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Page mise à jour le 04/12/2019 (Tous droits réservés - TECHNETEA)

	Les matériels électriques en atmosphères explosibles gazeuses
Développements Electroniques

Une atmosphère explosible gazeuse est un mélange entre un gaz (ou une vapeur) inflammable et de l'air où l'oxygène sert de comburant. Si la concentration en gaz inflammable est trop faible, il ne peut pas y avoir d'explosion. De même, il ne peut pas y avoir d'explosion si la concentration en gaz est trop forte. Le risque d'explosion existe seulement entre deux limites de concentration du gaz inflammable, appelées Limite Inférieure d'Explosivité (L.I.E) et Limite Supérieure d'Explosivité (L.S.E).

Ci-dessous sont indiquées à titre indicatif les L.I.E et L.S.E de deux gaz dont il est de nos jours très souvent question dans le cadre de la transition énergétique, l'hydrogène et le méthane issu des procédés de méthanisation.

        Gaz              L.I.E             L.S.E
     Hydrogène             4%               75%
      Méthane              5%               15%

La formation d'une atmosphère explosible ne suffit pas pour qu'il y ait explosion, il faut aussi une source d'inflammation. Cette source d'inflammation peut être une température élevée comme par exemple une surface chaude en contact avec l'atmosphère explosible, ou une étincelle d'origine électrique (électricité statique, court-circuit, interrupteur qui bascule) ou mécanique (choc ou frottement entre deux corps solides).

Les matériels électriques sont bien sûr des sources potentielles d'inflammation, et représentent un risque aussi bien par effet thermique que par étincelle. Ils ne peuvent être installés en atmosphères explosibles, que s'ils sont conçus et fabriqués conformément aux modes de protection définis par la série des normes 60079-xx , et s'il leur a été délivré un certificat de conformité par un laboratoire notifié (deux laboratoires en France : INERIS, LCIE).

Les modes de protection normalisés visent à maîtriser les risques en utilisation normale et en cas de disfonctionnement. Ils prennent en compte le risque d'inflammation de l'atmosphère explosible par une surface chaude (risque par échauffement), l'explosion du gaz par une étincelle d'origine électrique (risque par étincelle) ou par décharge d'électricité statique, ainsi que toutes situations ou conditions pouvant mener à ces situations.

Quatre zones sont définies en fonction de la probabilité de présence d'une atmosphère explosible, depuis la "zone 0" (probabilité forte ou présence continuelle) à la "zone sûre" (probabilité définie comme nulle), en passant par les deux zones intermédiaires que sont les "zone 1" et "zone 2".

En "zone sûre" aucun mode de protection n'est demandé, il s'agit de notre espace de vie neutre et quotidien qualifié de "hors ATEX".

Les modes de protection exigés dépendent de la zone d'installation, les plus contraignants étant demandés pour la "zone 0". Un matériel certifié pour une zone ne peut jamais être installé dans une zone de réglementation plus sévère ; l'inverse étant implicite.

Une partie d'un matériel peut être installée dans une zone et une autre partie dans une autre, comme par exemple un capteur en "zone 0" et son système d'acquisition en "zone 1" voire en zone "non ATEX". Dans ce cas les différentes parties du matériel combinent des modes de protection adaptés aux zones où elles sont installés, et il en est de même pour les connexions électriques qui les relient.

Selon les gaz susceptibles d'être rencontrés en cours d'utilisation, le matériel est certifié en rapport à un groupe de gaz. Les normes définissent 3 groupes de gaz selon la sensibilité au risque par étincelle : IIA, IIB, IIC. Le groupe IIB est fréquemment utilisé en standard, tandis que le groupe IIC comprend 4 gaz supplémentaires (ou vapeurs équivalentes) hautement réactifs dont l'hydrogène.

Tous les gaz ne s'enflammant pas aux mêmes températures, six classes de température de T1 à T6, définissent les températures maximales de surface admissibles pour ne pas provoquer l'inflammation de l'atmosphère explosible pour un ensemble de gaz potentiellement présents. T6 est le classement le plus contraignant, et s'applique aux gaz pouvant très facilement s'enflammer par effet thermique.

Pour qu'un matériel soit déclaré compatible avec une classe de température, il est impératif que la température maximale pouvant être atteinte par toute surface en contact avec l'atmosphère explosible (enveloppe de l'équipement ou composants électroniques) soit toujours inférieure à la température de référence dans les conditions les plus défavorables de température ambiante et selon le contexte également en cas de défaillance d'éléments électriques.

A noter toutefois que pour les tout petits composants, les normes admettent des températures de surface supérieures aux valeurs définies dans le tableau ci-dessous.