L'électricité statique est un phénomène courant qui peut entraîner des décharges électriques, provoquant des incendies et des explosions dans des endroits dangereux. La question lorsqu'une étincelle électrostatique se produit dans une atmosphère inflammable est de savoir si l'énergie libérée provoquera ou non l'inflammation.
Figure 1. Les emplacements dangereux, tels que les usines pétrochimiques, sont sensibles à l'inflammation d'électricité statique et une attention particulière doit être portée.
L'approche MIE pour évaluer le risque d'accumulation de charges
La question de l'allumage électrostatique est compliquée et il n'y a pas de théorie entièrement acceptée. Une approche compare l'énergie capacitive disponible à l'énergie minimale d'allumage (MIE) du mélange inflammable. Le MIE est la plus petite énergie capable d'allumer une atmosphère inflammable à sa concentration la plus facilement inflammable.
Figure 2. Les étapes menant à l'inflammation d'une atmosphère potentiellement explosive pour les charges et décharges électrostatiques.
Le potentiel développé sur un corps est le rapport de sa charge à sa capacité:
où:
V = potentiel, en volts
Q = charge déposée sur le corps, en coulombs
C = capacité entre le corps et l'environnement, en farads
Le corps augmente en énergie lorsque sa charge passe de zéro à la valeur Q - égale au travail effectué au cours du processus - représentée par:
Si:
L'ignition est alors probable.
La norme NFPA 497, «Pratique recommandée pour la classification des liquides, gaz ou vapeurs inflammables et des emplacements dangereux (classés) pour les installations électriques dans les zones de procédés chimiques», répertorie les matériaux combustibles sélectionnés avec des propriétés physiques pertinentes - telles que la limite inférieure d'inflammabilité (LFL) , Limite supérieure d'inflammabilité (UFL) et MIE.
Tableau 1. MIE pour les produits chimiques courants.
Pour les vapeurs inflammables, la «règle de base» MIE est de 0.025 mJ. L'énergie libérée par une petite pièce - d'un poids d'environ 2.3 g - tombée d'une hauteur de 25 mm est de 0.25 mJ.
Une décharge statique d'un être humain peut atteindre 60 mJ ou plus. Une mesure de sécurité consiste à considérer que le corps humain est capable d'enflammer des vapeurs inflammables avec un MIE égal ou inférieur à 100 mJ. Une étincelle perceptible au toucher a environ 20 mJ.
Les liquides inflammables sont très volatils et la vapeur inflammable qui en résulte peut se diffuser dans toute une installation. Si la concentration atteint la plage d'inflammabilité en présence d'une source d'inflammation, un incendie ou une explosion peut se produire. Mais si la vapeur et l'air ne sont pas correctement mélangés ou si le mélange est trop pauvre ou trop riche, il n'y aura pas d'allumage.
Accumulation et décharge
Le processus de séparation, d'accumulation et de décharge des charges présente le risque associé aux charges statiques sur les liquides inflammables et combustibles.
Les bons produits conducteurs sont les meilleurs générateurs électrostatiques, mais cette propriété leur permet de se décharger rapidement.
Les liquides à faible conductivité ne peuvent pas se décharger rapidement et ils accumulent des charges électrostatiques, ce qui en fait des accumulateurs statiques (bien nommés). Les produits à faible conductivité sont les plus dangereux.
Les objets conducteurs non mis à la terre - comme les citernes de camions sur des pneus en caoutchouc recevant des produits chargés - et les liquides de produits hautement raffinés sont généralement des accumulateurs statiques.
Une augmentation du potentiel statique accompagne l'accumulation de charges, ce qui donne naissance à un champ électrique. Le plus grand danger existe lorsque l'intensité du champ électrique est élevée en phase vapeur car il peut atteindre des valeurs de 3 kV / mm, ce qui correspond à la rigidité diélectrique de l'air, et des étincelles peuvent se produire en raison de la rupture diélectrique. Heureusement, la dissipation de charge se produit à des résistances relativement élevées à la terre, ce qui réduit la probabilité d'une décharge qui peut enflammer une atmosphère inflammable donnée.
Les temps de relaxation courts ne permettent pas l'accumulation d'énormes potentiels statiques. Les générateurs bas - généralement les produits plus propres - peuvent générer des potentiels statiques importants en raison de leurs longs temps de relaxation.
En conclusion, la charge électrostatique générée et accumulée peut enflammer un mélange inflammable si la quantité d'énergie est suffisante pour produire une étincelle incendiaire et qu'il y a un éclateur. Prendre des mesures pour éviter que ces conditions ne coexistent est un must.
À propos de l'électricité statique comme source d'allumage dans les endroits dangereux
Les décharges électrostatiques peuvent enflammer les atmosphères inflammables manipulées dans des endroits dangereux.
Des décharges d'étincelles se produisent lors de la libération de l'électricité statique accumulée à travers un éclateur dans une atmosphère inflammable.
La capacité d'une étincelle à enflammer une atmosphère inflammable dépend de son énergie et de sa durée. Si l'énergie de l'étincelle dépasse l'énergie minimale d'allumage (MIE) d'un mélange inflammable, le résultat sera probablement un incendie ou une explosion.