Introduction

Il existe une certaine confusion quant aux dangers des dépôts de poussière, notamment autour des installations, à l'intérieur des bâtiments. On sait généralement que de tels dépôts créent un risque d'explosions secondaires : en cas d'explosion à l'intérieur d'un équipement qui n'est pas bien protégé, le jet de flamme (en combinaison avec le flux d'air et l'onde de pression) de cette explosion primaire peut faire exploser de tels dépôts et provoquer des explosions secondaires de poussière.

Toutefois, si l'équipement est bien protégé (par exemple par une ventilation à l'air libre, une isolation adéquate contre les explosions et l'absence de fuites), on peut affirmer qu'il n'y a pas de risque de telles explosions secondaires et qu'aucune mesure concernant la prévention des explosions de poussières ne serait nécessaire dans une pièce poussiéreuse. De telles mesures comprennent le zonage ATEX et l'utilisation d'équipements certifiés ATEX dans les zones zonées.

Dans un premier temps, cette publication présentera la législation et les directives actuelles en matière de zonage en présence de dépôts de poussière. Ensuite, les dangers des dépôts de poussière seront évalués. Enfin, les caractéristiques pertinentes pour les couches de poussière seront discutées.

Zonage

La directive européenne 1999/92/CE (ATEX 137) fournit les définitions des zones dans l'annexe I. Concernant les couches de poussière, il est indiqué ce qui suit : Les couches, dépôts et amas de poussières combustibles doivent être considérés comme toute autre source susceptible de former une atmosphère explosive.

Selon cette directive, il convient donc d'évaluer s'il est possible que les couches de poussière puissent créer des nuages de poussière. En général, pour les couches de poussière sur les sols, cela est très peu probable. Si des courants d'air ne sont pas à prévoir, cela pourrait même être exclu et aucun zonage ne serait nécessaire. Pour les couches de poussière sur des surfaces élevées (sur des gaines, des chemins de câbles, des poutres), la situation est différente. Des couches particulièrement très épaisses peuvent facilement tomber et créer un nuage de poussière, par exemple en raison de vibrations ou d'un impact.

Il est important de noter que le zonage, selon l'ATEX 137, est basé sur un fonctionnement normal. Cela signifie que les explosions secondaires, qui sont créées par des explosions primaires soufflant et enflammant les couches de poussière, ne sont pas prises en compte. Cela peut prêter à confusion, car il est généralement admis que ces explosions secondaires constituent un risque important des couches de poussière. Cependant, le but de la définition des zones est de permettre le choix adéquat des équipements qui sont installés dans ces zones, voir l'annexe IIB de l'ATEX 137. Puisque le choix de l'équipement dans les zones poussiéreuses n'a aucun effet sur la probabilité de telles explosions secondaires, il n'influence pas le zonage.

Une exigence très importante de l'ATEX 137 est l'évaluation des risques. Cette évaluation des risques doit tenir compte de l'ampleur des effets prévus (voir article 4), ce qui inclut bien sûr la probabilité d'explosions secondaires.

La norme CEI sur le zonage de la poussière (CEI 60079-10-2:2009) a exactement la même approche : les couches de poussière doivent être prises en compte comme sources possibles de nuages de poussière. Dans l'annexe B, le risque que les couches de poussière s'enflamment est abordé.

Étant donné qu'une telle approche (déterminer pour chaque source de poussière, y compris les couches de poussière, la probabilité qu'une atmosphère explosive soit créée) est plutôt compliquée et prend beaucoup de temps, plusieurs directives ont été élaborées pour fournir une approche pratique. La norme néerlandaise NPR7910-2:2010 est largement utilisée (également en dehors des Pays-Bas). Cette directive est très stricte en ce qui concerne les couches de poussière :

• Les couches de poussière sont non-négligeables si l'épaisseur est > 0,1 mm.
• Si des couches (> 0,1 mm) sont présentes pendant > 8 heures (sans interruption), une zone 21 est définie. En dessous de 8 heures, une zone 22 est définie.

Cette approche est souvent critiquée comme étant trop conservatrice : de toute évidence, la NPR suppose que toute couche de poussière peut facilement se transformer en un nuage de poussière.  Cependant, il faut noter que si l'on veut éviter une analyse compliquée et utiliser des directives simplifiées, cela signifie généralement qu'une telle approche simplifiée est conservatrice, pour éviter qu'elle soit dangereuse. Puisqu'il s'agit simplement d'une ligne directrice, il est bien sûr permis de s'écarter de cette approche, si elle est soutenue par une analyse bien fondée.

L'épaisseur de la couche de 0,1 mm est aussi parfois considérée comme très conservatrice. Par conséquent, l'estimation indicative suivante est donnée. Supposons qu'il existe une pièce poussiéreuse, d'une hauteur de 3 m. La poussière en question a un poids spécifique de 1000 kg/m³ et une LIE de 30 g/m³. Si tout le sol est recouvert d'une couche de poussière d'épaisseur uniforme, une épaisseur de 0,09 mm est déjà suffisante pour permettre la formation d'un nuage de poussière uniforme dans toute la pièce avec une concentration égale à la LIE. Si le nettoyage est fréquent et qu'il n'y a pas de poussière sur le sol, mais seulement sur les chemins de câbles, les tuyauteries et les poutres qui ont (à titre d'exemple) une surface totale de 1 % de la surface du sol, l'épaisseur requise pour permettre un nuage de poussière à la LIE serait de 9 mm. Les dépôts d'une épaisseur inférieure, ou les dépôts de poussière locaux uniquement, pourraient ne pas être en mesure de remplir toute la pièce à la LIE, mais pourraient néanmoins donner lieu à des atmosphères explosives locales. Étant donné que la LIE d'une poussière moyenne est environ 1000 fois supérieure à la LIE, il est très peu probable qu'en cas de perturbation de la couche de poussière, un nuage de poussière soit créé avec une concentration supérieure à la LIE.

Un problème pratique est que, bien que cette NPR ne soit qu'une ligne directrice, elle est parfois imposée par les inspecteurs. Aux Pays-Bas notamment, le SZW (inspection du travail) exige une application stricte de la NPR. Ce qui signifie qu'une approche plus sophistiquée, au lieu de cette approche très simple, n'est pas acceptée.

Dangers des couches de poussière

Il existe un certain nombre de dangers liés aux bâtiments poussiéreux, notamment :

• Explosions secondaires de poussières

Une explosion primaire peut faire exploser des dépôts de poussière, provoquant un nuage de poussière qui est enflammé par l'explosion primaire.

• Maintenance impliquant des travaux à chaud

En cas de travaux à chaud, il est généralement exigé que la zone soit nettoyée jusqu'à X m autour du lieu de travail (pour éviter que les couches de poussière ne s'enflamment). Cependant, les couches de poussière situées loin au-dessus du lieu de travail (par exemple, sur les chemins de câbles) sont souvent négligées. Si, au cours de la même maintenance, de tels dépôts ont de fortes chances de tomber, un nuage de poussière dangereux sur le lieu de travail peut tout de même être créé. Cela pourrait facilement se produire si un électricien retire des câbles d'un chemin de câbles situé au-dessus. Par conséquent, pour de telles activités de travail à chaud, il est particulièrement important que la présence de dépôts de poussière au-dessus du lieu de travail soit prise en compte dans l'analyse des risques. La meilleure solution serait un nettoyage complet de l'ensemble du bâtiment, mais cela n'est pas toujours réalisable.

• Dépôts sur les surfaces chaudes

Si les températures de surface sont suffisamment élevées, les dépôts sur ces surfaces peuvent commencer à couver. Avec des produits instables, des réactions de décomposition peuvent s'amorcer, ce qui peut également donner lieu à des dépôts très chauds, ou qui couvent.

• Les étincelles se déposent dans les couches de poussière

Les dépôts de certaines poussières sont assez sensibles à l'inflammation par des étincelles mécaniques. Les étincelles électriques ou électrostatiques peuvent également provoquer des dépôts fumants ou brûlants.

• Équipement électrique

Les équipements électriques courants ne sont pas toujours étanches à la poussière. Autrement dit, dans un environnement poussiéreux, il faut tenir compte du fait que la poussière peut pénétrer dans l'équipement et créer des dépôts de poussière. Dans le cas de poussières conductrices, cela peut provoquer un court-circuit, ce qui peut entraîner un incendie.  Mais les poussières non conductrices présentent également des risques d'incendie : en raison de la présence de poussière, les équipements électriques peuvent surchauffer (isolation de ces équipements par la poussière) ou les dépôts de poussière peuvent être enflammés par des étincelles électriques.

En raison de ces risques, il est certainement judicieux d'appliquer la méthode conservatrice selon la norme NPR7910-2 et d'exiger l'utilisation d'un équipement certifié ATEX, même si les couches de poussière sont peu susceptibles de provoquer des nuages de poussière.

Caractéristiques pertinentes pour les couches de poussière

La plupart des caractéristiques d'explosion (limites d'explosion, Pmax, Kst, MIE, MIT) font référence aux dangers des nuages de poussière. Si le danger considéré des couches de poussière est la probabilité que des nuages de poussière soient créés (dans des conditions normales ou suite à une explosion primaire), ces caractéristiques sont également pertinentes pour les couches de poussière, en tant que nuages de poussière potentiels. Dans le cas contraire, elles ne sont pas pertinentes. Il existe également un certain nombre de caractéristiques spécifiques qui ne sont pertinentes que pour les couches de poussière et qui sont très utiles pour l'évaluation des différents dangers mentionnés dans le paragraphe précédent :

• Température d'allumage de la couche (LIT)

Il s'agit de la température d'une surface chaude, recouverte d'une couche de poussière de 5 mm, qui est juste capable de provoquer une inflammation (couvaison ou incendie) de cette couche de poussière. Il faut tenir compte du fait que la température d'inflammation des couches de poussière dépend en fait de l'épaisseur des couches de poussière. Lorsque des couches de poussière d'une épaisseur supérieure à 5 mm sont concernées, une couche chaude dont la température est inférieure à la LIT peut encore être dangereuse. D'un autre côté, dans une installation très propre où l'épaisseur des couches est toujours bien inférieure à 5 mm, l'utilisation de la LIT comme limite pour les températures de surface maximales est une approche conservatrice.

• La classe de combustion (valeur Brennzahl ou BZ)

Cette valeur définit la probabilité qu'une couche de poussière puisse être enflammée par des étincelles. Dans le test, on essaie d'enflammer un tas de poussière avec un fil de platine incandescent à 1000°C, ce qui simule une étincelle ou une particule incandescente. Les résultats vont de BZ1 (rien ne se passe) à BZ6 (une inflammation très rapide de tout le tas).

• Conductivité électrique

Une valeur qui n'est pas une caractéristique d'explosion mais qui est certainement pertinente pour les dangers des couches de poussière est la conductivité électrique de la poussière. Avec des poussières conductrices, il existe un risque accru de courts-circuits dans les équipements électriques. Avec une poussière non conductrice, les pièces peuvent être isolées et chargées, ce qui entraîne des décharges électrostatiques.

• Poussière

Il existe de nombreux autres paramètres, tels que la taille des particules, le poids spécifique, la forme des particules, le caractère collant de la poussière, etc. Ceux-ci déterminent la probabilité que les couches de poussière puissent provoquer un nuage de poussière. Il existe une nouvelle caractéristique (allemande) qui en tient compte : le Dustiness. Dans le test concerné, un échantillon de la poussière est laissé tomber de manière bien contrôlée et la concentration de poussière qui en résulte est mesurée.

Conclusion

Le zonage de la poussière vise uniquement à définir la probabilité de présence d'un mélange poussière-air explosif en fonctionnement normal, afin de permettre le choix adéquat de l'équipement dans ces zones zonées. Dans ce contexte, les couches de poussière doivent uniquement être considérées comme une source potentielle d'atmosphère explosive. S'il n'est pas prévu que la couche de poussière soit soulevée par tourbillonnement en fonctionnement normal, d'un point de vue strictement formel, le zonage de la poussière n'est pas nécessaire.

Outre le risque de formation de nuages de poussière, il existe deux autres risques liés aux dépôts de poussières combustibles :

1. Si des nuages de poussière (dus à des dépôts) ne sont à prévoir qu'en cas d'explosion primaire de poussière, aucun zonage n'est nécessaire, mais il faut en tenir compte dans l'analyse des risques.
2. Les dépôts de poussière peuvent également favoriser les sources d'inflammation. Plusieurs caractéristiques des couches de poussière permettent de définir ce risque d'inflammation. Il faut également en tenir compte dans l'analyse des risques.

La norme néerlandaise NPR7910-2 semble plutôt conservatrice : toute couche de poussière d'une épaisseur supérieure à 0,1 mm nécessite un zonage. Cependant, même avec un nettoyage fréquent et étendu, il est très peu probable qu'il n'y ait pas de couche de poussière sur les surfaces difficiles à atteindre. Comme ces dépôts peuvent facilement tomber, le zonage serait en fait nécessaire.

De plus, les équipements électriques courants n'étant généralement pas étanches à la poussière, ces couches de poussière entraînent un risque accru d'incendie. Il est donc logique d'installer des équipements étanches à la poussière dans de telles zones. Dans la pratique, la plupart des équipements certifiés ATEX sont étanches à la poussière. Par conséquent, bien que le zonage de la norme NPR7910-2 puisse être conservateur, l'installation d'un équipement certifié ATEX est certainement utile, cependant, un équipement étanche à la poussière peut également être suffisant.

La norme NPR7910-2 peut être considérée comme un outil simplifié qui fait du zonage et du choix correspondant des équipements une tâche plutôt facile. Dans certaines situations, l'approche simplifiée pourrait conduire à des investissements inutiles. Étant donné que la norme NPR7910-2 n'est qu'une ligne directrice, il devrait être possible de s'en écarter, à condition que cet écart repose sur des arguments bien fondés.