Analyse Des Risques

L’Analyse Quantifiée des Risques dans le cadre des projets d’ingénierie et des Etudes De Dangers

IDDIR Olivier – Service Expertise & Modélisation

A quoi servent les analyses de risques ?

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Quelques accidents majeurs ? ¢

FEYZIN (France) 1966 : BLEVE de sphère de GPL. Bilan : 17 morts, 84 blessés, dégâts matériels à plusieurs km.

¢

Flixborough (UK) 1974: explosion et incendie d’une usine chimique Bilan : 28 morts, nombreux blessés, installations ravagées.

¢

Seveso (Italie) 1976 : explosion dans une usine de pesticides. Contamination de la région par la dioxine - Bilan : 1.800 hectares de terrain contaminés, évacuation des populations, 2.000 personnes intoxiquées.

¢

Mexico (Mexique) 1984: explosion dans un centre de stockage de gaz de pétrole liquéfié. Bilan : 500 morts, 7000 blessés.

¢

Bhopal (Inde) 1984 : nuage toxique. Bilan : 3 000 morts, plusieurs milliers de blessés.

¢

AZF Toulouse (France) 2001 : explosion d’une usine de stockage de nitrate d’ammonium. Bilan : 26 morts + dégâts importants.

¢

BUNCEFIELD (GB) 2005 : explosion d’un mélange air – hydrocarbures. Bilan : 43 blessés, 2 000 personnes évacuées, pollution atmosphérique, incendie maitrisé 2 jours après le début des incendies. C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Accident de Flixborough

Fuite de cyclohexane, cause : négligence d’exploitation avec fonctionnement en mode dégradé de l’installation (by pass sans étude préalable).

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Stockage d’hydrocarbure et de GPL ¢

Exemple de feu de bac : fbac.wmv

¢

BUNCEFIELD : Diaporama

¢

Exemple de BLEVE : mexico_city_truck_bleve_mpeg1.mpg

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L’analyse des risques chez TECHNIP

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L’HSE chez TECHNIP – organisation et missions Intervention systématique sur les projets Sécurité Industrielle

Quantification des Risques

Environnement et Santé

Expertise & Modélisation

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Interventions ciblées sur les projets + missions d’expertise 7

Des analyses de risques sur des secteurs variés Raffinage du pétrole brut : Traitement et transformation ¢ Chaîne du gaz : Désacidification, séchage, extraction, liquéfaction ¢ Développements de champs et production d’hydrocarbures Offshore et Onshore ¢ Mais aussi : engrais, dérivés chlorés (PVC), chimie fine, Mines et Métaux, etc ¢

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L’approche Analyse des Risques sur les projets TECHNIP Company experience TECHNIP Group in house experience, lessons learnt, project specifics

STEP 0: Plot Plan Review Risk Acceptance Matrix (Companies or TECHNIP) STEP 1: HAZID Hazard Identification STEP 2: Risk Assessment

STEP 3: HAZOP Hazard and Operability Analysis ALARP Demonstration STEP 4: SIL Safety Integrity Level Analysis

Safe Design for Safe Operations

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Les différentes phases d’un projet

- Identification des dangers (HAZID) - Identification des Impacts Environnementaux (ENVID) - Calculs de conséquences et - Revue de Plot

Faisabilité

- Revues HAZOP, SIL - Classement de zones/ATEX - Spécification et achat du matériel de - Protection incendie protection incendie et du personnel - Détection Feu et Gaz - Suivi des exigences acoustiques et - Etudes de risques (QRA, CSE,..) environnementales des équipements process - Etudes d'impact (rejets, bruit, …) - Assistance au projet et au chantier - Propositions de mesures de réduction des impacts et des risques

Avant projet / “Basic”

“FEED”

Etudes de détail

Construction

Mise en route Démarrage Test runs

Opération

CSE : Concept Safety Evaluation (étude d’explosion, etc)

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Plot Plan Review Des réflexions à adapter aux configurations étudiées ¢

QUI:

¢

QUAND: dés que possible.

¢

COMMENT: compromis à trouver

revue multi disciplines ingénierie & exploitant - (safety / process / projet/ piping-installation),

parmi les contraintes et critères propres à chaque spécialité (safety, process, piping-installation,….). Qqs critères: Distances de sécurité, Potentiel de danger (bâtiments occupés, unités de process…..), Vents dominants, Sources d’ ignition, etc C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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HAZID « Hazard Identification » Revue d’ identification des dangers et d’analyse des risques (souvent qualitative) ¢

QUAND: dés que sont disponibles PFDs, Bilan Matière, Plot Plant.

¢

QUI: revue multi disciplines - ingénierie & exploitant - (safety / process / projet ….).

¢

COMMENT: Identification des dangers (environnement, activités humaines (int. / ext.), les procédés de production, stockage, etc…). Identification : q des causes, q des conséquences (fuite, feu, explosion…), q des mesures de compensation, prévues, et complémentaires.

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Exemple de tableau HAZID

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HAZOP « Hazard and OPerability » study Analyse des effets des déviations des conditions d’exploitation sur la sécurité et l’opérabilité du process ¢

QUAND: dés disponibilité des PIDs,

¢

QUI: revue multi disciplines - ingénierie & exploitant - safety / process / projet,

¢

COMMENT: Analyse systématique et exhaustive de déviation des conditions opératoires (ex. surpression, augmentation de débit, de température…..), q Causes; q Conséquences; q Identification des mesures compensatoires, prévues, et complémentaires.

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HAZOP – découpage en sections (nœuds)

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Exemple de tableau HAZOP

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Revue SIL « Safety Integrity Level » Analyse des risques liés aux défaillances des Systèmes Instrumentés de Sécurité (SIS) ¢ ¢

OBJECTIF: spécifier le niveau d’intégrité de sécurité des SIS, QUAND: après la revue HAZOP,

¢

QUI: revue multi disciplines - ingénierie & exploitant - instrumentation / safety / process / projet,

¢

COMMENT: Analyse les conséquences des défaillances des SIS pour l’homme, les biens, l’environnement, Spécification d’un niveau d’intégrité de sécurité requis // niveau de risque, Proposition éventuelle de mesure(s) compensatoire(s).

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Analyse des risques quantifiée (QRA) 1/2 Evaluation quantitative des Risques Sélection des scénarios accidentels Gravité des phénomènes dangereux (G)

Analyse « Probabiliste » Fréquence des phénomènes dangereux (F)

Calcul du risque et sommation ∑ (F x G) Critères d’acceptabilité Risque acceptable ?

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Analyse des risques quantifiée (QRA) 2/2

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Quand faire une étude QRA ?

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L’analyse des Risques dans le cadre des Etudes De Dangers en respect avec la réglementation française

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Quelques définitions DANGER : Propriété intrinsèque à une substance, une machine, une activité... ACCIDENT : réalisation d’une situation dangereuse entraînant conséquences pour les personnes, les biens ou l’environnement

des

RISQUE : situation potentielle = combinaison de la probabilité d’occurrence et de la gravité des conséquences d’un accident.

DANGER RISQUE ≈ 0 tant que l’on reste derrière la vitre !!!!

RISQUE

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L’Etude De Dangers : à quoi sert elle ? ¢

L’Etude De Dangers est au cœur du processus de gestion des risques d’origine accidentelle pour les IC (art. L.512-1 du CE).

¢

La réactualisation périodique des études des dangers (5 ans maximum) est imposée pour les établissements relevant de l'arrêté ministériel du 10 mai 2000 (seuil haut).

¢

L’étude de dangers est la base pour d’autres dispositifs réglementaires (surtout pour les établissements SEVESO): l’acceptabilité du site vis-à-vis de l’environnement (DAE), la définition des mesures complémentaires (AP), l’élaboration des plans de secours (POI, PPI…), la communication avec le personnel et le public (CHSCT, CLIC…), la mise en place de mesures d’urbanisme (PPRT).

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Quels accidents cherche t’on à identifier ? ¢

Dans les Etudes De Dangers à on cherche à identifier les accidents majeurs. 1. Pour vérifier que l’exploitant maîtrise les risques liés à son activité; 2. Afin de définir des mesures complémentaires si les risques sont inacceptables où qu’ils peuvent être réduits avec un coût raisonnable ; 3. Pour servir de données d’entrée à l’élaboration des PPRT pour les sites SEVESO seuil haut (dans le cadre de la maîtrise de l’urbanisation).

¢

"Par chance", les accidents les plus graves sont aussi généralement les plus rares, et sont causés généralement par une combinaison de plusieurs d’événements dont la concomitance paraît souvent très improbable.

Accident

Événements Combinaison ¢

Exemple d’accident ayant pour origine une combinaison d’événements. Accident sur la raffinerie BP TEXAS city – mars 2005 BP_AnimationFrench_pdl.wmv C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Les objectifs de l’Analyse des Risques

OBJECTIF

MOYEN Identification des dangers

IDENTIFIER

Définition d’Evénements Redoutés Analyse des risques (Evaluation de la probabilité et de la gravité)

EVALUER HIERARCHISER ACCEPTABILITE REDUIRE

Matrice de criticité Mesures de Maîtrise des Risques complémentaires Maîtrise de l’urbanisation

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Les données d’entrée nécessaires à l’analyse des risques

Description de l’environnement

Description du site

Description des installations

Identification des potentiels de dangers et des cibles Retour d’expérience

Analyse des risques

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Principe fondamental de l’analyse des risques Sélection d’Evénements Redoutés (ER)

Analyse Probabiliste (P)

Gravité (G)

-Fréquence des Evénements Redoutés

- Calculs des conséquences - Evaluation de l’impact sur les cibles

-Probabilité des Phénomènes Dangereux

Evaluation de la criticité (P;G)

Critères d’acceptabilité Risque acceptable ? En France : Matrice de criticité du 29/09/05

NON

OUI

Fin de l’analyse C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Principe du filtre ¢

IDENTIFICATION DES DANGERS Dangers liés aux produits Risques liés aux procédés Accidentologie Risques liés à l’environnement Événements Redoutés génériques

¢

EVALUATION PRELIMINAIRE DES RISQUES Cotation en probabilité/gravité (P/G) Sélection des risques à analyser en détail

¢

ANALYSE DETAILLE DES RISQUES Validation de la cotation en P/G Hiérarchisation des risques / acceptabilité

Mesures supplémentaires

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Evénements Redoutés « typiques » ¢

Généralité Un Evénement Redouté correspond souvent à une perte de confinement: q

Rupture ou brèche sur capacité,

q

Ruine de capacité : – Explosion pneumatique, – VCE dans ciel gazeux, – BLEVE, – Etc.

Autres types d’Evénements Redoutés : q

Décomposition de produit,

q

Emballement de réaction.

q

Etc..

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Acceptabilité des risques : matrice de criticité du 29 septembre 2005 à Circulaire du 29/09/05 relative aux critères d’appréciation de la démarche de maîtrise des risques d’accidents susceptibles de survenir dans les établissements dits « SEVESO », visés par l’arrêté du 10 mai 2000 modifié.

Probabilité (sens croissant de E vers A) Gravité des conséquences sur les personnes exposées au risque

E P < 10-5

D C 10-5 ≤ P < 10-4 10-4 ≤ P < 10-3

B 10-3 ≤ P < 10-2

A P ≥ 10-2

Désastreux (5)

MMR rang 2 (non partiel)

NON rang 1

NON rang 2

NON rang 3

NON rang 4

Catastrophique (4)

MMR rang 1

MMR rang 2

NON rang 1

NON rang 2

NON rang 3

Important (3)

MMR rang 1

MMR rang 1

MMR rang 2

NON rang 1

NON rang 2

MMR rang 1

MMR rang 2

NON rang 1

Sérieux (2) Modéré (1)

MMR rang 1

Et avant cette matrice ? - Pas de référentiel commun ; - Chaque industriel ou expert avait sa propre grille. C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Critère d’acceptabilité : Echelle de probabilité (1/2) Classe de probabilité A

B

C

Définition qualitative de l’événement Evénement courant : s'est produit sur le site considéré et/ou peut se produire à plusieurs reprises pendant la durée de vie de l'installation, malgré d'éventuelles mesures correctives Evénement probable : s'est produit et/ou peut se produire pendant la durée de vie de l'installation Evénement improbable : un événement similaire déjà rencontré dans le secteur d'activité ou dans ce type d'organisation au niveau mondial, sans que les éventuelles corrections intervenues depuis apportent une garantie de réduction significative de sa probabilité

Définition quantitative (/an) >10-2

10-3 < P < 10-2

10-4 < P < 10-3

D

Evénement très improbable : S'est déjà produit dans ce secteur d'activité mais a fait l'objet de mesures correctives réduisant significativement la probabilité

10-5 < P < 10-4

E

Evénement possible mais extrêmement peu probable : N'est pas impossible au vu des connaissances actuelles, mais non rencontré au niveau mondial sur un très grand nombre d'installations.

< 10-5

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Critère d’acceptabilité : Echelle de gravité (2/2) NIVEAU DE ZONE DELIMITEE PAR LE ZONE DELIMITEE PAR LE GRAVITE DES SEUIL DES EFFETS SEUIL DES EFFETS CONSEQUENCES LETAUX SIGNIFICATIFS LETAUX SELS (200mb, 8KW/m²,CL5%) SEL (140mb, 5KW/m², CL1%)

ZONE DELIMITEE PAR LE SEUIL DES EFFETS IRREVERSIBLES SUR LA VIE HUMAINE SEI (50mb, 3KW/m²) Plus de 1000 personnes exposées

Désastreux

Plus de 10 personnes exposées (1)

Plus de 100 personnes exposées

Catastrophique

Moins de 10 personnes exposées

Entre 10 et 100 personnes

Entre 100 et 1000 personnes exposées

Important

Au plus 1 personne exposée

Entre 1 et 10 personnes exposées

Entre 10 et 100 personnes exposées

Sérieux

Aucune personne exposée

Au plus 1 personne exposée

Moins de 10 personnes exposées

Modéré

Pas de zone de létalité hors de l'établissement

Présence humaine exposée à des effets irréversibles inférieure à "une personne" (1) Personne exposée : en tenant compte le cas échéant des mesures constructives visant à protéger les personnes contre certains effets et la possibilité de mise à l'abri des personnes en cas d'occurrence d'un phénomène dangereux si la cinétique de ce dernier et de la propagation de ses effets le permettent.

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Les seuils des effets thermiques Pour les effets sur les structures : q q q q q

5 kW/m², seuil des destructions de vitres significatives ; 8 kW/m², seuil des effets domino et correspondant au seuil de dégâts graves sur les structures ; 16 kW/m², seuil d'exposition prolongée des structures et correspondant au seuil des dégâts très graves sur les structures, hors structures béton ; 20 kW/m², seuil de tenue du béton pendant plusieurs heures et correspondant au seuil des dégâts très graves sur les structures béton ; 200 kW/m², seuil de ruine du béton en quelques dizaines de minutes.

Pour les effets sur l'homme : q q q

3 kW/m² ou 600 [(kW/m²) 4/3].s, seuil des effets irréversibles délimitant la « zone des dangers significatifs pour la vie humaine » ; 5 kW/m² ou 1 000 [(kW/m²) 4/3].s, seuil des effets létaux délimitant la « zone des dangers graves pour la vie humaine »; 8 kW/m² ou 1 800 [(kW/m²) 4/3].s, seuil des effets létaux significatifs délimitant la « zone des dangers très graves pour la vie humaine ».

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Les seuils des effets de surpression ¢

Pour les structures : 20 hPa ou mbar, seuil des destructions significatives de vitres; 50 hPa ou mbar, seuil des dégâts légers sur les structures ; 140 hPa ou mbar, seuil des dégâts graves sur les structures ; 200 hPa ou mbar, seuil des effets domino ; 300 hPa ou mbar, seuil des dégâts très graves sur les structures.

¢

Pour les effets sur l'homme : 20 hPa ou mbar, seuils des effets délimitant la zone des effets indirects par bris de vitre sur l'homme (1) ; 50 hPa ou mbar, seuils des effets irréversibles délimitant la « zone des dangers significatifs pour la vie humaine » ; 140 hPa ou mbar, seuil des effets létaux délimitant la « zone des dangers graves pour la vie humaine »; 200 hPa ou mbar, seuil des effets létaux significatifs délimitant la « zone des dangers très graves pour la vie humaine ».

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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3 types de quantification ¢

Approche qualitative Pas de donnée quantifiée, la sélection des Phénomènes Dangereux ou des Evénements Redoutés est basée sur des avis d’expert à approche habituellement retenue en phase d’identification des Dangers = IDENTIFICATION DU RISQUE

¢

Approche semi-quantitative Quantification à l’aide de classe de probabilité ou de fréquence à approche habituellement retenue en phase d’Evaluation Préliminaire des Risques. = ORDRE DE GRANDEUR DU RISQUE

¢

Approche quantitative Quantification à l’aide de valeurs « numériques » de fréquence et/ou probabilité des événements initiateurs (causes), quantification des probabilités de défaillances des Mesures de Maîtrise des Risques (MMR) et des probabilités d’inflammation à approche de type QRA à « l’Anglosaxonne », de plus en plus répandue en phase d’Analyse Détaillée des Risques (analyse par nœud papillon par exemple). = QUANTIFICATION DU RISQUE C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Approche quantifiée : une nécessité ¢

Des avis d’expert qui divergent ! Source LMEC Holmes GE Shopsky NRTS Idaho Otway Davies SRS IKWS Collins

Valeur 5,00E-06 1,00E-06 7,00E-08 1,00E-08 1,00E-08 6,00E-09 3,00E-09 2,00E-09 2,00E-10 1,00E-10

Facteur : 50 000

Estimation par avis d’expert concernant la probabilité de fuite (par heure et par tronçon) d’une conduite en acier D>3’’ dans le secteur du nucléaire (d’après Cooke et coll, 1987)

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Quelle est l’approche retenue à l’heure actuelle ¢

Approche actuelle = approche quantitative : En général : Arbres de défaillances non quantifiés sauf cas de défaillances procédé : q La réalisation d’arbres pour des Evénements Redoutés (ER) type perte de confinement sur canalisation ou réservoirs sans procédé apporte peu de choses. q Recours à des banques de données pour évaluer les fréquences des ER. Quantification des arbres d’événements. Mesures de prévention dont les probabilités de défaillances ne sont pas évaluées mais caractérisation de la mesure (exemple type : plan d’inspection). Fréquence de l’Evénement Redouté éventuellement revue à la hausse ou à la baisse selon cause/prévention spécifique à l’installation à pondération des fréquences extraites des banques de données.

¢

Objectif : Améliorer la quantification de la performance des mesures de prévention et des certains événements initiateurs (corrosion, défaut métallurgique, etc).

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

37

Les événements probabiliste (1/2) ¢

initiateurs

exclus

de

l’analyse

Arrêté du mai 2000 + fiche 8 du 28/12/06à Exclusion Exclusion

Chute de météorite Séisme d'amplitude supérieure aux séismes maximums de référence Crues d'amplitude supérieure à la crue de référence Evénements climatique d’intensité supérieure aux événements historiquement connus Défaut métallurgique de structure pour les Equipements Sous Pression Chute d'avion hors des zones de proximité d'aéroport ou aérodrome (< 2000 m) Rupture de barrage visé par la circulaire 70-15 du 14 août 1970 Actes de malveillance

Précision : L’Événement Initiateur « chute d’aéronef » ne doit pas être pris en compte dans l’EDD pour des établissements classés SEVESO situés à une distance de plus de 2 000 mètres d’un aérodrome ou d’un aéroport.

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Les phénomènes probabiliste (2/2) ¢

dangereux

exclus

de

l’analyse

Les phénomènes « Physiquement impossibles » Démonstration de l’exploitant, Circulaire sectorielle exemple exclusion de la rupture des réservoirs fixes ou mobiles de GPL par la circulaire du 23 juillet 2007 : q exclusion du sur-remplissage de l’EDD (et MU) si la technique employée et les caractéristiques des matériels ne permettent pas d’atteindre la pression de rupture des réservoirs.

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

39

Le Nœud Papillon : une méthode d’Analyse Détaillée des Risques

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

40

Le Nœud Papillon : principe théorique Ein 1

Ein 2

EM E T

EI

Ph D EM OU

EI

ERS

Ein 3

Barrière OU

EI

Ph D

Ein 4 OU Ein 5

EC 6

E T

ERC EM

Perte de confinement

EI

Ph D EM

OU

EI

ERS

Ein 7

EM OU

EI

Ph D EM

EC 8 Événement Indésirable Événement Courant

Événement

Evénement Redouté

Phénomènes

Evénement

Initiateur

Central

Dangereux

Majeur

Scénario d’accident C12 - Analyse Quantifiée des Risques

41

Le nœud papillon : application dans le cadre des analyses de risques Arbre de défaillances ou arbre des causes

Arbre d’événements

Arbre des conséquences

Détection Opérateur ERS + sectionnement + sectionnement

La mesure remplit sa fonction de sécurité

OU

I Im.

I Ret.

D

Fuite 20 s

BRECHE SUR CANALISATION

D1

Fréquence(ER) ?

Fuite 20 min D2

La mesure ne remplit pas sa fonction de sécurité

Fuite non maîtrisée

Pas de quantification en amont de l’ER (dans la plupart des ADR type EDD ou dans les QRA)

Probabilité de défaillance des barrières ? C12 - Analyse Quantifiée des Risques

D3

Probabilité d’Inflammation Retardée ? Probabilité d’Inflammation Immédiate ? 42

Arbre des causes ou arbre de défaillances ? Arbre de défaillances

Arbre des causes

OU OU

ET Barrière Evénement de base

Evénement de base

Arbre adapté pour faire de la « communication »

Défaillance de barrière

Arbre adapté pour faire des calculs et une analyse des coupes minimales

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

43

L’arbre des causes Ein 1

Evénements intermédiaires

EI

Ein 2 ERC Ein 3 Ein 4

EI Mesures de prévention

Ein 5 Evénements de base

F3 Ein 3

F3 x P 3

Ein 33 Ein Mesure défaillante C12 - Analyse Quantifiée des Risques

P3

44

L’évaluation de la probabilité de défaillances des mesures de prévention ¢

Faisable en théorie F3

Ein 3

F3 x P 3

Ein 33 Ein Mesure défaillante ¢

P3

Difficile en pratique Type d’événements de base

Dérive procédé Défaillance équipements Agression externe naturelle Agression externe unité voisine Autres agressions externes (travaux…) Corrosion, fatigue, vibration,… Erreur humaine

Données disponibles Quantifiable par arbre de défaillances Oui Oui Oui Oui (ex : Données génériques (ARAMIS)) Non Oui

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

45

L’Arbre de Défaillances (AdD) ¢

Rappel de la méthode L’analyse par arbre de défaillances est une méthode de type déductif. Il s’agit, à partir d’un Evénement Redouté défini à priori, de déterminer les enchaînements d’événements ou combinaisons d’événements pouvant finalement conduire à cet événement. Evénement Redouté

Niveau 0 de l’arbre

Porte logique ET

Evénement de base 0

Evénement intermédiaire 1

Niveau 1 de l’arbre

Porte logique OU

Evénement de base 1

Evénement de base 2

- PORTE ET : deux conditions doivent nécessairement être vérifiées simultanément pour que l’événement se réalise. Exemple : l’Evénement Redouté ne se réalisera que si l’événement de base 0 et l’événement intermédiaire 1 apparaissent simultanément. - PORTE OU : il suffit qu’une seule condition soit vérifiée pour que l’événement se réalise. Exemple : l’événement intermédiaire 1 se réalisera si au moins l’un des deux événements de base apparaît (événement de base 1 ou événement de base 2).

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

46

L’arbre d’événements – rappel de la méthode Ps 3

Ps2

« Accident »maîtrisé

Pd 3 Ps 1 Ps 3

La barrière n’est pas « défaillante »

Pd 3

Pd 2 F(ER)

Ps 3 Ps 2 Pd 3

La barrière est « défaillante » Pd 1

« Accident » partiellement maîtrisé au bout d’un temps t

Ps 3 Pd 2

« Accident » non maîtrisé Pd 3

F(ER) : fréquence d’occurrence de l’Evénement Redouté (/an). Ps i : probabilité que la barrière numéro i remplisse sa fonction de sécurité à l’instant t où elle est sollicitée. Pd i: probabilité que la barrière numéro i ne remplisse pas sa fonction de sécurité à l’instant t où elle est sollicitée (défaillance à la sollicitation). Par conséquent, Ps i + Pd i = 1. C12 - Analyse Quantifiée des Risques

47

Exemple d’application de l’arbre d’événements – cas étudié (1/2)

Camion en phase de chargement

Vanne d’isolement sur la canalisation de chargement C12 - Analyse Quantifiée des Risques

Bras de transfert « non connecté » 48

Exemple d’application de l’arbre d’événements (2/2) Dispositif ERS FLIP FLAP

Détection gaz

Détection par personnel

Vanne automatique en pied de bras

Isolement côté réservoir quasi instantanné

1.98E-03 / an

oui : 0.99

Isolement côté reservoir en 20 secondes

1.92E-05 / an

non : 0.01

Fuite prolongée côté réservoir

1.94E-07 / an

oui : 0.99

Isolement côté reservoir en 30 secondes

5.35E-07 / an

non : 0.01

Fuite prolongée côté réservoir

5.40E-09 / an

Fuite prolongée côté réservoir

6.00E-08 / an

oui : 0.99

Déplacement intempestif du camion en phase de chargement

Frq : 2.00E-03 / an

Phénomène Dangereux

oui : 0.97

non : 0.01

oui : 0.9

non : 0.03

non : 0.1

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

49

L’arbre des conséquences – symbolique

PhD1

ERS Inflammation

UVCE

PhD2

Flash Fire

Mesure opérante

PhD3

Jet enflammé « limité »

Mesure inopérante

PhD4

Mitigation

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

Jet enflammé « illimité »

50

Cas d’application : dépotage d’un wagon citerne de chlore Stockage de Cl2

VAC VAS

CFC

VMS

Mise sous pression

Brèche sur canalisation

Phase gazeuse Phase liquide

Légende VAS : Vanne Automatique Stockage VMS : Vanne Manuelle Stockage VAC : Vanne Automatique Citerne CFC : Clapet de Fond Citerne

Symbolique Vanne automatique d’isolement Vanne manuelle d’isolement Clapet de fond hydraulique

NOTA : cet exemple d’installation est fictif et simplifié pour des besoins pédagogiques. C12 - Analyse Quantifiée des Risques

51

Un exemple d’AdD

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

52

Un exemple d’arbre d’événements

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

53

Un exemple de nœud papillon

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

54

Rôle des MMR et Evaluation de leurs performances

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

55

Les Mesures de Maîtrise des Risques (MMR) - définition ¢

Mesures de prévention : Elles permettent de réduire l'occurrence d'une situation dangereuse (ex : SIS permettant d’éviter le débordement de capacité en phase de remplissage,…).

¢

Mesures de mitigation : Leur mise en œuvre doit permettre de limiter les conséquences d'un accident survenu (ex : rétention, SIS permettant d’isoler une ligne, ...).

¢

Mesures d'intervention : La mise en œuvre de plans de secours vise à limiter l'extension d'un sinistre et donc de ses conséquences. Mesures Prévention Mitigation Intervention

Caractérisation Qualitatif Quantitatif à évaluation des performances : Probabilité de défaillance, efficacité et temps de réponse. Qualitatif

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

56

Rôle des MMR Principe général à transposable sur une matrice de criticité

Moyens de ALARP Prévention

Risque inacceptable Moyens de protection et d’intervention

Risque acceptable

ALARP: As Low As Reasonably Practicable C12 - Analyse Quantifiée des Risques

57

Typologie des MMR ¢

Sémantique à point très important dans le cadre de l’application de la circulaire du 3 octobre 2005 (PPRT) à barrière technique et barrière passive. Enjeu : exclusion de phénomènes dangereux si : q Présence de 2 mesures techniques. q Ou Présence d’une mesure passive.

¢

Le référentiel utilisé aujourd’hui dans les Etude De Dangers est celui proposé par l’INERIS dans le guide OMEGA 20.

Quelques exemples Dispositif actif

Dispositif passif

Soupape

Arrête flamme

Clapet anti retour

Disque de rupture

Clapet d’excès de débit

Cuvette de rétention Ecran thermique

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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¢

Exemple de MMR : Les détecteurs de gaz (élément de SIS) Les détecteurs catalytiques

Principe : oxydation catalytique d'un gaz et de mesure de l'échauffement. Lorsque le mélange gazeux vient s'oxyder par catalyse à la surface du filament, sa température s'élève, ce qui provoque un signal électrique proportionnel au mélange en présence et directement mesurable en % de la LIE. ¢

Les autres technologies Les détecteurs IR ponctuel à basé sur l'absorption spécifique par un gaz d'un rayonnement de longueur d'onde comprise entre 2,5 et 12 microns et passant à travers un volume de gaz. Les détecteurs IR linéaire à fonctionne comme une cellule photoélectrique qui voit passer du gaz dans son faisceau, et mesure sa concentration comme le ferait une multitude de détecteurs ponctuels. Les détecteurs ultrasons à mesure des ultrasons lié passage d’un gaz à la vitesse du son, d’un environnement haute pression vers une pression moindre. C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Exemple de MMR : clapet de fond (élément de SIS) CLAPET FERME

CLAPET OUVERT

Principe : sous l'effet de la pression hydraulique d'huile arrivant par le canal K dans le compartiment E, le cylindre C se soulève et laisse ainsi passer le produit stocké. En l'absence de pression hydraulique, le cylindre est maintenu sur le siège S par un ressort R.

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Exemple de MMR : Vanne d’isolement à boule (élément de SIS)

Avantage Faible perte de charge Bonne étanchéité

Inconvénient Vanne de sécurité ne doit pas être utilisée pour la régulation

Manœuvre rapide

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Exemple de MMR : vanne d’isolement à commande pneumatique (élément de SIS) "Circuit" pneumatique Vanne

Vanne au niveau de l’emplissage d’un réservoir Actionneur Vanne au soutirage d’une sphère C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Exemple de MMR : le double clapet de rupture Principe : ces clapets sont prévus pour : -être des points de rupture privilégiés en cas de sollicitation anormale du bras, - isoler les deux parties du bras arraché par la fermeture automatique de clapets de part et d'autre du point de rupture. Utilisation : au niveau des bras de chargement / déchargement de camions et wagons de liquide inflammable, GIL (ex : GPL), produits toxiques (ex NH3).

Double clapet - ouvert

Double clapet - fermé

NOTA : illustrations extraites de BADORIS C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Exemple de MMR : de soupape de sécurité

Source : INERIS - BADORIS

¢

Une soupape est un organe de sécurité : sa sollicitation doit être exceptionnelle. Sa position normale est la position fermée. Une soupape est conçue pour évacuer un débit gazeux et/ou liquide lorsque la pression du produit est supérieure à la pression de tarage de la soupape

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Exemple de MMR : cuvette de rétention

Source : INERIS - BADORIS

¢

Une cuvette de rétention a pour fonction de recueillir et de contenir les produits qui peuvent accidentellement s’y répandre, et donc de réduire les conséquences d’une éventuelle pollution.

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Les Mesures de Maîtrise des Risques – Concept des couches de protection (1/2) ¢

Plusieurs couches de protection pour assurer la maîtrise des risques à notion introduite dans l’ouvrage LOPA (Layer Of Protection Analysis). Plans d’intervention (8) Plans d’urgence site (7) Protections post décharge (cuvette de rétention,…) (6) Sécurités physiques (organe de décharge,…) (5) Systèmes Instrumentés de Sécurité (4) Alarmes et interventions humaines (3) Conduite du procédé (2) Conception du procédé (1)

¢

En France, notion identique à définition de 8 lignes de défense (circulaire n° DPPR/SEI2/MM-05-0316 du 7 octobre 2005).

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Les Mesures de Maîtrise des Risques – Concept des couches de protection (2/2) Définition des huit lignes de défense d’après la circulaire n° DPPR/SEI2/MM-05-0316 du 7 octobre 2005 Ligne de défense Mesure à retenir 1 Conception, construction, formation, maintenance, inspection, entrainement opérationnel 2 Systèmes de conduite, supervision des opérateurs. 3 Alarme de sécurité, intervention des opérateurs. 4 Automatismes de mise en sécurité. 5 Sécurités ultimes. 6 Plan d’Opération Interne (POI). 7 Maîtrise de l’urbanisation, information du public. 8 Plan particulier d’intervention.

L’ensemble des mesures appartenant aux lignes de défense 1 et 2 ne sont pas considérées comme des MMR valorisables dans le cadre d’analyse quantifiées. Il est néanmoins admis que ces mesures permettent de réduire la probabilité d’occurrence de certains événements initiateurs.

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Evaluation de la performance des MMR ¢

Malgré les mesures de prévention et de mitigation, il existe toujours un phénomènes qui résulte de la défaillances de l’ensemble des mesures qui sont en place.

Evénement Initiateur

Phénomène Dangereux

Evénement initiateur

¢

Important : une MMR peut ne pas remplir sa fonction de sécurité car : Elle est défaillante ; Elle devient opérante trop tard ; Elle n’est pas efficace.

¢

Besoin de définir les performances des MMR: Probabilité de défaillance; Temps de réponse; Efficacité. C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Des « barrières » de sécurité qui peuvent défaillir ¢

Exemple : accident du 11 décembre 2005 – dépôt pétrolier de BUNCEFIELD L'accident est dû au débordement d'un bac d’essence à écran flottant.

Aucun des 2 systèmes d'alarme liés au niveau de remplissage du bac (jauge de niveau + alarme de niveau haut) n'a fonctionné. q

L'approvisionnement n'a donc pas été interrompu automatiquement et le dysfonctionnement n'a pas été reporté au système du fournisseur comme il aurait dû l'être par le biais de l'alarme de niveau haut.

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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3 Critères de performances pour évaluer les MMR (1/2) ¢

PROBABILITE DE DEFAILLANCE : Probabilité que la barrière remplisse sa fonction de sécurité dans son contexte d’utilisation Introduction par l’INERIS de la notion de Niveau de Confiance équivalent au niveau de SIL de la norme IEC 61508 mais généralisée aux barrières autres que des SIS.

¢

TEMPS DE REPONSE : Intervalle de temps entre le moment où une barrière de sécurité, dans son contexte d’utilisation, est sollicitée et le moment où la fonction de sécurité assurée par cette barrière de sécurité est réalisée dans son intégralité.

¢

EFFICACITE : Aptitude d’une barrière technique de sécurité à remplir la fonction de sécurité pour laquelle elle a été choisie, dans un contexte d’utilisation et pendant une durée donnée. Aptitude exprimée en pourcentage d’accomplissement de la fonction définie qui peut varier pendant la durée de sollicitation de la barrière technique de sécurité.

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Probabilité de défaillances / niveau de SIL ¢

Niveaux d’appréciation

Identiques aux niveaux SIL

Niveau supplémentaire « INERIS »

¢

Méthode d’évaluation

Type de MMR Dispositif actif / passif Système Instrumenté de Sécurité (SIS) Système à Action Manuelle de Sécurité (SAMS)

Méthode - Banques de données de fiabilité - Retour d’expérience - Calcul de PFDavg à partir des données de fiabilité des composants (calculs simplifié ou autre) - Banque de données ou méthodologie pour évaluer les probabilités d’erreur humaine ET - Calcul de PFDavg pour composants techniques C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Influence de la période de test Un SIS n’est pas SIL « X » à vie ! PFDm = 1 −

1 T

∫

T

0

R (t ) dt = 1 −

1 T

∫

T

0

(exp( − λ t )) dt

Période de test de bon fonctionnement Dispositif « A » = dispositif moins fiable mais testé plus souvent. Dispositif « B » = dispositif plus fiable testé moins souvent. IMPORTANCE DE LA PERIODE TEST --> en première approximation, diviser par 2 la période de test permet de diviser par 2 la PFDm C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Efficacité et temps de réponse ¢

Efficacité Dimensionnement adapté (notes calculs, standards, REX, tests) q à ex : calcul d’évent Résistance au contraintes spécifiques q à ex : capteur en ambiance poussiéreuse Positionnement q à ex : implantation des détecteurs de gaz et de feu.

¢

Temps de réponse Temps de réponse obtenu à partir des données constructeurs, d'évaluation qualitative, du REX et d’essais. Attention : le temps de réponse n'intègre pas le temps nécessaire pour que le flux de danger atteigne ou sollicite un capteur (très important dans le cas des détecteur de gaz).

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Agrégation des Niveaux de Performances pour les SIS Entrée Détecteur/capteur

Logique Traitement

Sortie Actionneur

EFFICACITE

EF(SIS) = MIN (EFdétecteur, EFtraitement, EFactionneur)

TEMPS DE REPONSE

TR(SIS) = TRdétecteur + TRtraitement + TRactionneur

PROBABILITE DE DEFAILLANCE

PFDavg (SIS) = PFDdétecteur + PFDtraitement + PFDactionneur

ATTENTION : si on travaille en Niveau de Confiance à la place des PFDavg, le NC(SIS) n’est pas nécessairement égale au minimum des NC des composants du SIS mais il peut être supérieur au niveau le plus faible : Ex : NCdétecteur = 1 à 10-1 NCtraitement = 1 à 10-1

NC (SIS) = 0

NCactionneur = 1 à 10-1

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Evaluation des effets des Phénomènes Dangereux

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Les effets des Phénomènes Dangereux La dispersion Dispersion

Exposition

Propagation

Flux reçu

Flux thermiques

Le flux thermique Flux emis Projections

Les projectiles Vitesse/dimension et direction de l'éclat

Balistique

Impact

Pressions

Les surpressions Onde initiale P(t) C12 - Analyse Quantifiée des Risques

Propagation

Interaction 76

Comment évaluer les effets des Phénomènes Dangereux ? Essais à grande échelle

-

¢Long, Coûteux ¢Impossibilité de

¢Estimer

les effets dans une configuration donnée ¢Approfondir les connaissances sur certains mécanismes

maitriser certaines conditions

d’essais

Essais à échelle réduite ¢Maquette ¢Grandeurs

¢Long, coûteux ¢Difficilement applicable

adimensionnels

configurations

à d’autres

Modèles mathématiques (Corrélations, analytiques, CFD)

+

¢Rapidité

¢Validation

sur des essais

d’étude ¢Grands nombre de configurations

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Evaluation des effets des Phénomènes Dangereux Résultat de l’analyse de risque (taille de brèche, position de la fuite, etc)

Définition de l’ER Evénement Redouté (ex : brèche) Données de fonctionnement

Outil de calcul

Outils de calculs

Données sur l’environnement (cibles)

Performance des mesures de mitigation

Terme-source

Intensité des effets

Dommage

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

Efficacité de mesures de protection

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Tailles des brèches Taille de brèche

Exemple de fuite

Petite

Joint de bride Garniture / presse étoupe de vanne ou de Pompe Piquage instrument

Moyenne

Vanne de purge ouverte Défaillance mécanique (choc, accident voisin…)

Grosse

Rupture de canalisation ou d’équipement

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

79

Les conséquences d’une brèche (dispersion d’un panache)

Exemple de dispersion « sans inflammation »

Exemple de rejet à une purge gaz liquéfié

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Influence du diamètre des canalisations (2/2) ¢

Cas traite : Rupture canalisation soutirage d’un réservoir de propane

LIE

LIE Stoechio

Stoechio LSE

LSE

DN = 8’’

DN = 6’’

à LIE ≈ 300 m

à LIE ≈ 230 m C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Influence du temps d’isolement ¢

Isolement en 30 secondes : Rupture soutirage 6’’ – Propane

DECROCHAGE FINTRANSITION DE LA « BOUFFEE EN BOUFFEE LIE » Temps depuis le début de la fuite

t > t(isolement)

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Terme source pour les gaz liquéfié sous pression ¢

Produits : GPL, GNL, liquides cryogéniques

¢

Etat physique du produit à la brèche: Monophasique ou diphasique

Gaz

Psat (T°)

Tamb

Liquide

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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Rejet diphasique (après la brèche) ¢

Après la brèche on retrouve : Du gaz issu du flash thermodynamique de Psat à Patm. Des gouttelettes liquide issues de la fragmentation du jet liquide (V gaz>V liquide) Gaz + aérosol dg < 10 µm

Vaporisation de la nappe

Vaporisation gouttelettes

C12 - Analyse Quantifiée des Risques

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La dispersion du rejet ¢

Séquence typique de dispersion d’un rejet sous pression Jet Turbulent

Gaz lourd

Gaz passif

-Vitesse élevée

- Dilution parles effets d’ effondrement gravitaire et entrainement d’air

- Dilution par turbulence atmosphérique

-Dilution par entrainement air -Air à réchauffement gouttelettes

Fuite

≤ 100m

qq centaines de mètres

C : [LSE – LIE]

C