Risques d'explosion de poussière dus aux étincelles mécaniques ou points chauds
Risques liés aux contacts métal-métal à considérer dans l’ Analyse des Risques Poussières (DHA), l'analyse des risques ATEX ou DSEAR
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| Résumé de la section |
|---|
| 1. Introduction |
| 2. Exemples de contacts métal-métal |
| 3. Risques liés aux étincelles mécaniques ou points chauds |
1. Introduction
Quel est le rôle des frictions métalliques et des impacts mécaniques dans les explosions de poussières ?
Beaucoup d'attention est accordée aux risques électrostatiques lors de l'analyse des risques d'explosion de poussière, telle que l'analyse des risques ATEX ou l’ Analyse des Risques Poussières (DHA), ce qui est tout à fait justifié. Cependant, il ne faut pas négliger d'autres causes potentielles d'inflammation des nuages de poussière, parmi lesquelles les étincelles mécaniques ou les points chauds dus aux frottements mécaniques.
Ces risques de chaleur générée par friction ou impact mécanique sont très souvent associés aux équipements rotatifs présents dans le procédé.
2. Exemples de contacts métal-métal
Les équipements suivants (liste non exhaustive) peuvent être sources d'étincelles mécaniques ou de points chauds en raison de contacts métal-métal :
- Convoyeurs à vis : une flexion excessive de l'arbre peut rapprocher la spirale du tube ou de l'auge, entraînant des contacts.
- Écluses rotatives le jeu entre le rotor et le stator est très réduit, rendant l'équipement très sensible à tout problème mécanique, par exemple un réassemblage incorrect de la vanne après maintenance.
- Broyeurs / concasseurs : ces équipements tournent généralement à grande vitesse avec des jeux étroits entre l'outil de broyage et le carter ou la grille de calibration. Une défaillance mécanique peut entraîner un contact entre les parties tournantes ou entre la partie tournante et le carter.
- Mélangeurs : l'agitateur tourne à vitesse élevée. En cas de force excessive appliquée à l'outil de mélange, par exemple en cas de surcharge , l'agitateur peut se déformer et heurter les parois du mélangeur.
Pour tous les équipements rotatifs, les roulements doivent être un point clé d'attention, car tout défaut peut entraîner un échauffement avec des températures potentiellement dangereuses pour la poudre.
Les risques liés à l'introduction d'un corps étranger dans le procédé doivent également être évalués et maîtrisés. En effet, un corps étranger métallique pourrait se coincer entre la partie tournante et le carter, provoquant un contact métal-métal.
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3. Risques liés aux étincelles mécaniques ou points chauds
3.1 Vitesse périphérique
Des expériences ont montré que les frottements mécaniques à une vitesse < 1 m/s ne produisent généralement pas assez d'énergie pour générer des étincelles dangereuses ou des températures élevées (note : pour une poudre standard avec une Énergie Minimale d’Inflammation (EMI) > 3 mJ, et en mélange avec de l'air uniquement, la présence d'un gaz inflammable dans le mélange augmente fortement le risque).
Par conséquent, les mesures suivantes doivent être prises pour éviter les risques liés aux étincelles mécaniques ou pour les maîtriser :
- Concevoir les équipements avec une vitesse périphérique des parties tournantes < 1 m/s : si, par conception, la vitesse relative entre 2 pièces métalliques susceptibles d'entrer en contact est inférieure à 1 m/s, le risque d'explosion de poussière est peu probable
- Exploiter l'équipement avec une vitesse périphérique < 1 m/s : lorsque possible, pour les équipements pouvant fonctionner à une vitesse périphérique plus élevée. L'opérateur doit cependant s'assurer que l'équipement ne peut pas tourner accidentellement plus vite que prévu : les mesures nécessaires doivent être décrites dans l'analyse des risques.
- Faire fonctionner l'équipement à une vitesse périphérique > 1 m/s, mais uniquement lorsque la poudre n'est pas en concentration explosive : cela peut être appliqué pour un mélangeur sec , par exemple, en réduisant la vitesse en dessous de 1 m/s pendant les phases de chargement et déchargement, tandis que la vitesse est augmentée lorsque le mélangeur est plein pour le mélange
- Protéger l' équipement contre les risques d'explosion si la vitesse périphérique doit être > 1 m/s et que les conditions de nuage de poussière explosives ne peuvent être garanties. C'est notamment le cas pour les systèmes de broyage. Le confinement, l'éventage ou la suppression d'explosion peuvent être différentes solutions pour atténuer les effets d'une explosion. Il est également recommandé de surveiller ces équipements avec des capteurs de vibration permettant de détecter précocement un problème mécanique.
Notons cependant que la limite de 1 m/s, valable pour l'acier inoxydable, peut varier avec d'autres types de métal ou en cas de corrosion.
3.2 Surchauffe des roulements
Si l'équipement subit des dommages au niveau des roulements, ceux-ci peuvent surchauffer et entraîner des risques d'explosion : de la poudre dans les joints peut s'enflammer et déclencher une explosion dans l'équipement.
Les mesures suivantes doivent être prises :
- Pour tous les équipements rotatifs : utiliser des joints de roulement pressurisés, cela aide à maintenir la poudre éloignée des roulements, évitant ainsi les dommages en cas de pénétration de poudre, et empêchant que la poudre ne surchauffe et ne s’enflamme
- Pour les équipements les plus sensibles : en complément, contrôler le débit d'air pour s'assurer que la pressurisation est active, ajouter des capteurs de température et éventuellement des capteurs de vibration. Les capteurs doivent déclencher des actions automatisées en cas d'anomalie détectée
3.3 Corps étrangers
Les corps étrangers peuvent endommager l'équipement et entraîner des contacts métal-métal, ou se coincer entre un rotor et un stator, créant également des contacts métal-métal. Pour éviter ces problèmes, le procédé doit être protégé contre l'introduction de corps étrangers en utilisant :
- Détecteurs de métaux dans certains cas
La présence de ces équipements n'est pas suffisante à elle seule ; des procédures doivent être mises en place pour les vérifier régulièrement. Cela doit être expliqué dans l’ analyse des risques DHA / DSEAR / ATEX.
Remarque : les valeurs indiquées ci-dessus sont valables pour l'acier inoxydable. Si les matériaux impliqués sont différents, cela doit être souligné dans l'analyse des risques et des mesures spécifiques doivent être prises (acier oxydé, aluminium... etc... peuvent facilement générer des étincelles ; une attention particulière doit être portée à ces matériaux).