Antidéflagrant, à sécurité intrinsèque et à enveloppe antidéflagrante : ce que signifient réellement ces trois termes

Chaque mois, des acheteurs en quête d'un téléphone qu'ils puissent légitimement emporter dans une raffinerie, une usine à gaz ou une cabine de peinture saisissent téléphone portable antidéflagrant, téléphone portable flameproof et téléphone à sécurité intrinsèque dans la même barre de recherche, en supposant que ces trois expressions désignent un seul produit. Ce n'est pas le cas. Elles désignent trois principes d'ingénierie différents, et un seul est réalisable de façon réaliste dans un appareil que l'on peut mettre en poche.

La distinction est commerciale, pas théorique. Une spécification d'achat qui demande un « téléphone antidéflagrant » est assez vague pour qu'un téléphone renforcé de Zone 2 et un téléphone à sécurité intrinsèque de Zone 1 puissent tous deux y répondre, et le moins cher l'emporte généralement. Une spécification qui nomme la zone, le niveau de protection de l'équipement et les modes de protection acceptables ne peut tout simplement pas recevoir de réponse avec un mauvais appareil. Cet article a pour but de vous faire passer du premier type de spécification au second.

Trois termes, trois principes différents

La protection contre les explosions n'a jamais reposé sur une seule méthode. Il existe une famille de techniques reconnues, qui s'attaquent chacune au triangle du feu sous un angle différent, et chacune fait l'objet d'une partie distincte de la série IEC 60079. Trois de ces techniques sont à l'origine de presque toute la confusion.

Le mode antidéflagrant, marqué Ex d, est le confinement. La norme est l'IEC 60079-1. Le principe est d'admettre qu'un mélange explosif pénétrera dans l'enveloppe et que les composants électriques internes peuvent l'enflammer. On construit alors l'enveloppe pour qu'elle résiste à l'explosion interne sans se rompre, et de façon que chaque joint et chaque passage d'arbre soit un interstice long, étroit et usiné avec précision. Cet interstice, le joint antidéflagrant, refroidit les gaz qui s'échappent en dessous de la température d'inflammation de l'atmosphère environnante avant qu'ils ne l'atteignent. Du confinement et du refroidissement, pas de la prévention.

« Explosion proof » est le nom nord-américain de la même idée. Dans le National Electrical Code, NFPA 70, un appareil « explosionproof » est défini en substance en ces termes : une enveloppe capable de supporter l'explosion d'un gaz ou d'une vapeur spécifiés se produisant à l'intérieur, et d'empêcher l'inflammation de l'atmosphère environnante. Ainsi, « explosion proof » et « flameproof » sont deux noms régionaux d'une même technique. Si vous écrivez ex proof phone ou exproof phone dans une demande, c'est ce que ces mots signifient littéralement, même si ce n'est presque jamais ce que souhaite le demandeur.

La sécurité intrinsèque, marquée Ex i, est la prévention. La norme est l'IEC 60079-11. Au lieu de bâtir une forteresse autour d'un circuit capable d'inflammation, on conçoit le circuit pour qu'il ne puisse jamais le devenir. La tension, le courant, l'énergie stockée dans les condensateurs et les inductances, ainsi que les températures de surface des composants sont limités de sorte qu'aucune étincelle ni aucun point chaud que l'équipement peut produire ne porte assez d'énergie pour enflammer le gaz spécifié. Il n'y a rien à confiner, car rien n'est capable d'enflammer quoi que ce soit.

La famille complète des modes de protection

Il est utile de voir l'ensemble d'un coup, car une discussion sur un téléphone pour zones dangereuses touche au moins quatre de ces modes.

Un marquage ancien figure encore sur certaines fiches techniques et dans d'anciens registres de site : Ex nA, équipement non producteur d'étincelles, issu de la norme « mode de protection n » IEC 60079-15. Il n'existe plus dans cette norme. Lorsque l'IEC 60079-15 est passée à sa cinquième édition, Ex nA a été retiré et ses exigences ont été intégrées à l'IEC 60079-7 sous le niveau de protection Ex ec. Ex nA et Ex ec décrivent le même niveau de protection ; si vous lisez une spécification ou un registre d'équipements qui indique encore nA, considérez-le comme ec. Le mode à énergie limitée nL est devenu Ex ic selon l'IEC 60079-11, par la même logique. Cela compte lorsque vous comparez deux devis concurrents qui emploient des vocabulaires d'époques différentes pour la même capacité en Zone 2.

Pourquoi un téléphone antidéflagrant n'est pas un vrai produit

Les téléphones antidéflagrants existent. Ce sont des produits industriels parfaitement ordinaires, fixés à un mur ou à un poteau près d'une station de pompage, et la lecture de leurs fiches techniques montre pourquoi ce principe ne se réduit pas à la taille d'un téléphone portable. Un téléphone industriel Ex d typique est un boîtier en aluminium moulé ou en acier inoxydable d'environ 200 x 330 x 130 millimètres. Les masses publiées se situent entre environ 7 et 12 kilogrammes. Cette masse n'est pas décorative : c'est ce que coûte en métal un joint antidéflagrant certifié et une enveloppe conçue pour survivre à une explosion interne.

Énumérez maintenant ce qu'un smartphone doit exposer à l'extérieur : un écran tactile sur lequel l'utilisateur doit appuyer, un orifice de microphone, un orifice de haut-parleur, une fenêtre d'appareil photo, au moins un connecteur de charge et des boutons. Chacun est une ouverture dans l'enveloppe, et selon le principe antidéflagrant chaque ouverture doit devenir un joint antidéflagrant certifié ou un ensemble étanche certifié séparément. Vous construiriez un récipient sous pression usiné avec une face en verre, et il faudrait encore composer avec une cellule au lithium logée à l'intérieur. Le résultat pèserait plusieurs kilogrammes, coûterait bien plus cher que le téléphone, et personne ne le monterait dans un escalier jusqu'à un point de prélèvement.

La sécurité intrinsèque se réduit à l'inverse remarquablement bien, car un téléphone est déjà un appareil à faible énergie. Un téléphone fonctionne sous quelques volts à partir d'une seule cellule. Le travail d'ingénierie est réel et non trivial : l'organisme de certification évalue l'inflammation par étincelle et l'inflammation thermique pour chaque circuit, la batterie et ses circuits de protection font l'objet d'une attention particulière, et l'évaluation est menée en conditions de défaut et pas seulement en fonctionnement normal. Mais il est réalisable dans un appareil de la taille et du poids d'un téléphone ordinaire, ce qui explique précisément pourquoi tout téléphone crédible pour zones dangereuses sur le marché est un appareil Ex i.

Ainsi, lorsqu'une fiche technique annonce un téléphone antidéflagrant pour la Zone 1, c'est en réalité un téléphone à sécurité intrinsèque qui se cache derrière. Le terme commercial et le terme du certificat se sont simplement éloignés l'un de l'autre.

ia, ib et ic : la partie que les acheteurs omettent

La sécurité intrinsèque n'est pas une chose unique. L'IEC 60079-11 définit trois niveaux, et la différence entre eux tient au nombre de défauts que la conception doit supporter tout en restant incapable d'inflammation.

• Ex ia reste sûr avec toute combinaison de deux défauts dénombrables appliqués simultanément. Il correspond au niveau de protection de l'équipement Ga et est le seul niveau convenant à la Zone 0.
• Ex ib reste sûr avec un défaut. Il correspond à l'EPL Gb et convient à la Zone 1.
• Ex ic est sûr en fonctionnement normal. Il correspond à l'EPL Gc et convient à la Zone 2.

Un niveau de protection supérieur satisfait toujours une exigence inférieure : un appareil Ex ia peut donc être utilisé en Zone 1 et en Zone 2, et un appareil Ex ib peut être utilisé en Zone 1 et en Zone 2 mais pas en Zone 0. C'est l'information la plus utile de toute la chaîne de marquage, et c'est celle qui se perd le plus souvent lorsqu'une spécification est rédigée en langage commercial. Deux téléphones peuvent être vendus comme ex mobile phone. Si l'un est Ex ic IIC T4 Gc et l'autre Ex ib IIC T4 Gb, ce ne sont pas des produits concurrents, ce sont des équipements destinés à deux zones différentes de votre installation.

Le piège de la Zone 2

Une grande partie des téléphones renforcés commercialisés comme téléphone pour zones dangereuses sont certifiés uniquement pour la Zone 2 et la Zone 22, généralement par sécurité augmentée au niveau ec. C'est une certification légitime et un produit réellement utile. Mais ce n'est tout simplement pas un appareil de Zone 1, et la Zone 1 est l'endroit où les opérateurs de terrain, les équipes de maintenance et les équipes d'inspection passent réellement leur journée dans la plupart des installations de procédé.

La vérification prend cinq secondes une fois que l'on sait où regarder. Repérez les lettres du niveau de protection de l'équipement à la fin de la chaîne de marquage. Gb signifie apte à la Zone 1. Gc signifie Zone 2 uniquement. Si le marquage indique Ex ec ou Ex nA, c'est un appareil de Zone 2, quel que soit le titre de la brochure. Si un fournisseur propose un téléphone portable de zone 1 et que le marquage du certificat aboutit à Gc, le devis ne satisfait pas l'exigence, et l'écart doit être traité dans les clarifications de l'appel d'offres, et non dans un rapport d'incident sur site deux ans plus tard.

Lire la chaîne de marquage

Un marquage européen pour un téléphone gaz de Zone 1 se présente ainsi :

II 2 G Ex ib IIC T4 Gb

Lisez de gauche à droite. II est le groupe d'équipement, c'est-à-dire l'industrie de surface et non les mines. 2 est la catégorie d'équipement ATEX, qui correspond à la Zone 1 pour le gaz. G indique le gaz et non la poussière ; un appareil couvrant les deux portera une seconde chaîne se terminant par D. Ex introduit le mode de protection. ia est la sécurité intrinsèque au niveau deux défauts. IIC est le groupe de gaz, le plus exigeant, couvrant les atmosphères d'hydrogène et d'acétylène ainsi que tout ce qui relève de IIA et IIB. T4 est la classe de température, soit une température de surface maximale de 135 °C. Gb est le niveau de protection de l'équipement, confirmant la Zone 1.

À côté de cette chaîne, vous devez aussi trouver la plage de température ambiante, un indice IP, le numéro du certificat et, sur les équipements ATEX, le marquage CE accompagné du numéro à quatre chiffres de l'organisme notifié qui supervise la qualité de production. Nous décortiquons plus en détail la chaîne de marquage, ainsi que l'annexe du certificat dont elle provient, dans les guides de certification de notre bibliothèque d'analyses.

Pourquoi les termes ont divergé, et pourquoi la recherche en témoigne

Le vocabulaire s'est scindé selon des lignes régionales, puis s'est diffusé. En Amérique du Nord, les enveloppes explosionproof sont la technique phare de la Division 1 pour les moteurs, boîtes de jonction, luminaires et postes de commande ; « explosion proof » est donc devenu sur le terrain un raccourci pour « utilisable là où il y a du gaz ». Dans certaines régions d'Asie du Sud et du Golfe, le terme courant pour la même idée est « flameproof », et les demandes de flame proof mobile ne signifient rien de plus précis qu'un téléphone pour zone dangereuse. En Europe, la directive ATEX a mis le mot ATEX sur tout, de sorte que les acheteurs demandent un téléphone portable ATEX ou un téléphone ATEX pour désigner un appareil certifié, quel que soit le mode de protection.

Rien de tout cela ne mérite d'être corrigé à l'oral. En revanche, cela mérite de l'être dans les documents. Le vocabulaire de recherche et celui de la spécification peuvent légitimement différer, et un fournisseur qui maîtrise les deux est plus agréable à travailler qu'un fournisseur qui vous fait la leçon sur la terminologie.

Ce qu'il faut écrire dans une spécification d'achat

Voici une trame de spécification à laquelle le mauvais appareil ne peut pas répondre. Remplacez les valeurs entre crochets par celles de votre plan de classement des zones dangereuses.

1. Classement de la zone. L'appareil doit convenir aux gaz en [Zone 1] et aux poussières en [Zone 21] tels que classés selon IEC 60079-10-1 et IEC 60079-10-2, ou à [Class I, Division 1, Groups C and D] lorsque le site est classé selon NEC 500.
2. Niveau de protection du matériel. EPL minimal [Gb] pour les gaz et [Db] pour les poussières. Les appareils marqués uniquement Gc ou Dc ne sont pas acceptables.
3. Groupe de gaz et de poussières. Groupe de gaz [IIC]. Groupe de poussières [IIIC].
4. Classe de température. [T4] ou meilleure, avec la plage de température ambiante certifiée indiquée et couvrant [moins 20 à plus 55] °C.
5. Mode de protection. Sécurité intrinsèque selon IEC 60079-11 au niveau [ia ou ib]. La sécurité augmentée au niveau ec, le mode non producteur d'étincelles nA et le mode à respiration limitée nR ne sont pas acceptables pour cette zone.
6. Certification. Un certificat de conformité IECEx en cours de validité et, pour le matériel mis sur le marché européen, une attestation d'examen UE de type ATEX. Pour les sites aux États-Unis, une homologation pour l'emplacement classé délivrée par un laboratoire d'essais reconnu au niveau national.
7. Documentation. L'annexe du certificat, toutes les conditions spécifiques d'utilisation lorsque le numéro de certificat comporte le suffixe X, la déclaration de conformité et la notice d'utilisation, fournies avant l'attribution du marché.
8. Marquage. Une photographie de l'étiquette réelle du produit, à vérifier caractère par caractère par rapport au certificat.

Deux lignes de cette liste font l'essentiel du travail. La ligne 2 écarte la substitution par un appareil de Zone 2. La ligne 5 écarte le problème de vocabulaire, car elle nomme les concepts plutôt que la catégorie commerciale. Si vous ne changez rien d'autre dans votre façon d'écrire, changez ces deux-là.

Où se situe un téléphone Class I Division 1

Les acheteurs de sites soumis aux codes américains demandent un téléphone Class I Division 1, et la correspondance n'est pas tout à fait biunivoque. Le matériel marqué par zone est accepté dans les emplacements Division 2 selon les règles d'acceptation croisée de l'article 500 du NEC, mais un emplacement Division 1 exige généralement du matériel homologué pour la Division 1. C'est pourquoi un fabricant qui vise les deux mondes mène deux programmes de certification et non un seul, et pourquoi un certificat ATEX ou IECEx seul ne suffira pas à satisfaire une exigence américaine de Division 1. Nous présentons les trois systèmes et les limites de leur reconnaissance mutuelle dans un guide distinct.

Positionnement de l'IS-04Z1

Le SAMS IS-04Z1 est conçu pour la Zone 1 et la Zone 21, avec un marquage ATEX visé de II 2 G Ex ib IIC T4 et un objectif NEC 500 Class I Division 1 pour les projets nord-américains. Il est en phase de pré-lancement, avec une certification en cours et un lancement prévu au T4 2026 ; aujourd'hui, il est donc plus utile de demander la fiche technique et le calendrier écrit de certification qu'un certificat qui n'existe pas encore. Les parcours réglementaires pays par pays sont présentés dans les pages marchés, notamment le Royaume-Uni, l'Allemagne, les États-Unis et l'Arabie saoudite.

En bref

« Explosion proof » et « flameproof » désignent la même technique sous deux appellations régionales : le confinement de l'explosion, adapté aux équipements fixés au mur plutôt qu'aux équipements de poche. La sécurité intrinsèque repose sur la limitation de l'énergie ; c'est ce qu'utilise tout terminal sérieux pour zones dangereuses, et ses trois niveaux déterminent la zone où l'appareil peut entrer. Inscrivez la zone, l'EPL et le mode de protection dans votre spécification, et le problème de terminologie disparaît.

Questions fréquentes

Sources officielles

• IEC : présentation des zones dangereuses (Ex)
• Système IECEx
• HSE : DSEAR
• OSHA 29 CFR 1910.307
• NFPA 70 (National Electrical Code)