependant un impact considérable sur le poids.

Il est également intéressant de noter que les matériaux peuvent être vulnérables dans des environnements qui peuvent sembler sans risque à première vue.  Une cuisine familiale, par exemple, comporte un certain nombre de dangers pour les concepteurs de produits.  La présence de fluides très acides (jus d'orange), de produits chimiques agressifs (produits d'entretien) et de hautes températures peut avoir un effet néfaste sur les matériaux.

Parmi les matériaux que l'on peut envisager pour les environnements difficiles, citons l'aluminium, l'alliage nickel aluminium bronze ; l'acier inoxydable, le titane ; le PEEK ; le PBT ; le polymère à cristaux liquides ; la céramique et la porcelaine ; le bronze au phosphore ; les matériaux composites ; le caoutchouc et le caoutchouc silicone.