6 Critères de sélection du matériel électrique

Prévention de l’explosion
et protection contre l’explosion
en Europe
Matériel électrique
Notions fondamentales, directives, normes
Jürgen Kuhlmei
Remarque :
cette brochure a été écrite en notre âme et conscience. Nous n’assumons pas la responsabilité
d’éventuelles erreurs. Dans tous les cas, les notices de mise en service des appareils concernés
prévalent.
Les normes européennes pour la protection contre les explosions sont constamment modifiées et
adaptées aux normes CEI. La nouvelle édition de ce guide en tient compte.
Toutefois les notions fondamentales essentielles relatives aux explosions et à la protection contre
les explosions sont conservées.
Ce livre est une entrée en matière. Il contient des renseignements sur les directives, les règlements
et les normes qui décrivent en détail la protection contre les explosions.
Fulda, juin 2010
Jürgen Kuhlmei
JUMO Régulation SAS
Actipôle Borny
7 rue des Drapiers
B.P. 45200
57075 Metz - Cedex 3, France
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Numéro d’article : 00414315
Référence du guide : FAS 547
Date d’impression : 2010-06
Sommaire
1
Conditions d’une explosion ............................................................. 7
1.1
Matières combustibles (exemples) .................................................................... 7
1.2
Oxygène ................................................................................................................ 7
1.3
Sources d’inflammation (exemples) ................................................................... 7
1.4
Zones explosibles ................................................................................................ 8
1.5
Atmosphères explosives ..................................................................................... 8
1.6
Quantité représentant un danger imminent ...................................................... 8
1.7
Point d’inflammation ........................................................................................... 8
1.8
Température d’inflammation d’une atmosphère gazeuse ............................... 8
1.9
Température d’inflammation de la poussière ................................................... 9
1.10
Température d’auto-inflammation de la poussière .......................................... 9
1.11
Résumé ................................................................................................................. 9
2
Fondements légaux ........................................................................ 10
2.1
Directive 94/9/CE de l’Union Européenne ....................................................... 10
2.2
Directive 1999/92/CE de l’Union Européenne ................................................. 10
2.3
Résumé ............................................................................................................... 11
3
Mise en circulation des matériels électriques ............................ 13
3.1
Assurance-qualité de la production ................................................................. 15
3.2
3.2.1
Certificat de conformité CE .............................................................................. 16
Mode d’emploi ..................................................................................................... 18
3.3
Marquage ........................................................................................................... 19
3.4
Déclaration de conformité ................................................................................ 21
3.5
Organismes de contrôle notifiés européens ................................................... 22
4
Obligations du fabricant et de l’utilisateur ................................... 23
4.1
Fabricant ............................................................................................................ 23
4.2
Utilisateur ........................................................................................................... 23
5
Mesures de protection contre les explosions .............................. 24
5.1
Protection contre les explosions primaire ...................................................... 24
5.2
Protection contre les explosions secondaire ................................................. 25
5.3
Protection contre les explosions par construction ........................................ 25
6
Critères de sélection du matériel électrique ................................ 26
6.1
Modes de protection pour gaz, brouillards, vapeurs ..................................... 28
Prévention de l’explosion et protection contre l’explosion en Europe
Sommaire
6.2
Modes de protection pour poussière combustible ........................................ 30
6.3
6.3.1
Niveaux de protection du matériel ................................................................... 31
Equipment Protection Levels (EPL) ..................................................................... 31
6.4
Matériel avec mode de protection « ia »/« ib »/« ic » ....................................... 33
6.5
Groupes d’explosion ......................................................................................... 34
6.6
6.6.1
6.6.2
6.6.3
Température de surface - Classes de température ........................................
Groupe d’explosion I ...........................................................................................
Groupe d’explosion II ..........................................................................................
Groupe d’explosion III .........................................................................................
6.7
Répartition des gaz et vapeurs combustibles dans les groupes d’explosion
et les classes de température .......................................................................... 37
7
Classement en zones ..................................................................... 38
8
Classement en groupes d’appareils et catégories ...................... 42
9
Exigences relatives au matériel électrique ................................... 43
9.1
9.1.1
9.1.2
9.1.3
Zones gazeuses (EN 60079-14) ........................................................................
Zone Ex 0 ............................................................................................................
Zone Ex 1 ............................................................................................................
Zone Ex 2 ............................................................................................................
43
43
43
44
9.2
9.2.1
9.2.2
9.2.3
Zones poussiéreuses (EN 60079-14) ................................................................
Zone Ex 20 ..........................................................................................................
Zone Ex 21 ..........................................................................................................
Zone Ex 22 ..........................................................................................................
45
45
45
45
9.3
Limitation de température en cas de poussière dans les zones Ex ............. 46
10
Relation entre zone et catégorie ................................................... 47
11
Indices de protection ...................................................................... 48
12
Matériel électrique ordinaire .......................................................... 49
13
Mode de protection Ex « i » (sécurité intrinsèque) ....................... 50
13.1
Lexique suivant la norme EN 60079-11 ........................................................... 51
14
Matériel électrique à sécurité intrinsèque .................................... 52
14.1
Câblage ............................................................................................................... 52
14.2
Montage des composants ................................................................................ 52
14.3
Boîtier ................................................................................................................. 52
Prévention de l’explosion et protection contre l’explosion en Europe
36
36
36
36
Sommaire
14.4
Bornes de raccordement .................................................................................. 52
14.5
Connecteurs ....................................................................................................... 52
14.6
Pistes conductrices ........................................................................................... 53
14.7
Distances explosives, lignes de fuite et écartements dans le remplissage 54
14.8
Mise à la terre .................................................................................................... 54
14.9
Isolement ............................................................................................................ 55
14.10
Composants qui agissent sur la sécurité intrinsèque .................................... 55
15
Alimentation à séparation galvanique .......................................... 56
16
Barrières de sécurité ...................................................................... 57
16.1
Description sommaire ....................................................................................... 57
16.2
Principe de fonctionnement des barrières de sécurité .................................. 58
16.3
Barrières de sécurité avec séparation galvanique ......................................... 59
17
Essai d’homologation (sécurité intrinsèque) ................................ 60
17.1
Courbes limites d’inflammabilité (courbes de référence) .............................. 61
17.2
Preuve de la sécurité intrinsèque ..................................................................... 62
18
Exemples de raccordement ........................................................... 63
19
Sondes à résistance JUMO de type ATEX .................................... 65
20
Normes et sources ......................................................................... 69
Index ................................................................................................. 72
Prévention de l’explosion et protection contre l’explosion en Europe
Sommaire
Prévention de l’explosion et protection contre l’explosion en Europe
1 Conditions d’une explosion
Dans les exploitations industrielles, comme par exemple les usines chimiques, les ateliers de peinture, les stations d’épuration, les usines d’électricité, mais également dans l’industrie minière, les
moulins à blé, les silos et les usines de travail du bois, il peut y avoir risque d’explosion dans certaines conditions.
Il faut que trois facteurs soient réunis :
Matières
combustibles
Figure 1 :
Oxygène
Source
d’inflammation
Explosion
conditions d’une explosion.
Un autre critère important est la concentration de matière combustible et du mélange air-oxygène.
L’explosion est une combustion qui se déroule rapidement : la flamme se propage à une vitesse
comprise entre 1 et 999 m/s.
1.1
Matières combustibles (exemples)
• Gaz
(hydrogène, méthane, butane, propane, gaz naturel...)
• Liquides
(essence, éther, benzène, toluène, méthanol...)
• Vapeurs
(liquides qui dégagent du gaz - solvants...)
• Solides
(poussières - charbon, farine, aluminium...).
1.2
Oxygène
L’oxygène se trouve dans l’air ambiant et il est donc toujours présent.
1.3
Sources d’inflammation (exemples)
Les sources d’inflammation apportent l’énergie nécessaire au démarrage de la combustion.
• Flammes (chalumeaux de soudage, chauffages)
• Surfaces chaudes (canalisations, étuves, entrepôts surchauffés)
• Étincelles (arcs électriques, court-circuits, décharges électrostatiques)
• Installations électriques
• Impact de foudre
• Réactions chimiques.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
7
1 Conditions d’une explosion
1 Conditions d’une explosion
1.4
Zones explosibles
À cause des conditions in situ et des conditions d’exploitation, une atmosphère explosive en quantité représentant un danger imminent peut apparaître. S’il est possible qu’une atmosphère explosive apparaisse, il est impératif de prendre des mesures de protection contre les explosions.
1.5
Atmosphères explosives
Un mélange d’air et de gaz, de vapeurs, de brouillards ou de poussières combustibles, y compris
des impuretés courantes comme l’humidité par exemple, constitue une atmosphère explosive.
Sous certaines conditions atmosphériques, lorsqu’une inflammation a eu lieu, la réaction peut se
propager à la totalité du mélange imbrûlé.
Par conditions atmosphériques, on entend ici des pressions totales comprises entre 0,8 et 1,1 bar
et des températures du mélange comprises entre 20 et +60 °C.
1.6
Quantité représentant un danger imminent
Pour les gaz, les brouillards et les vapeurs, on parle de quantité représentant un danger imminent
si dix litres d’atmosphère explosive (quantité en continu) se trouvent dans un local fermé. La taille
du local n’a pas d’importance.
Pour les locaux de taille inférieure à 100 m3, la quantité d’atmosphère explosive représentant un
danger imminent est 1/10.000 du volume du local.
Pour la poussière, la concentration dans la zone inflammable est comprise entre env. 40 g/m3 et
4 kg/m3, pour une granulométrie < 400 µm.
1.7
Point d’inflammation
Le point d’inflammation est défini dans la norme EN 1127-1. Il correspond à la température la plus
basse d’un liquide à laquelle des gaz ou des vapeurs combustibles se dégagent dans des quantités telles qu’un contact avec une source d’inflammation active provoquera immédiatement l’apparition d’une flamme (voir également DIN 51755, EN ISO 2719 et EN ISO 1523).
Des conditions précises sont définies pour les essais et la détermination du point d’inflammation.
Si l’on est sûr que la température du liquide est en permanence inférieure de 5 à 15 K au point
d’inflammation, aucune protection contre les explosions n’est nécessaire.
1.8
Température d’inflammation d’une atmosphère gazeuse
La température d’inflammation des gaz ou liquides combustibles est déterminée dans un appareil
de contrôle. Elle correspond à la température la plus basse d’une surface échauffée, à laquelle la
substance combustible (mélange gaz/air ou vapeur/air) s’enflamme encore.
Les gaz combustibles et les vapeurs des liquides combustibles sont classés suivant leur température d’inflammation en classes de température, le matériel suivant la température de surface.
Il faut s’assurer que la température de surface du matériel est inférieure à la température d’inflammation pour éviter une inflammation.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
8
1 Conditions d’une explosion
1 Conditions d’une explosion
1.9
Température d’inflammation de la poussière
Il s’agit de la température la plus basse de la paroi interne chaude d’un four à laquelle le mélange
poussière-air facilement inflammable (nuage de poussière) peut s’enflammer dans le four ; cette
température est déterminée dans des conditions d’essai spécifiées.
1.10 Température d’auto-inflammation de la poussière
Une couche de poussière sur du matériel peut s’enflammer. La température la plus basse de la surface du matériel à laquelle cela peut arriver est appelée température d’auto-inflammation. Il faut
déterminer l’épaisseur de la couche de poussière (EN 60079-14).
1.11 Résumé
Les fabricants de matériel pour zone explosible, les maîtres d’œuvre et les exploitants d’installations dans des établissements et des zones dans lesquels il y a risque d’explosion doivent prendre
toutes les mesures afin d’éviter une explosion, en tenant compte des lois et directives en vigueur
pour toute l’Europe, relatives à ce sujet.
Par principe, en Europe il ne faut plus utiliser les normes internationales pour les installations.
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9
1 Conditions d’une explosion
2 Fondements légaux
Les maîtres d’œuvre et les exploitants d’installations ainsi que les fabricants de matériel sont tenus
par la loi de respecter les mesures de protection contre les explosions.
Deux nouvelles directives de l’Union Européenne, relatives à la protection contre les explosions,
sont capitales pour toute l’Europe et ont un caractère légal. Tous les États Membres de l’Union
Européenne sont obligés de transposer ces directives en droit national.
À partir du 01/07/2003, seuls les appareils et les dispositifs de protection contre les explosions
conformes aux directives suivantes de l’Union Européenne peuvent être mis en circulation et mis
en service dans des installations.
2.1
Directive 94/9/CE de l’Union Européenne
« Appareils et systèmes de protection destinés à être utilisés en atmosphères explosibles »
La directive s’adresse aux fabricants d’appareils et de systèmes de protection utilisés dans des
atmosphères explosibles. Elle est également connue sous le nom d’ATEX 100a (95a). ATEX est
l’acronyme de ATmosphères EXplosibles.
Le but de la directive est la protection de la santé des personnes, des animaux domestiques et des
biens. En particulier, il faut protéger les ouvriers du danger que représentent les appareils et les
systèmes de protection dans une atmosphère explosible.
Ce qu’on entend par
Appareils :
machines,
matériels,
dispositifs fixes ou mobiles,
organes de commande et équipements,
instrumentation, systèmes de détection et de prévention.
Systèmes de protection :
dispositifs dont la fonction est d’arrêter immédiatement les explosions naissantes, par exemple dispositif anti-retour de flammes, barrière de protection contre les incendies.
Vous trouverez des explications supplémentaires dans "Lignes directrices pour appliquer la directive 94/9/CE de l’UE".
2.2
Directive 1999/92/CE de l’Union Européenne
"Prescriptions minimales visant à améliorer la protection en matière de sécurité et de santé des travailleurs susceptibles d’être exposés au risque d’atmosphères explosives"
La directive s’adresse aux utilisateurs d’appareils, d’installations et de dispositifs de protection
utilisés dans une atmosphère explosible. Elle est également connue sous le nom d’ATEX 118
(137).
Elle présente des exigences pour le montage et l’entretien des appareils ainsi que pour les dispositifs de protection dans une atmosphère explosible. En toute logique, elle poursuit le même objectif
de protection que la directive 94/9/CE de l’Union Européenne.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
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2 Fondements légaux
2 Fondements légaux
2.3
Résumé
Directive ATEX de l’UE
AT mosphères EX plosibles
94/9/CE
ATEX 100a/95a
fabricants
1999/92/CE
ATEX 118a/137
utilisateurs
En Allemagne, la directive européenne 94/9/CE a été transposée en droit national par la loi GPSG
(Geräte- und Produktsicherheitsgesetz). Cette loi est entrée en vigueur le 01/05/2004. Le décret sur
la protection contre les explosions correspondant (ExVo) réglemente la mise sur le marché des appareils et des systèmes de protection pour les zones explosibles, et définit les conditions techniques générales.
En Allemagne, la directive européenne 1999/92/CE est consacrée par la législation en matière de
protection du travail (ArbSch). Le décret sur la sécurité du travail en entreprise (BetrSichV) qui y est
lié du 03/10/2002 définit les exigences sur la préparation et l’utilisation des équipements ainsi que
sur le fonctionnement des installations.
Les règles de protection contre les explosions (EX-RL, BGR 104) de l’association de prévention
des accidents du travail aident à transposer les règlements nationaux allemands concernant la sécurité des travailleurs dans les atmosphères explosibles.
Toutefois, par principe, on est autorisé à continuer d’exploiter les installations existantes qui
étaient conformes aux règlements au moment de leur construction, sauf s’il est nécessaire de modifier certaines parties ou si l’atmosphère change.
Les directives européennes consacrent par la Loi, dans toute l’Europe, la protection contre les explosions dues à la poussière.
La protection contre des explosions dues à la poussière concerne tout particulièrement les atmosphères dangereuses à cause de la présence de poussières, par exemple l’intérieur de réservoirs,
de silos et d’appareillages (broyeurs, mélangeurs, etc.), ou de leur atmosphère ambiante avec des
dépôts de poussières.
La première explosion due à la poussière, reconnue en tant que telle, a eu lieu en Italie en 1785.
En 1979 il y eut en Allemagne une explosion dévastatrice due à la poussière dans le moulin Bremer
Roland : 14 morts, 17 blessés et des dégâts d’un montant de 50 millions d’euros environ.
En Allemagne, on a toujours respecté des exigences de sécurité sévères et des règlements stricts
en matière de protection contre les explosions dues aux gaz et aux poussières. C’est pourquoi il a
été facile de transposer les innovations apportées par les directives de l’Union Européenne.
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11
2 Fondements légaux
2 Fondements légaux
Figure 2 :
International
moulin après une explosion due à la poussière.
Commision Électrotechnique Internationale (CEI) élabore des publications
Publication 79
Matériel électrique pour atmosphères explosives
Europe
Parlement européen et Conseil de l’Union Européenne
promulguent des directives sur proposition de la Commission
94/9/CE
Utilisation d’appareils et de systèmes de protection
destinés à être utilisés en atmosphères explosibles
1999/92/CE
Prescriptions minimales visant à améliorer la protection en
matière de sécurité et de santé des travailleurs susceptibles
d’être exposés au risque d’atmosphères explosives
Comité européen de normalisation électrotechnique CENELEC
rédige les normes européennes (voir annexe)
EN 1127-1
Protection contre les explosions - Notions fondamentales
et méthodologie
EN 60079-0
Atmosphères explosives - Matériel - Règles générales
et suivantes
Allemagne
Gouvernement fédéral transpose le droit européen en droit national
Loi sur la sécurité des appareils et des produits (GPSG)
Législation en matière de protection du travail (ArbSch)
Décrets
Deutsche Elektrotechnische Kommission für Normung DKE (DIN/VDE)
harmonise les normes allemandes avec les normes européennes
En toute logique, la même chose est valable pour les autres États Membres de l’Union Européenne et la
Suisse (VGSEG - Décret sur les appareils et systèmes de protection dans des atmosphères explosibles).
Tableau 1 :
récapitulatif des bases légales de la protection contre les explosions.
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2 Fondements légaux
3 Mise en circulation des matériels électriques
Jusqu’à présent la protection contre les explosions du matériel électrique était testée par des organismes de contrôle habilités (PTB, BVS par ex.). Ces organismes établissaient un certificat de
conformité. Le fabricant pouvait alors fabriquer et livrer ses produits.
Les certificats de conformité établis depuis 1995 sont classés en génération « D » et génération
« E » (figure 3).
« D » et « E » correspondent aux exigences d’évaluation en vigueur.
Numéro de certificat
PTB Nr. Ex-98.E.2017 X
PTB organisme
de contrôle
Ex
protection Ex
98
année
d’établissement
E
génération
de normes
2017 numéro courant
X
conditions
particulières
Normes
EN 50014
EN 50020
Marquage
EEx ia IIC T6
EEx
ia
IIC
T6
Figure 3 :
protection Ex
européenne
mode de protection
groupe
d’explosion
classe
de température
certificat de conformité PTB n° Ex-98.E.2017 X suivant l’« ancienne »
législation.
Les matériels mis en circulation (dans le commerce) et mis en service depuis 1994 peuvent être
déjà conformes à la directive 94/9/CE de l’Union Européenne et à la nouvelle législation.
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13
3 Mise en circulation des matériels électriques
3 Mise en circulation des matériels électriques
La directive stipule des procédures pour la « mise en circulation » des produits, applicables dans
toute l’Europe.
Dans la section suivante, nous décrivons une des procédures possibles.
1.
Le fabricant entretient un système d’assurance-qualité autorisé pour la fabrication, le contrôle
final et l’essai de ses produits destinés à être utilisés dans une atmosphère explosible.
2.
Le fabricant ou son mandataire établi dans la Communauté demande à un organisme de
contrôle un examen CE (Chapitre 3.2 « Certificat de conformité CE ») pour son produit.
L’organisme de contrôle doit être habilité par l’État pour cet essai.
Les organismes habilités sont également appelés « organismes notifiés ».
3.
Le fabricant ou son mandataire établi dans la Communauté établit une déclaration de conformité (Chapitre 3.4 « Déclaration de conformité ») et procède au marquage CE du produit (voir
directive 94/9/CE de l’Union Européenne - annexe).
organisme notifié
par ex. PTB, TÜV Nord, DEKRA EXAM, Zelm Ex, SEV
• teste le produit,
• présente le produit pour l’essai
• établit un rapport d’essai et délivre
un certificat de conformité CE
fabricant JUMO
• entretient un système d’assurance-qualité
autorisé
• effectue une évaluation de la conformité
• délivre la déclaration de conformité
• fabrication, contrôle final et essai
Figure 4 :
• appose le marquage CE
procédures d’essai et de mise en circulation.
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3 Mise en circulation des matériels électriques
3 Mise en circulation des matériels électriques
3.1
Assurance-qualité de la production
Le fabricant est obligé de faire évaluer son système d’assurance-qualité relatif à la production du
matériel de protection contre les explosions, par un organisme notifié (organisme de certification)
de son choix.
Ainsi on a la garantie que les produits pour lesquels un certificat de conformité a été délivré sont
également fabriqués avec une qualité constante.
La certification d’un matériel suivant la norme EN ISO 9001 (édition 2008) peut servir de base à cela. Toutefois d’après les obligations légales, cette certification seule ne suffit pas. Pour produire du
matériel de protection contre les explosions, il y a des exigences supplémentaires. C’est pourquoi
ce domaine de production impose une certification supplémentaire.
Figure 5 :
certificat TÜV 99 ATEX 1454 Q
« Approbation du système d’assurance-qualité ».
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3 Mise en circulation des matériels électriques
3 Mise en circulation des matériels électriques
3.2
Certificat de conformité CE
Pour les appareils et les systèmes de protection destinés à être utilisés dans les zone 0 et/ou 1 (ou
les zones 20 et/ou 21) (Chapitre 7 « Classement en zones »), il faut des certificats de conformité délivrés par un organisme notifié (Chapitre 3.5 « Organismes de contrôle notifiés européens »).
L’organisme notifié vérifie les documents techniques et teste les échantillons représentatifs des
produites concernés. Il rédige un rapport d’essai et délivre un certificat de conformité.
Figure 6 :
exemple de certificat de conformité CE SEV 09 ATEX 0121
pour une sonde à résistance.
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3 Mise en circulation des matériels électriques
3 Mise en circulation des matériels électriques
Marquage
SEV 09 ATEX 0101X
SEV organisme
de contrôle
09
année
d’établissement
ATEX testé suivant
la nouvelle
directive
européenne
0101 numéro courant
X
conditions
particulières
Normes utilisées
Nouveau marquage suivant directive UE
II
2G
2D
Marquage suivant norme européenne
II 2 G
II 2 D
Ex ib IIC T6...T4 (gaz)
Ex ibD 21 IP65 T70...100°C (poussière)
protection Ex
groupe d’appareils
catégorie - gaz
catégorie - poussière
Ex
ib
IIC
T...
Figure 7 :
protection Ex
mode de protection
groupe d’explosion
classe de température/temp. de surface
exemple de certificat de conformité SEV 09 ATEX 0101 X
pour un convertisseur de mesure suivant la législation en vigueur.
Les essais reposent sur les normes européennes EN indiquées dans les chapitres suivants.
En principe, il ne faut plus utiliser en Europe les normes internationales (CEI).
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3 Mise en circulation des matériels électriques
3 Mise en circulation des matériels électriques
3.2.1 Mode d’emploi
Le mode d’emploi est soumis à l’examen de conformité. Chaque appareil ou système de protection doit disposer d’un mode d’emploi qui contient au moins les indications suivantes :
• les mêmes indications que pour le marquage d’un appareil ou d’un système de protection
(à l’exception du numéro de série et de l’année de fabrication).
• des indications pour
- la mise en service,
- l’utilisation,
- le montage, le démontage,
- l’entretien,
- l’installation,
- le repérage des zones dangereuses à cause des dispositifs détendeurs (si nécessaire),
- l’adaptation.
• des indications qui permettent de décider incontestablement s’il est possible d’utiliser sans
danger un appareil ou un système de protection dans l’atmosphère prévue, sous les conditions
attendues (attention à la catégorie).
• grandeurs électriques et pressions, température de surface maximale et autres valeurs limites,
• si nécessaire, conditions particulières d’utilisation,
• avertissement sur une utilisation inappropriée (mais habituelle dans la pratique)
• si nécessaire, caractéristiques des outils qui peuvent être utilisés sur l’appareil ou le système de
protection.
Le mode d’emploi doit être rédigé dans une des langues de la Communauté européenne.
Le mode d’emploi doit être disponible sous sa forme originale et dans la langue du pays dans lequel l’appareil ou le système de protection est mis en service.
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3 Mise en circulation des matériels électriques
3 Mise en circulation des matériels électriques
3.3
Marquage
La certification du système d’assurance-qualité de la production et le certificat de conformité permettent au fabricant d’apposer sur son produit les marques importantes pour la protection contre
les explosions et une marque CE (figure 8).
On ajoute à la marque CE le numéro de l’organisme notifié qui a audité le système d’assurancequalité.
**
JUMO GmbH & Co. KG,
D-36039 Fulda
®
dTRANS T01 HART Typ 707016/ . . . VARTN 70/00391004
programmierbar
4 . . . 20mA
DC 10 . . . 30V
F-Nr. 0041367101099490014
0044
*
tension d’alimentation
désignation du type
et numéro d’article
nom du fabricant
**
numéro de série
(contient également
l’année de fabrication)
marque CE
avec numéro
de l’organisme
notifié
marque pour la protection contre les explosions
groupe d’appareils
catégorie
protection contre les explosions
mode de protection
groupe d’explosion
classe de température
température ambiante
II 1G Ex ia IIC T6/5/4 Ta = -20 . . . 40/50/60°C
II 2G Ex ia IIC T6/5/4 Ta = -40 . . . 55/70/85°C
PTB 01 ATEX 2124
U i < 30V I i < 100mA P i < 750mW C i = 0
Li= 0
Uo < 5V Io< 5,4mA Po < 6,6mW Co = 2µF Lo= 100mH
tension, courant et puissance maximaux,
charges capacitives et inductives
Figure 8 :
plaques signalétiques d’un convertisseur de mesure pour une
atmosphère Ex.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
19
3 Mise en circulation des matériels électriques
3 Mise en circulation des matériels électriques
JUMO Mess- und Regeltechnik AG
CH-8712 Stäfa
JUMO Mess- und Regeltechnik AG
CH-8712 Stäfa
Widerstandsfühler 90.2820.7045
Widerstandsfühler 90.2820.7045
II 2 D Ex iaD 21 T80°C
II 1/2 G Ex ia IIC T 6
FA-Nr: 11254 - 00 / 0001
Herstelldatum: 19 / 2010
Schutzrohrkonstante: 63,4 K/W
Pi 15 mW / Ui 30 V / Ii
FA-Nr: 11254 - 00 / 0001
Herstelldatum: 19 / 2010
SEV 09 ATEX 0120 /
SEV 09 ATEX 0120 /
1254
ACHTUNG: Bedienungsanleitung
Datenblatt / Zeichnung beachten!
1254
ACHTUNG: Bedienungsanleitung
Datenblatt / Zeichnung beachten!
Ex - gaz
Figure 9 :
100 mA
Ex - poussière
plaques signalétiques de sondes à résistance pour atmosphère Ex
(NL Suisse).
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
20
3 Mise en circulation des matériels électriques
3 Mise en circulation des matériels électriques
3.4
Déclaration de conformité
La déclaration de conformité doit contenir les indications suivantes :
• nom et adresse du fabricant
ou de son mandataire établi dans la Communauté,
• description du produit,
• règlements auxquels le produit est conforme,
• numéro de certificat de conformité CE,
• nom, numéro et adresse de l’organisme notifié,
• normes utilisées,
• signature juridiquement obligatoire.
Il faut joindre la déclaration de conformité à chaque livraison de produit.
DECLARATION CE DE CONFORMITE
EC Statement of conformity
EU Konformitätserklärung
Nous
JUMO REGULATION S.A.
We
Wir
7, Rue des Drapiers
Actipôle Borny
BP 45200
57075 METZ CEDEX 03
déclarons de notre seule responsabilité
que le produit :
bearing sole responsability, hereby declare
that the product :
Capteurs de température Type : Ch.P
Capteur de température de forme cylindrique monté sur un
élément de mesure peut être une résistance métallique
ou un thermocouple et doit obligatoirement être associé à un
boîtier de raccordement ‘d’ou ‘e’, muni de bornes d’un type
certifié. Le boîtier peut recevoir au maximum 6 capteurs.
Mode de protection : “e“ ou “d“,“tD“
erklären in alleiniger Verantwortung
Temperaturfühler Typ : CH.P
Temperaturfühler in Zylinderform auf ein Messelement, entweder ein
Metallwiderstand oder ein Thermoelement, gebaut und muss
obligatorischerweise an einen Anschlusskasten „d“ oder „e“ assoziiert
werden, ausgestattet mit Grenzen eines bestätigten Typs. Der Kasten
kann maximal 6 Fühler haben.
Protektionsart : “e“ oder “d“, “tD“
dass das product
selon commande :
about order :
gemäss Auftrag :
auquel se rapporte la présente déclaration est conforme aux normes ou aux documents normatifs suivants :
referred to by this statement is in conformity with the following standards or normative documents :
auf das sich diese Erklärung bezieht, mit der/den folgenden Norm(en) oder normativen Dokument(en) :
Désignation de la directive
Titre et/ou Numéro et date des normes
Provisions of the directive
Bestimmungen der Richtlinie
title and/or No. and date of the standards
Titel und/oder Nummer sowie Ausgabedatum der Normen
94/9/CE Appareils et systèmes de protection
destinés à être utilisés en atmosphères explosibles
EN 60079-0 : 2006
EN 60079-1 : 2007
EN 60079-7 : 2007
94/9/CE Apparat- und Systemprotektion
bestimmt für die Benutzung in explosiven Atmosphären
EN 61241-0 : 2006
EN 61241-1 : 2004
89/336/CEE modifiée par 92/31/CEE et 93/68/CEE
Compatibilité électromagnétique (CEM)
89/336/CEE geändert durch 92/31/CEE
Elektromagnetische Aufzeichnung (CEM
Principes définis par la Directive Basse Tension,
73/23/CEE modifiée par 93/68/CEE, concernant
la conformité du produit aux règles de l’art en matière de sécurité.
Prinzipien definiert durch die Regelung der Niedrigspannung,
73/23/CEE geändert durch 93/68/CEE, bezüglich
der Übereinstimmung des Produktes mit den Sicherheitsregeln
Attestation d’Examen CE de Type
LCIE 03 ATEX 6088 X + Avenant N.° 1 Rev.A
EC – Type Examination Certificate
EG – Baumusterprüfbescheinigung
Notification de l’évaluation relative à la
Qualité de production
LCIE 02 ATEX Q8003
Production Quality Assessment Notification
Anmeldung der Bewertung betreffend der Produktionsqualität
Organisme notifié agrée :
C 0081
LCIE 33 Avenue G Leclerc 92260 FONTENAY AUX ROSES
Quality insurance system approved :
Anerkanntes Qualitätssicherungsystem :
Metz, le
Lieu et date
Michel BELLIOT
Directeur
Par délégation autorisée/ Durch die befugte Delegation :
David BAUER, Responsable Service
Place and date
Ort und Datum
director
Geschäftsleiter
Personne autorisée/ autorisierte Person : Claude NOUSSBAUM
JUMO REGULATION S.A.
Téléphone : 03 87 37 53 00
Fax : 03 87 37 89 00
Figure 10 :
e-mail : [email protected]
N° Réf. : FEATEX15
Indice de révision : 3 du 09/06/05
exemples de déclaration de conformité CE.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
21
3 Mise en circulation des matériels électriques
3 Mise en circulation des matériels électriques
3.5
Organismes de contrôle notifiés européens
En Allemagne ainsi que dans les autres États Membres de l’Union Européenne, il y a des
« organismes de contrôle notifiés » qui sont autorisés à tester ou faire tester les matériels électriques ou les installations destinés à être utilisés dans une atmosphère explosible. Un certificat de
conformité CE établi par un de ces organismes notifiés est accepté par tous les autres États Membres, sans nouvelle vérification.
Nom
Pays
N°
ISSEP
Institut Scientifique des Services Publics
Belgique
0492
DEMKO
Denmarks Elektriske Materialkontrol
Allemagne
0539
PTB
Physikalisch-Technische-Bundesanstalt
Allemagne
0102
DEKRA EXAM
Allemagne
0158
TÜV Nord
Technischer Überwachungsverein Hannover
Allemagne
0044
TÜV Produkt-Service
Technischer Überwachungsverein Produkt-Service
Allemagne
0123
Zelm Ex
Prüf- und Zertifizierungsstelle Firma Zelm
Allemagne
0820
INERIS
Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques
France
0080
LCIE
Laboratoire Central des Industries Électriques
France
0081
EECS
Electrical Equipment Certification Service Health and Safety Executive
Grande
Bretagne
0600
SCS
Sira Certification Service
Grande
Bretagne
0518
CESI
Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano
Italie
0722
SNCH
Société Nationale de Certification et d’Homologation
Luxembourg
0499
KEMA
KEMA Registered Quality BV
Pays-Bas
0344
NEMKO
Norges Elektriske Materiellkontroll
Norwegen
0470
TÜV-A
Technischer Überwachungsverein-Austria
Norvège
0408
SP
Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut
Suède
0402
LOM
Laboratorio Oficial José Maria de Madariaga
Espagne
0163
electrosuisse SEV
Suisse
1258
Tableau 2 :
organismes de contrôle notifiés en Europe (extrait).
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
22
3 Mise en circulation des matériels électriques
4 Obligations du fabricant et de l’utilisateur
4.1
Fabricant
Le produit prêt à être livré doit être conforme au prototype pour lequel il y a un certificat de conformité. De plus, il faut soumettre le produit à un essai individuel. Lors de l’essai individuel, il faut
veiller tout particulièrement à tester toute pièce fabriquée et tout appareil final qui influencent la
protection contre les explosions.
Les essais sur prélèvement sont interdits.
Le fabricant confirme cela en établissant une déclaration de conformité et en apposant la
marque CE.
À des fins d’inspection, le fabricant permet à l’organisme de contrôle mandaté d’accéder aux installations d’enlèvement, d’essai et de stockage. Il met à disposition, sur demande, tous les documents importants.
Le fabricant conserve pendant au moins dix ans (après la date de la dernière fabrication) les documents techniques et la déclaration de conformité.
4.2
Utilisateur
L’utilisateur de matériels électriques et d’installations en atmosphères explosibles a également des
obligations d’après la directive 1999/92/CE de l’Union Européenne.
Il doit prendre des mesures pour qu’il soit possible de travailler sans danger.
Parmi ces mesures il y a l’établissement d’un "document relatif à la protection contre les explosions". Ce document contient le classement en zones du matériel, une évaluation des risques
d’explosion et les mesures de protection mises en œuvre.
L’utilisateur est responsable de l’utilisation exclusive de matériel autorisé et certifié dans une
atmosphère explosible.
Il est indispensable que les appareils et les installations soient vérifiés avant leur première mise en
service et à intervalles de temps réguliers, par un spécialiste ou un expert.
Il faut signaler immédiatement à l’autorité de surveillance les explosions survenues. Si certains
manques ou défauts mettent en danger les employés ou des tiers, il ne faut plus exploiter
l’installation.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
23
4 Obligations du fabricant et de l’utilisateur
5 Mesures de protection contre les explosions
En principe, dans les atmosphères explosibles, il faut mettre en œuvre des mesures de protection
pour éviter une explosion ou minimiser ses conséquences. Le but est d’empêcher qu’une atmosphère explosive dangereuse se forme (protection primaire contre les explosions) ou qu’une inflammation ait lieu (protection secondaire contre les explosions). S’il n’est pas possible de réaliser les
mesures de protection primaires et secondaires de façon satisfaisante ou suffisamment fiable, il
faut prendre des mesures supplémentaires : mesures de protection par construction.
Mesures de protection contre les explosions
Protection contre
les explosions primaire
Protection contre
les explosions secondaire
Protection contre les
explosions par construction
Figure 11 :
5.1
mesures de protection contre les explosions.
Protection contre les explosions primaire
En principe, les mesures de protection suivantes permettent d’empêcher la formation d’une
atmosphère explosive dangereuse :
• éviter, remplacer ou limiter les matières combustibles,
• utiliser des matières avec un point d’inflammation très élevé,
• empêcher le dépassement du point d’inflammation en limitant la température,
• limiter ou surveiller la concentration,
• utiliser des appareils détecteurs de gaz,
• inertisation avec des gaz ininflammables, par exemple azote, gaz carbonique, gaz rares,
• aérer (ventilation naturelle ou forcée),
• mesures par construction
(construction antidéflagrante, système de dépression, étanchéité, etc.).
Pour la poussière spécialement :
• nettoyer régulièrement les surfaces sur lesquelles la poussière peut se déposer,
• pour le nettoyage, utiliser de préférence un aspirateur
• ne pas utiliser d’air comprimé pour enlever la poussière déposée,
• mettre à la terre pour éviter les décharges électrostatiques,
• ne pas effectuer de soudages à proximité d’appareillages ou de canalisations qui conduisent la
poussière.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
24
5 Mesures de protection contre les explosions
5 Mesures de protection contre les explosions
5.2
Protection contre les explosions secondaire
Il faut prendre des mesures de protection contre les explosions secondaires si les mesures de protection primaires ne sont pas appliquées, ou ne le sont que partiellement, et si la sécurité obtenue
ainsi n’est pas suffisante. La protection secondaire contre les explosions permet d’éviter une
inflammation par les sources d’inflammation.
Mesures de protection :
• éviter les sources d’inflammation (flammes, étincelles, surfaces chaudes, etc.),
• utiliser des appareils électriques qui ne constituent pas une source d’inflammation,
• encapsuler les sources d’inflammation de l’atmosphère ambiante.
5.3
Protection contre les explosions par construction
Si les mesures primaires et secondaires n’offrent pas une protection sûre, il faut prendre des mesures de protection par construction.
Mesures de protection :
• construction antidéflagrante,
• système détendeur,
• système de dépression,
• empêcher la propagation des flammes et des explosions.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
25
5 Mesures de protection contre les explosions
6 Critères de sélection du matériel électrique
Le matériel électrique est utilisé dans des atmosphères explosibles très diverses avec des exigences très variables. Il faut des indications détaillées pour savoir si le matériel est adapté au lieu
d’utilisation.
C’est pourquoi les matériels électriques sont classés en groupes et marqués de façon précise (voir
exemple de la figure 12 et de la figure 13) conformément à la directive européenne 94/9/CE et aux
normes européennes (voir également EN 60079-0).
II 1 G Ex ia II C T6 Ga
Marque pour la protection contre les explosions
Groupe d’appareil
Catégorie d’appareil
Pour atmosphères gazeuses
Protection contre les explosions
Mode de protection
Groupe d’explosion
Subdivision supplémentaire du groupe d’explosion
si enveloppe antidéflagrante et sécurité intrinsèque
Classe de température
Niveau de protection de l’appareil
Figure 12 :
marquage du matériel pour zones explosibles - gaz.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
26
6 Critères de sélection du matériel électrique
6 Critères de sélection du matériel électrique
Pour le matériel électrique utilisé en présence de poussières, l’indication de la classe de température (T1 à T6) est remplacée par l’indication de la température de surface max. (Tx) du matériel
électrique ainsi que l’indice de protection IP XX.
Ce chapitre détaille les différents critères de sélection comme le mode de protection, la catégorie,
la groupe d’explosion et la classe de température.
II 2 D Ex t III A T225°C T480 295°C Db IP65
Marque pour la
protection contre
les explosions
Groupe d’appareil
Catégorie d’appareil
Pour atmosphères
poussiéreuses
Protection contre les explosions
Mode de protection
Groupe d’explosion
Subdivision supplémentaire
du groupe d’explosion si poussière
Température de surface max.
Température de surface max. si couche de poussière
de 480 mm d’épaisseur
Niveau de protection de l’appareil
Indice de protection
Figure 13 :
marquage du matériel pour zones explosibles - poussière.
Vous trouverez dans la norme EN 60079-0 les exigences générales pour tous les matériels électriques (gaz et poussière).
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27
6 Critères de sélection du matériel électrique
6 Critères de sélection du matériel électrique
6.1
Modes de protection pour gaz, brouillards, vapeurs
Mode de protection
Figure (atmosphère Ex
en gris)
Description du mode de protection
EN 60079-1
Enveloppe
antidéflagrante
"d"
Les pièces qui peuvent enflammer une atmosphère
explosive sont enfermées dans une enveloppe qui
résiste à la pression développée par l’explosion
interne d’un mélange explosif et qui empêche la
transmission de l’explosion à l’atmosphère explosive à l’extérieur de l’enveloppe.
S
EN 60079-2
Surpression interne
"p"
La pénétration de l’atmosphère ambiante dans
l’enveloppe du matériel électrique est empêchée
par le fait qu’un gaz neutre de protection ou de l’air
est maintenu à l’intérieur de l’enveloppe en surpression par rapport à l’atmosphère ambiante. La
surpression est maintenue avec ou sans circulation
continue du gaz neutre de protection.
P
Les pièces du matériel qui peuvent devenir une
source d’inflammation sont enfermées à demeure,
dans leur position, et noyées sous un matériau de
remplissage pour empêcher l’inflammation de
l’atmosphère explosive extérieure.
EN 60079-5
Remplissage
pulvérulent
"q"
Remarque :
ce mode de protection ne permet pas dans tous les
cas d’empêcher la pénétration de l’atmosphère explosive ambiante dans le matériel ou les composants Ex, et d’empêcher l’inflammation via le circuit
électrique. Toutefois il n’y a pas d’explosion externe
grâce au faible volume libre dans le matériau de
remplissage et grâce à la suppression des flammes
qui pourraient progresser dans des canaux à l’intérieur du matériau de remplissage.
EN 60079-6
Immersion dans l’huile
"o"
Le matériel électrique ou certains composants du
matériel électrique sont immergés dans un liquide
de protection de telle sorte que l’atmosphère
explosive qui peut se trouver au-dessus du liquide
ou à l’extérieur de l’enveloppe ne peut pas être
enflammée.
EN 60079-7
Sécurité augmentée
"e"
Dans ce cas, on prend des mesures, avec un très
haut degré de sécurité, pour empêcher l’apparition
de températures anormalement élevées et la naissance d’étincelles ou d’arcs électriques à l’intérieur
ou sur les composants extérieurs du matériel électrique (phénomènes qui ne se produisent pas en
fonctionnement normal).
keine
Zündquelle
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
28
6 Critères de sélection du matériel électrique
6 Critères de sélection du matériel électrique
Mode de protection
EN 60079-11
Sécurité intrinsèque
"i"
Figure (atmosphère Ex
en gris)
R
Description du mode de protection
Ce mode de protection a pris une importance
considérable à cause du développement de la métrologie et de la régulation. Il n’est pas appliqué aux
différents appareils ou matériels mais aux circuits
électriques. Ils sont composés de matériel électrique à sécurité intrinsèque et de matériel électrique
associé qui font l’objet d’exigences clairement
séparées.
L
C=
EN 60079-25
Systèmes
de sécurité intrinsèque
L N
Cette norme est une extension de la norme
EN 60079-11 Sécurité intrinsèque "i" dont il faut
appliquer les règles sur le matériel électrique des
systèmes électriques de sécurité intrinsèque,
exception faite du marquage défini dans le
Chapitre 12. On entend par là la totalité des matériels électriques reliés entre eux, documentée avec
une description du système, et dont les circuits
électriques utilisés partiellement ou totalement
dans une atmosphère explosible sont des circuits
électriques de sécurité intrinsèque.
L N
Si on utilise un système à sécurité intrinsèque, de
type bus de terrain, "FISCO" (Fieldbus Intrinsically
Safe Concept), on a recours à ce concept (norme)
associé à des circuits électriques à sécurité
intrinsèque.
EN 60079-27
Système à bus
de terrain
"FISCO"
L N
EN 60079-15
Non incendiaire
"n"
Cette norme est utilisée pour les appareils et
composants électriques du groupe II, de la catégorie 3 G (zone 2). Le matériel n’est pas en mesure
d’enflammer l’atmosphère explosive ambiante, en
fonctionnement normal.
EN 60079-18
Encapsulage
"m"
Les pièces qui pourraient enflammer une atmosphère explosive à cause d’étincelles ou d’un
échauffement sont enfermées dans une masse de
scellement de sorte que l’atmosphère explosive ne
puisse pas être enflammée.
R, C, L
EN 60079-28
Rayonnement optique
"op"
Tableau 3 :
Il faut empêcher grâce à un moyen adapté que le
rayonnement optique pénètre dans la zone
explosive et enflamme l’atmosphère.
Le rayonnement optique peut être produit par laser,
LED, lampes, guides d’ondes lumineuses, etc.
Les dispositifs optiques cités sont de plus en plus
souvent utilisés, entre autres pour les tâches de
mesure, de surveillance et de communication.
vue d’ensemble des modes de protection pour les gaz, brouillards, vapeurs.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
29
6 Critères de sélection du matériel électrique
6 Critères de sélection du matériel électrique
6.2
Modes de protection pour poussière combustible
Mode de protection
Figure (atmosphère Ex
en pointillés)
Description du mode de protection
EN 61241-1
Protection
par enveloppe
"tD"
La protection par enveloppe repose sur une limitation de la température maximale de surface et de la
pénétration de poussière dans l’enveloppe. On utilise des enveloppes "étanches aux poussières" ou
"abrités des poussières".
EN 61241-4
Surpression interne
"pD"
Une surpression par rapport à l’atmosphère ambiante empêche la formation d’une atmosphère
poussiéreuse explosive à l’intérieur de l’enveloppe.
O
P
EN 61241-11
Protection par
sécurité intrinsèque
"iD"
R
À l’intérieur du matériel électrique et des lignes de
jonction, l’énergie électrique est limitée de telle sorte qu’une atmosphère ambiante explosive ne peut
être enflammée ni par la formation d’étincelles, ni
par un échauffement.
L
C=
Les pièces sont enfermées dans une masse de
scellement de telle sorte qu’elles ne peuvent pas
enflammer un nuage ou un dépôt de poussières, à
cause d’étincelles ou d’un échauffement.
EN 61241-18
Protection par
encapsulage
"mD"
R, C, L
Tableau 4 :
vue d’ensemble des modes de protection pour les poussières.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
30
6 Critères de sélection du matériel électrique
6 Critères de sélection du matériel électrique
6.3
Niveaux de protection du matériel
6.3.1 Equipment Protection Levels (EPL)
Pour disposer d’une procédure de choix des appareils en zone explosible, différente des anciennes méthodes, on a introduit les niveaux de protection du matériel (EPL).
Le tableau ci-dessous montre l’affectation de principe des niveaux de protection du matériel en
fonction de la répartition des atmosphères explosibles en zones (voir Chapitre 7).
Zone
Niveau de protection du matériel (EPL)
0
"Ga"
1
"Ga" ou "Gb"
2
"Ga", "Gb" ou "Gc"
20
"Da"
21
"Da" ou "Db"
22
"Da", "Db" ou "Dc"
Tableau 5 :
relation entre zones et EPL.
Si les niveaux de protection du matériel sont indiqués lors de l’analyse de risque, il faut en tenir
compte lors du choix du matériel. Le tableau suivant montre la relation entre le matériel avec divers
modes de protection et les niveaux de protection.
EPL
Mode de protection
Abréviation
"Ga"
Sécurité intrinsèque
"ia"
Encapsulage
"ma"
Deux modes de protection indépendants qui satisfont chacun EPL "Gb"
Protection du matériel et systèmes de transmission
par le rayonnement optique
"Gb"
Enveloppe antidéflagrante
"d"
Sécurité augmentée
"e"
Sécurité intrinsèque
"ib"
Encapsulage
"m", "mb"
Immersion dans l’huile
"o"
Surpression interne
"p", "px" ou "py"
Remplissage pulvérulent
"q"
Concept de sécurité intrinsèque pour bus de terrain (FISCO)
Protection du matériel et systèmes de transmission
par le rayonnement optique
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
31
6 Critères de sélection du matériel électrique
6 Critères de sélection du matériel électrique
EPL
Mode de protection
Abréviation
"Gc"
Sécurité intrinsèque
"ic"
Encapsulage
"mc"
Non-producteur d’étincelles
"n" ou "nA"
À respiration limitée
"nR"
À énergie limitée
"nL"
Appareil producteur d’étincelles
"nC"
Surpression interne
"pz"
Concept non-incendiaire pour bus de terrain (FNICO)
Protection du matériel et systèmes de transmission
par le rayonnement optique
"Da"
"Db"
"Dc"
Sécurité intrinsèque
"iD"
Encapsulage
"mD"
Protection par enveloppe
"tD"
Sécurité intrinsèque
"iD"
Encapsulage
"mD"
Protection par enveloppe
"tD"
Surpression interne
"pD"
Sécurité intrinsèque
"iD"
Encapsulage
"mD"
Protection par enveloppe
"tD"
Surpression interne
"pD"
Tableau 6 :
relation entre modes de protection et niveaux de protection du matériel.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
32
6 Critères de sélection du matériel électrique
6 Critères de sélection du matériel électrique
6.4
Matériel avec mode de protection "ia"/"ib"/"ic"
Le matériel électrique à sécurité intrinsèque (Chapitre 17 « Essai d’homologation (sécurité
intrinsèque) ») et les composants à sécurité intrinsèque du matériel électrique associé doivent présenter le niveau de protection "ia", "ib" ou "ic", conformément à la norme EN 60079-11.
Niveau de protection "ia"
Niveau de protection "ib"
Niveau de protection "ic"
Circuit électrique à sécurité intrinsèque du matériel électrique du
niveau de protection "ia".
Ils ne doivent provoquer aucune
inflammation s’il y a deux
défaillances, en fonctionnement
normal et dans le cas le plus
dévaforable.
Circuit électrique à sécurité intrinsèque du matériel électrique du
niveau de protection "ib".
Ils ne doivent provoquer aucune
inflammation s’il y a une
défaillance, en fonctionnement
normal et dans le cas le plus
dévaforable.
Circuit électrique à sécurité intrinsèque du matériel électrique du
niveau de protection "ic".
Ils ne doivent provoquer aucune
inflammation en fonctionnement
normal.
Le concept de défaillance ne
s’applique pas.
En cas d’inflammation à cause d’étincelles, on applique pour "ia" et "ib" un coefficient de sécurité de 1,5,
pour "ic" un coefficient de sécurité de 1,0 par rapport à la tension ou le courant, ou bien une combinaison
des deux.
Tableau 7 :
affectation du matériel à sécurité intrinsèque à un niveau de protection.
Dans la zone à risque d’explosion 0, il faut utiliser du matériel de catégorie "ia".
Dans les zones à risque d’explosion 1 et 2, on peut utiliser du matériel de catégorie "ia" ou "ib .
Dans la zone à risque d’explosion 2, on peut utiliser du matériel avec un niveau de protection " ia",
"ib" ou "ic". La répartition en zones à risque d’explosion est détaillée dans le Chapitre 7
« Classement en zones ».
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
33
6 Critères de sélection du matériel électrique
6 Critères de sélection du matériel électrique
6.5
Groupes d’explosion
À cause des différentes conditions ambiantes sur site, on classe le matériel électrique pour atmosphères explosibles en groupes. On différencie ici les groupes d’explosion I, II et III.
Groupe d’explosion I
Groupe d’explosion II
Groupe d’explosion III
Matériel électrique
pour mines grisouteuses,
par ex. industrie minière :
poudre de charbon, grisou
Matériel électrique pour toutes les atmosphères explosibles, sauf les mines grisouteuses, par ex. industrie
chimique : colorant, acétylène
Matériel électrique pour les atmosphères poussiéreuses explosives,
sauf les mines grisouteuses, par ex.
fibres, farine, métal
Tableau 8 :
groupes d’explosion.
Pour les modes de protection "Enveloppe antidéflagrante d" et "Sécurité intrinsèque i" ainsi que le
mode de protection n (nC, nL), le groupe II est subdivisé.
Comme on utilise divers matériaux et gaz combustibles avec différentes énergies d’amorçage, on
a créé des subdivisions : groupes IIA, IIB et IIC.
Groupe d’explosion II
IIA
IIB
IIC
Gaz d’essai typique
propane
éthylène
hydrogène
Énergie d’amorçage nécessaire
(milli-watt-secondes)
forte
0,26 mWs
moyenne
0,06 mWs
faible
0,019 mWs
Tableau 9 :
groupes d’explosion IIA, IIB et IIC.
Le risque d’explosion des gaz croît avec la lettre caractéristique. L’hydrogène a besoin de l’énergie
d’amorçage la plus faible et présente donc le risque d’explosion le plus grand. Le matériel pour le
groupe d’explosion IIC convient automatiquement pour une utilisation dans le groupe IIA ou IIB.
Le groupe d’explosion IIB convient pour une utilisation dans le groupe IIA.
Pour l’"enveloppe antidéflagrante" (EN 60079-1), les gaz et les vapeurs sont classés en fonction
de "l’Interstice Expérimental Maximal de Sécurité" (MESG - Maximum Experimental Save Gap). On
considère qu’en cas d’inflammation, seule une faible partie de l’énergie peut s’échapper de l’enveloppe via un interstice. Cette énergie qui s’échappe est inférieure à l’énergie minimale d’amorçage
de l’atmosphère explosive ambiante.
Groupe d’explosion II
IIA
IIB
IIC
Interstice Expérimental Maximal de Sécurité MESG
> 0,9 mm
0,5 à 0,9 mm
< 0,5 mm
Tableau 10 :
Interstice Expérimental Maximal de Sécurité.
Pour la « sécurité intrinsèque » (EN 60079-11), les gaz et les vapeurs sont classés en fonction du
rapport entre leur courant minimal d’inflammation (CMI) et le courant minimal d’inflammation du
méthane de laboratoire (Minimum Ignition Current - MIC). La méthode de détermination du rapport
MIC est décrite dans l’annexe B de la norme européenne EN 60079-11. L’annexe A de la norme
EN 60079-0 contient des indications concrètes sur le classement des gaz et des vapeurs.
Groupe d’explosion II
IIA
IIB
IIC
Rapport MIC
> 0,8
0,45 à 0,8
< 0,45
Tableau 11 :
courant minimal d’inflammation.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
34
6 Critères de sélection du matériel électrique
6 Critères de sélection du matériel électrique
Le groupe d’explosion III est également subdivisé en trois classes :
Groupe d’explosion III
IIIA
IIIB
Matériaux
Particules en
suspension
combustibles
Poussière non Poussière
conductrice
conductrice
Tableau 12 :
IIIC
groupes d’explosion IIIA, IIIB et IIIC.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
35
6 Critères de sélection du matériel électrique
6 Critères de sélection du matériel électrique
6.6
Température de surface - Classes de température
Dans une atmosphère explosive, une température de surface élevée d’un matériel électrique peut
provoquer une inflammation due à la chaleur.
6.6.1
Groupe d’explosion I
Pour le matériel électrique du groupe d’explosion I, en général on définit une température de surface maximale de : 150 °C s’il y a dépôt de poussière de charbon (en couche),
450 °C sans dépôt de poussière de charbon.
6.6.2
Groupe d’explosion II
Pour le groupe d’explosion II, on a déterminé la température d’inflammation de substances
combustibles et défini des classes de température. Le matériel électrique est affecté à une classe
de température en fonction de sa température de surface maximale (EN 60079-0).
Classe de
température
Température de surface maximale
admissible du matériel
Température d’inflammation
des substances combustibles
T1
450 °C
> 450 °C
T2
300 °C
> 300
450 °C
T3
200 °C
> 200
300 °C
T4
135 °C
> 135
200 °C
T5
100 °C
> 100
135 °C
T6
85 °C
> 85
100 °C
Tableau 13 :
groupe d’explosion II.
• Ces indications se rapportent à une température ambiante de +40° C
pour le matériel électrique.
• La température d’inflammation la plus faible de l’atmosphère explosive doit être supérieure à la
température de surface maximale du matériel électrique.
• En cas de défaillance, il ne faut pas dépasser la température limite du matériel électrique.
• Il faut tenir compte d’un écart de sécurité pour T1 et T2 d’au moins 10 K,
pour T3 à T6 d’au moins 5 K.
Exemple 1 :
L’essence a une température d’inflammation comprise entre 220 et 300 °C, dans cette atmosphère
on ne peut donc utiliser que du matériel électrique des classes de température T3 à T6.
Exemple 2 :
En cas de défaillance, un matériel électrique a une température de surface de 140 °C. C’est pourquoi on ne peut l’utiliser que pour les classes de température T1 à T3. Il n’est pas possible de l’utiliser dans une atmosphère avec du sulfure de carbone ou de l’éther éthylique (Chapitre 6.7
« Répartition des gaz et vapeurs combustibles dans les groupes d’explosion et les classes de
température »).
6.6.3
Groupe d’explosion III
Pour le matériel du groupe III, on définit une température de surface maximale avec et sans couche
de poussière (Chapitre 9.3 « Limitation de température en cas de poussière dans les zones Ex »).
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
36
6 Critères de sélection du matériel électrique
6 Critères de sélection du matériel électrique
6.7
Répartition des gaz et vapeurs combustibles
dans les groupes d’explosion et les classes de température
Groupe
d’explosion T1
(450 °C)
Classes de température
T2
(300 °C)
T3
(200 °C)
T4
(135 °C)
aldéhyde
acétique
(140 °C)
I
méthane
IIA
acétone
(540 °C)
1,2-dichloréthane (440 °C)
essence
(220 à 300 °C)
ammoniac
(630 °C)
cyclohexane
(430 °C)
carburant Diesel
(220 à 300 °C)
benzène
(555 °C)
i-acétate d’amyle carburant avion
(380 °C)
(220 à 300 °C)
éthane
(515 °C)
n-butane
(365 °C)
fuel
(220 à 300 °C)
ester
acétique
(460 °C)
n-alcool
butylique
(340 °C)
n-hexane
(240 °C)
éthanol
(425 °C)
glycol
(335 °C)
éthylène
(425 °C)
acide sulfhydrique
(270 °C)
T5
T6
(100 °C) (85 °C)
acide
acétique
(485 °C)
oxyde de
carbone
(605 °C)
méthanol
(455 °C)
propane
(470 °C)
toluène
(535 °C)
IIB
gaz de ville
(560 °C)
éther
sulfurique
(180 °C)
oxyde
d’éthylène
(440 °C)
IIC
Tableau 14 :
hydrogène
(560 °C)
acétylène
(305 °C)
sulfure
de carbone
(95 °C)
classes de température/groupes de gaz (extrait).
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
37
6 Critères de sélection du matériel électrique
7 Classement en zones
Comme dans une zone explosible, l’atmosphère explosive n’est pas présente en permanence, on
classe les zones en fonction de la probabilité d’apparition de l’atmosphère explosive.
Vous trouverez une classification en zones dans le "Décret sur les installations électriques en atmosphères explosibles" et également dans les normes EN 60079-10-1 (gaz) et EN 60079-10-2
(poussière).
Zones Ex
Emplacement
dans lequel une
atmosphère explosible ...
On y trouve en général ...
Aucune source
d’inflammation active ...
Gaz, vapeurs, brouillard (EN 60079-10-1)
Zone 0
Présence permanente
ou pendant de longues
périodes
[> 1000 heures/an]
Uniquement à l’intérieur des Fonctionnement normal, perréservoirs ou des appareilla- turbations du fonctionnement
ges
rares et perturbations du
fonctionnement fréquentes
Zone 1
Présence occasionnelle
[10 - 1000 heures/an]
À proximité immédiate de la Fonctionnement normal
zone 0, portes d’alimentation, perturbations du fonctionnement fréquentes
orifices de remplissage/de
vidange, etc.
Zone 2
Présence rare
et sur une courte période
[< 10 heures/an]
Autour des zones 0 et 1 ou
des raccords à bride
Fonctionnement normal
Poussières (EN 60079-10-2)
Zone 20
Sous forme d’un nuage de
poussière combustible en mélange avec l’air
Présence permanente
ou pendant de longues
périodes ou fréquente
[> 1000 heures/an]
Uniquement à l’intérieur des
appareillages, des réservoirs
(broyeurs, séchoirs, mélangeurs), canalisations
Fonctionnement normal, perturbations du fonctionnement
rares et perturbations du
fonctionnement fréquentes
Zone 21
Occasionnellement des tourbillons de dépôts de poussière
Présence occasionnelle
[10 - 1000 heures/an]
Atmosphère ambiante de stations de chargement ou de
prélèvement de poussière par
exemple, ou atmosphère de
gisements de poussière
Fonctionnement normal pour
la poussière en nuage et perturbations du fonctionnement
rares pour la poussière en
couche
Zone 22
Présence rare
et sur une courte période
[< 10 heures/an]
Fonctionnement normal
Emplacements dans lesquels de la poussière peut
apparaître à cause de défauts
d’étanchéité ou peut se déposer.
Tableau 15 :
répartition en zones.
Le maître d’œuvre ou l’utilisateur d’une installation doit évaluer si un emplacement est exposé à
un risque d’explosion et il doit choisir le type de zone correspondant.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
38
7 Classement en zones
7 Classement en zones
Figure 14 :
exemple - transport de matières dangereuses.
ventilateur refoulant
réchauffeur d’air
filtre
¥
Local de pulvérisation
sans verrouillage
collecteur
¥
ventilateur aspirant
Local de pulvérisation
avec verrouillage
réchauffeur d’air
(par ex. ventilation
avec air comprimé)
ventilateur refoulant
¥
filtre
collecteur
¥
Zone 2
Figure 15 :
ventilateur aspirant
exemple - utilisation de colorants ou de peintures.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
39
7 Classement en zones
7 Classement en zones
1m
Zone 0
Figure 16 :
Zone 1
Zone 2
Ventilation naturelle ou forcée
exemple - installation d’épuration des eaux d’égout - tour de putréfaction
avec cage d’escalier.
Local de fabrication
principal “A”
Local du
réacteur “B” Couloir
Ascenseur
Locaux
sociaux
Bureaux
Stock
Centre de distribution
Zone 0
Figure 17 :
Zone 1
Zone 2
Ventilation naturelle ou forcée
exemple - unité de production de chimie industrielle.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
40
7 Classement en zones
7 Classement en zones
Sans surveillance de la concentration
Avec surveillance de la concentration
Zone 0
Figure 18 :
Zone 2
Détecteur
de gaz
Ventilation
forte
Ventilation naturelle
ou forcée
exemple - installation de production avec et sans surveillance.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
41
7 Classement en zones
8 Classement en groupes d’appareils et catégories
D’après la directive 94/9/CE de l’Union Européenne, les appareils sont en plus classés en groupes
d’appareils et en catégories. L’affectation à un groupe d’appareils et une catégorie fait partie du
marquage de l’appareil requis par la directive (Chapitre 3.3 « Marquage »). Ces indications permettent de savoir clairement dans quelles zones on peut utiliser l’appareil.
Groupe
d’appareils
Catégorie
Zone d’utilisation : atmosphères Ex,
travaux souterrains et installations de surface des mines grisouteuses
I
M1
Zones mises en danger par le grisou Très haut niveau de protection.
(ou des poussières) en permanence Niveau de protection requis assuré dans le
cas de l’apparition de deux défauts indépenou sur de longues périodes.
dants l’un de l’autre.
Second moyen indépendant pour assurer le
niveau de protection requis.
Doit rester opérationnel en présence
d’atmosphères explosives !
I
M2
Zones qui peuvent être mises en
Haut niveau de protection.
danger par le grisou (ou des poussiè- Il doit être possible de couper l’alimentation
res).
en énergie de l’appareil.
Groupe
d’appareils
Catégorie
Zone d’utilisation :
atmosphères Ex hormis les mines grisouteuses
II
1G
1D
Gaz, brouillard, vapeurs
poussières
Très haut niveau de protection.
Niveau de protection requis assuré dans le
cas de l’apparition de deux défauts indépendants l’un de l’autre.
Second moyen indépendant pour assurer le
niveau de protection requis.
II
2G
2D
Gaz, brouillard, vapeurs
poussières
Haut niveau de protection.
II
3G
3D
Gaz, brouillard, vapeurs
poussières
Niveau de protection normal.
Tableau 16 :
répartition en groupes et catégories.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
42
8 Classement en groupes d’appareils et catégories
9 Exigences relatives au matériel électrique
Ce chapitre ne contient qu’un court résumé des exigences relatives au matériel électrique pour les
différentes zones Ex. Vous trouverez des détails dans chaque norme.
9.1
Zones gazeuses (EN 60079-14)
9.1.1
Zone Ex 0
• Il ne faut utiliser que du matériel électrique conforme au mode de protection normalisé
(Chapitre 6 « Critères de sélection du matériel électrique »).
• Le matériel électrique et les circuits électriques ne peuvent être utilisés dans la zone 0 que s’ils
sont conformes à la norme EN 60079-11, niveau de protection "ia".
• Il faut protéger les lignes contre les chocs mécaniques, avec une armature par exemple.
• Il faut repérer les câbles et les lignes des circuits électriques à sécurité intrinsèque.
Si on effectue un marquage de couleur, il faut utiliser la couleur "bleu".
• À l’intérieur de la zone 0, il faut une liaison équipotentielle locale supplémentaire.
• On ne peut pas interconnecter plusieurs circuits électriques à sécurité intrinsèque sans un
nouveau certificat délivré par un organisme de contrôle reconnu.
• Une alternative peut être de doubler la protection contre les explosions (redondance de deux
modes de protection indépendants suivant la norme EN 60079-26).
• En cas de séparation des zones avec une gaine de protection, celle-ci doit être en acier chromé
d’au moins 1 mm.
9.1.2
Zone Ex 1
• Il ne faut utiliser que du matériel électrique conforme au mode de protection normalisé, à
l’exception des câbles et des lignes (Chapitre 6 « Critères de sélection du matériel électrique »).
• Le matériel à sécurité intrinsèque doit présenter le niveau de protection "ib" au moins.
• Il faut installer le matériel électrique associé, comme l’alimentation, les barrières de sécurité,
etc., à l’extérieur de la zone dangereuse, dans la mesure où il n’est pas protégé contre les explosions par un autre mode de protection.
• Si plusieurs circuits électriques à sécurité intrinsèque sont interconnectés, il faut fournir une
preuve chiffrée de la sécurité intrinsèque.
• L’interconnexion de matériels dans des circuits électriques à sécurité intrinsèque est autorisée.
Le matériel ne doit pas être surchargé en courant ou en tension.
• Les lignes de raccordement à sécurité intrinsèque ne doivent pas cheminer avec les autres
lignes de raccordement.
• Il faut repérer les câbles et les lignes des circuits électriques à sécurité intrinsèque.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
43
9 Exigences relatives au matériel électrique
9 Exigences relatives au matériel électrique
9.1.3
Zone Ex 2
• On peut utiliser du matériel agréé pour la zone 0 et la zone 1.
• On peut utiliser du matériel électrique construit spécialement pour la zone 2 (catégorie 3) (par
exemple avec le mode de protection "n" suivant la norme EN 60079-15). Il doit satisfaire les exigences essentielles de sécurité et de santé. Le fabricant doit au moins suivre la procédure relative au contrôle interne de fabrication (voir directive de l’UE, annexes II et VIII).
• Le matériel à sécurité intrinsèque admissible doit présenter le niveau de protection "ic" au
moins.
• Le matériel à l’intérieur duquel apparaît, en fonctionnement normal, une étincelle, un arc électrique ou des températures inadmissibles, peut être utilisé si :
- son boîtier présente un indice de protection IP 54 au moins et il faut une dépression interne
de 300 Pa pendant plus de 80 s pour descendre à 150 Pa (boîtier résistant au gaz)
ou bien
- son boîtier dispose d’un dispositif de surpression simple.
• Le matériel électrique doit satisfaire les conditions suivantes :
- le matériel avec des composants actifs nus, destiné à une utilisation en plein air, doit présenter l’indice de protection IP 54 au moins. Dans les espaces fermés, l’indice de protection
IP 40 suffit.
- Le matériel avec que des composants isolés, destiné à une utilisation en plein air, doit présenter l’indice de protection IP 44 au moins. Dans les espaces fermés, l’indice de protection
IP 20 suffit.
• Matériel électrique ordinaire (voir EN 60079-11).
Pour le matériel de zone 2, le fabricant doit faire les indications suivantes entre autres :
• Homologation pour une utilisation en zone 2.
• Indication de la température de surface maximale en fonctionnement ;
classement dans une classe de température.
• Pour les lampes : indication sur l’homologation pour une utilisation en plein air et/ou risque mécanique.
Remarque :
sur une chaîne de mesure, il ne faut pas mélanger des appareils de catégorie 3 avec des appareils
de catégories 1 et 2.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
44
9 Exigences relatives au matériel électrique
9 Exigences relatives au matériel électrique
9.2
Zones poussiéreuses (EN 60079-14)
9.2.1
Zone Ex 20
• On ne peut utiliser que du matériel électrique qui est testé et certifié pour cela (examen de
conformité).
• Le boîtier doit être étanche à la poussière (IP 6X) conformément à la norme EN 60529.
• Il faut indiquer la température de surface maximale admissible.
• Marquage de l’appareil II 1D.
9.2.2
Zone Ex 21
• Il faut un examen de conformité
• Le boîtier doit être étanche à la poussière (IP 6X) conformément à la norme EN 60529.
• Il faut indiquer la température de surface maximale admissible.
• Marquage de l’appareil II 2D.
9.2.3
Zone Ex 22
- Il est possible d’utiliser du matériel électrique sans certificats d’essai particuliers dans la mesure
où il est conforme au mode de protection normalisé et qu’il satisfait les règles qui suivent.
• Le matériel doit être étanche à la poussière (au moins IP5X) conformément à la
norme EN 60529.
• Marquage de l’appareil II 3D.
Remarque :
si la poussière est conductrice (électriquement), même dans la zone 22, il faut utiliser des appareils
avec certificat de conformité au moins de catégorie II 2D.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
45
9 Exigences relatives au matériel électrique
9 Exigences relatives au matériel électrique
9.3
Limitation de température en cas de poussière dans les zones Ex
La température de surface du matériel doit rester inférieure à une certaine valeur pour éviter
l’inflammation de la poussière en nuage ou en couche (déposée sur le matériel).
Pour cela, il faut satisfaire les conditions suivantes (voir EN 60079-14) :
• la température de surface ne doit pas être supérieure à 2/3 de la température d’inflammation
(en °C) du mélange poussière/air.
• Dans le cas des surfaces pour lesquelles il n’y a pas de moyen efficace pour empêcher le dépôt
dangereux de poussière inflammable, il y a deux méthodes différentes – A et B – de "protection
par enveloppe" pour atteindre un degré de protection équivalent (voir EN 61241-1).
Température de surface maximale admissible
du matériel en °C
Avec la méthode A, si l’épaisseur de la couche de poussière est de 5 mm, la température de surface ne doit pas dépasser la température d’auto-inflammation de la poussière moins 75 °C.
Si l’épaisseur de la couche de poussière est > 5 mm et < 50 mm, il faut encore réduire la température de surface.
Figure 19 :
400
Température
d’auto-inflammation
d’une couche de 5 mm
d’épaisseur
300
400 °C £ T5 mm
200
320 °C £ T5 mm < 400 °C
250 °C £ T5 mm < 320 °C
100
0
0
10
20
30
40
50
Épaisseur de la couche en mm
diminution de la température de surface maximale admissible lorsque
l’épaisseur de la couche de poussière augmente.
Avec la méthode B, si l’épaisseur de la couche de poussière est de 12,5 mm, la température de
surface ne doit pas dépasser la température d’auto-inflammation de la poussière moins 25 °C.
Dans les installations où l’épaisseur de la couche de poussières est > 50 mm (méthode A) ou
> 12,5 mm (méthode B) sur les boîtiers, il est admis d’indiquer la température de surface maximale
TL, par ex. TL = T450 290 °C.
L’épaisseur de poussière est indiquée en mm, à côté de la température de surface.
Le fabricant détermine l’épaisseur de la poussière.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
46
9 Exigences relatives au matériel électrique
10 Relation entre zone et catégorie
Directive 1999/92/CE
Directive 94/9/CE
Classement en zones
Conformité du matériel
Définition
Catégorie
Gaz
Poussière
Atmosphère explosive
présente
Gaz
Poussière
Zone 0
Zone 20
permanente, pendant de longues
périodes, fréquente
1G
1D
Zone 1
Zone 21
occasionnelle
2G
2D
Zone 2
Zone 22
rare et pendant
de courtes périodes
3G
3D*
* Si la poussière est conductrice, il faut utiliser du matériel électrique de catégorie 2D au moins.
Tableau 17 :
classement en zones et catégories.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
47
10 Relation entre zone et catégorie
11 Indices de protection
Les boîtiers du matériel électrique utilisé dans les différentes zones doivent présenter des indices
de protection déterminés. Le tableau montre la relation entre les chiffres caractéristiques et les mesures de protection. La norme EN 60529 définit les indices de protection et contient également une
description des critères d’essai.
Exemple
IP XX
Chiffre
IP 5 4
5
4
= protégé contre la poussière
= protégé contre les projections d’eau de toutes directions
Premier chiffre
Deuxième chiffre
Protection
contre les contacts
Protection
contre les corps solides
Protection
contre les liquides
0
Pas de protection
Pas de protection
Pas de protection
1
Protégé contre l’accès du
dos de la main
Protégé contre les corps
solides supérieurs
à 50 mm ø
Protégé contre les chutes verticales
de gouttes d’eau
2
Protégé contre l’accès des
doigts
Protégé contre les corps
solides supérieurs
à 12,5 mm ø
Protégé contre les chutes de gouttes
d’eau jusqu’à 15° de la verticale
3
Protégé contre l’accès d’un
outil
Protégé contre les corps
solides supérieurs
à 2,5 mm ø
Protégé contre l’eau en pluie
jusqu’à 60° de la verticale
4
Protégé contre l’accès d’un
fil
Protégé contre les corps
solides supérieurs
à 1,0 mm ø
Protégé contre les projections d’eau
de toutes directions
5
Protégé contre l’accès d’un
fil
Protégé contre les
poussières
Protégé contre les jets d’eau de
toutes directions à la lance
6
Protégé contre l’accès d’un
fil
Étanche à la poussière
Protégé contre les projections d’eau
assimilables aux paquets de mer
7
-
-
Protégé contre les effets de
l’immersion
8
-
-
Protégé contre les effets
prolongés de l’immersion
sous pression
Tableau 18 :
mesures de protection des boîtiers.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
48
11 Indices de protection
12 Matériel électrique ordinaire
La norme EN 60079-11 autorise le matériel électrique ordinaire en dehors de la zone Ex 0 sous les
conditions suivantes :
• il doit être conforme aux règles de construction de la norme EN 60079-11,
• il ne doit contenir aucune source de tension propre,
• il ne doit contenir aucune source d’inflammation potentielle,
• le matériel est alimenté par un circuit électrique à sécurité intrinsèque,
• il doit être affecté à une classe de température.
Sources d’énergie
Composants passifs
Réservoir d’énergie
Thermocouple
Photodiode
Valeurs max.
1,5 V ; 100 mA ; 25 mW
Commutateur
Résistance
Semi-conducteur ordinaire
Potentiomètre
Condensateur
Bobine
Tableau 19 :
matériel électrique ordinaire.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
49
12 Matériel électrique ordinaire
13 Mode de protection Ex "i" (sécurité intrinsèque)
Le mode de protection Ex "i" est une mesure de protection contre les explosions de type
secondaire. Il est nécessaire si on ne peut pas empêcher la naissance d’une atmosphère explosive. C’est pourquoi il faut empêcher la libération de l’énergie nécessaire à l’inflammation de
l’atmosphère explosive.
Cette énergie provient de :
• échauffement du matériel électrique ou des lignes,
• étincelles produites à l’ouverture et à la fermeture du circuit électrique pendant le fonctionnement ou en cas de défaillance (court-circuit et mise à la terre),
• étincelles produites par des décharges d’énergie électrostatique.
Il est possible d’empêcher cela en limitant :
• la tension,
• le courant,
• la puissance,
• les capacités,
• les inductances.
La limitation permet de maintenir l’énergie qui apparaît en fonctionnement normal ou en cas de défaillance à un niveau qui ne provoque pas d’inflammation.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
50
13 Mode de protection Ex "i" (sécurité intrinsèque)
13 Mode de protection Ex "i" (sécurité intrinsèque)
13.1 Lexique suivant la norme EN 60079-11
Circuit électrique à sécurité intrinsèque
L’énergie du circuit électrique est limitée de telle sorte qu’elle ne suffise pas à provoquer une
inflammation. Cela s’applique aussi bien à la naissance d’une étincelle qu’aux effets thermiques.
Les conditions d’essai avec certaines atmosphères explosives sont définies. Les essais comprennent le fonctionnement normal et des conditions de défaut déterminées.
Matériel électrique
Un matériel électrique est un ensemble de composants électriques et de circuits électriques ou de
parties de circuits électriques qui se trouvent généralement dans un seul et même boîtier.
Matériel électrique à sécurité intrinsèque
Matériel électrique dans lequel tous les circuits électriques sont à sécurité intrinsèque.
Matériel électrique associé
Matériel électrique dans lequel tous les circuits électriques ne sont pas à sécurité intrinsèque.
Toutefois, par construction, les circuits électriques qui ne sont pas à sécurité intrinsèque ne peuvent pas agir sur les circuits électriques à sécurité intrinsèque. Le marquage du matériel associé
est entre parenthèses, par ex. II (1) G [Ex ia] II C.
Un matériel électrique associé peut être utilisé dans une atmosphère explosible, pour une certaine
protection (mode de protection suivant la norme EN 60079-0). Si la protection est insuffisante, il
faut l’utiliser à l’extérieur de l’atmosphère explosible.
Exemple :
un convertisseur de mesure (JUMO dTRANS T02) ne se trouve pas dans une atmosphère explosible mais il est raccordé à un thermocouple qui se trouve dans une atmosphère explosible. Seul le
circuit électrique d’entrée du convertisseur de mesure est à sécurité intrinsèque.
Fonctionnement normal
Un matériel électrique à sécurité intrinsèque ou un matériel électrique associé est en mode normal
s’il fonctionne dans un environnement électrique et mécanique conforme à ses valeurs nominales.
Il faut l’utiliser entre les limites définies par le fabricant.
Défaillance
Les composants ou isolements défectueux, les séparations ou liaisons entre composants défectueuses doivent être considérés comme des défaillances si la sécurité intrinsèque d’un circuit électrique dépend d’eux.
Remarques :
• si une défaillance provoque une ou plusieurs autres défaillances, la défaillance initiale et la défaillance consécutive sont considérées comme une seule défaillance.
• L’utilisation d’un appareil de contrôle à étincelles dans un circuit électrique pour produire des
coupures, des courts-circuits ou des mises à la terre doit être considéré comme essai du fonctionnement normal.
Composants/sous-groupes insensibles aux perturbations
Composants et sous-groupes dont l’endommagement pendant le fonctionnement ou le stockage
n’agit pas sur la sécurité intrinsèque du circuit électrique. Lors de l’essai relatif à la sécurité intrinsèque, il faut les considérer comme insensibles aux perturbations.
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51
13 Mode de protection Ex "i" (sécurité intrinsèque)
14 Matériel électrique à sécurité intrinsèque
Il faut respecter les exigences de la norme EN 60079-11 sécurité intrinsèque "i", section 6, relatives au mode de protection du matériel à sécurité intrinsèque et au matériel associé. Il faut également tenir compte des règles générales de la norme EN 60079-0.
14.1 Câblage
Diamètre
Section de fil
T1 - T4 et groupe I
T5
T6
mm
mm2
A
A
A
0,035
0,000962
0,53
0,48
0,43
0,050
0,00196
1,04
0,93
0,84
0,100
0,00785
2,10
1,90
1,70
0,200
0,0134
3,70
3,30
3,00
0,350
0,0962
6,40
5,60
5,00
0,500
0,196
7,70
6,90
6,70
Tableau 20 :
Courant max. admissible
pour la répartition en classes de température
section et diamètre du cuivre dans les classes de température.
14.2 Montage des composants
La fixation des composants doit être fiable pour empêcher une diminution de leurs écartements. Si
on utilise une masse de remplissage, il faut veiller à ce que les composants ou les connexions ne
soient pas endommagés pendant le remplissage.
14.3 Boîtier
Si l’accès à des pièces conductrices peut agir sur la sécurité intrinsèque, il faut prévoir un boîtier
avec un indice de protection au moins IP 20 suivant la norme EN 60529.
En général, pour les mines, les travaux souterrains et les installations de surface des mines, il faut
prévoir l’indice de protection IP 54 suivant la norme EN 60529.
14.4 Bornes de raccordement
L’écart minimal entre les pièces de raccordement à sécurité intrinsèque et les pièces de raccordement associés ou les conducteurs nus est égal à 50 mm. Il est possible de séparer avec des parois
isolantes ou métalliques mises à la terre.
14.5 Connecteurs
Ils doivent être séparés entre les circuits électriques à sécurité intrinsèque et ceux qui ne sont pas
à sécurité intrinsèque ; il faut empêcher leur permutation de façon sûre.
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52
14 Matériel électrique à sécurité intrinsèque
14 Matériel électrique à sécurité intrinsèque
14.6 Pistes conductrices
Largeur minimale
de la piste conductrice
Tableau 21 :
Courant max. admissible
pour la répartition en classes de température
T1 - T4 et groupe I
T5
T6
mm
A
A
A
0,075
0,8
0,6
0,5
0,1
1,0
0,8
0,7
0,125
1,2
1,0
0,8
0,15
1,4
1,1
1,0
0,2
1,8
1,4
1,2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2,0
9,9
7,9
6,9
2,5
11,6
9,3
8,1
3,0
13,3
10,7
9,3
4,0
16,4
13,2
11,4
5,0
19,3
15,5
13,5
6,0
22,0
17,7
15,4
classement des pistes conductrices sur les circuits imprimés
dans les classes de température (extrait).
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53
14 Matériel électrique à sécurité intrinsèque
14 Matériel électrique à sécurité intrinsèque
14.7 Distances explosives, lignes de fuite
et écartements dans le remplissage
Les distances explosives, les lignes de fuite et les écartements dans le remplissage entre les pièces conductrices nues :
• d’un circuit électrique à sécurité intrinsèque et d’un circuit électrique qui n’est pas à sécurité
intrinsèque,
• de deux circuits électriques à sécurité intrinsèque différents,
• d’un même circuit électrique,
• d’un circuit électrique et de pièces métalliques mises à la terre,
sont considérés comme insensibles aux perturbations si les règles du tableau 22 sont satisfaites.
1
2
3
4
5
6
Tension
(valeur de
crête)
Distance
explosive
Écartements par
remplissage
Écartements par
isolement
fixe
Lignes de
fuite dans
l’air
V
mm
mm
mm
mm
7
Lignes de
Indice de
fuites sous
résistance
la couche de au courant
protection de fuite (CTI)
mm
Niveau de
protection
ia, ib
ic
ia, ib
ic
ia, ib
ic
ia, ib
ic
ia, ib
ic
ia
ib, ic
10
1,5
0,4
0,5
0,2
0,5
0,2
1,5
1,0
0,5
0,3
-
30
2,0
0,8
0,7
0,2
0,5
0,2
2,0
1,3
0,7
0,3
100
100
60
3,0
0,8
1,0
0,3
0,5
0,3
3,0
1,9
1,0
0,6
100
100
90
4,0
0,8
1,3
0,3
0,7
0,3
4,0
2,1
1,3
0,6
100
100
190
5,0
1,5
1,7
0,6
0,8
0,6
8,0
2,5
2,6
1,1
175
175
375
6,0
2,5
2,0
0,6
1,0
0,6
10,0
4,0
3,3
1,7
175
175
550
7,0
4,0
2,4
0,8
1,2
0,8
15,0
6,3
5,0
2,4
275
175
750
8,0
5,0
2,7
0,9
1,4
0,9
18,0
10,0
6,0
2,9
275
175
1000
10,0
7,0
3,3
1,1
1,7
1,1
25,0
12,5
8,3
4,0
275
175
1300
14,0
8,0
4,6
1,7
2,3
1,7
36,0
13,0
12,0
5,8
275
175
1575
16,0
10,0
5,3
*
2,7
*
49,0
15,0
16,3
*
275
175
3,3k
*
18,0
9,0
*
4,5
*
*
32,0
*
*
*
*
4,7k
*
22,0
12,0
*
6,0
*
*
50,0
*
*
*
*
9,5k
*
45,0
20,0
*
10,0
*
*
100,0
*
*
*
*
15,6k
*
70,0
33,0
*
16,5
*
*
150,0
*
*
*
*
Le fabricant doit fournir la preuve du respect des exigences CTI de l’isolant. Pour les tensions jusqu’à 10 V,
il n’est pas nécessaire de déterminer l’indice de résistance au courant de fuite pour l’isolant.
* Actuellement aucune valeur n’est proposée pour ces tensions.
Tableau 22 :
distances explosives, lignes de fuite et écartements (EN 60079-11).
14.8 Mise à la terre
Si la mise à la terre d’un circuit électrique à sécurité intrinsèque est nécessaire pour son fonctionnement et sa sécurité, la mise à la terre doit être réalisée en évitant de porter préjudice à la sécurité
intrinsèque du circuit électrique.
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54
14 Matériel électrique à sécurité intrinsèque
14 Matériel électrique à sécurité intrinsèque
14.9 Isolement
Il faut garantir l’isolement :
• entre le circuit électrique à sécurité intrinsèque et le châssis ;
tension alternative d’essai min. 500 Veff, 1 mn ;
• entre le circuit électrique à sécurité intrinsèque et le circuit électrique qui n’est pas à sécurité
intrinsèque ;
tension alternative d’essai min. 1500 Veff, 1 mn.
Zone Ex
Zone non Ex
~
~
G
G
500 V eff
1500 V eff
Sonde à résistance
(grossie)
Figure 20 :
Convertisseur de mesure
(matériel associé)
exigences relatives à l’isolement sur l’exemple d’un circuit électrique
à sécurité intrinsèque.
14.10 Composants qui agissent sur la sécurité intrinsèque
La section 7 de la norme EN 60079-11 contient la définition exacte des règles de construction des
composants.
Les plus importantes sont les suivantes :
• Tenue maximale des composants : 2/3 des valeurs nominales de U, I et P.
• Les connecteurs ne doivent pas être interchangeables.
• Les semi-conducteurs de limitation de la tension doivent pouvoir conduire 1,5 fois le courant de
court-circuit sans ouvrir le circuit.
• Les semi-conducteurs de limitation du courant ne doivent être utilisés que dans la
catégorie "ib".
• Les composants sensibles aux perturbations doivent être construits en 2 ou 3 exemplaires.
• Pour les composants insensibles aux perturbations, un seul exemplaire suffit.
Les composants sont définis dans la section 8 de la norme EN 60079-11.
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14 Matériel électrique à sécurité intrinsèque
15 Alimentation à séparation galvanique
Pour obtenir une séparation galvanique fiable entre la zone explosible et la zone sans danger, on
utilise une alimentation à séparation galvanique.
Elle fournit une tension d’alimentation à un convertisseur de mesure en technique deux fils par
exemple et délivre en sortie le signal de mesure séparé galvaniquement. La puissance d’alimentation du convertisseur de mesure en technique deux fils est limitée.
Avec une séparation galvanique, il n’y a pas de liaison électrique directe entre les circuits électriques. Les tensions appliquées sont décisives pour la coordination des isolements. Pour une séparation galvanique fiable, il faut un isolement double ou renforcé.
Avec l’alimentation à séparation galvanique, il y a une séparation galvanique entre l’énergie auxiliaire et le circuit électrique d’entrée à sécurité intrinsèque, l’énergie auxiliaire et le circuit électrique
de sortie, ainsi qu’entre le circuit électrique d’entrée et le circuit électrique de sortie.
Grâce à la séparation galvanique il est possible d’utiliser l’alimentation à séparation galvanique reliée à des appareils dans toutes les zones.
Zone Ex
Convertisseur
de mesure Ex
en technique
deux fils
+
P
=
Régulateur
Zone non Ex
Alimentation
du convertisseur
de mesure
+
4 - 20 mA
-
-
= =
~
L1
+
-
Indicateur
Enregistreur
+
+
-
-
+
0 - 20 mA / 4 - 20 mA
-
N
+
-
+
-
+
-
+
0 - 10 V / 2 - 10 V
Figure 21 :
exemple d’utilisation d’une alimentation à séparation galvanique.
Dans certains cas, on peut remplacer l’alimentation à séparation galvanique par une barrière de
sécurité suivant les normes EN 60079-0 et EN 60079-11.
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56
15 Alimentation à séparation galvanique
16 Barrières de sécurité
16.1 Description sommaire
Les barrières de sécurité sont des réseaux passifs qui séparent le circuit électrique à sécurité intrinsèque du circuit électrique associé, sans séparation galvanique. Grâce à son montage, il est
possible d’utiliser, dans la partie sans sécurité intrinsèque, des instruments et une installation
standard.
Toutefois les tensions ne doivent pas dépasser 250 V. Un inconvénient de la barrière de sécurité
est sa résistance ohmique relativement élevée. Il faut la prendre en considération lors du tarage de
ligne.
Les barrières de sécurité sont toujours montées à l’extérieur de l’atmosphère Ex.
Figure 22 :
synoptique d’une barrière de sécurité.
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57
16 Barrières de sécurité
16 Barrières de sécurité
16.2 Principe de fonctionnement des barrières de sécurité
Les barrières de sécurité ont pour mission de limiter la puissance injectée dans un circuit électrique
à sécurité intrinsèque de sorte que ni des étincelles ni une surface chaude ne puissent provoquer
une inflammation.
Les barrières de sécurité se composent de trois éléments :
• diodes Zener pour limiter la tension
• résistances pour limiter le courant,
• fusibles de protection des diodes Zener.
En règle générale, les barrières de sécurité n’assurent pas de séparation galvanique entre l’entrée
et la sortie. C’est pour cette raison que des différences de potentiel peuvent apparaître : elles
annulent la sécurité intrinsèque et rendent inefficace la protection contre les explosions.
Il faut raccorder ces barrières de sécurité à une liaison équipotentielle ou à un système de mise à la
terre. C’est pourquoi elles sont conçues de telle sorte qu’elles soient reliées directement à la borne
PE (Protection Earth) via un mécanisme de verrouillage conducteur.
régulateur
2
1
lignes de compensation
1
2
1
2
zone sûre
rail
zone Ex
3
Figure 23 :
4
+
3
4
- thermocouple
raccordement d’un thermocouple via deux barrières de sécurité.
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58
16 Barrières de sécurité
16 Barrières de sécurité
16.3 Barrières de sécurité avec séparation galvanique
Pour la zone Ex 0, on ne peut utiliser que des barrières de sécurité avec séparation galvanique. Le
raccordement à la terre du matériel à sécurité intrinsèque est autorisé dans ce cas. Les différents
potentiels ne provoquent aucune erreur de mesure. Le circuit électrique à sécurité intrinsèque et
l’appareil d’analyse peuvent se trouver à des potentiels différents. Comme aucune liaison équipotentielle n’est nécessaire, le coût de l’installation est moindre.
1
3
UN
Ex
2
4
/PA
Figure 24 :
synoptique d’une barrière de sécurité avec séparation galvanique.
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16 Barrières de sécurité
17 Essai d’homologation (sécurité intrinsèque)
Le matériel à sécurité intrinsèque doit être soumis à un essai d’homologation.
Lors de l’essai avec des étincelles, il faut que les circuits électriques ne soient pas en mesure de
provoquer une inflammation. Il faut tenir compte des conditions définies par la norme pour la catégorie et le groupe d’appareils. Pour cet essai, on utilise l’appareil de contrôle à étincelles reproduit
ci-dessous. Pour plus d’informations, voir l’annexe B de la norme EN 60079-11.
Figure 25 :
appareil de contrôle à étincelles.
On utilise différents mélanges d’essai en fonction du groupe d’explosion. En général, on utilise les
gaz d’essai mentionnés ci-dessous (à la pression barométrique et dans le rapport volumétrique
avec l’air indiqué).
Groupe
Rapport volumétrique
I
8,3 ±0,3%
Méthane dans l’air
IIA
5,25 ±0,25%
Propane dans l’air
IIB
7,8 ±0,5%
Éthylène dans l’air
IIC
21,0 ±2,0%
Tableau 23 :
Gaz
Hydrogène dans l’air
groupes d’explosion.
Cet essai est effectué en fonctionnement normal du circuit électrique. Suivant la catégorie du matériel testé, l’essai est également effectué en présence d’une ou deux défaillances. Il faut prendre
en considération les valeurs maximales de la capacité et de l’inductance externes.
Pour les circuits électriques à courant continu, il faut effectuer au moins 400 rotations (200 par
polarité) ; pour les circuits électriques à courant alternatif, 1000 rotations. De plus il faut appliquer
un coefficient de sécurité de 1,5. Pendant la série de tests, en aucun cas il ne doit y avoir une
inflammation.
On peut renoncer à l’essai avec l’appareil de contrôle à étincelles si la structure et les valeurs électriques du matériel sont définies de façon si précise que l’on peut déterminer sa sécurité sur la
base des courbes limites d’inflammabilité.
Le matériel électrique à sécurité intrinsèque n’est pas soumis à un essai de la température de surface si ses courbes électriques sont suffisamment définies pour que l’on puisse en tirer sa température de surface.
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60
17 Essai d’homologation (sécurité intrinsèque)
17 Essai d’homologation (sécurité intrinsèque)
17.1 Courbes limites d’inflammabilité (courbes de référence)
Les courbes limites d’inflammabilité servent de base à l’évaluation des circuits électriques simples.
Ces circuits peuvent être ohmiques, inductifs ou capacitifs.
Il faut toujours prendre en considération les trois cas limites (ohmique, inductif et capacitif).
Il faut limiter la capacité totale et l’inductance totale du circuit électrique de sorte qu’aucune étincelle inflammable puisse apparaître.
Les courbes limites d’inflammabilité sont représentées dans l’annexe A de la norme EN 60079-11.
Figure 26 :
exemple de courbe limite d’inflammabilité avec un circuit électrique
ohmique.
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61
17 Essai d’homologation (sécurité intrinsèque)
17 Essai d’homologation (sécurité intrinsèque)
Toutefois elles ne sont valables que pour du matériel électrique avec une sortie courant/tension
linéaire.
Le fabricant doit indiquer pour chaque matériel ou matériel associé les valeurs limites de la
tension U, du courant I, de la puissance P, de la capacité C et de l’inductance L, pour lesquelles le
respect de la sécurité intrinsèque est garanti. La tension U indiquée est la tension à vide et le
courant I est le courant de court-circuit.
Groupe de gaz
Coefficient
de sécurité
IIC
x1
IIB
x1,5
x1
Tension en V
IIA
x1,5
x1
x1,5
Courant en mA
.
.
.
18,0
660
440
1660
1106
2238
1492
18,1
648
432
1630
1087
2188
1459
24,5
248
166
618
412
841
561
24,6
246
164
612
408
830
554
44,5
69,5
46,3
173
115
231
154
45,0
68,0
45,3
169
113
227
151
.
.
.
.
.
.
Tableau 24 :
courant de court-circuit admissible suivant la tension et le groupe de gaz
(extrait).
17.2 Preuve de la sécurité intrinsèque
Cas 1 :
La situation la plus simple et la plus fréquente est l’interconnexion d’un matériel électrique à sécurité intrinsèque et d’un matériel électrique associé. Le matériel associé est actif, le matériel à sécurité intrinsèque est passif. Les deux appareils ont une caractéristique linéaire.
D’après l’annexe A de la norme EN 60079-14, il faut comparer les valeurs maximales. Les valeurs
se trouvent sur les plaques signalétiques du matériel ou dans les modes d’emploi ou encore dans
les certificats de conformité. Il faut inclure dans la comparaison les capacités et les inductances
des câbles de liaison. En particulier, il faut prendre en considération le comportement lorsque la
température augmente, en fonctionnement normal et en cas de défaillance.
Cas 2 :
Si le matériel à sécurité intrinsèque et le matériel associé sont actifs, il faut additionner les tensions
et les courants. Il faut apporter la preuve chiffrée à l’aide des courbes limites d’inflammabilité et de
l’examen des défaillances, conformément à la norme EN 60079-11.
Cas 3 :
Si des matériels à sécurité intrinsèque actifs avec une caractéristique non linéaire sont
interconnectés, il faut suivre une procédure de calcul.
Comme dans la pratique, on rencontre rarement les deux derniers exemples cités, on ne détaillera
pas plus ici la preuve de la sécurité intrinsèque. Dans un cas similaire, il faut suivre les directives
spécialisées.
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62
17 Essai d’homologation (sécurité intrinsèque)
18 Exemples de raccordement
28,4 mW
Atmosphère
non explosive
ZONE 1 / 2
ZONE 0
Isolement de la zone
(≥ = 1 mm acier chromé)
28,4 mW
Convertisseur
de mesure
Sonde à résistance
Figure 27 :
sonde à résistance avec convertisseur de mesure
comme matériel électrique associé.
Pi 750 mW
750 mW
Atmosphère
non explosive
MU
Convertisseur
de mesure
à tête Ex
ZONE 1 / 2
ZONE 0
Tension
d alimentation
Isolement de la zone
(≥ = 1 mm acier chromé)
11 mW
Sonde à résistance
Figure 28 :
Alimentation
avec séparation
galvanique
sonde à résistance avec convertisseur de mesure intégré
et alimentation à séparation galvanique comme matériel associé.
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63
18 Exemples de raccordement
18 Exemples de raccordement
Atmosphère
non explosive
UI , II , PI
≥
U0, I0, P0
UI , II , PI
≥
U0, I0, P0
Convertisseur de mesure
non intégré à la tête
certificat de conformité
Indication obligatoire de
isolement/distances ; matériaux ;
résistance de surface ;
classe de température ;
échauffement en cas de défaut ;
constante du tube de protection ;
U, I, P max.
Figure 29 :
Matériel
associé
certificat
de conformité
interconnexion d’appareils à sécurité intrinsèque.
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64
18 Exemples de raccordement
19 Sondes à résistance JUMO de type ATEX
Les sondes à résistance sont des éléments à ne pas négliger dans une atmosphère explosive.
L’interconnexion de sondes à résistance avec d’autres matériels demande un soin tout particulier.
c’est pourquoi JUMO s’est mis à faire exécuter un examen de conformité, conformément à la
directive 94/9/CE (ATEX), pour différents modèles de sonde à résistance.
La classification d’une sonde à résistance dans une classe de température dépend de l’autoéchauffement (constante du tube protecteur SK) et de la puissance maximale du circuit électronique raccordé en cas de défaillance.
Si une sonde à résistance est raccordée à un convertisseur de mesure par exemple, le courant de
mesure du convertisseur provoque un auto-échauffement du capteur, faible et négligeable en fonctionnement normal. Toutefois en cas de défaillance (fonctionnement perturbé), un courant très
élevé à travers la sonde à résistance peut augmenter fortement l’auto-échauffement. Ne pas prendre en considération cet auto-échauffement peut avoir des conséquences catastrophiques. La
valeur limite de la classe de température peut être dépassée.
Grâce à des séries de mesure, on a déterminé pour chaque exécution de sonde une constante du
tube protecteur. Elle se trouve dans la fiche technique de la sonde.
Le maître d’œuvre ou l’utilisateur d’une installation en atmosphère explosible peut calculer la température de mesure maximale admissible à l’extrémité de la sonde, à l’aide de la constante du tube
protecteur, pour le raccordement de la sonde avec d’autres matériels.
La formule suivante donne la relation entre la température de mesure maximale, la constante du
tube protecteur et la température de surface :
T s = T k – P o SK
Ts
Température maximale admissible à l’extrémité de la sonde à résistance
(température de mesure) en degrés Celsius [°C]
Tk
Température de surface maximale admissible en fonction de la classe de température
en degrés Celsius [°C]
Po
Puissance du circuit électrique à sécurité intrinsèque en Watt [W]
SK
Constante du tube protecteur ; résistance thermique externe de la sonde
en Kelvin par Watt [K/W]
L’influence des inductances et des capacités est négligeable ici. C’est pourquoi elle n’est pas prise
en considération dans les exemples qui suivent.
Exemple 1 :
La puissance maximale d’un matériel électrique associé (un convertisseur de mesure par exemple)
est limitée à 0,5 W en cas de défaut. On a relié une sonde à résistance au circuit électrique à sécurité intrinsèque du matériel. La constante du tube protecteur est de 66 K/W (voir figure 30).
On suppose que la classe de température est T4. Cela correspond à une température de surface
maximale admissible de 135 °C. D’après la norme EN 60079-0, pour l’essai thermique, il faut retirer
5 K des valeurs limites pour les classes de température T6, T5, T4 et T3, et 10 K pour T1 et T2.
Il en résulte la formule suivante :
T s = 135 °C – 5 K – 0,0284 W
66 K/W
T s = 128,13 °C
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65
19 Sondes à résistance JUMO de type ATEX
19 Sondes à résistance JUMO de type ATEX
La température du milieu de mesure ne doit pas dépasser 128,13 °C à l’extrémité de la sonde à
résistance. Ainsi, même en cas de défaillance, on est certain que la classe de température T4 n’est
pas dépassée.
Exemple 2 :
Un convertisseur de mesure est intégré directement à la tête d’une sonde à résistance. La sonde à
résistance complète, y compris le convertisseur de mesure, se trouve dans une atmosphère explosive (voir figure 31). Dans ce cas, il ne suffit pas, comme dans l’exemple 1, de déterminer la température maximale admissible du milieu de mesure. Il faut en plus prendre en considération la température ambiante du convertisseur de mesure dans la tête de raccordement. Il faut tenir compte des
caractéristiques spécifiques du convertisseur de mesure (voir tableau 25), de la chaleur rayonnée
par le milieu à mesurer, de l’auto-échauffement dans la tête de raccordement et de la température
ambiante de la tête de raccordement.
Pour les produits JUMO par exemple, il en résulte les valeurs suivantes :
Produits JUMO
Po
Io
Uo
Pi
Ii
Ui
T6
T5
T4
Alimentation
à séparation
galvanique
Type 707520
547 mW
87,4 mA
25 V
-
-
-
-
-
-
Convertisseur
de mesure
Type 707015
11 mW
4,5 mA
9,6 V
750 mW
100 mA
30 V
55 °C
70 °C
85 °C
Indices i = input (entrée) ; o = output (sortie)
Tableau 25 :
données spécifiques à l’appareil.
D’après ces données, les valeurs maximales de l’alimentation à séparation galvanique (Po ; Io ; Uo)
sont inférieures aux valeurs maximales du convertisseur de mesure (Pi ; Ii ; Ui). Le raccordement
est donc possible.
La sonde à résistance JUMO utilisée est reliée au circuit de commutation à sécurité intrinsèque du
convertisseur de mesure. La puissance de sortie maximale du convertisseur de mesure est
Po = 11 mW.
Examen de la sonde à résistance :
Avec une constante du tube protecteur supposée de 66,14 K/W (SK), on obtient la température de
mesure maximale suivante, en prenant pour base la classe de température T6 :
T s = 85 °C – 5 K – 0,011 W
66,14 K/W
T s = 79,3 °C
À cause de la très faible puissance de sortie du convertisseur de mesure en cas de défaillance, il
faut que la température du milieu soit inférieure de 5,7 K à la température limite de la classe de
température T6 (85 °C).
Examen de la tête de raccordement avec convertisseur de mesure :
Dans cet exemple, la température ambiante du convertisseur de mesure TMU [°C] pour la classe de
température T6 n’est que de 55 °C (voir tableau 25). Cette indication de température se rapporte à
l’environnement immédiat du convertisseur de mesure. Le maître d’œuvre ou l’utilisateur de
l’installation doit donc veiller à ce que l’auto-échauffement du convertisseur de mesure, la chaleur
rayonnée par le milieu à mesurer et la température ambiante autour de la tête de raccordement ne
provoquent pas un dépassement de la température de 55 °C à l’intérieur de la tête de
raccordement.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
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19 Sondes à résistance JUMO de type ATEX
19 Sondes à résistance JUMO de type ATEX
Encore une fois il faut s’aider de la fiche technique de la sonde à résistance.
Comme la puissance dissipée par le convertisseur de mesure est égale à 750 mW, il faut s’attendre
à une augmentation de la température interne TV [K] de +10 K.
Lors des séries de mesures, on a déterminé l’augmentation de température à l’intérieur de la tête
par rayonnement de chaleur TA [K], pour les conditions les plus défavorables. Pour une sonde à
résistance avec un tube à col long de 130 mm et une température du milieu de 300 °C, l’augmentation est de 18 K. Il est possible d’effectuer une conversion linéaire vers d’autres longueurs et
températures.
Dans cet exemple, si on suppose que la température du milieu à mesurer est de 79,3 °C, un calcul
linéaire donne une augmentation de température à l’intérieur de la tête par rayonnement de chaleur
TA [K] de +5 K environ.
On en déduit la température ambiante admissible UT [°C] (température à l’extérieur de la tête) :
U T = T MU – T V – T A
U T = 55 °C – 10 K – 5 K
U T = 40 °C
Remarque :
pour les appareils de catégorie 1 (utilisation en zone 0), donc même pour les sondes à résistance,
il faut veiller à ce qu’en cas de perturbations, la température de surface de ces appareils ne dépasse pas 80% de la température d’inflammation [°C] du gaz ou du liquide combustible utilisé
(EN 1127) !
Zone Ex
Zone non Ex
Po = 28,4 mW
Tension
d’alimentation
^ 135 °C
Classe de température T4 =
Constante du tube de protection 66 K/W
Convertisseur de mesure
(matériel associé)
Sonde à résistance
Figure 30 :
sonde à résistance avec matériel associé.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
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19 Sondes à résistance JUMO de type ATEX
19 Sondes à résistance JUMO de type ATEX
Zone Ex
Zone non Ex
Influence
de la température
ambiante
Convertisseur de mesure
Classe de température T6
Chaleur rayonnée
~
~
~
Pi 750 mW
Po 11 mW
Po = < 547 mW
P = 11 mW
Tension
d’alimentation
^ 85 °C
Classe de température T6 =
Constante du tube de protection 66,14 K/W
Alimentation
avec séparation galvanique
Sonde à résistance
Figure 31 :
sonde à résistance avec convertisseur de mesure dans la tête.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
68
19 Sondes à résistance JUMO de type ATEX
20 Normes et sources
Norme EN
Norme VDE
EN 1127-1
Titre
Atmosphères explosives - Prévention de l’explosion et
protection contre l’explosion - Partie 1 : notions
fondamentales et méthodologie
EN 50281-2-1
VDE 0170/0171-15-2-1
Matériels électriques destinés à être utilisés en présence de
poussières combustibles Partie 2-1 : méthodes d’essai - Méthodes de détermination de
la température minimale d’inflammation de la poussière
EN 50303
VDE 0170/0171-12-2
Appareils du groupe I de catégorie M1 destinés à rester en
opération dans les atmosphères exposées au grisou et/ou à la
poussière de charbon
EN 60079-0
VDE 0170-1
Matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses Partie 0 : règles générales
EN 60079-1
VDE 0170-5
Matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses Partie 1 : enveloppe antidéflagrante « d »
EN 60079-2
VDE 0170-301
Matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses Partie 2 : enveloppes à surpression interne « p »
EN 60079-5
VDE 0170-4
Atmosphères explosives Partie 5 : protection du matériel par remplissage
pulvérulent « q »
EN 60079-6
VDE 0170
Partie 2
Atmosphères explosives Partie 6 : protection du matériel par immersion dans
l’huile « o »
EN 60079-7
VDE 0170-6
Atmosphères explosives Partie 7 : protection du matériel par sécurité augmentée « e »
EN 60079-10-1
VDE 0165-101
Atmosphères explosives Partie 10-1 : classement des emplacements - Atmosphères
explosives gazeuses
EN 60079-10-2
Atmosphères explosives Partie 10-2 : classification des emplacements - Atmosphères
explosives poussiéreuses
EN 60079-11
VDE 0170-7
Atmosphères explosives Partie 11 : protection du matériel par sécurité intrinsèque « i »
EN 60079-14
VDE 0165-1
Atmosphères explosives Partie 14 : conception, sélection et construction des
installations électriques
EN 60079-15
VDE 0170-16
Matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses Partie 15 : construction, essais et marquage des matériels
électriques du mode de protection « n »
EN 60079-17
VDE 0165-10
Atmosphères explosives Partie 17 : inspection et entretien des installations électriques
EN 60079-18
VDE 0170/0171-9
Matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses Partie 18 : construction, essais et marquage des matériels
électriques du type de protection par encapsulage « m »
EN 60079-25
VDE 0170/0171-10-1
Matériel électrique pour atmosphères explosives gazeuses Partie 25 : systèmes de sécurité intrinsèque
EN 60079-26
VDE 0170-12-1
Atmosphères explosives Partie 26 : matériel d’un niveau de protection du matériel
(EPL) Ga
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
69
20 Normes et sources
20 Normes et sources
Norme EN
Norme VDE
Titre
EN 60079-27
VDE 0170-27
Atmosphères explosives Partie 27 : concept de réseau de terrain de sécurité
intrinsèque (FISCO)
EN 60079-28
VDE 0170-28
Atmosphères explosives Partie 28 : protection du matériel et des systèmes de
transmission utilisant le rayonnement optique
EN 61241-1
VDE 0170-15-1
Matériels électriques pour utilisation en présence de
poussières combustibles Partie 1 : protection par enveloppe « tD »
EN 61241-2-2
VDE 0170/0171-15-2-2
Matériels électriques destinés à être utilisés en présence de
poussières combustibles Partie 2 : méthodes d’essais - Section 2 : méthode de
détermination de la résistivité électrique des couches de
poussières
EN 61241-4
VDE 0170-15-4
Matériels électriques destinés à être utilisés en présence de
poussières combustibles Partie 4 : type de protection « pD »
EN 61241-11
VDE 1070-15-11
Matériels électriques pour utilisation en présence de
poussières combustibles Partie 11 : protection par sécurité intrinsèque « iD »
EN 61241-17
VDE 0165-10-2
Matériels électriques pour utilisation en présence de
poussières combustibles Partie 17 : inspection et maintenance des installations
électriques situées en emplacement dangereux (autres que les
mines)
EN 61241-18
VDE 0170-15-18
Matériels électriques pour utilisation en présence de
poussières combustibles Partie 18 : protection par encapsulage « mD »
Tableau 26 :
normes.
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
70
20 Normes et sources
20 Normes et sources
• EN 60529 :
Degrés de protection procurés par les enveloppes (code IP) ; matériel électrique, enveloppe de
matériel électrique, degré de protection, classification, désignation, protection de la personne,
protection contre la pénétration liquide, protection contre les contacts électriques, définition,
marquage.
• Fiche technique (Ex) du PTB Brunswick, groupe 3.5 :
Explosionsschutz elektrischer Betriebsmittel ; version 04/95
• Fiche technique (Ex)i du PTB Brunswick, groupe 3.5 ; version 12/93
• Directive 94/9/CE du Parlement Européen et du Conseil du 23 mars 1994
• Verordnung über elektrische Anlagen in explosionsgefährdeten Räumen (ElexV)
(Décret sur les installations électriques dans des locaux explosibles)
• Directive pour éviter les risques dus aux atmosphères explosives avec exemples Explosionsschutzrichtlinie (Rx-RL)
• Étude spécialisée de L. Börner : Explosionsschutz nach Europa-Norm Rechtsunsicherheit vermeiden ; Hütig-Verlag
• Étude spécialisée JUMO de J. Goldmann : Theorie und Anwendung von (Ex)i-Zener-Barrieren
• Étude spécialisée de Dr. N. Müller : Lagerung von brennbaren Flüssigkeiten - Vorschriften
geändert ; Chemie Umwelt Technik
• Étude spécialisée de Dipl.-Ing. R. Thater : Beliebige Oberflächentemperatur
• Étude spécialisée de Bürkert GmbH : Explosionsschutz nach Europanorm ; Chemie-Technik
• Étude spécialisée de Dipl.-Ing. W. Bansemir et Dipl.-Ing. W. D. Dose :
Grundlagen für den Ex-Schutz in der Praxis ; Chemie-Technik
• Étude spécialisée de Dipl.-Ing. M. Winkelmann : Eigensichere MSR-Anlagen
• Étude spécialisée de Dipl.-Ing. Pulewka : Zündende Ideen ; Chemie-Technik
• Étude spécialisée de A. Schischek :
Die richtige Lösung der MSR-Technik in der Ex-Zone ; Chemie-Technik
• Prof. Dr.-Ing. H. Wehinger : Explosionsschutz elektrischer Anlagen ; expert-Verlag
• Normes EN/VDE ; Beuth-Verlag, Berlin
• Figures 16 à 18
Zones Ex
Grundsätze des Explosionsschutzes mit Beispielsammlung ;
Suva - Caisse nationale suisse d’assurance en cas d’accidents
• Figures 2 et 25
Fachstelle für Sicherheit elektrischer Betriebsmittel - BVS
JUMO, FAS 547, édition 2010-06
71
20 Normes et sources
Index
A
G
assurance-qualité 15
atmosphère explosible 8
groupe d’explosion 34
I
B
immersion dans l’huile 28, 69
indices de protection 48
Interstice Expérimental Maximal de Sécurité,
IEMS 34
isolement 55
barrière de sécurité 57
bases légales 12
bornes de raccordement 52
C
L
catégorie 42, 47
CE, certificat de conformité 16
certificat de conformité 13, 16
classe de température 36–37
classement en zones 38
connecteur 52
constante du tube protecteur 65
courant minimal d’inflammation 34
courbe limite d’inflammabilité 61
critères de sélection 26
lignes de fuite 54
limitation de la température, poussière 46
M
marquage 19
matériel 13, 26
associé 62
matières combustibles 7
mesures de protection 8, 24
mise en circulation 13–14
mode de protection 28, 30
« ia »/« ib » 33
Ex « i » 50
montage 52
D
déclaration de conformité 21
directive européenne
1999/92/CE 10
94/9/CE 10
distances explosives 54
document relatif à la protection contre les
explosions 23
N
niveau de protection du matériel 31
normes 69
E
O
énergie d’amorçage 34
enveloppe antidéflagrante 28
EPL 31
Equipment Protection Levels 31
essai individuel 23
essais 60
explosion due à la poussière 11
obligations du fabricant et de l’utilisateur 23
organismes de contrôle 22
P
point d’inflammation 8
procédure d’essai 14
production 15
F
fonctionnement normal 51
fondements légaux 10
72
Index
protection contre les explosions
primaire 24
secondaire 25
source d’inflammation 7
surpression interne 28
T
Q
température d’auto-inflammation 9
température d’inflammation
gaz 8
poussière 9
température de surface 36
quantité représentant un danger imminent 8
R
remplissage pulvérulent 28
Z
S
zone
catégorie 47
explosible 8
gaz 43
poussières 45
sécurité augmentée 28
sécurité intrinsèque 34, 50
sonde à résistance 65
73