12 Automatisme Securite F G ESD

INSTRUMENTATION AUTOMATISME SÉCURITÉ : F&G / ESD

MANUEL DE FORMATION Cours EXP-SI100 Révision 0

Formation Exploitation Instrumentation Automatisme Sécurité : F&G / ESD

INSTRUMENTATION AUTOMATISME SÉCURITÉ : F&G / ESD Sommaire 1. OBJECTIFS .....................................................................................................................8 2. INTRODUCTION – LOGIQUE DE SECURITE ................................................................9 3. DÉTECTION DU FEU ET DU GAZ................................................................................12 3.1. GÉNÉRALITÉS .......................................................................................................12 3.1.1. Définition .........................................................................................................12 3.1.2. Emplacements concernés ...............................................................................12 3.1.3. Fonctions de base ...........................................................................................12 3.1.3.1. Détection ....................................................................................................13 3.1.3.2. Commande (Traitement) : ..........................................................................14 3.1.3.3. Action .........................................................................................................15 3.1.4. Architecture d’un système F&G.......................................................................16 3.2. DETECTION INCENDIE .........................................................................................16 3.2.1. Principes généraux..........................................................................................16 3.2.2. Détecteurs de fumée .......................................................................................18 3.2.2.1. Ioniques......................................................................................................18 3.2.2.2. Détecteurs optiques (ou photoélectriques).................................................20 3.2.2.3. Avertissement rapide de présence de fumée (anticipation) .......................21 3.2.2.4. Points complémentaires concernant les détecteurs de fumée ...................22 3.2.3. Détecteurs de flamme .....................................................................................24 3.2.3.1. Détection des flammes...............................................................................24 3.2.3.2. Détecteurs d’U.V. .......................................................................................26 3.2.3.3. Détecteurs d’I.R. ........................................................................................27 3.2.3.4. Détecteurs d’U.V. et d’I.R...........................................................................28 3.2.3.5. Autres types de détecteurs de flammes .....................................................28 3.2.3.6. Choix des détecteurs de flammes ..............................................................29 3.2.4. Détecteurs de chaleur .....................................................................................31 3.2.4.1. Sprinkler sous eau .....................................................................................31 3.2.4.2. Fusible thermique (spot).............................................................................31 3.2.4.3. Fusibles thermiques (linéaires) ou boucle fusible.......................................32 3.2.4.4. Sprinkler sous air .......................................................................................33 3.2.4.5. Détecteur de chaleur fixe ou thermostatique..............................................36 3.2.4.6. Détecteur de vitesse d’élévation de la température ou thermodynamique .36 3.2.4.7. Détecteurs de vitesse compensée .............................................................37 3.2.4.8. Installation des détecteurs de chaleur :......................................................38 3.2.5. Déclencheurs manuels d’alarme .....................................................................39 3.2.6. Sélection générale des détecteurs de chaleur.................................................40 3.3. DETECTION DES GAZ...........................................................................................41 3.3.1. Aperçu – Généralités.......................................................................................41 3.3.2. Détecteurs de gaz inflammables .....................................................................44 3.3.2.1. Détecteurs du type lit catalytique ...............................................................44 3.3.2.2. Détecteurs du type optique ou à absorption d’IR (en général) ...................45 Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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3.3.2.3. Détecteurs du type optique ou à absorption d’IR (par point) ......................46 3.3.2.4. Type optique ou à absorption des IR (à trajectoire linéaire ou ouverte) .....49 3.3.2.5. Sélection des détecteurs de gaz inflammables ..........................................51 3.3.3. Détecteurs de gaz toxiques ou de manque d’oxygène ....................................51 3.3.3.1. Technologie des semi-conducteurs............................................................51 3.3.3.2. Réaction électrochimique : .........................................................................52 3.3.4. Emplacement des capteurs de gaz .................................................................52 3.3.4.1. Type d’emplacement ..................................................................................53 3.3.4.2. Pour les gaz inflammables .........................................................................53 3.3.4.3. Pour les gaz toxiques .................................................................................54 3.3.4.4. Emplacements recommandés pour les détecteurs de gaz inflammables...54 3.4. SURVEILLANCE EN BOUCLE ...............................................................................56 3.4.1. Surveillance en boucle fermée ........................................................................56 3.4.2. Surveillance en boucle ouverte .......................................................................56 4. SYSTEMES D’EXTINCTION .........................................................................................59 4.1. Feu et extinction ......................................................................................................59 4.1.1. Effets des produits d’extinction........................................................................59 4.2. PRODUITS D’EXTINCTION POUR ESPACES FERMES.......................................60 4.2.1. Halons .............................................................................................................60 4.2.2. Dioxyde de carbone ........................................................................................62 4.2.3. Inergen ............................................................................................................63 4.2.4. Utilisation des différents gaz inertes ................................................................64 4.3. PRODUITS D’EXTINCTION POUR ESPACES OUVERTS ....................................67 4.3.1. Eau ..................................................................................................................67 4.3.2. Mousse............................................................................................................69 4.3.3. Berceau « déluge » .........................................................................................69 4.3.3.1. Vanne de régulation « déluge » .................................................................71 4.3.3.2. Systèmes « déluge » à mousse / eau ........................................................76 4.3.3.3. Normes Total concernant les vannes « déluge » .......................................77 4.3.4. Pompes à incendie ..........................................................................................79 4.3.4.1. Normes Total pour les pompes à incendie .................................................79 4.4. CLAPETS COUPE-FEU..........................................................................................83 5. LOGIQUE FEU & GAZ...................................................................................................84 5.1. SYSTEME DE VOTE ET DE COMMANDE.............................................................85 5.1.1. Installations concernées par le vote ................................................................85 5.1.2. Détection .........................................................................................................85 5.1.3. Actions.............................................................................................................89 5.1.4. Matrice des causes et effets............................................................................91 5.1.5. Blocage ...........................................................................................................92 5.2. EXEMPLES DE COMMANDE LOGIQUE ...............................................................93 5.2.1. Dans un espace intérieur ventilé .....................................................................93 5.2.1.1. Application à la protection contre le feu .....................................................93 5.2.1.2. Application à la protection contre les gaz ...................................................94 5.2.2. Dans un espace extérieur................................................................................94 5.2.2.1. Application à la protection contre le feu .....................................................94 5.2.2.2. Application aux gaz ....................................................................................95 5.3. ALERTE A L’ATTENTION DU PERSONNEL..........................................................96 5.3.1. Système PAGA ...............................................................................................96 Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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5.3.1.1. Généralités.................................................................................................96 5.3.1.2. Exigences en matière de sécurité ..............................................................96 5.3.1.3. Exigences fonctionnelles............................................................................96 5.3.2. Alarmes visuelles ............................................................................................97 5.3.3. Installations non occupées en temps normal...................................................98 5.4. FONCTIONS LOGIQUES STANDARD...................................................................99 5.4.1. Détecteur de gaz par point – GD.....................................................................99 5.4.1.1. Fonctions - GD ...........................................................................................99 5.4.1.2. Représentation et animation (Interface homme/machine)- GD ................100 5.4.2. Détecteur de gaz à trajectoire ouverte – GDB...............................................103 5.4.2.1. Fonctions - GDB.......................................................................................103 5.4.2.2. Représentation et animation (Interface homme/machine) - GDB.............104 5.4.3. Détecteur de flamme – RD ............................................................................106 5.4.3.1. Fonctions - RD .........................................................................................106 5.4.3.2. Représentation et animation (Interface homme/machine) - RD ...............107 5.4.4. Détecteur de chaleur et de fumée – RDH & RDS..........................................109 5.4.4.1. Fonctions – RDH & RDS .........................................................................109 5.4.4.2. Représentation et animation (Interface homme/machine) – RDH & RDS 110 5.4.5. Système « déluge » – DELUGE ....................................................................112 5.4.5.1. Fonctions – « Déluge » ............................................................................112 5.4.5.2. Ordre d’activation .....................................................................................114 5.4.5.3. Ordre de test ............................................................................................115 5.4.5.4. Comportement fonctionnel standard ........................................................115 5.4.5.5. Représentation et animation (interface homme/machine) – « Déluge »...116 5.4.6. Système d’extinction du feu – Fire Ext ..........................................................121 5.4.6.1. Fonctions et interface – Fire Ext...............................................................121 5.4.6.2. Gestion du mode et des ordres – Fire Ext................................................121 5.4.6.3. Règles de calcul des données internes....................................................122 5.4.6.4. Représentation et animation (HMI) – Fire Ext ..........................................123 5.4.7. Logiques de vote – 2ooN – 2oo3...................................................................126 5.4.7.1. Fonctions – 2ooN – 2oo3 .........................................................................126 5.4.7.2. Représentation et animation (HMI) – Logique de vote – 2ooN.................127 5.4.8. Clapet coupe-feu ...........................................................................................128 5.4.8.1. Fonctions..................................................................................................128 5.4.8.2. Représentation (interface homme/machine) – Clapet coupe-feu .............131 6. GÉNÉRALITÉS SUR LE SYSTÈME ESD ...................................................................135 6.1. TECHNOLOGIE DU SYSTÈME ESD....................................................................135 6.1.1. Raison d’être d’un système de sécurité.........................................................135 6.1.2. Principaux éléments d’un système de sécurité..............................................136 6.1.3. Différentes technologies ................................................................................137 6.1.3.1. Technologie mécanique ...........................................................................137 6.1.3.2. Technologie fluidique ...............................................................................137 6.1.3.3. Technologie électrique / d’instrumentation ...............................................138 6.1.4. Technologie des dispositifs utilisés sur site ...................................................141 6.1.4.1. Contacteurs discrets ................................................................................141 6.1.4.2. Contacteurs électroniques........................................................................141 6.1.4.3. Contrôleur pneumatique marche-arrêt avec capteur intégré ....................142 6.1.4.4. Émetteurs classiques ...............................................................................142 Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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6.1.4.5. Émetteurs intelligents ...............................................................................142 6.1.4.6. Émetteurs de sécurité ..............................................................................143 6.1.4.7. Éléments finals.........................................................................................143 6.2. LES DIFFERENTS NIVEAUX D’ARRET...............................................................144 6.2.1. Définition des niveaux d’arrêt ........................................................................144 6.2.2. Différences entre installations à terre / offshore ............................................145 6.2.2.1. ESD-0 ......................................................................................................145 6.2.2.2. Dépressurisation d’urgence (EDP)...........................................................147 6.2.2.3. Coupure de l’alimentation.........................................................................147 6.2.3. ESD-0 (arrêt total) .........................................................................................147 6.2.3.1. Causes de la mise en œuvre de l’ESD-0 .................................................147 6.2.3.2. Actions de l’ESD 0 ...................................................................................148 6.2.4. ESD-1 (arrêt d’urgence de la zone de feu) ....................................................149 6.2.4.1. Causes de la mise en œuvre de l’ESD 1 .................................................149 6.2.4.2. Actions de l’ESD 1 ...................................................................................150 6.2.5. SD-2 (arrêt de l’unité) ....................................................................................151 6.2.5.1. Causes de la mise en œuvre de l’SD 2 ....................................................151 6.2.5.2. Actions de l’SD 2......................................................................................151 6.2.6. SD-3 (arrêt des équipements) .......................................................................152 6.2.6.1. Causes de la mise en œuvre de l’SD 3 ....................................................152 6.2.6.2. Actions du SD 3 .......................................................................................153 7. VANNES ESD / SD......................................................................................................155 7.1. DISPOSITIFS D’ARRET .......................................................................................155 7.1.1. Définition des vannes de sécurité..................................................................155 7.1.1.1. Têtes de puits..........................................................................................155 7.1.1.2. Traitement ................................................................................................155 7.1.2. Temps de réponse ........................................................................................157 7.1.3. Actionneurs ...................................................................................................157 7.1.4. Dérivation des ESDV.....................................................................................157 7.1.5. Boutons-poussoirs.........................................................................................159 7.1.6. Exigences fonctionnelles ...............................................................................160 7.2. EMPLACEMENTS ET PROTECTION PHYSIQUE ...............................................161 7.2.1. Emplacements à terre ...................................................................................161 7.2.2. Emplacements offshore.................................................................................161 7.2.3. Actionneurs ...................................................................................................161 7.2.4. Connexions et corps des ESDV ....................................................................161 7.2.5. Taux de fuite interne des ESDV ....................................................................162 7.2.6. Bunkers pour ESDV ......................................................................................162 7.3. ISOLEMENT PAR ESDV ET SDV.........................................................................163 7.3.1. Isolement des zones de feu (interconnexions) ..............................................163 7.3.2. Isolement des limites de batterie ...................................................................163 7.4. EXIGENCES FONCTIONNELLES SUPPLEMENTAIRES ....................................164 7.4.1. Etat de sécurité .............................................................................................164 7.4.2. Télémétrie .....................................................................................................165 7.4.3. Indication de position.....................................................................................165 7.4.4. Moyens d’essais et de maintenance .............................................................165 7.4.5. Fiabilité des sources d’alimentation...............................................................166 7.4.6. Capacités de redémarrage ............................................................................166 Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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7.4.7. Système EDP - Protection et exigences supplémentaires.............................166 7.5. FONCTIONS STANDARD DES VANNES DE SECURITE ...................................167 7.5.1. Vanne d’arrêt de sécurité – SDV (Safety Shut-Down Valve) .........................167 7.5.1.1. Description des interfaces - SDV .............................................................167 7.5.1.2. Ordres et mode opérateur - SDV .............................................................168 7.5.1.3. Définition des statuts................................................................................170 7.5.1.4. Représentation et description de l’animation (Interface homme / machine) SDV.......................................................................................................................172 7.5.2. Vanne d’arrêt d’urgence – ESDV (Emergency Shut-Down Valve) ................176 7.5.2.1. Description des interfaces - ESDV ...........................................................176 7.5.2.2. Ordres de l’opérateur (mode opérateur) - ESDV......................................178 7.5.2.3. Définition des statuts - ESDV ...................................................................178 7.5.2.4. Représentation et description de l’animation (Interface homme / machine) ESDV ....................................................................................................................180 7.5.3. Vanne de purge – BDV (Blow Down Valve) ..................................................184 7.5.3.1. Description des interfaces - BDV .............................................................184 7.5.3.2. Ordres et mode opérateur - BDV .............................................................186 7.5.3.3. Définition des statuts - BDV .....................................................................186 7.5.3.4. Représentation et animation (interface homme/machine) - BDV .............188 8. LOGIQUE SD ..............................................................................................................192 8.1. TECHNOLOGIE DE LA LOGIQUE........................................................................192 8.1.1. Technologie électronique programmable ......................................................192 8.1.2. Redondance ..................................................................................................193 8.1.2.1. Antagonisme sécurité vs. disponibilité .....................................................194 8.1.2.2. Architecture 1oo2 .....................................................................................195 8.1.2.3. Architecture 2oo2 .....................................................................................196 8.1.2.4. Architecture 2oo3 .....................................................................................197 8.1.2.5. Système tolérant aux défauts...................................................................198 8.1.3. Triconex.........................................................................................................198 8.2. ALARMES .............................................................................................................199 8.2.1. Introduction....................................................................................................199 8.2.2. Nombre d’alarmes .........................................................................................200 8.2.3. Liste des alarmes ..........................................................................................200 8.2.4. Hiérarchie des alarmes..................................................................................200 8.2.5. Mémorisation de la première alarme .............................................................201 8.2.6. Masquage des alarmes .................................................................................201 8.3. GESTION DES ALARMES ET DES EVENEMENTS ............................................202 8.3.1. Niveaux des alarmes et des événements......................................................202 8.3.2. Gestion de l’acquittement des alarmes..........................................................203 8.3.3. Événements et valeurs ..................................................................................203 8.3.4. Blocage maintenance ....................................................................................204 8.3.4.1. Généralités...............................................................................................204 8.3.4.2. Instrument de traitement ..........................................................................204 8.3.4.3. Instrument de sécurité..............................................................................204 8.3.5. Blocage du démarrage ..................................................................................204 8.3.6. Ordres de maintenance .................................................................................205 8.3.6.1. Tests des équipements spécifiques .........................................................205 8.3.6.2. Déclenchement de l’entrée maintenance .................................................205 Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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8.3.7. Isolement de la barre de sécurité ..................................................................205 8.4. FONCTIONS STANDARD DE LA BARRE DE SECURITE...................................206 8.4.1. Fonctions / interfaces ....................................................................................206 8.4.1.1. Schéma des fonctions ..............................................................................206 8.4.1.2. Liste des fonctions principales .................................................................207 8.4.1.3. Description des interfaces ........................................................................208 8.4.2. Définition des statuts .....................................................................................209 8.4.2.1. Entrées de la barre...................................................................................209 8.4.2.2. Initiateur verrouillé....................................................................................209 8.4.2.3. Initiateur « premier levé ».........................................................................209 8.4.2.4. Statuts de la barre de sécurité .................................................................209 8.4.2.5. Barre de sécurité au statut « isolée ».......................................................210 8.4.2.6. Statut « prête pour réinitialisation »..........................................................210 8.4.3. Fonction blocage maintenance......................................................................210 8.4.4. Ordre de réinitialisation barre ........................................................................211 8.4.5. Fonction blocage du démarrage (optionnelle) ...............................................211 8.4.5.1. Ordre blocage démarrage ........................................................................211 8.4.5.2. Utilisation du blocage du démarrage........................................................212 8.4.6. Sorties de barre.............................................................................................213 8.4.7. Représentation et description de l’animation (HMI) – Barre de sécurité........214 8.5. SYSTEME D’ULTIME SECOURS .........................................................................219 9. APPLICATION - EXEMPLE .........................................................................................222 9.1. LOGIGRAMME ET MATRICE ...............................................................................222 9.2. BARRE DE SECURITE ET P&ID ..........................................................................226 10. SYSTEMES SD - DIVERS.........................................................................................241 10.1. ANNONCIATEUR................................................................................................241 10.2. ENREGISTREUR D’HEURE DES EVENEMENTS OU ENREGISTREUR DE SEQUENCE DES EVENEMENTS ...............................................................................242 10.3. NIVEAU D’INTEGRITE DE SECURITE (SIL : SAFETY INTEGRITY LEVEL).....244 10.3.1. Définitions....................................................................................................244 10.3.2. Objectif ........................................................................................................245 10.3.3. Détermination du SIL...................................................................................245 10.4. CLAPET DE SURPRESSION .............................................................................246 11. GLOSSAIRE ..............................................................................................................249 12. FIGURES...................................................................................................................250 13. TABLES .....................................................................................................................253

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1. OBJECTIFS A la fin de ce cours, le participant doit être capable de : Nommer les différents types de détecteurs de feu et de gaz Interpréter les technologies des détecteurs de feu et de gaz Exposer les principes utilisés dans la gestion de la logique du système F&G Nommer les différents principes et technologies utilisés dans la lutte contre les incendies Interpréter l’affichage logique des systèmes F&G Définir les fonctions et technologies du système d’arrêt (SD) Différentier, exposer les principes des différents niveaux d’arrêt Exposer le rôle et la différence des vannes d’arrêt Expliquer le principe des barres de sécurité Interpréter l’affichage du suivi de l’arrêt

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2. INTRODUCTION – LOGIQUE DE SECURITE Sur nos sites, l’installation et la commande des équipements de traitement sont gérées par un « concept de sécurité ». La fonction de la discipline d’instrumentation est le « contrôle » de la sécurité des procédés qui s’appuie (principalement) sur deux systèmes : Le système Feu et Gaz L’ESD, système d’arrêt d’urgence Ce sont deux systèmes logiques différents, mais complémentaires et non dissociables sur aucun de nos sites. Nota : sur site, alors que le système ESD couvre les emplacements Sécurité des Procédés, le système Feu et Gaz couvre également les « autres emplacements » tels que : la zone vie, les zones récréation, logement…. etc. Ces deux systèmes sont surveillés par des PLC spécifiques, autonomes, non dépendants d’autres logiques (autres PLC et commandes DCS / PCS). Le but ici n’est pas de présenter le PLC lui-même (du système F&G ou ESD), mais tout PLC ayant (fondamentalement) la même conception. D’autres cours couvrent ce sujet ( (EXP-MN-SI080 pour la logique programmable, SI090 pour la logique des procédés) Nous verrons ici la philosophie générale des systèmes F&G / ESD, ainsi que le matériel installé, en ayant présente à l’esprit la maintenance des équipements pour un technicien en instrumentation. Nous verrons toutefois le principe du PLC TMR (système de redondance à modules triplés) – le « Triconex », qui est un nom de marque de la Société Invensys. Les éléments qui vont être vus dans le détail sont résumés dans la figure « Architecture générale des systèmes F&G + ESD sur un site » Ces éléments (sujets) sont : Pour le système F&G : Détecteurs (gaz, fumée, chaleur, flamme) Principes de base de la logique de sécurité F&G Pompes à incendie et système d’eau pour lutte contre l’incendie (« Déluge », sprinklers, collecteur d’eau en boucle, vannes d’eau pour lutte contre l’incendie,….) Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Systèmes d’extinction aux gaz inertes (Inergen, CO2, Halon) Clapets coupe-feu Système d’alarme F&G Pour le système ESD : Les différents niveaux d’arrêt Barres de sécurité Principes de base de la logique ESD et de la logique TMR Les vannes SD (SDV, ESDV, BDV,…) Interface systèmes F&G / ESD Triplicated or Duplex PLC

F&G Inputs Manual Call Points Smoke detectors Gas Detectors

F&G

Heat Detectors

Processor

Flame detectors

(for F&G Equipment)

Other parameters (T, P,…etc

F&G inputs to each SD level ESD Inputs Level 0 From process

F&G Alarms Fire Dampers Fire Pumps Jockey Pumps Extinction systems Deluge systems …etc… TMR = Triplicated Modular Redundant

(x) Level 1

ESD

(xx) Level 2 (xxx) Level 3

Water & Foam Water Valves Water Guns CO2 / Inergen Halon Sprinklers …etc…

Processor (for Process)

Specific orders to F&G (Fire dampers as ex.) ESD inputs are either from DCS (Digital Control System), from PCS, (Process Control System), from PSS (Process Safety System), from Packages, from F&G Logic, from manual ESD call points

SDV’s ESDV’s ROV’s BDV’s Process PLC’s …etc… For WHPT’s DHSV = SCSSV = ESDV MV = SSV = ESDV WV = SDV

Figure 1 : Architecture générale des systèmes F&G + ESD sur un site Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Références : Des documents de spécifications générales Total ont été utilisés pour cette présentation ; une partie de ces documents est reproduite ici. Cependant, ces documents doivent être consultés en complément d’information ; il s’agit (comme références) des documents suivants : GS EP INS 134 : Conception et alimentation du système de commande et de sécurité intégré GS EP INS 135 : Exigences en matière de sécurité cybernétique pour la conception et l’alimentation de l’ICSS et des systèmes de « packages » GS EP INS 150 : Méthode de conception pour les normes de configuration de systèmes GS EP INS 198 : Sécurité et fonctions standards du système feu et gaz GS EP SAF 261 : Arrêt d’urgence et dépressurisation d’urgence GS EP SAF 312 : Lignes directrices pour la sélection et l’installation des systèmes de détection du feu et des gaz GS EP SAF 321 : Stations de pompes à incendie et collecteur principal d’eau pour lutte contre l’incendie GS EP SAF 322 : Systèmes fixes d’eau pour lutte contre l’incendie GS EP SAF 371 : Installations de commande d’urgence Nota : le présent document ne va pas à l’encontre de la Sécurité (ni du Département Sécurité) ; il est axé sur l’instrumentation des systèmes de sécurité et sa maintenance (ainsi que la compréhension de ces systèmes). Glossaire : Veuillez vous reporter à la fin de ce document, au chapitre « Glossaire ».

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3. DÉTECTION DU FEU ET DU GAZ 3.1. GÉNÉRALITÉS 3.1.1. Définition Système conçu pour prévenir aussi tôt que possible des incidents suivants et en indiquer l’emplacement : fuite de gaz inflammable. fuite de gaz toxique ou faible niveau d’oxygène. feu ou combustion. et pour déclencher la mise en œuvre d’un moyen d’extinction et mettre l’établissement en configuration de sécurité, avec l’interfaçage (et l’assistance …) du système ESD.

3.1.2. Emplacements concernés Tous les lieux d’un site sont concernés par le système. La protection est différente (ou « adaptée ») selon l’emplacement ou la zone spécifique : Bureau : risque d’incendie « classique ». Local technique: risque d’incendie d’origine électrique. Procédé : feu et fuites de gaz. Lieu confiné : feu, gaz toxique et faible niveau d’oxygène.

3.1.3. Fonctions de base Les équipements de détection, de commande (traitement) et d’action constituent les trois caractéristiques principales du système F&G. Les signaux des capteurs sont centralisés (dirigés) vers le système logique qui identifie, analyse et active les équipements afin que les actions spécifiques opportunes soient mises en œuvre. Afin d’augmenter la fiabilité, toutes les alimentations électriques doivent être connectées à des sources disponibles en permanence (batteries, alimentations non interruptibles), toute Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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la logique doit être assumée par des processeurs redondants. Toutefois, dans certaines configurations de détection spécifiques, toutes les alimentations, y compris les batteries et les alimentations non interruptibles, doivent être à l’arrêt et isolées.

3.1.3.1. Détection Fumée, chaleur, flamme, gaz toxiques et inflammables, MCP (déclencheur manuel d’alarme), … Détection rapide : Un « instant » est suffisant pour qu’un incendie (ou une explosion) causant d’importants dégâts se produise. Par conséquent, la détection doit se faire aussi rapidement que possible. Gaz inflammables ou explosifs : La présence d’un gaz inflammable doit être détectée immédiatement, ceci afin de sécuriser le(les) zone(s) concernée(s) et de lancer l’action qui s’impose pour éliminer le risque d’explosion. Des points de détection déterminés (avec plusieurs niveaux d’alarme) sont fixés bien en dessous de la limite d’explosivité, ceci afin de permettre un temps de « réaction » et d’éviter le point critique. Gaz toxiques : Il s’agit là d’une détection critique. La sécurité du personnel est la priorité numéro un, mais de toutes façons, la présence d’un gaz toxique signifie qu’il y a un « problème » du type fuite, obturation, fonctionnement défectueux, pièces endommagées, etc.… Localisation facile : Une détection rapide n’est pas suffisante ; la connaissance de l’origine exacte du « défaut » permet une réaction plus facile et mieux adaptée, et de gagner un temps précieux pour l’intervention et l’action (si nécessaire). C’est pour cette raison que les sites sont délimités en zones ; ces mêmes zones sont fonction des conditions de traitement, du fonctionnement du site. La signalisation est définie en conséquence.

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3.1.3.2. Commande (Traitement) : Cela est effectué par un système spécifique fourni par le fabricant (tableaux feu et gaz) et/ou des PLC (complémentaires) insensibles aux défaillances, reliés au système ESD et au DCS. Ce (s) système(s) de traitement ont les fonctions suivantes : Contrôler l’intégrité des lignes de détection (détection d’un circuit ouvert, de fils rompus) Déclencher les alarmes (sonores, visuelles), l’évacuation. Interconnexion avec le PAGA (Public Address and General Alarm : annonce vocale et alarme générale) (si nécessaire) Déterminer au sein de leur logique les actions à mettre en œuvre Interfacer avec les autres processeurs (système ESD, DCS, PLC de traitement,…) Autoriser le blocage et la dérivation pour les tests et la maintenance Dérivation / blocage : Il s sont conçus pour les tests, les commandes de séquences, les interventions de maintenance dans lesquelles les logiques automatiques restent en ligne. Aucune dérivation / aucun blocage ne peut être effectué sans qu’une demande de travail (spécifique) ait été émise Une procédure d’opération doit couvrir l’utilisation d’une dérivation / d’un blocage Toute dérivation / tout blocage doit être contrôlé par des opérateurs de traitement ainsi que des techniciens de maintenance Toute dérivation / tout blocage doit aboutir à une alarme spécifique, qui elle-même ne pourra pas être bloquée (alarme permanente sur écran ou tableau d’alarme) Ils doivent être supprimés, ramenés aux conditions « normales » une fois l’intervention terminée. Aucune dérivation / aucun blocage ne doit être maintenu « en permanence », sauf quand les conditions de traitement ont changé, et cela doit être approuvé par une procédure écrite ou un document d’autorisation écrit

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3.1.3.3. Action La détection et la commande logique doivent déclencher un démarrage automatique (pompes à incendie) et/ou une activation automatique (vannes, électrovannes) des équipements de lutte contre l’incendie. Les actions peuvent être résumées ainsi : Alarmes sonores, visuelles Message par annonce vocale (PAGA) – ordre d’évacuation ou autres messages Equipements d’extinction/de lutte contre l’incendie automatiquement connectés Signaux au DCS, à l’ESD et automatismes de traitement pour des initiatives de conditions de sécurité. Informations à l’équipe de lutte contre l’incendie Sur ce, les fonctions de « sortie » (même chose que pour la détection et la commande) et, pour augmenter la fiabilité, toutes les alimentations, doivent être connectées à des sources disponibles en permanence (batteries, alimentations non interruptibles)

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3.1.4. Architecture d’un système F&G Voir la figure : « exemple d’architecture d’une distribution F&G ”

Gas Detectors

ESD System

Flame detectors Heat Detectors Smoke detectors Manual Call Points

Fire Water Pumps

F&G

Power Supply (UPS)

Processor Control System

Inergen CO2 Halon

Audible Alarms PAGA

Sprinklers Deluge network

Figure 2 : Exemple d’architecture d’une distribution F&G

3.2. DETECTION INCENDIE 3.2.1. Principes généraux Fonction de la détection incendie: Déclenchement du processus d’arrêt, mise en œuvre des équipements de lutte contre l’incendie, activation des systèmes d’extinction. Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Types de détecteurs d’incendie : De fumée : Ioniques (ionisation par points) Optiques (points) A avertissement rapide ou anticipation (zones) De flamme : UV et IR, indépendants ou associés CCTV (Télévision en circuit fermé) De chaleur : Ampoule Fusible thermique (par points et par zones) Thermostatiques Thermodynamiques Types de détecteurs en fonction de la progression du feu Détails chronologiques : Phase 1 : détecteurs de fumée ioniques

pour gaz de combustion invisible

Phase 2 : détecteurs de fumée optiques

pour fumée visible

Phase 3 : détecteurs de flamme

pour rayonnements d’IR / UV

Phase 4 : détecteurs thermiques (chaleur)

pour chaleur produite par le feu

La courbe montre qu’une augmentation du délai d’extinction (même légère) a pour conséquence une forte augmentation des dégâts. Par conséquent, la détection doit avoir lieu avant l’embrasement, pendant les phases 2 et 3.

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Figure 3 : Courbe de la progression du feu

3.2.2. Détecteurs de fumée 3.2.2.1. Ioniques Un radio-isotope (Americium 241) crée entre deux électrodes un faible courant d’ionisation (quelques pico ampères ou 10 -12 A). Dès que de la fumée passe entre les électrodes, la résistance augmente (les molécules de fumée sont 1000 fois plus lourdes que les molécules d’air) et le courant diminue. Deux cellules sont utilisées : Une cellule pour la mesure, Une cellule comme référence de modification des conditions de mesure (pression atmosphérique, température ambiante). L’utilisation de sources radioactives devra être conforme aux réglementations locales (radiation de type alpha < 100 μC). Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Fonction du tirage (voir ci-après) dû à la différence entre la température intérieure et la température extérieure (appel d’air limité à # 7 m/s). Nettoyage périodique tous les 6 mois. Très grande fiabilité par rapport aux défauts parasites, aucun vote (en théorie) n’est nécessaire pour confirmer la détection. LE DETECTEUR IONIQUE opère en ionisant les molécules d’air (sphères roses et bleues) avec des particules alpha provenant d’un matériau radioactif, l’americium 241 (lignes rouges). Les ions deviennent alors porteurs d’un faible courant entre deux électrodes (en haut). Des particules de fumée (sphères marron) s’attachent aux ions (en bas), réduisant ainsi le courant et déclenchant une alarme.

Pas de fumée I1 est à la valeur maximale C’est la chambre de référence ou chambre de mesure sans fumée

Chambre de mesure avec fumée I2 < I1

Plus de courant I2 est faible, plus il y a de fumée Table 1 : Principe du détecteur de fumée ionique Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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3.2.2.2. Détecteurs optiques (ou photoélectriques) Principe basé sur la visualisation des rayons de lumières en présence de particules (effet Tyndall).

Figure 4 : Principe du détecteur de fumée optique (modèle Cerberus / Siemens) Une LED (source de lumière) et une cellule photosensible (récepteur de lumière) sont installées à l’intérieur d’une enceinte. Dans des conditions normales, la lumière émise n’atteint pas la cellule réceptrice. La source de lumière, l’arrête-lumière et les récepteurs de lumière sont disposés de telle sorte que la lumière émise par la source ne puisse pas atteindre directement le récepteur. Quand de la fumée entre, la lumière est dispersée et atteint la cellule qui émet alors un signal électrique. Une autre cellule contrôle la LED. Ces détecteurs sont généralement utilisés sur des équipements électriques et associés à des détecteurs ioniques (double confirmation). Fonction du tirage (vitesse de la fumée < 10 m/s) Mettre un matériau composé dans la gaine de câble/fil. Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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3.2.2.3. Avertissement rapide de présence de fumée (anticipation) Un réseau de tuyaux de petit diamètre percés de trous, situés en des emplacements difficiles à atteindre, est connecté à un système d’aspiration qui achemine la fumée vers un détecteur « VESDA / HSSD ». C’est un système de type HSSS (High Sensitivity Smoke Detection : détection de fumée à haute sensibilité) qui utilise un détecteur laser et une installation de conduits pour les espaces fermés. Le système HSSD peut également être appelé VESDA (Very Early Smoke Detection Array) : réseau de détection très rapide de fumée). Le principe de détection utilisé par le système HSSD est connu comme « dispersement de la lumière vers l’avant », dans lequel le rayon laser est diffracté d’un petit angle par les particules de fumée. Le système est très sensible et peut détecter des niveaux de « fumée » bien avant qu’ils ne soient visibles à l’œil nu ou même perçus par des détecteurs de fumée classiques. Le système HSSD fonctionne en aspirant de l’air en permanence dans un réseau de tuyauteries à l’aide d’un ventilateur très efficace. Un échantillon de cet air passe par un filtre à double étage.

Figure 5 : Principe du détecteur de fumée à alerte rapide Le premier étage retire la poussière et les saletés de l’échantillon d’air avant de le laisser entrer dans la chambre de détection laser pour la détection de fumée. Le deuxième étage (ultra fin) a la seule fonction de fournir un approvisionnement supplémentaire d’air propre afin de maintenir les surfaces optiques à l’intérieur du détecteur exemptes de contamination et d’assurer un étalonnage stable et une longue vie du détecteur. Temps de réponse plus rapide pour les incendies cellulosiques et d’origine électrique. Ils ne peuvent être efficaces que dans les locaux propres et demandent des soins particuliers pour leur fonctionnement et leur maintenance. Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Figure 6 : Installation générale d’un détecteur de fumée à alerte rapide

3.2.2.4. Points complémentaires concernant les détecteurs de fumée Les détecteurs de fumée ne doivent pas être utilisés en espace ouvert La détection requiert (en général) une logique de vote de 2 2 détecteurs installés au même endroit/emplacement/zone doivent être activés en même temps pour confirmer la détection. Tirage : Les détecteurs de fumée sont connectés par des câbles qui passent généralement par des gaines (sauf bien sûr dans le cas des détecteurs sans fils…). De l’air peut être aspiré dans la gaine ou en être expulsé sous l’effet du tirage. Cela peut être évité en obstruant le passage de l’air. Voir la figure qui propose 2 solutions : matériau composé dans la gaine électrique ou plaque d’« isolation » entre le détecteur et son support. Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Figure 7 : Effet du tirage Installation de détecteurs de fumée : Ou distances à respecter

Espace ouvert ou ayant une ventilation suffisante Espace fermé et/ou emplacement n’ayant pas une ventilation suffisante

Surface maxi. couverte par un détecteur

Distance maxi. entre 2 détecteurs

Distance maxi. à partir d’une obstruction verticale

Hauteur maxi. au-dessus de la zone de détection

Sans objet

Sans objet

Sans objet

Sans objet

8m

3m (0,5 m minimum)

7,5 m

30m² pour le plancher 20 m² pour le plafond

Table 2 : Installation de détecteurs de fumée

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3.2.3. Détecteurs de flamme 3.2.3.1. Détection des flammes Elle est effectuée par des détecteurs d’UV et d’IR qui détectent les rayonnements IR (0,8 à 1 000 μm) émis à la base des flammes et les rayonnements d’UV (0,1 à 0,4 μm) émis dans la partie haute des flammes.

Figure 8 : Spectre montrant la bande de détection des UV et des IR Chaque flamme a sa longueur d’onde d’émission particulière qui dépend du combustible.

Figure 9 : Radiations émises par une flamme Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Commentaires sur la figure « Radiations émises par une flamme » : Courbe 1 : combustibles sans molécules de carbone – ammoniac et hydrogène – radiations d’UV principalement Courbe 2 : combustibles sans molécules de carbone - soufre, phosphore, chlore, magnésium, titane – UV et radiations visibles principalement Courbe 3 : combustibles avec molécules de carbone – hydrocarbures, cellulose, ….. – UV, radiations visibles et IR Les radiations IR sont mesurées par un capteur pyroélectrique et les radiations d’UV sont mesurées par un capteur à phototube.

Figure 10 : Type de détection des UV et des IR Les types de détecteurs utilisés sont les détecteurs : d’UV d’IR d’UV confirmés IR d’IR confirmés IR ou doubles IR d’IR / IR / IR : triples ou multi IR Vidéo Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Le choix dépend des types de médias inflammables Champ de vision horizontal # 90° (IR) et # 140° (UV + IR) Distance type du capteur à la flamme : 15 m pour une superficie de 0,1 m² (de détection) Les détecteurs ne doivent tenir compte que de la fréquence caractéristique de la radiation de flamme (2 à 20 Hz) et doivent annuler l’effet des autres radiations (soleil, éclairs, arc de soudure, fluctuations de l’éclairage). Un test optique automatique doit être effectué pour vérifier les interférences. Les mesures des IF sont affectées par l’eau et les mesures des UV (également pour la TV) sont affectées par la fumée épaisse quand la distance est > 5 m (distance maxi. # 20m). Vibrations : les vibrations d’une source mobile chaude peuvent générer des IR ; un détecteur proche de cette source (mobile) pourrait détecter des IR « parasites ». Pour empêcher un déclenchement intempestif, toute détection doit durer au moins 10 s. avant le signal de déclenchement effectif. Plage de température étroite (- 40 à 70 °C). Ces détecteurs conviennent aux espaces intérieurs et extérieurs (dans 80% des cas les détecteurs UV + IR sont utilisés en extérieur). Temps de réponse # 1s. (IR) et # 0,1s. (UV+IR). Ces détecteurs doivent être utilisés avec une logique de vote intégrée. Nota : le type à trajectoire ouverte peut être utilisé pour la détection de fumée. distance de 10 à 100 m la trajectoire optique doit être réglée avec le rayon laser

3.2.3.2. Détecteurs d’U.V. Les détecteurs d’ultraviolets sont conçus pour détecter les rayonnements ultraviolets provenant d’un feu. Les détecteurs d’ultraviolets sont sensibles à la plupart des feux, entre autres à ceux d’hydrocarbures, métaux, soufre, hydrogène, hydrazine et ammoniac. Le soudage à l’arc, les arcs électriques, les éclairs, les rayons X (utilisés dans les tests non destructifs des métaux) ainsi que les matériaux radioactifs peuvent produire des niveaux capables d’activer un système de détection d’UV et de provoquer des fausses alarmes. Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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La présence de gaz et de vapeurs absorbeurs d’UV atténuera la radiation ultraviolette du feu, et affectera négativement la capacité du détecteur à « voir » une flamme. La présence d’un brouillard d’huile dans l’air ou d’une pellicule d’huile sur le verre du détecteur aura le même effet.

Figure 11 : Exemples détecteurs UV: Det-Tronics et General Monitors (utilisations sur site)

3.2.3.3. Détecteurs d’I.R. Les détecteurs d’I.R. réagissent aux feux avec flammes qui émettent de la lumière dans la portion infrarouge du spectre. Les détecteurs d’I.R. sont sensibles à la plupart des feux d’hydrocarbures (liquides, gazeux et solides). Les feux tels que ceux de métaux, d’ammoniac, d’hydrogène et de soufre n’émettent pas des quantités importantes de radiations IR et ils sont donc hors de portée de la plupart des détecteurs d’IR. Les détecteurs d’I.R. ne réagissent pas aux arcs de soudure, aux radiations nucléaires ni aux rayons X. Un autre avantage est que, à la différence des détecteurs d’UV, les détecteurs d’IR peuvent « voir » à travers la fumée.

Figure 12 : Exemples détecteurs IR : Det-Tronics et General Monitors Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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3.2.3.4. Détecteurs d’U.V. et d’I.R. Un détecteur de flamme ultraviolette/infrarouge consiste en un capteur d’UV et un capteur d’IR couplés de façon à constituer une seule unité. Les deux capteurs opèrent individuellement comme décrit dans les sections UV et IR, mais une circuiterie supplémentaire traite les signaux des deux capteurs. Une alarme incendie ne se déclenche que quand les deux capteurs détectent un feu. Le résultat est qu’un système UV/UR a une meilleure capacité de rejet des fausses alarmes que l’un ou l’autre détecteur individuellement. Etant donné que le détecteur UV/IR réunit deux types de capteurs, il est sujet aux limitations des deux.

X5200 DET-TRONICS

FL3100 GENERAL MONITORS

Figure 13 : Exemples de détecteurs d’UV / IR : Det-Tronics et General Monitors Capteur d’UV : Le capteur d’UV réagit aux radiations à énergie élevée, et détecte les radiations provenant de sources telles que le feu, la soudure à l’arc, les rayons X, et les rayons gamma. Capteur d’IR : Le capteur d’IR réagit aux radiations IR, et détecte les radiations provenant du feu et de sources de radiation à chaleur oscillante. Microprocesseur : Le microprocesseur traite les lectures du capteur d’UV ainsi que du capteur d’IR. Quand le capteur d’UV et le capteur d’IR détectent tous les deux en même temps la présence d’une flamme, le microprocesseur (intégré) génère un signal d’alarme.

3.2.3.5. Autres types de détecteurs de flammes Détection de flamme IR/IR Les détecteurs de flammes IR doubles (IR/IR) comparent les signaux de seuil de deux plages infrarouges. Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Détection de flamme IR/IR/IR Les détecteurs de flammes IR triples comparent trois bandes de longueur d’ondes spécifiques dans la région spectrale IR et le rapport entre chacune d’entre elles et les deux autres afin de pouvoir détecter les flammes de manière fiable et de réduire les fausses alarmes. Vidéo Pour la détection vidéo, on peut utiliser un système de télévision à circuit fermé ou une webcam (longueur d’onde entre 0,4 et 0,7 µm). Comme les êtres humains, la caméra peut être aveuglée par la fumée ou le brouillard.

3.2.3.6. Choix des détecteurs de flammes Choix en fonction du combustible Type UV IR Emplacement : - intérieur Oui Oui - extérieur Non Non Gaz non carbonés Hydrogène & ammoniac Oui Non Liquides & solides non carbonés Sulfure, phosphore, … Oui Non Métaux Oui Non Solides carbonés (4) (3) Charbon (4) (2) Hydrate de carbone (3) (4) Cellulose (bois, papier, carton, …) Hydrocarbures de C1 à C5 & alcool - dans l’atmosphère (5) (2) - dans un lieu encombré (4) (2) - dans un espace confiné (5) (3) Hydrocarbures de C6 à C11, solvants & peinture (3) (5) - dans l’atmosphère (4) (3) - dans un lieu encombré (5) (2) - dans un espace confiné Hydrocarbures >= C12, bois, papier & plastiques - dans l’atmosphère (3) (4) - dans un lieu encombré (2) (5) - dans un espace confiné (2) (5) (1) Très médiocre - (2) Médiocre - (3) Moyen - (4) Bon - (5) Excellent

UV/IR

Multi IR

Oui Oui

Oui Oui

Non

(1)

Non Non

(1) (1)

(3) (2) (5)

(5) (5) (4)

(5) (4) (4)

(3) (3) (4)

(5) (4) (3)

(3) (3) (4)

(3) (2) (2)

(4) (5) (5)

Table 3 : Choix d’un détecteur de flamme en fonction du combustible

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Evaluation des avantages et des inconvénients de différentes applications avec différents types de détecteurs de flammes Type de détecteur

Avantages

Vitesse élevée Sensibilité modérée Infrarouge IR Auto-test manuel par la vitre Coût unitaire modéré

Vitesse la plus élevée Ultraviolet UV

Sensibilité la plus élevée Auto-test automatique Coût unitaire modéré Vitesse modérée

Détecteur double IR & IR

Inconvénients

Applications

Affecté par les températures Sujet aux fausses alarmes du fait du nombre très élevé de sources IR dans un environnement industriel Pas d’auto-test automatique

Intérieur Conduites d’air Chars d’assaut Incendies classes A&B

Sujet aux fausses alarmes provenant d’un petit nombre de sources identifiables

Extérieur

Aveuglé par la fumée épaisse

Incendies classes A, B, D

Plage de température de fonctionnement limitée

Extérieur

Intérieur

Intérieur

Sensibilité modérée Auto-test limité Faible taux de fausses alarmes

Coût unitaire élevé

Incendies classes A, B

Vitesse élevée Extérieur

Sensibilité élevée Détecteur double IR & UV

Faible taux de fausses alarmes

La fumée épaisse réduit la plage Coût unitaire élevé

Large plage de température

Intérieur Incendies classes A, B, D

Auto-test automatique

Table 4 : Évaluation pour le choix des détecteurs de flammes

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3.2.4. Détecteurs de chaleur 3.2.4.1. Sprinkler sous eau Il fait partie du système d’eau, du collecteur d’eau en boucle avec toutefois un principe de détection du feu. C’est une des conceptions les plus simples. Figure 14 : Principe du sprinkler (sous eau) Une tuyauterie contenant de l’eau est munie de plusieurs têtes de sprinklers. Les têtes de sprinklers sont fabriquées comme le montre la figure. Le principe est basé sur l’éclatement d’une ampoule quand le fluide qu’elle contient se dilate. Le clapet du sprinkler s’ouvre, libérant immédiatement l’eau contenue dans la tuyauterie et le système de contrôle de la pression de cette même tuyauterie déclenchera l’action logique voulue (démarrage de la pompe à incendie).

3.2.4.2. Fusible thermique (spot) Principe fondé sur la fusion d’un élément fusible pressurisé à l’air pour instruments (plage de température de 79°C à 96°C) Une basse pression est utilisée pour déclencher l’action.

Figure 15 : Principe des fusibles thermiques sur la ligne de détection de l’air Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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3.2.4.3. Fusibles thermiques (linéaires) ou boucle fusible Ce système consiste en des tuyaux fusibles remplis d’air pour instruments et connectés à un PSLL ou à un système de libération d’eau. Les détecteurs de chaleur de la boucle fusible comptent sur la fusion de l’élément de détection pour déclencher une alarme ou activer un système de suppression de l’incendie.

Figure 16 : Exemple de boucle fusible dans des conditions normales Cet élément fusible peut être fabriqué à partir de différents matériaux ; on peut citer parmi les plus communs le plastique, le plomb ou le verre. Le principe de base est celui d’un dispositif pneumatique/mécanique comme celui illustré par la figure. Dans cet exemple, la boucle fusible est un morceau de tuyau en plastique obturé à une extrémité. L’autre extrémité du tuyau est connectée à la vanne d’eau et reçoit de l’air provenant de l’alimentation d’air via un clapet réducteur

Figure 17: Exemple de boucle fusible en situation d’incendie Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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La vanne d’eau est munie d’un ressort et elle s’ouvre si la pression d’air devient insuffisante. En fonctionnement normal, l’air entre dans le tuyau via le clapet réducteur, pressurise le tuyau ; cette pression agit également sur la vanne d’eau, neutralisant la force du ressort et maintenant ainsi la vanne d’eau fermée. Si un incendie se produit, une portion du tube en plastique fondra et il en résultera une chute de la pression d’air. La pression n’agira plus pour contrer la force du ressort de la vanne d’eau et la vanne s’ouvrira et le feu sera arrosé d’eau. La vanne d’eau peut être pilotée par l’intermédiaire d’un manocontacteur et d’une logique comme dans l’exemple précédent.

3.2.4.4. Sprinkler sous air Une conception alternative qui peut utiliser une pression d’eau plus élevée est celle du système sous air. Le fonctionnement de ce système est très similaire à celui de la boucle fusible à tuyau en plastique (fusibles thermiques) décrit précédemment. Dans des conditions normales, le tuyau est rempli d’air, et mis à niveau à partir d’une alimentation d’air par l’intermédiaire d’un clapet réducteur. L’alimentation d’air en continu compense toute fuite éventuelle qui se produirait au niveau des têtes des sprinklers. Quand l’élément(les éléments) du (des) tête(s) de sprinkler(s) fond(ent), la pression de l’air dans le tuyau chute rapidement. Cela a pour effet de faire descendre le manocontacteur en dessous du point de commutation. Cela déclenche l’alarme incendie et le système logique ouvre alors la vanne (principale concernée) du collecteur d’eau pour lutte contre l’incendie. L’eau s’écoule du sprinkler dont l’élément fusible a fondu.

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Figure 18 : Principe des sprinklers sous air – un tuyau pour la détection et pour l’action

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Espacement des fusibles thermiques : Ci-dessous, recommandations standards pour l’installation des fusibles thermiques (boucle fusible) sur site Groupe Tête de puits

Composants Tête de puits Collecteur

Disposition des fusibles thermiques (1) Trois pour chaque tête de puits (2) Un tous les 3 m de longueur de collecteur (2)

Nombre mini. de fusibles 3 2

Cuves sous pression Cuves verticales

Un tous les 3 m de diamètre, jusqu’à 5 maxi.

1

Cuves horizontales Processus

Diamètre < 1,2 m Diamètre > 1,2 m Échangeurs thermiques (à calandre) Pompes

Un tous les 1,5 m de longueur Deux tous les 1 - 5 m de longueur sur deux rangées // Un à chaque extrémité de l’échangeur thermique

Alternatives

Un au-dessus de la garniture de bielle

Centrifuges

Un au-dessus de chaque presse-étoupe

2 4 2

Compresseurs Machines

Alternatifs

Un pour chaque cylindre (3)

Centrifuges

Un au-dessus de chaque carter

Moteurs Un au-dessus de chaque carburateur ou de chaque clapet d’injection de carburant Diesel Un pour la pompe d’alimentation des injecteurs (3) Un pour chaque solénoïde de carburant, valve de Turbines régulation et pompe de prise de force (3) (1) : Quand des fusibles thermiques linéaires ou d’autres systèmes quelconques de détecteurs d’incendie sont utilisés à la place des fusibles thermiques, ils doivent assurer au moins les mêmes fonctions. (2) : Non applicable aux têtes de puits ou collecteurs subaquatiques. Allumage par étincelle

(3) : Ou couverture équivalente. (4) : Pour les cuves verticales, la distance maximale entre le fusible thermique et la jupe est de 0,3 m le long de chaque anneau.

Table 5 : Espacement des fusibles thermiques sur site

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3.2.4.5. Détecteur de chaleur fixe ou thermostatique Il mesure la température ambiante et se déclenche quand une valeur seuil réglée entre 40 °C et 250 °C est atteinte.

Figure 19 : Détecteur de chaleur thermostatique

3.2.4.6. Détecteur de vitesse d’élévation de la température ou thermodynamique Il mesure la température ambiante et se déclenche quand une vitesse d’élévation de la température réglée entre 1 °C / mn et 20°C / mn est atteinte.

Figure 20 : Détecteur de vitesse d’élévation de la température Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Le détecteur de vitesse d’élévation de la température est conçu pour détecter un incendie alors que la température augmente, mais il a également une limite supérieure fixe à laquelle il donne l’alarme si le taux d’élévation de la température a été trop lent pour qu’il se déclenche avant. Les détecteurs thermostatiques et de vitesse d’élévation de la température sont utilisés dans les établissements de faible volume, associés à d’autres détecteurs.

3.2.4.7. Détecteurs de vitesse compensée Un détecteur de vitesse compensée est sensible aussi bien à l’élévation de la température qu’à la température fixe. Cela offre un avantage unique, aussi bien par rapport au détecteur de température fixe qu’au détecteur de vitesse d’élévation de la température, car seule l’unité de détection d’incendie (Detect-a-fire) détecte avec précision la température de l’air ambiant, quelle que soit la vitesse d’accroissement du feu. Le système s’active précisément au point de danger prédéterminé. Les détecteurs de température fixe doivent avoir atteint la température d’alarme pour fonctionner, et par conséquent, un délai désastreux peut se produire dans le cas d’un incendie qui se propage rapidement. Les détecteurs de vitesse d’élévation de la température, par contre, sont déclenchés par la vitesse d’élévation de la température ambiante et sont sujets aux fausses alarmes provoquées par des hausses de température transitoires et inoffensives telles que l’arrivée brutale d’air chaud provenant de l’échappement de turbines. Le « secret » de la sensibilité de l’unité est dans la conception. L’enveloppe extérieure est fabriquée en alliage à expansion rapide, qui s’allonge quand elle chauffe et rapproche les contacts internes l’un de l’autre. Les contrefiches internes sont fabriquées en alliage à coefficient d’expansion plus faible et exercent une force qui s’oppose à celle de l’enveloppe extérieure. Un feu à propagation lente chauffe l’enveloppe et les contrefiches en même temps. L’enveloppe extérieure s’allonge et rapproche les contacts l’un de l’autre tandis que l’enveloppe intérieure s’allonge plus lentement et s’oppose ainsi de manière effective à la force de compression de l’enveloppe extérieure. Une fois que la chaleur a atteint un niveau suffisant, l’enveloppe intérieure s’allonge suffisamment pour permettre aux contacts de se fermer. Un temps plus long est nécessaire pour que la chaleur atteigne l’élément intérieur. Cela empêche la fermeture des contacts tant que le dispositif tout entier n’a pas atteint son niveau de température nominal. Cependant, quand la vitesse d’augmentation de la température est élevée, il faut moins de temps à la chaleur pour qu’elle atteigne l’élément interne. La rapidité d’expansion de l’enveloppe extérieure est telle que l’enveloppe intérieure est comprimée et que les contacts se ferment. Plus la propagation du feu est rapide, plus l’unité de détection du feu (Detect-a-fire) agit rapidement. Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Figure 21 : Détecteur de chaleur avec compensation de la vitesse Une arrivée d’air chaud transitoire dilate l’enveloppe, mais pas suffisamment pour déclencher l’unité. En ignorant une présence d’air chaud transitoire, l’unité élimine pour ainsi dire les fausses alarmes qui sont fréquentes dans le cas des systèmes de détection de la vitesse d’élévation de la température.

3.2.4.8. Installation des détecteurs de chaleur : Ou distances / surfaces à respecter.

Espace ouvert ou ayant ventilation suffisante Espace fermé et/ou emplacement n’ayant pas une ventilation suffisante

Surface maxi. couverte par un détecteur

Distance maxi. entre 2 détecteurs

Distance maxi. à partir d’une obstruction verticale

Hauteur maxi. au-dessus de la zone de détection

15 m²

5m

2,5 m

4,5 m

6m

3m (0,5 m minimum)

5m

20 m² 20 m² pour le plafond

Table 6 : Installation des détecteurs de chaleur Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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3.2.5. Déclencheurs manuels d’alarme On ne peut pas vraiment classer ces dispositifs comme « détecteurs », ni comme « actionneurs », (bien qu’ils soient actionnés manuellement…), mais ils font partie de la détection des incendies, effectuée par une action de l’homme. Ils permettent au personnel qui observe un feu de déclencher une alarme incendie. Un certain nombre de « vitres à briser », ou de « déclencheurs manuels d’alarmes » ou encore de « boutons d’alarme incendie » sont « judicieusement dispersés » sur le site, ceci afin de couvrir toutes les zones. A ne pas confondre avec les boutons-poussoirs ESD ; le déclencheur manuel d’alarme doit (normalement) être rouge, étant donné que sur site, le rouge est réservé pour tout ce qui a à voir avec le feu. A confirmer sur votre site !! En tout cas, c’est le genre de bouton-poussoir que les gens sur site, les opérateurs / techniciens sur site, n’ont pas envie de faire fonctionner (il en va de même des boutonspoussoirs ESD). Je n’ai jamais eu l’occasion d’actionner ce genre de dispositif sur un site, mais je me suis toujours dit que je le ferais si je devais me trouver en présence d’un feu … Personne ne vous en voudra de déclencher une alarme ou de disperser un gaz inerte ou de l’eau quand un feu se déclare ! C’est (légèrement) différent pour l’ESD, car on s’attend toujours à la question d’investigation : « Qui a actionné l’arrêt ? Pourquoi l’avez-vous fait ? » Etc.?

Vitre à briser ou bouton-poussoir avec fonctions spécifiques - Attention aux couleurs !

Type ATEX

Figure 22 : Exemples de déclencheurs manuels d’alarme Tout déclencheur manuel d’alarme, lorsqu’il est actionné, active une alarme dans la salle de contrôle centrale et : Déclenche habituellement le démarrage d’une pompe d’incendie et une alarme PAGA Déclenche l’activation manuelle d’une alarme incendie dans un bâtiment Dans certains lieux de procédés, provoque l’activation du système « déluge » Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Fournit la même alarme et la même séquence d’arrêt que si le processus avait été déclenché par une boucle / un fusible thermique Vitre à briser : Changement de l’état des contacts quand la vitre est brisée. Bouton-poussoir : Pneumatique ou électrique, l’état des contacts change par activation manuelle.

3.2.6. Sélection générale des détecteurs de chaleur La table qui suit est un résumé succinct des différents types de détecteurs de chaleur et des endroits où les installer (basée sur API RP 14J) Groupe

Equipements principaux

Type à utiliser

Tête de puits

Têtes de puits, buses, collecteurs

Fusible thermique ou UV/IR ou IR3

Procédés sans flammes

Stockage HC Procédés avec flammes

Machines

Logements

Collecteurs, séparateurs, stations de comptage de gaz, trappes de racleurs, échangeurs thermiques, stations de traitement de l’eau, pompes, compresseurs Réservoirs de stockage, réservoirs de séparation eau/pétrole, réservoirs de puisards Epurateurs à flammes, rebouilleurs de glycol Générateurs, moteurs, turbines – équipements de grande valeur dans enceintes - équipements de peu de valeur dans enceintes – équipements en espaces ouverts Tous les équipements non pétroliers commandés par moteurs électriques (compresseurs d’air, ventilateurs, pompe à eau de refroidissement ...)

Fusible thermique ou UV/IR ou IR3 (recommandé)

UV/IR ou IR3 UV/IR ou IR3 UV/IR + Vitesse d’élévation de la température. Vitesse d’élévation de la température. Fusible thermique ou UV/IR ou IR3 Enceinte uniquement : ioniques et / ou à vitesse d’élévation de la température

Zone vie

Ioniques ou optiques + à vitesse d’élévation de la température sur points chauds uniquement

Services

Enceinte uniquement : ioniques

Salle de contrôle centrale

Ioniques

Locaux techniques

Ioniques

Ateliers

Ioniques ou optiques + thermostatiques

+ MCP dans tous les emplacements

Table 7 : Sélection générale des détecteurs de chaleur Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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3.3. DETECTION DES GAZ 3.3.1. Aperçu – Généralités Les détecteurs de gaz servent à détecter les situations qui ne correspondent pas aux paramètres de fonctionnement normal et à déclencher une alarme. Les détecteurs de gaz préviennent d’une situation dangereuse afin que des mesures puissent être prises pour éviter la mise en danger du personnel ou l’endommagement des biens. Risque d’explosion :

Figure 23 : Risque d’explosion / de combustion des gaz Pour qu’un gaz s’enflamme, il faut une source d’inflammation, le plus souvent une étincelle, une flamme ou une surface chaude. Pour que l’inflammation ait lieu, il faut un mélange explosif. Cela signifie que la concentration de gaz ou de vapeur dans l’air doit être d’un niveau tel que le « combustible » et l’oxygène puissent réagir chimiquement. La puissance de l’explosion dépend du « combustible » et de sa concentration dans l’atmosphère. Toutes les concentrations de gaz ou de vapeur inflammable dans l’air ne brûlent pas ou n’explosent pas. La limite inférieure d’explosivité (LIE) est la plus faible concentration de « combustible » dans l’air qui brûlera et pour la plupart des gaz et des vapeurs inflammables, elle est inférieure à 5% par volume. Il existe donc un risque élevé d’explosion même quand des concentrations relativement faibles de gaz ou de vapeur s’échappent dans l’atmosphère. Voir les cours sur les emplacements dangereux : SI160 et SE190. Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Risque de toxicité : Le danger est que des êtres humains respirent directement un gaz dangereux. Le gaz bien connu est le H2S pour lequel même une faible concentration dans l’air est fatale si on l’inhale. 1 PPM

Détectable par son odeur caractéristique d’œuf pourri

5 PPM

Ne pas s’en remettre à son odorat – Commencement d’irritation des yeux

10 PPM

CMA (Concentration Maximale Admissible) Le temps d’exposition doit être < 15 mn

100 PPM

Destruction immédiate de l’odorat

Table 8 : Toxicité du sulfure d’hydrogène Entrée dans une enceinte confinée

Gaz

Entrée sans appareil respiratoire

Entrée avec appareil respiratoire

Entrée non autorisée – purger et refaire le test

H2S

< 1 ppm

1 à 15

> 15

CO

< 1 ppm

1 à 250

> 250

Table 9 : Concentration maximale de gaz toxique (ppm) pour permettre une entrée dans une enceinte confinée L’entrée dans une enceinte confinée est autorisée quand la concentration d’oxygène (O2) est de 21%, ce qui correspond à son taux dans l’air. Fixation des seuils d’alarme lorsqu’on mesure le niveau d’O2 : Niveau inférieur 19% Niveau supérieur 23% Structures concernées par la détection des gaz : Les détecteurs de gaz sont installés dans toute structure où il existe un risque de fuite ou d’accumulation de gaz inflammable ou toxique et un risque de manque d’oxygène. Ils sont communément utilisés : dans les installations automatisées (sans personnel), pour déclencher les actions ESD pertinentes Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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dans les installations dans lesquelles se trouve du personnel en permanence, pour donner l’alarme et/ou déclencher les actions ESD pertinentes Différents types de capteurs de gaz Les détecteurs de gaz tiennent compte des deux types de risque (explosion et toxicité) et leur technologie est adaptée en conséquence. Gaz inflammables : catalytiques (détection locale) optiques ou d’IR (détection locale) optiques ou d’IR (détection de trajectoire à rayons, linéaire ou ouverte) Gaz toxique H2S ou manque d’O2 : . technologie des semi-conducteurs réaction électrochimique Principaux gaz toxiques et inflammables

Unités

Densité (air = 1)

Concentration Maxi. Admissible (PPM)

LIE (vol. %)

NH3

PPM

0,59

50

15,0

Butane

C4H10

%LIE

2,05

1000

1,8

Chlore

Cl2

PPM

2,45

0,5

-

Éthylène

C2H4

% LIE

0,97

-

2,7

Monoxyde de carbone

CO

PPM

0,97

30

12,5

Méthane

CH4

% LIE

0,55

-

5,0

Dioxyde de soufre

SO2

PPM

2,26

2

-

Sulfure d’hydrogène

H2S

PPM

1,19

10

4,0

Dioxyde d’azote

NO2

PPM

1,59

5

-

Produit

Formule chimique

Ammoniac

Table 10 : L.I.E. et ppm pour les principaux gaz toxiques et inflammables

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3.3.2. Détecteurs de gaz inflammables 3.3.2.1. Détecteurs du type lit catalytique Un gaz inflammable ne s’enflamme que quand il atteint sa T.A.I (Température d’autoinflammation), mais en présence d’un catalyseur, la valeur de ce point d’inflammation peut diminuer. L’élément capteur est constitué d’un fil de platine revêtu d’un oxyde métallique agissant comme catalyseur. Le principe est basé sur la réaction catalytique qui se produit sur l’élément capteur chauffé. L’oxydation catalytique fera monter la température du capteur et modifiera sa résistance électrique. La modification de la résistance est liée à la concentration de gaz dans l’air. Un second capteur sans activité catalytique est utilisé pour éliminer l’effet des conditions ambiantes (P, T, humidité, …).

Figure 24 : Principe du détecteur de gaz inflammable – type lit catalytique Les valeurs des seuils sont en % de la LIE. Cette technologie assure une fiabilité très élevée contre les défauts transitoires ; aucun vote n’est nécessaire pour confirmer la détection.

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Caractéristiques : Non spécifiques à des gaz particuliers (CH4, H2, ...) Temps de réponse moyen : environ 20 sec. Large plage de température (- 55 à 200 °C) Durée de vie (# 5 ans) Les atmosphères industrielle et offshore peuvent diminuer leur sensibilité Une exposition aux produits siliconés ou aux composés sulfuriques ou choriques (H2S, CL2) peut rendre le catalyseur inopérant Risque d’obstruction de l’entrée du capteur (poussière), Ils sont affectés par certains gaz ininflammables (CO2 si concentration > 6 %) Si concentration > LSE (limite supérieure d’explosivité), pas de combustion La concentration en O2 doit être > 10% Difficiles à utiliser dans les lieux ventés C’est le capteur le plus utilisé Il est utilisé sur les détecteurs mobiles ou fixes pour la plupart des gaz hydrocarbures. Il est généralement étalonné avec du gaz méthane, un facteur de correction étant utilisé pour les autres gaz.

3.3.2.2. Détecteurs du type optique ou à absorption d’IR (en général) La détection des gaz combustibles en ayant recours à la technologie de l’infrarouge est basée sur l’absorption de longueurs d’ondes infrarouges spécifiques (typiquement 3,3 µm) par les hydrocarbures. Chaque gaz hydrocarbure a un pic d’absorption à une longueur d’onde spécifique. Au fur et à mesure que la concentration de l’hydrocarbure augmente, l’absorption de lumière infrarouge augmente également. Figure 25 : Plage IR dans le spectre Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Cette technique nécessite l’utilisation d’une bande de « référence » dans le spectre infrarouge, en conjonction avec la bande « échantillon », pour compenser la variation de la force des signaux provoquée par des facteurs extérieurs tels que l’humidité, la condensation et la poussière. En l’absence de gaz, les forces des signaux échantillons et de référence mesurées par le récepteur infrarouge sont équilibrées. Une fois que des hydrocarbures sont introduits dans la trajectoire du dispositif de surveillance des gaz à infrarouges, le signal spécifique de l’hydrocarbure est absorbé. La différence entre les forces des signaux échantillons et de référence est directement proportionnelle à la concentration d’hydrocarbures présents dans la trajectoire.

Figure 26 : Le détecteur de gaz IR fait le rapport entre l’échantillon et la référence Quand le gaz passe par le capteur : - La longueur d’onde du gaz est absorbée - La longueur d’onde de référence n’est pas absorbée

3.3.2.3. Détecteurs du type optique ou à absorption d’IR (par point) Principe tel qu’il est expliqué ci-dessus, avec la spécificité décrite ci-après. Un rayon de lumière est projeté d’une source vers un réflecteur à l’intérieur du logement du détecteur. Le réflecteur renvoie la lumière à une paire de capteurs. L’un des capteurs est désigné comme référence, et il est sensible aux longueurs d’ondes qui ne sont pas affectées par la présence de gaz combustible. Le second capteur est le capteur actif. Le rapport entre le capteur actif et le capteur de référence sert à calculer la concentration de gaz. Le détecteur donne alors une alarme signalant un problème lorsque la source de lumière est perdue. Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Le détecteur de gaz par point a une capacité limitée, et, pour pouvoir rechercher la présence de gaz sur des zones étendues, un très grand nombre de détecteurs est nécessaire. Pour cette raison, les détecteurs de gaz à infrarouge par point sont installés dans des emplacements spécifiques où le gaz est susceptible de s’accumuler. Détails

Figure 27 : Détail du détecteur de type optique à absorption d’IR par point 1. Source IR : La source IR projette un rayon IR à travers la cellule à gaz perméable. 2. Glaces transparentes IR (2) : Les glaces transparentes IR permettent au rayon IR de traverser la cellule de gaz imperméable. 3. Cellule de gaz perméable : La cellule de gaz perméable fournit au rayon IR un endroit par lequel traverser l’air ambiant. Les gaz d’hydrocarbures inflammables se diffusent dans la cellule de gaz perméable avec l’air ambiant.

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4. Séparateur de faisceau optique : Le séparateur de faisceau optique divise le rayon IR entre le détecteur de signaux de référence et le détecteur de signaux de mesure, après que le rayon IR soit passé par la cellule de gaz imperméable. 5. Filtres optiques (2) : Les filtres optiques séparent les rayons IR au fur et à mesure qu’ils entrent dans les détecteurs de signaux de mesure et de signaux de référence. Les filtres optiques garantissent que les longueurs d’ondes IR de mesure entrent dans le détecteur de signaux de mesure et que les longueurs d’onde IR de référence entrent dans le détecteur de signaux de référence. 6. Détecteur de signaux de référence : Le détecteur de signaux de référence mesure les longueurs d’ondes IR provenant des sources IR qui ne sont pas affectées par la présence de gaz d’hydrocarbures. 7. Détecteur de signaux de mesure : Le détecteur de signaux de mesure mesure les longueurs d’ondes IR provenant des sources IR qui sont affectées par la présence de gaz d’hydrocarbures. 8. Electronique de traitement des signaux : L’électronique de traitement des signaux calcule la concentration de gaz en comparant les relevés d’IR du détecteur de signaux de mesure aux relevés d’IR du détecteur de signaux de référence. Caractéristiques : Valeurs seuils (certaines PPM à 100 % de la LIE) Résistance aux gaz toxiques (CL2, H2S) Temps de réponse plus court (environ 5 sec.) Période plus longue entre les tests Admettent une concentration > LSE Coût et poids plus élevés (que dans le cas du type catalytique) Précision et sensibilité moindres On doit éviter de les utiliser en extérieur (salissure de la lentille et du miroir) Ne conviennent pas si humidité > 90% ni pour H2 Plage de température étroite (- 20 °C à 45 °C) Alternative aux capteurs catalytiques en atmosphères toxiques

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3.3.2.4. Type optique ou à absorption des IR (à trajectoire linéaire ou ouverte) Même principe que pour les détecteurs de gaz IR par point, mais l’émetteur et le récepteur sont situés jusqu’à 200 mètres l’un de l’autre. Ils préviennent très rapidement d’une fuite de gaz en permettant la couverture complète du périmètre d’un lieu de traitement avec seulement 4 détecteurs (il faudrait davantage de détecteurs de gaz par point). Pour les courtes distances (< 80 m), l’émetteur et le récepteur sont à l’intérieur de la même enceinte et on utilise un réflecteur. Les obstructions de la ligne de trajectoire font blocage et annulent la fonction de l’instrument – p. ex. les tours roulantes. Permettent de lire les % LIE ou les ppm La mesure est fonction de la concentration et de la longueur de trajectoire entre l’émetteur et le récepteur Dans la pratique, la longueur est limitée par les conditions atmosphériques (soleil, humidité, pluie, neige, …). Sont affectés par les vibrations et cela nécessite un contrôle périodique de l’alignement Plage de température étroite (- 30 à 60 °C) Complètent les capteurs locaux à la limite de la zone de feu Bien adaptés aux emplacements non encombrés (gros nuages à faible concentration) Les gaz qui n’absorbent pas l’énergie IR (tels que l’hydrogène) ne sont pas détectables Ne sont pas très efficaces pour les applications à gaz multiples La source IR ne peut pas être remplacée par l’utilisateur et doit être renvoyée en usine pour réparation / remplacement Figure de la trajectoire ouverte optique : commentaires Voir figure « Type à trajectoire ouverte à absorption des points optiques IR. 1. Emetteur : L’émetteur projette un rayon IR qui parcourt la zone sous surveillance et envoie ce rayon au récepteur. Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Tandis que le rayon IR parcourt la zone sous surveillance, le gaz d’hydrocarbure absorbe certaines longueurs d’ondes IR, alors que d’autres longueurs d’ondes IR ne sont pas absorbées. 2. Récepteur : Le récepteur reçoit le rayon IR et détecte si l’absorption des rayons IR par les hydrocarbures a eu lieu. Dans le récepteur, le rayon IR passe alternativement par deux filtres d’interface à bande étroite : un filtre de longueur d’onde active et un filtre de longueur d’onde de référence. Le rapport entre la longueur d’onde de référence et la longueur d’onde active est calculé pour donner la quantité totale de gaz sur la trajectoire du rayon. Un relais d’alarme est activé quand la concentration de gaz présente sur la trajectoire dépasse une limite fixée.

Figure 28 : Type à trajectoire ouverte à absorption des points optiques IR

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3.3.2.5. Sélection des détecteurs de gaz inflammables Catalytiques en atmosphère avoisinante non toxique IR en atmosphère toxique (locaux ou trajectoire ouverte) à la limite de la zone En théorie, on devrait se baser sur la Limite Inférieure d’Explosivité (LIE) du gaz qui risque le plus de s’échapper. Dans la pratique, à l’exception de la détection du H2 dans les locaux à batteries, et dans notre industrie pétrolière, le gaz que l’on a le plus de chances de détecter est le CH4

3.3.3. Détecteurs de gaz toxiques ou de manque d’oxygène Basés soit sur : la technologie des semi-conducteurs, soit sur la réaction électrochimique Consacrés à la détection d’un gaz particulier (l’utilisation la plus fréquente est pour le H2S) Fonctions capteur de gaz Interchangeables (CO, H2, SO2, CL2, NH3, NO, NO2,…)

3.3.3.1. Technologie des semi-conducteurs Etant donné que l’on se base sur le fait que le semiconducteur absorbera préférentiellement le gaz que l’on veut détecter, la résistance de sa surface est réduite selon un taux proportionnel à la concentration. Figure 29 : Principe du détecteur de gaz toxique à semi-conducteur Comporte un élément de régulation de la température pour réduire l’humidité et les effets de la température ambiante Non affecté par des fortes concentrations de CH4 et H2 Affecté par la poussière et par certains gaz (NO, NO2), et les concentrations d’O2 (pas de détection si C < 6%) Doit être contrôlé tous les mois Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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3.3.3.2. Réaction électrochimique : Système comportant trois électrodes à l’intérieur d’un électrolyte solide une électrode de mesure sur laquelle le gaz dépose des électrons proportionnellement à sa concentration une électrode de référence sur laquelle le potentiel est réglé en fonction du gaz à détecter une électrode de retour sur laquelle l’amplificateur réagit par injection d’un courant pour rétablir l’équilibre potentiel ; ce courant est fonction de la concentration du gaz Figure 30 : Principe du détecteur de gaz toxique électrochimique Caractéristiques Valeur de seuil exprimée en PPM Haute précision : +/- 1% Convient pour mesurer le niveau d’O2 dans des enceintes confinées et lors de l’inertage Temps de réponse (0,5 à 2 mn) Requiert une régulation de la température ambiante Vie utile (environ 2 ans ; cela dépend de l’électrolyte)

3.3.4. Emplacement des capteurs de gaz Ou recommandations pour la disposition des détecteurs de gaz Les détecteurs de gaz alimentés électriquement et installés dans des Emplacements Dangereux doivent respecter le marquage et la certification indiqués par les directives ATEX95. Voir cours EXP-MN-SI160 et SE190. Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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3.3.4.1. Type d’emplacement En un point spécifique : Quand une source de fuite de gaz (éventuelle) est bien définie Sur une Zone / un Emplacement : Quand on ne peut pas déterminer la source de la fuite de gaz Un détecteur peut contrôler une superficie de 50 à 100 m² Sur une trajectoire ouverte : Cela permet le contrôle des limites d’une installation / d’un site afin de pouvoir vérifier le passage (éventuel) d’un nuage de gaz. Pas d’information détaillée sur l’emplacement exact, ni sur le moment de la fuite de gaz.

3.3.4.2. Pour les gaz inflammables Type d’emplacement : Espace fermé : la probabilité de détecter une fuite de gaz est élevée. Espace semi-confiné ou ouvert : la probabilité doit être évaluée avant de placer les capteurs. Type de source : A proximité des sources combustibles : réponse plus rapide A proximité des sources d’inflammation (Chaleur, flamme) : donne une protection mieux adaptée contre le risque d’explosion Densité des gaz : PM>31 : plus lourds que l’air, on devra porter son attention sur les puits, les puisards et les emplacements bas PM i0 mais la valeur du courant est bien en dessous de celle du statut court-circuit car limitée par la résistance en série avec le contact Court-circuit : i = i2 (A la valeur maximale, le module d’entrée peut produire 25 à 30 mA) Circuit ouvert i = 0 Défaut interne (de la partie analogique) : le courant i est en dessous de 4 mA (1 à 3 mA)

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4. SYSTEMES D’EXTINCTION 4.1. Feu et extinction 4.1.1. Effets des produits d’extinction Nous voyons ici les produits qui sont automatiquement gérés par le système Feu et Gaz (nous laissons les extincteurs au département Sécurité …). Produit d’extinction

Eau

Mousse

Inergen / CO2

Halons

Fonction

Supprimer la chaleur

Retirer le combustible de l’oxygène

Diluer concentration d’oxygène

Mettre fin à la réaction en chaîne

Table 12 : Produits d’extinction gérés par le système Feu et Gaz Autre présentation des effets des produits d’extinction : Nota : Le halon est de moins en moins utilisé (Directives de Kyoto) mais toujours présent sur quelques sites

Water

Foam

CO2

Halons

Inergen

Decreasing fuel temperature under its flash point

Reducing O2 level under the level necessary for combustion

Chemical effect directly on progress of combustion

Cooling effect

Smothering effect

Anti catalytic effect

Primary effect Secondary effect Figure 34 : Effets des produits d’extinction Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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Classes de feux et de produits d’extinction : Ou utilisation des extincteurs appropriés en fonction du type de feu Classe de feu selon la norme NF S 60 100

Produits d’extinction

Classe A Matériau solide : bois, PVC,...

Eau, dioxyde de carbone

Classe B Liquide : hydrocarbure, alcool,...

Mousse, dioxyde de carbone, halons, inergen

Classe C Gaz : méthane, propane,...

Dioxyde de carbone, halons, inergen

Classe D Métal : aluminium, magnésium, sodium,...

Isoler le métal de l’air

Table 13 : Classes de feux et de produits d’extinction

4.2. PRODUITS D’EXTINCTION POUR ESPACES FERMES 4.2.1. Halons Agissent sur la flamme pour interrompre la chaîne de combustion. Voir nota du paragraphe précédent, le halon n’est plus utilisé. Halon 1301 : Trifluorobromométhane : Cf3 Br Stocké dans des bouteilles pressurisées à l’azote (20 à 40 bar) Chaque bouteille est munie d’un système de pesage automatique pour détecter les fuites Alarme sonore et visuelle avant déclenchement (10 à 60 sec.) Temps de décharge inférieur à 10 sec. ; effet très rapide sur le feu Utilisé dans les lieux occupés ou non occupés (salle de contrôle centrale et local technique) Halon 1211 : Difluoro-bromo-chlorométhane : Cf2 Cl Br

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Utilisé uniquement dans les lieux non occupés (contenu toxique quand concentration >5%) Arrête un feu à faible concentration : 5% (halon 1211) & 7% (halon 1301) On peu l’utiliser sur les feux de solides, de liquides et de gaz Non-conducteur d’électricité Pas d’action chimique sur la plupart des matériaux communs Crée de petites charges électrostatiques : les fixations/accessoires seront mis à la terre Utilisation réglementée par le protocole de Montréal depuis 1987 : produit des sousproduits toxiques et corrosifs (acides halogénés, p. ex. gaz phosgène) Effets du halon en fonction de la concentration et du temps d’exposition :

Figure 35 : Effets du halon Effets du halon sur la composition de l’air : Gaz dans l’air

Azote

Oxygène

Avant déclenchement

79%

21%

Après déclenchement avec 5% de halon

75%

20%

Halon

5%

L’atmosphère est encore respirable en présence de halon – mais il ne vaut mieux pas essayer….

Table 14 : Effets du halon sur la composition de l’air Manuel de formation EXP-SI100-FR Dernière révision : 11/06/2009

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4.2.2. Dioxyde de carbone Il agit en diminuant la teneur en oxygène de l’air (