Chapitre 1 : Définition et notion élémentaire

1. Chapitre 1 : Définition et notion élémentaire SOURCE DE DANGER Fabrication, stockage, manipulation, utilisation… Produits chimiques Exemple : • Butane et Propane : utilisé comme source d’énergie pourtant source d’explosion. • Cyclohexane : solvant très utilisé mais très explosif. RISQUE EXPLOSION RISQUE CHIMIQUE RISQUE INCENDIE RISQUE TOXICOLOGIQUE I. Introduction Il est donc important de connaître les risques liés aux produits afin de mettre en place des actions de prévention On distingue : ! RISQUE = évènement potentiellement possible ACCIDENT = évènement réalisé

2. Front de flamme se déplaçant vers le mélange frais à une vitesse vff sol Gaz brûlés surP° P>1atm Étincelle, source d’énergie explosion Surpression Onde de choc destructrice Dommages : humain et matériel. Principales nuisances des explosions II. Risque d’explosion ! EXPLOSION = combustion vive, libérant rapidement une quantité importante d’énergie et de matière(gaz à Hte P° et Hte t°). Une explosion commence par une déflagration (vff=1m/s) et peut donner suite à une détonation (vff=2500m/s). La surP° dépend de : • nature et quantité d’explosif; • degré de confinement (gaz produit ne peuvent se dégager, blocage); • la distance à la source d’explosion. Chaleur et incendie local Effet de souffle, destruction à distance Cratère et destruction locale Projection éclats, débris incendiaire Amorçage sur d’autres substances explosives

3. Explosion de gaz Explosion de poussière Explosion confinée B L E V E(boiling liquid expanding vapor explosion) incendie dans un stock de gaz inflammable liquéfié sous pression (GPL…) 1 échauffement des parois du récipient de stockage => vaporisation du gaz liquéfié 2 3 coefficient d’échange thermique extrêmement différents (paroi/gaz ou paroi/liquide) 2 et 3 Gaz à haute P° Rupture en forme de pétale du réservoir Le contenu s’échappe si source de chaleur => FORMATION BOULE DE FEU BLEVE Liquide aspiré par gaz sortant Il existe différents types d’explosion : mélange explosif qui s’échappe et diffuse jusqu’à un point d’allumage plus elles sont fines, plus elles se comportent comme des gaz réservoir, canalisation…les surP° sont très importante (=danger) Explosion due aux vapeurs en explosion d’un liquide en ébullition Une BLEVE peut être générée par : augmentation de la P° dans le réservoirs et affaiblissement des propriétés mécaniques du réservoir

4. EVAPORATION = état liquide vers état gazeux 2 formes d’évaporation : à la surface du liquide et à toutes les T° ébullition en profondeur(condition de T° et de P°) : formation de bulle de gaz notamment sur les parois du récipient. 2 cas d’évaporation : En récipient ouvert : En récipient fermé : Phase gazeuse Phase liquide III. Phénomènes chimiques mis en jeu Les molécules ayant une NRJ suffisante(=mol chaude)proche de la surface du liquide vont passer en phase gazeuse.(si la T° baisse : diminution importante de l’évaporation). Les molécules qui s’échappent du liquide sont piégées dans le volume gazeux au-dessus du liquide.

5. Régime stationnaire = « à l’équilibre » PVS x V = n x R x T EBULITION : si PxV=Pext En récipient ouvert : Les bulles grossissent car les mol. chaudes dans le liquide s’évaporent à l’intérieure de ces bulles et la P° dans ces bulles(PVS) est > à Patm. Si Patm>PVS ces bulles ne peuvent se former et donc l’ébullition ne peut avoir lieu. La Td’ébullition d’un liquide dépend de la Pext. En récipient fermé : On a un phénomène d’évaporation mais jamais d’ébullition car dans ce cas la PVS reste tjs < à Patm (P° du gaz piégé au-dessus du liquide). Pext ne cesse d’augmenter avec l’évaporation du liquide jusqu’à l’éventuelle explosion…BLEVE Diagramme de changement d’état Point critique (Pc/Tc) : pt qui limite le changement d’état liquide/gaz. Au-delà de Tc le liquide n’existe plus qlq soit la P° : phase gazeuse permanente! (P>Pc = fluide hypercritique, apparence d’1 fluide ss liaison intermoléculaire). Point triple : point où les 3 phases coexistent en équilibre. Conséquence du diagramme(eau) : si P° augmente alors Tébu augmente(cocotte minute) ceci explique qu’on a pas d’ébullition en récipient fermé. Si P° diminue alors Tébu diminue(montagne : everest, Tébu=40°C). Équilibre entre les mol. qui partent et celle qui arrivent. L’atmosphère est dit saturée en gaz. A cet état on définie la PVS (la P° de vapeur saturante). La PVS dépend de la nature du liquide et de sa T°. Plus la PVS est forte et plus le liquide est volatile. Il existe ainsi des courbes de PVS en fonction de la T° et permettent de caractériser les liquides. Ces courbes sont fondamentales en sécurité : domaine d’explosion… L’ébullition est un phénomène d’évaporation à l’intérieure d’un liquide par la formation de bulle de gaz dans le liquide. Ils permettent de déterminer dans quel état se trouve 1 corps pur (condition de P° et de T°), ou de prévoir les effets d’une modification de ces conditions. Les coordonnées sont la P° et la T°.

6. Chapitre 2 : Différents types de fuites RUPTURE Fuite dans la brèche Gaz liquéfié réfrigéré à Patm liquide Fuite liquide, flaque, évaporation… NUAGE DE GAZ I. Introduction Produit confiné (liquide ou gaz) = réservoir ou canalisation sous pression Gaz liquéfié sous P° Gaz

7. GAZ LIQUIDE FLAQUE Fuite sur 1 réservoir ou 1 conduite alimentée en gaz. La P° du gaz dans la conduite ou le réservoir est notée P1 et est constante. P1 = P° effective + Patm Patm = 1,013x10*5 Pa Pas d’alimentation…la pression P1 va diminuer au cours du temps. IV. Fuite de liquide sous pression Dans ce cas la fuite peut se produire sous 2 formes différentes : GAZ :fuite en phase gazeuse avec 1 gaz ss P° liquéfié 1 Liquide(monophasique) ou liquide+aérosol(diphasique) :approche diphasique(cas le + complexe) 2 Processus mis en jeu : FUITE DE GAZ aérosol EVAPORATION Gouttelette II. Fuite alimenté en phase gazeuse III. Fuite non alimenté en phase gazeuse uniquement Compression d’1 gaz => augmentation de P° et de T°. Quand il y a la fuite, la P° interne va chuter jusqu’à Patm; chute de P° => vaporisation du liquide et diminution de la T° jusqu’à la Td’ébu à Pa. Différents paramètres sont à évaluer : débit de fuite (phase liquide et régime biphasique), débit liquide alimentant la flaque, expansion de la flaque et son taux de vaporisation, quantité d’aérosol et le flash thermodynamique. Vaporisation d’1 partie du liquide Flash thermo. = liquide en surchauffe qui est brutalement détendue à Patm. Formation d’aérosol + bouillonnement violent (vapeur)

8. Chapitre 3 : Explosion Limite d’inflammabilité ou d’explosibilité : La température d’auto-inflammation : Point éclair (flash point): Limite inférieur (LIE ou LII) : [c] minimale en V° dans le mélange au dessus de laquelle il peut s’enflammer ou exploser, au contact d’1 source d’NRJ. Limite supérieure(LSE ou LSI) : [c] maximale en V° dans le mélange au dessous de laquelle il peut s’enflammer ou exploser, au contact d’1 source d’NRJ. La LIE et la LES limitent donc le domaine d’explosivité de chaque gaz : en dehors de ce domaine de [c] le mélange est trop pauvre ou trop riche en combustible pour être inflammable et exploser. I. Définition concernant l’inflammation et l’explosion T° minimale à laquelle le mélange s’enflamme spontanément en présence d’1 source d’NRJ (si proportion convenable : LII<…<LSI). Elle est généralement comprise entre 250° et 650°. T° minimale à laquelle les vapeurs produites / 1 liquide peuvent s’enflammer en présence d’1 source d’NRJ.

9. Explosion = libération d’NRJ suffisante pour générer une onde de P°(onde de choc). Diminution de l’onde de choc lorsque la distance à la source augmente, l’onde dépend du combustible. L’NRJ libéré par l’explosion est ramenée à 1 masse de TNT équivalente Masse TNT en kg Masse produit en kg mTNT=Rexpx Ep/ ETNTx mp Rendement de l’explosion (o<…<1) NRJ libérée / 1 kg de TNT : 4680 J/kg NRJ libérée / 1 kg de produit La surP° est obtenue par l’abaque de Lannay en fonction de la distance réduite : Distance réduite en m.kg*-1/3 Z = r / (mTNT)*1/3 Distance du centre de l’explosion en m II. Généralité sur les explosions On peut calculer la valeur de la surP° : On utilise ensuite l’abaque(lecture) pour estimer la surP° et ses effets. Si(à r constant) : mTNTaugmente => Z diminue => delta P°augmente mTNTdiminue => Z augmente => delta P°diminue