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La réglementation ATEX Exigences de la directive et illustration par des cas pratiques






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APOG - Journée Techniques du 19/03/2004. La réglementation ATEX Exigences de la directive et illustration par des cas pratiques. A. JANES / L. PERRETTE agnes.janes@ineris.fr lionel.perrette@ineris.fr. Protection des travailleurs : cadre général*.
La réglementation ATEX Exigences de la directive et illustration par des cas pratiques

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APOG - Journée Techniques du 19/03/2004

La réglementation ATEX

Exigences de la directive et illustration par des cas pratiques

A. JANES / L. PERRETTE

agnes.janes@ineris.fr

lionel.perrette@ineris.fr

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Protection des travailleurs : cadre général*

  • garantir la santé et la sécurité des travailleurs :

    • évaluation des risques

    • application des principes généraux de prévention des risques professionnels

*loi de 91 sur la sécurité au travail et arrêté du 5 novembre 2001 (code du travail, art. L.230-2 et suiv.)

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Explosion d’ATEX

  • Au niveau européen: 2 directives

    • directive 1994/9/CE : appareils et systèmes de protection destinés à être utilisés en ATEX

    • directive 1999/92/CE : amélioration de la santé et de la sécurité des travailleurs exposés aux risques des ATEX

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Explosion d’ATEX

  • Au niveau français : 3 décrets

    • décret du 96-1010 (ministère chargé de l ’industrie) : appareils et systèmes de protection destinés à être utilisés en ATEX

    • décrets 2002-1553 et 2002-1554 (code du travail, art. R232-12-23) et 3 arrêtés (8 et du 28 juillet 2003) : protection des travailleurs

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Objectif : Protection des travailleurs

Assurer la prévention des explosions et la protection contre celles-ci (art. R232-12-25)

en prenant des mesures pour :

 éviter la formation des ATEX,

éviter l’inflammation des ATEX,

atténuer les effets néfastes des explosions

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Transposition de la directive 1999/92/CE

  • décret 2002-1554 du 24/12/02

  • Maître d’ouvrage: personne physique ou morale pour le compte de laquelle un ouvrage est réalisé.

  • conception et la construction des lieux de travail de telle façon que les prescriptions de la directive puissent être appliquées lors de leur utilisation

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Transposition de la directive 1999/92/CE

  • décret 2002-1553 du 24/12/02

  • chef d ’établissement

  • reprend le corps de la directive

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Obligations du chef d ’établissement

Évaluation des risques d’explosion

Prévention des explosions et protection contre leurs effets

Classification des emplacements où des ATEX peuvent se présenter (Zonage)

Document relatif à la protection contre les explosions

Mesures techniques et organisationnelles

Dispositions particulières pour les équipements

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Évaluation des risques d’explosion

  • Il faut tenir compte (art. R232-12-26) :

    • de la probabilité de formation des ATEX (classement de zone)

    • de la probabilité d’inflammation des ATEX

    • de la nature des procédés mis en œuvre et des installations exploitées et des propriétés des produits mis en œuvre,

    • de l’étendue des conséquences prévisibles

  • Aucune méthode d’évaluation n’est imposée

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Classement en zones ATEX (arrêté du 8 juillet 2003)

  • définition des zones selon la fréquence et la durée de présence des ATEX

  • le classement doit aussi tenir compte de l’intensité des effets attendus d ’une explosion

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Classement en zones ATEX (arrêté du 8 juillet 2003)

  • six zones sont définies :

    • emplacements dangereux :

      • zones 0, 1 et 2 pour les ATEX gazeuses,

      • zones 20, 21 et 22 pour les ATEX poussiéreuses,

    • une définition des emplacements non dangereux était donnée dans la directive ATEX 1999/92/CE

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Zones 0 et 20

emplacements où une ATEX est présente en permanenceou pendant de longues périodesou fréquemment

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Zones 1 et 21

emplacements où une ATEX est susceptible de se présenter occasionnellement en fonctionnement normal

« fonctionnement normal » signifie que les installations sont utilisées conformément à leurs paramètres de conception

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Zones 2 et 22

emplacements où une ATEX n'est pas susceptiblede se présenter en fonctionnement normal ou, si elle se présente néanmoins, n'est que de courte durée

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EX

Classement en zones ATEX (arrêté du 8 juillet 2003)

  • critère de sélection des appareils électriques et non- électriques installés dans les zones (catégories 1, 2 et 3)

  • signalisation des emplacements, conformément à l ’arrêté du 4 novembre 1993

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Mesures organisationnelles (arrêté du 8 juillet 2003)

  • formation des travailleurs exposés aux risques d ’explosion,

  • instructions écrites et autorisation d’exécuter certains travaux (procédures, permis de feu ...).

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Mesures de protection contre les explosions (arrêté du 8 juillet 2003)

  • contrôle de  l’atmosphère des locaux de travail (par la ventilation et l’aspiration à la source)

  • maîtrise des sources d ’inflammation,

  • protection contre les effets des explosions,

  • utilisation d’alarmes.

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Document relatif à la protection contre les explosions

  • doit faire apparaître, entre autres (art. R232-12-29) :

    • que les risques d ’explosion ont été déterminés et évalués

    • que des mesures adéquates seront prises pour atteindre les objectifs de protection

    • quels sont les emplacements classés en zones

  • doit être révisé régulièrement

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Mise à jour périodique de l’ensemble de l’étude de sécurité et des documents associés

En cas de modification significative :

  • du procédé

  • du mode opératoire

  • du produit mis en œuvre

    Pas de périodicité définie

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Aspect méthodologique de l ’évaluation des risques

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Méthode d’évaluation des risques

  • Une évaluation des risques conforme à la réglementation ATEX passe par les étapes suivantes :

    • évaluer la probabilité de formation d ’une ATEX,

    • préciser l ’emplacement et le volume des ATEX formées,

    • recenser toutes les sources d ’inflammation possibles des ATEX formées,

    • évaluer la probabilité d ’ inflammation des ATEX formées,

    • évaluer les effets résultant d ’une inflammation de ces ATEX

    • évaluer, parmi ces effets, ceux qui sont néfastes pour les travailleurs

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Méthode d’évaluation des risques

  • Dans chacune des étapes précédentes, il faut prendre en compte :

    • les produits combustibles susceptibles de former des ATEX (gaz, vapeur, poussière)

    • les conditions de formation des ATEX (fonctionnement normal ou anormal des installations)

    • les phénomènes physiques à l’origine de la formation des ATEX  

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Conditions de formation des ATEX à considérer

  • en matière de dysfonctionnement, les situations à prendre en compte ne correspondent pas a priori aux scénarios majorants de l ’étude des dangers (exemple d ’une fuite de gaz ou de liquide résultant de la rupture guillotine du plus gros piquage)

  • ces situations doivent au contraire être plausibles et tenir compte du vécu de l ’exploitant

  • il est utile de prendre en compte l’accidentologie relative à l ’installation considérée ou, à défaut, à des installations comparables

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Exemples de formation d’une ATEX

  • une ATEX peut être présente normalement dans le ciel d’un récipient sous air contenant un liquide inflammable dont le point d’éclair est inférieur à la température ambiante (zone 0)

  • une ATEX se forme occasionnellement, en fonctionnement normal, à chaque ouverture de ce récipient (a priori zone 1)

  • lors du remplissage d ’un silo (zone 0 ou 1)

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Exemples de formation d’une ATEX

  • une ATEX se forme dans l ’air ambiant, à proximité d ’une flaque d ’un liquide à point d ’éclair inférieur à l ’ambiante qui serait répandu accidentellement (zone 2)

  • une ATEX se forme dans l ’air ambiant à proximité d ’une canalisation sous pression d ’un gaz inflammable qui présente une fuite (dysfonctionnement créant une zone 2)

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Probabilité d ’inflammation des ATEX formées

  • La probabilité d ’inflammation d ’une ATEX est liée à la probabilité de présence d ’une source d ’inflammation active dans cette ATEX

  • Les sources d ’inflammation susceptibles d ’être actives sont de nature variée :

    • Surfaces chaudes,

    • Flammes nues,

    • Étincelles électriques, électrostatiques ou mécaniques.

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Probabilité d ’inflammation des ATEX formées

  • La probabilité d ’occurrence d ’une source d ’inflammation active s ’évalue selon les caractéristiques du produit

  • Une flamme nue (briquet, chalumeau, brûleur), de même qu ’une étincelle électrique produite par un matériel non protégé (contacteur, moteur…) sont toujours des sources d ’inflammation actives d ’une ATEX gaz ou poussière

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Évaluation des effets de l ’explosion d ’une ATEX

  • Les effets de l ’explosion d ’une ATEX sont de deux natures distinctes :

    • des effets thermiques liés à la production de gaz chauds

    • des effets mécaniques qui sont liés à l ’expansion des gaz de combustion et qui dépendent du degré de confinement de l ’ATEX

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Évaluation des effets de l ’explosion d ’une ATEX

  • Compléments sur les effets mécaniques

    • En milieu confiné, la pression augmente jusqu ’à 10 bar au plus ou jusqu ’à la rupture du confinement (avec projection éventuelle de débris)

    • Les effets mécaniques sont négligeables si l ’ATEX, est de volume limité et se trouve à l ’air libre

    • En milieu encombré ou partiellement confiné, l ’explosion produit une onde de pression aérienne qui peut elle-même induire la projection de débris

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Évaluation des effets de l ’explosion d ’une ATEX

  • Effets thermiques et mécaniques des explosions sur les personnes :

    • une personne qui se trouverait dans le volume occupé par les gaz de combustion (10 fois le volume de l ’ATEX initial) serait gravement brûlée mais serait indemne en-dehors de ce volume

    • une personne exposée aux effets mécaniques d ’une explosion pourrait être renversée (si l ’onde aérienne a une pression de crête supérieure à 100 mbar ou blessée par la projection de débris)

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Évaluation des effets de l ’explosion d ’une ATEX

  • Pour évaluer les effets de l ’explosion d ’une ATEX sur les travailleurs, il faut évaluer

    • l ’emplacement de l ’ATEX (relativement aux travailleurs)

    • le volume de l ’ATEX (les effets de son explosion sont d ’autant plus importants que ce volume est grand)

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Évaluation des effets de l ’explosion d ’une ATEX

  • L ’évaluation des effets de l ’explosion d ’une ATEX peut démontrer la nécessité de prendre telle ou telle mesure de prévention/protection

  • Une nouvelle démarche d ’évaluation des risques doit alors être effectuée en supposant que cette mesure est appliquée

  • Cette nouvelle démarche peut conduire à revoir le classement de zone initial

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Exemples d ’application

  • Cas d ’un filtre à manches

  • Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur

  • Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable

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Exemples d ’application

Cas d ’un filtre à manches

Slide 35

Cas d ’un filtre à manches

Air dépoussiéré

Côté air dépoussiéré

Ventilateur d’aspiration

Manches

Réseau de canalisation véhiculant l’air empoussiéré jusqu’au filtre

Côté air empoussiéré

trémie

Vanne écluse

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Cas d ’un filtre à manches

  • Possibilités de formation d ’une ATEX

    • selon l ’empoussièrement, l ’air empoussiéré peut constituer une ATEX

    • une ATEX se forme dans le filtre lors du décolmatage

    • si une manche est détériorée ou démanchée, une ATEX peut se former côté air dépoussiéré (dysfonctionnement)

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Cas d ’un filtre à manches

  • Classement en zones

    • le côté air empoussiéré est à classer en zone 20 ou 21, au moins dans le filtre

    • l ’intérieur du réseau de canalisation véhiculant l ’air empoussiéré jusqu ’au filtre peut-être également à classer en zone 20 ou 21

    • le côté air dépoussiéré est à classer en zone 22

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Cas d ’un filtre à manches

  • Possibilités d ’inflammation des ATEX formées :

    • il existe plusieurs causes possibles d ’inflammation des ATEX présentes dans les différentes parties

      source d ’origine électrostatique (charge électrostatique portée par le filtre conducteur isolé), ventilateur d ’aspiration, particule incandescente, corps étranger, ...

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Cas d ’un filtre à manches

  • Effets prévisibles de l ’explosion d ’une ATEX :

    • en cas d ’inflammation d ’une ATEX présente dans le filtre, il se produira une explosion en milieu confiné qui développera une surpression suffisante pour détruire le caisson du filtre

    • un travailleur présent à proximité peut être blessé par les effets, mécaniques ou thermiques, de l ’explosion

    • il est donc indispensable de prendre des mesures de prévention ou de protection

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Cas d ’un filtre à manches

  • Mesures de prévention

    • il n ’est pas possible de prévenir la présence d ’une ATEX dans le filtre

    • il n ’est pas non plus possible de garantir l ’absence d ’une source d ’inflammation de l ’ATEX formée dans le filtre

    • les mesures de prévention d ’une explosion ne sont donc pas suffisantes

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Cas d ’un filtre à manches

  • Mesures de protection

    • le filtre peut être protégé à l ’aide d ’un évent d ’explosion,

    • si la canalisation d ’aspiration véhicule une ATEX, il faut également empêcher l ’explosion de s ’y propager, en installant un système d ’isolement (vanne à fermeture rapide,…) en amont du filtre : cette isolement peut être asservi à l ’ouverture de l ’évent ou encore à une détection UV par exemple.

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Exemples d ’application

Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur

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Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur

  • Présentation du cas

    • dans bien des industries, la préparation de produits est couramment effectuée par mélange de constituants liquides et solides dans un mélangeur

    • il arrive couramment que les liquides mis en œuvre soient des solvants inflammables et que certains solides soient combustibles et introduits à l ’état de pulvérulent

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Moteur d’agitation

Pulvérulent en sac

trémie

Mélangeur

Liquide agité

Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur

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Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur

  • Possibilités de formation d ’une ATEX

    • si le solvant mis en œuvre a un point d ’éclair inférieur à l ’ambiante et si le mélangeur est sous air, son atmosphère constitue une ATEX

    • la suppression de cette ATEX peut être obtenue par inertage du ciel du mélangeur

    • même si le ciel du mélangeur est inerté, une ATEX est présente à proximité de la trappe par laquelle l ’opérateur introduit les pulvérulents inflammables

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Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur

  • Classement de zones

    • si le réacteur n ’est pas inerté, l ’intérieur est une zone 0 et une zone 1 est présente à proximité de la trappe

    • si le réacteur est inerté, l ’intérieur est une zone 2 et une zone 1 est présente à proximité de la trappe

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Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur

  • Retour d ’expérience d ’accidents (inflammation des ATEX identifiées et effets)

    • il arrive que l ’ATEX présente dans la totalité du mélangeur soit enflammée et que l ’opérateur soit gravement brûlé

    • même si le mélangeur est inerté, il arrive également que l ’ATEX présente à proximité de la trappe soit enflammée et que l ’opérateur soit brûlé

Slide 48

Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur

  • Mesures de prévention/protection

    • il est indispensable de mettre en œuvre des mesures de prévention ou de protection propres à limiter les risques d ’explosion

    • il n ’existe pas de mesure fiable de prévention de l ’inflammation de l ’ATEX présente à proximité de la trappe d ’introduction

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Cas d ’une opération de chargement d ’un mélangeur

  • Mesures de prévention/protection

    • la seule mesure possible est une mesure de protection

    • elle consiste à modifier

      • l ’installation (sas rotatif ou vis d ’archimède)

      • le poste de travail

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Exemples d ’application

Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable

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Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable

  • Présentation du cas :

    • soit un bac contenant un liquide inflammable

    • le bac est installé dans une cuvette de rétention,

    • il est équipé

      • d ’un évent de respiration avec l ’air

      • d ’un réseau de canalisation et d ’une pompe permettant de le remplir ou de le vider

    • il n ’est pas équipé d ’un toit flottant

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Event de respiration

Phase gazeuse

Phase liquide

Réseau de canalisation

Pompe

Cuvette de rétention

Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable

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Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable

  • Possibilités de formation d ’une ATEX

    • la présence d ’une ATEX dans le ciel du bac, ou à proximité de l ’évent de respiration, de même que la formation d ’une ATEX en cas de fuite de liquide dépendent :

      • de la présence ou de l ’absence d ’air dans le bac,

      • du point d ’éclair du liquide et de la température à laquelle il est stocké

Slide 54

Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable

  • Classement de zones dans le cas d ’un bac sous air contenant un liquide à bas point d ’éclair

    • le ciel du bac constitue une zone 0

    • une zone 1 ou 0 doit être identifiée à proximité de l ’évent de respiration du bac

    • une zone 2 doit être identifiée éventuellement dans la cuvette de rétention

Slide 55

Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable

  • Classement de zones dans le cas d ’un bac inerté contenant un liquide à bas point d ’éclair

    • le ciel du bac constitue une zone 2

    • une zone 2 doit être identifiée à proximité de l ’évent de respiration du bac, de même qu ’éventuellement dans la cuvette de rétention

Slide 56

Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable

  • Possibilités d ’inflammation de l ’ATEX formée dans le bac :

    • l ’ATEX présente à proximité de l ’évent de respiration d ’un bac sous air peut être enflammée par la foudre

    • si le bac contient une ATEX, la flamme se propagera à l ’intérieur du bac

Slide 57

Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable

  • Effets d ’une explosion de l ’ ATEX présente dans le bac

    • la surpression produite dépend de la composition de l ’ATEX, mais elle sera a priori supérieure à la pression statique d ’ouverture du bac qui sera détruit

Slide 58

Cas d ’un bac contenant un liquide inflammable

  • Mesures de prévention

    • pour empêcher la propagation d ’une flamme à l ’intérieur du bac, en cas d ’inflammation de l ’ATEX présente à l ’extérieur, il est nécessaire d ’installer un arrête-flamme à l ’extrémité de l ’évent de respiration du bac

Slide 59

Application des nouvelles dispositions

Quelques réflexions

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Méthode à mettre en oeuvre

  • aucune méthode d’évaluation n’est définie

  • il n’est pas précisé comment les probabilités de formation et d’inflammation des ATEX doivent être évaluées

Slide 61

Difficultés d’application de la réglementation

Le classement de zone concerne tant l ’intérieur des installations que leur environnement (les locaux de travail)

Le classement de zone s ’appuie sur des dysfonctionnements prévisibles et non sur des accidents majeurs déterministes,...

Slide 62

2 réglementations

parallèles

Réglementation ICPE

(Code de l ’environnement et autres textes)

Réglementation ATEX

(Code du travail)

Protection de l ’environnement

exposé aux effets de

différents phénomènes

dont les explosions d ’ATEX

Protection des travailleurs exposés

aux effets des explosions d ’ATEX

Objectifs différents

Démarche d ’évaluation des

risques formalisée dans le

« document relatif à la protection

contre les explosions »

Démarche d ’évaluation

des risques formalisée dans

« l’ étude des dangers »

Nécessité commune

d ’évaluation

des risques

Prise en compte des scénarios ex-posant les travailleurs à des blessu-res même légères et tenant compte de l ’expérience de l ’exploitation

Prise en compte des scénarios (dont les majorants) produisant des effetssur l ’environnement, dont l ’explosion d ’ATEX

Classement en 3 zonesgaz et 3 zones poussières des emplacements où des ATEX dangereuses peuvent se former (arrêté du 8 juillet 2003)

Classement en 2 zones gaz (ar. du 31/3/80) ou 3 zones pous-sière (arrêté silo)des emplace-ments où des ATEX peuvent se former ; pour industrie pétrolière classement en 2 zones de type gaz (arrêtés de 67, 72 et 75)

Définition différente

des zones

dimensionnement réaliste des zones, fondé sur la physique des phénomènes à l ’origine des ATEX

Dimensionnement

différent des zones

Dimensionnement forfaitaire

La démarche est probabiliste et tient compte des mesures de prévention de la formation et de l ’inflammation des ATEX

La démarche est encore très déterministe : les mesures de prévention de l ’inflammation des ATEX ne sont pas toujours prises en compte

Démarches

différentes

Slide 63

Pour une évaluation des risques juste et réaliste

  • les chefs d’établissement ont tendance à classer les emplacements en zone 1, même si la probabilité de formation d’une ATEX ne correspond pas à la définition de la zone 1

  • Dans l ’esprit de la directive, il faut éviter la formation d ’ATEX : des dispositions techniques peuvent permettre de déclasser des zones...

Slide 64

Pour une évaluation des risques juste et réaliste

  • le zonage doit être judicieux : problème d’adéquation des équipements électriques et non électriques

  • Pour ce faire, l’étude des conditions de formation et du volume des ATEX formées doit tenir compte des phénomènes physiques à l’origine de leurs formations

Slide 65

!

Difficultés d ’application de la réglementation

Le classement de zones ne doit ni surdimensionner, ni « surclasser » une zone

Les postes de travail ne devraient pas être en zone 1 mais en zone 2 ou non classée

Slide 66

Évaluation des effets de l ’explosion d ’une ATEX

!

  • La réglementation ne reconnaît pas la notion de « risque acceptable »

  • Il faut donc remédier à toute situation où il existe un risque d ’explosion d ’une ATEX, pour laquelle un travailleur se trouve exposé à un risque de blessure, même légère

Slide 67

Échéances d’application

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Dates d’applicationArrêté du 28/7/2003 relatif aux conditions d ’installation des matériels électriques en ATEX


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