Tous les objets existant sur la Terre possèdent une certaine charge électrique. Les objets conducteurs (comme la plupart des métaux) accumulent facilement les charges et les transmettent tout aussi facilement. Le contraire vaut pour les objets non conducteurs (la plupart des plastiques).

Dès que deux objets chargés entrent en contact, leurs charges s’égalisent. Ce phénomène peut, durant un court instant, libérer une énergie, appelée décharge électrostatique.

Une charge électrostatique peut exister sur les matériaux non conducteurs ainsi que sur les matériaux conducteurs électriquement isolés. Comme une charge électrostatique est parfois capable d’enflammer une atmosphère poussiéreuse explosive, il est nécessaire d’en tenir compte dans l’analyse du risque d’explosion.

L’analyse du risque d’explosion a pour but d’évaluer si les charges électrostatiques peuvent dépasser l’énergie minimale d’inflammation du produit et si ces charges peuvent se dissiper suffisamment rapidement. Si des sources d’inflammation potentielles sont identifiées, des contre-mesures doivent alors être prises.

Figure 1 : Une décharge électrostatique

L’ELECTRICITE STATIQUE EN TANT QUE SOURCE D’INFLAMMATION

Les charges électrostatiques peuvent s’accumuler de différentes façons. Par exemple, une charge s’accumule facilement dans les situations suivantes :

  • frottement d’un produit dans un système de transport pneumatique ;
  • contact d’un produit avec la paroi d’un silo lors du déversement ou lors de la vidange de ce silo ;
  • frottement entre une courroie en V et une poulie d’un transporteur à bande

L’électricité statique accumulée peut se décharger de différentes manières. La forme que prend le phénomène de décharge dépend principalement de l’environnement, des matériaux, de l’opération, du produit, de la forme du conducteur et des caractéristiques du procédé. Les formes les plus fréquentes de décharge électrostatique sont les suivantes :

Décharge ponctuelle : Un objet fortement conducteur accumule une charge et ionise l’air environnant. La densité énergétique de ce type de décharge est faible (± 0,03 mJ)
Effluve électrique : Un objet sphérique se charge et ionise l’air environnant. La densité énergétique de ce type de décharge est faible (± 3 mJ)
Décharge luminescente : Un effluve électrique qui se répète continuellement. Par exemple du fait du frottement d’une bande de convoyeur. La densité énergétique de ce type de décharge est élevée (± 1 000 mJ)
Décharge sur un cône de déversement : Une charge qui s’accumule au niveau du cône de déversement d’un silo. La densité énergétique de ce type de décharge est très élevée (jusqu’à ± 10 000 mJ)
Arc électrique : Une décharge entre deux objets conducteurs. Du fait que les objets sont conducteurs, l’arc se forme rapidement. Des densités énergétiques de plus de 10 000 mJ sont parfaitement possibles.

L’énergie minimale d’inflammation d’un produit dépend de la taille des particules, du taux d’humidité et des conditions environnantes. En général, l’énergie d’inflammation est de l’ordre de 300 mJ, mais il existe des exceptions avec des valeurs plus basses. Comparez les valeurs susmentionnées à l’énergie minimale d’inflammation de votre produit et vous aurez une indication de la possibilité que la décharge en question enflamme votre produit.

CONTRE-MESURES

Des contre-mesures doivent être prises lorsque le document relatif à la protection contre les explosions indique la possibilité qu’une décharge d’électricité statique enflamme l’atmosphère explosive. La mesure la plus efficace consiste à relier entre elles les pièces conductrices de l’installation (mise à la masse), ce qui permet d’éliminer toute possibilité de différence de potentiel électrique. Les pièces de l’installation sont également reliées à la terre.

On considère qu’une résistance avec la terre de 1M Ω est suffisamment faible dans la plupart des situations. Pourtant, cette valeur est très élevée ! Dans le cas d’une bonne mise à la terre, la résistance est généralement inférieure à 10 Ω. Le fait de mesurer périodiquement la résistance entre la terre et divers points de contrôle répartis dans l’installation permet d’établir des tendances et, en cas de besoin, d’intervenir à temps lorsqu’un raccordement menace de se détériorer.

Un tuyau flexible ou un soufflet antipoussière peuvent à eux seuls accumuler une charge électrique et isoler électriquement des pièces conductrices de l’installation. C’est pourquoi il est également nécessaire de prendre des mesures complémentaires à ces endroits, par exemple en utilisant une variante de résistance plus faible ou en reliant des pièces de l’installation. Ceci vaut également pour les pièces internes de l’installation comme les capteurs, clapets, supports de tamis, cadres de filtre et matériaux filtrants.

Figure 2 : Mise à la masse d’un cadre de filtre

VETEMENTS DE TRAVAIL ET EQUIPEMENTS DE PROTECTION PERSONNELS

Les travailleurs peuvent eux-mêmes produire et porter des charges électrostatiques, notamment en raison du frottement des vêtements de travail sur le corps. Une décharge se produit dès que le travailleur entre en contact avec un objet conducteur, comme une poignée de porte ou un châssis de machine. C’est pourquoi des précautions doivent être prises lorsqu’un travailleur ou un tiers sont susceptibles d’entrer en contact avec une atmosphère poussiéreuse explosive.

Des chaussures antistatiques doivent être fournies. Toutes les chaussures de sécurité de type S1 (ou supérieures) ont des propriétés antistatiques. On observe beaucoup de confusion (et parfois même de controverses) au sujet de la mise à disposition de vêtements de travail antistatiques. Du point de vue du risque d’explosion (d’une atmosphère poussiéreuse), il n’est généralement pas nécessaire de fournir des vêtements de travail antistatiques. C’est ce qui transparaît du standard technique NPR-IEC/TS 60079-32-1 (voir tableau 1). Il est donc du ressort de l’employeur de prendre une décision à ce sujet. Une analyse des risques liés aux sources d’inflammation peut être utile à cet égard.

Tableau 1

MAITRISE DES RISQUES

L’électricité statique est un sujet difficile à cerner pour nombre de personnes. Une explosion s’est produite chez un de nos clients parce qu’un capteur de niveau avait été monté sans être mis à la masse. Un électricien monteur avait déposé le capteur de niveau dans le but de l’inspecter et, lors de la repose, utilisé un joint torique erroné. De ce fait, les charges statiques s’accumulant sur le tuyau de mesure du capteur ne pouvaient plus s’écouler. Cela a provoqué une explosion qui a entraîné de très lourds dégâts. Heureusement, il n’y a eu aucun blessé et des leçons peuvent être tirées de l’accident.

En tant qu’employeur, vous êtes responsable d’analyser les risques existants au sein de votre entreprise et, sur cette base, d’appliquer une politique qui réduise les risques à un niveau acceptable. Ainsi, les opérateurs doivent recevoir des explications et instructions, des procédures de travail doivent être rédigées, des inspections et entretiens planifiés, des assistants de prévention désignés, un système de permis de travail mis en place, des accessoires de travail adaptés achetés et (le cas échéant) des mesures contre l’accumulation de charges électrostatiques doivent être prises.

Rédigé par Frank de Jager, Consultant principal à D&F Consulting B.V. Frank est un expert ATEX au sein de la division Business Unit Process Safety de D&F.