MESURE-CONTROLE
Comment prévenir les explosions de poussière
Omniprésent dans l'industrie, le danger d'explosion de poussière est malheureusement indétectable en temps réel. Pour en prévenir ou en limiter les conséquences, la solution est d'en détecter les sources avant l'explosion.
Le 20 août dernier, vingt et un silos à grain explosaient à Blaye (Gironde), entraînant la mort de onze personnes. Aucun système de détection du risque d'explosion de poussière n'existait dans l'installation de stockage de céréales. A l'exception d'un seul, tout à fait indirect : le système de suivi de la température de conservation du grain. Le premier réflexe des enquêteurs a donc été d'en retrouver les enregistrements dans les débris de la salle de contrôle. Malheureusement, ils étaient illisibles. " Des explosions de poussière, il s'en produit tous les jours en France ", affirme Christophe Proust, chercheur à l'Institut national de l'environnement industriel et des risques. Même quand il n'y a pas de victimes, les conséquences de ces accidents sont souvent très graves pour les industriels en termes de pertes d'exploitation et d'image. " Les assureurs estiment qu'une entreprise sur cinq ayant subi des dommages majeurs périt dans les cinq années suivantes ", remarque Joëlle Jarry, du ministère de l'Environnement. L'industrie de l'agroalimentaire est loin d'être la seule concernée. " Presque tous les process qui manipulent des poudres combustibles le sont, explique Christophe Proust. Par exemple, du sucre, de la farine, du cacao, du charbon, du soufre, etc. " Malgré la quasi-omniprésence de ce risque et la répétition régulière des catastrophes, il n'existe toujours pas de techniques de détection du risque en temps réel. Pourquoi ? Comme dans le cas des gaz, il est possible de définir pour chaque type de poussière une concentration minimale au-dessous de laquelle l'explosion ne se produit pas. Mais ce seuil dépend de paramètres de circonstances, tels que le volume de l'enceinte où a lieu l'explosion, ou encore la nature de l'ignition. Mettre au point une méthode fiable de détection du risque se revèle donc subtil. Mais la mettre en pratique le serait sans doute encore plus ! Il faudrait en effet pouvoir mesurer en temps réel la concentration de poussière dans l'air. A priori, le seul principe approprié serait optique : un capteur mesurant l'atténuation d'un signal lumineux à travers la poussière. Un tel appareil serait malheureusement très sensible à l'encrassement, et il faudrait l'en protéger.
Détecter les sources de déclenchement
Ces complications expliquent sans doute que, jusqu'à présent, aucun constructeur n'a proposé de capteur ni de système de détection en ligne du risque de coup de poussière. La solution, en fait, consiste à essayer de détecter les sources de déclenchement de l'explosion. Et ce avant qu'il ne soit trop tard pour réagir ! Plusieurs types de sources peuvent être au départ d'un coup de poussière. Les plus fréquentes sont les échauffements. " Dans le cas du grain, les températures d'inflammation sont de l'ordre de quelques centaines de degrés ", explique Philippe Rignault, de la Fédération française des coopératives agricoles d'approvisionnement et de transformation. " L'une des particularités des poudres de matières organiques est que, dans certaines conditions, si elle sont confinées sans contact avec l'oxygène, elles peuvent s'autoéchauffer, révèle Christophe Proust. Une réaction qui s'autonourrit et s'emballe très vite jusqu'à provoquer un incendie. " Le problème existe chez Francolor Pigments. Ce chimiste de Villers-Saint-Paul, spécialisé dans les pigments, utilise d'onéreux systèmes de filtrage pour ne pas polluer son environnement. " Pour les protéger, nous y avons installé des systèmes de mesure de la température avec report de l'affichage en cabine de conduite ", explique Joël Michaud, ingénieur de sécurité. Beaucoup plus fréquents sont les échauffements mécaniques. Toutes les machines en fonctionnement dans l'installation industrielle et surtout les systèmes de manutention peuvent les provoquer. Chez Béghin-Say, les élévateurs à godets utilisés dans de nombreuses sucreries provoquent fréquemment des échauffements. Un risque dont l'entreprise se méfie comme de la peste depuis que en mai 1982, une explosion a détruit trois silos sur son site de Sainte-Rictrude. Elle a donc systématiquement équipé chacun des paliers de ses élévateurs de détecteurs d'élévation de température. Précaution supplémentaire, un dispositif détecte le déport de la bande. Dans les silos à grain, même problème : il faut éviter les incidents de fonctionnement des transporteurs à bandes. " Ils provoquent des échauffements dont la température peut atteindre les 800 °C ", précise Philipe Rignault. La parade ? Détecter le patinage de la courroie. Un capteur installé sur la poulie mesure sa rotation, ce qui permet de déclencher l'arrêt général du système en cas d'emballement.
Une autre grande cause : les décharges électrostatiques
Les décharges électrostatiques sont l'autre grande cause de départ des explosions de poussière. " La plupart du temps, celles-ci découlent du frottement des poudres sur les parois dans les systèmes de transport pneumatique à grande vitesse ", a constaté Christophe Proust. Fugace et erratique, le phénomène est difficile à maîtriser. A la Société nationale des poudres et explosifs (SNPE), le process met en jeu des poussières de cellulose et des explosifs micronisés. Dans un tel contexte, il est clair que tout risque doit être exclu ! " Nous avons accumulé une grande expérience au niveau de la prévention de l'électricité statique, confirme Roger Rat, responsable du groupe technique sécurité à la SNPE. Nous procédons surtout par inertage et mise à la terre des installations, mais aussi en choisissant soigneusement les matériaux isolants que nous utilisons. " Pour évaluer le danger électrostatique, les ingénieurs de la SNPE utilisent aussi des champmètres portatifs. Jusqu'à présent, aucun système de suivi en ligne de l'électricité statique n'a été développé. " Pourtant, cela serait possible, estime Roger Rat. Je connais au moins une installation qui fonctionne chez Exxon Chemicals en Belgique sur des silos de polyéthylène. " Mais, dans ce cas, la finalité est tout autre que d'éviter les explosions : la nature superisolante du polyéthylène gêne en effet son transport, puisqu'il bouchonne dans les canalisations sous l'influence de l'électricité statique. Installer un champmètre relié à un enregistreur partout où l'électricité statique s'accumule paraît peu envisageable. " Le coût de chaque système dépasserait les 200 000 francs ", estime Roger Rat. Mais des principes qui pourraient être facilement industrialisés existent et sont déjà utilisés dans le cadre d'études. Exemple ? Une fibre de carbone pointue est reliée à un condensateur sur lequel un petit néon est monté en parallèle. De sorte que si, par effet de pointe, un courant parvient au condensateur, celui-ci se décharge en produisant un éclair lumineux. Particulièrement bon marché, ce genre d'alarme pourrait être placé dans les endroits où l'électricité a tendance à s'accumuler. Finalement, l'une des sources possibles d'explosion est tout simplement le feu. " Les incendies sont presque toujours dus à une erreur humaine ou à une mauvaise maintenance ", estime Philippe Rignault. Mais un incendie n'est pas encore une explosion ! Même si celle-ci a de fortes chances d'être imminente. Quelle que soit sa source, si la flamme est détectée suffisamment à temps, il peut rester de précieuses secondes, voire fractions de seconde, suffisantes pour agir. " Les incendies peuvent être supprimés à l'aide d'extincteurs déclenchés , explique Claude Gérardot, directeur de Fike France, société spécialiste de ces matériels. Un capteur de pression ou un détecteur d'étincelle déclenche un détonateur, lequel active une pluie de mousse ou de poudre d'extinction. " Mais le système est onéreux. Pour équiper un atomiseur de 100 mètres cubes, par exemple, une installation revient à 300 000 francs. " En outre, ce type de matériel nécessite une maintenance particulière, avec vérification tous les six mois. Dans l'industrie, les extincteurs déclenchés équipent pour cette raison exclusivement des silos de petite taille, contenant des poudres à très forte valeur ajoutée, ou tellement dangereux qu'une explosion doit être exclue. Claude Gérardot a ainsi protégé plusieurs équipements chez des chimistes et des pharmaciens. Il a aussi récemment équipé le cargo sucrier " Bibo II ", de l'armateur néerlandais Holyman.
Un bon moyen : l'inertage
L'un des moyens simples de prévenir une explosion est de retirer l'oxygène ! Ou du moins d'en faire baisser le taux. Cette solution, l'inertage, est pratiquée par de nombreuses industries. En général avec de l'azote. Très fiable, la technique est cependant assez coûteuse. Et elle pose des problèmes de sécurité : il faut en effet empêcher que le gaz d'inertage ne puisse envahir des zones où séjournent des personnes.
Pressions atteintes par les explosions de poussière (en bars)
PVC 8,5
Lait en poudre 9,7
Polyéthylène 8,8
Poussière de charbon 8,2
Toner 7,5
Résines 8,9
Cellulose 9,8
Bois 10,5
Pigments 10,7
Aluminium 12,5
Et si cela explose quand même ?
Si la détection n'a pas fonctionné, il reste possible d'essayer de limiter les conséquences de l'explosion. Principal moyen ? Les évents ou les trappes d'explosion, qui évitent que son trop grand confinement ne la rende trop destructrice. Sinon, c'est aux architectes de prendre des précautions. Le gros oeuvre doit notamment être dessiné pour pouvoir résister aux explosions. Et, dans tous les cas, pour ne pas les amplifier. Même si le silo de Blaye avait été mis aux normes, son gros oeuvre ne l'était pas, car il datait de 1970. Les 130 000 tonnes de la tour se sont donc écroulées sur les bureaux installés à son pied !
USINE NOUVELLE N°2609
