Zones et divisions en atmosphère explosive : comment le classement détermine votre appareil

Toute spécification d'un équipement destiné à être porté dans une installation commence au même endroit, et ce n'est pas la fiche technique. Elle commence par un plan : le plan de classement des zones dangereuses, qui divise le site en régions selon la probabilité de présence d'une atmosphère inflammable et la durée de cette présence. Si cette référence est correcte, la question de l'appareil se résout d'elle-même. Si elle est fausse, vous pouvez acheter un produit certifié tout à fait authentique qui n'est pas autorisé là où vos équipes travaillent réellement.

Deux systèmes sont utilisés dans le monde pour décrire les zones dangereuses, ainsi que leur équivalent nord-américain, les divisions. Ils se recoupent, ils ne sont pas identiques, et la plupart des grands exploitants finissent par avoir affaire aux deux. Ce guide explique ce que dit chacun, qui décide, et ce que signifie la réponse lorsque l'on achète un appareil plutôt qu'un moteur.

Zones : le système IEC et européen

Le système par zones distingue d'abord le milieu, puis la probabilité. Pour les gaz, vapeurs et brouillards, il existe trois zones, définies dans IEC 60079-10-1. Pour les poussières combustibles, il en existe trois autres, définies dans IEC 60079-10-2.

Les documents d'orientation associent souvent à ces descriptions des nombres d'heures indicatifs, du type plus de mille heures par an pour la Zone 0, entre dix et mille pour la Zone 1 et moins de dix pour la Zone 2. Ces chiffres sont une aide à la planification utilisée par certains codes de bonne pratique. Les définitions de la norme sont formulées en termes de probabilité et de durée en fonctionnement normal, et non en heures, et une étude de classement doit être argumentée à partir du procédé plutôt que de l'arithmétique.

Deux points sur les zones poussières sont régulièrement négligés. Le premier est que poussières et gaz sont classés indépendamment : un site peut donc être en Zone 2 pour les gaz et en Zone 21 pour les poussières au même endroit physique, et l'équipement doit satisfaire aux deux. Le second est que les zones poussières dépendent autant des couches et de l'entretien que des nuages, ce qui explique qu'un hall d'ensachage d'engrais ou une installation de manutention de minéraux puisse relever d'un classement poussières plus contraignant que ne le laisse penser la poussière visible.

Divisions : le système nord-américain

Le National Electrical Code, NFPA 70, procède à un autre découpage. L'article 500 distingue d'abord la classe, selon la nature de la matière combustible, puis la division, selon la probabilité.

• Class I couvre les gaz inflammables, les vapeurs produites par des liquides inflammables et les vapeurs produites par des liquides combustibles.
• Class II couvre les poussières combustibles.
• Class III couvre les fibres et particules en suspension inflammables.
• Division 1 signifie que le danger est présent dans les conditions normales d'exploitation, ou fréquemment en raison de réparations, d'opérations de maintenance ou de fuites.
• Division 2 signifie que le danger n'est présent que dans des conditions anormales, telles que la défaillance d'un récipient ou d'un système de ventilation.

La différence structurelle importante est que le système par divisions compte deux catégories là où le système par zones en compte trois. La Zone 0 et la Zone 1 relèvent toutes deux de la Division 1. La Zone 2 correspond à la Division 2. Cette asymétrie explique que les deux systèmes ne puissent pas être mis en correspondance mécaniquement dans les deux sens, et elle est à l'origine de la plupart des règles d'acceptation croisée du code.

L'Amérique du Nord regroupe aussi ses matières différemment. Class I se subdivise en Groups A, B, C et D, caractérisés respectivement par l'acétylène, l'hydrogène, l'éthylène et le propane, face aux groupes de gaz IEC IIC, IIB et IIA. Les poussières de Class II se subdivisent en Groups E, F et G, couvrant les poussières métalliques, les poussières carbonées et des poussières comme les céréales, la farine et les plastiques, face aux groupes de poussières IEC IIIC, IIIB et IIIA.

Comment une zone est réellement classée

Le classement est une étude d'ingénierie, pas une appréciation subjective. Il part des sources de dégagement et progresse vers l'extérieur.

1. Identifier les substances dangereuses présentes et leurs propriétés : point d'éclair, densité de vapeur, limite inférieure d'explosivité, température d'auto-inflammation et, pour les poussières, la température minimale d'inflammation d'un nuage et d'une couche.
2. Identifier chaque source de dégagement : brides, tiges de vannes, points de prélèvement, garnitures de pompes, évents, purges, opérations de manutention à l'air libre, bras de chargement, etc.
3. Classer chaque dégagement comme continu, primaire ou secondaire, selon qu'il se produit en continu, occasionnellement en fonctionnement normal, ou seulement de façon anormale. Le degré de dégagement correspond étroitement à la zone qui en résulte.
4. Évaluer la ventilation, sa disponibilité et son efficacité, qui peuvent aggraver ou alléger la zone obtenue.
5. Déterminer l'étendue de chaque zone en trois dimensions et la consigner sur des plans, avec un tableau justificatif recensant chaque source de dégagement et le raisonnement suivi.

La méthodologie provient de IEC 60079-10-1 et IEC 60079-10-2 et, en pratique, s'appuie sur des codes sectoriels : le code modèle de bonnes pratiques de l'Energy Institute, partie 15, est très utilisé pour les installations pétrolières, API RP 505 pour le classement par zones et API RP 500 pour le classement par divisions dans l'industrie pétrolière et gazière, ainsi que NFPA 497 et NFPA 499 pour les zones de procédés chimiques et les poussières combustibles en Amérique du Nord.

Qui classe, et pourquoi ce n'est jamais le fournisseur

Cette obligation incombe à l'exploitant de l'installation, pas au fabricant du matériel. En Grande-Bretagne, la DSEAR impose à l'employeur d'évaluer le risque lié aux substances dangereuses, de classer en zones les lieux où des atmosphères explosives peuvent se former et d'en consigner le résultat. La directive européenne 1999/92/CE sur les lieux de travail fait de même au moyen du document relatif à la protection contre les explosions. Aux États-Unis, le classement des zones doit être documenté et accessible à ceux qui conçoivent, installent, inspectent, entretiennent et exploitent le matériel électrique qui s'y trouve.

En pratique, l'étude est menée par un ingénieur en sécurité des procédés ou en prévention des pertes, revue par des représentants des procédés, de la mécanique, de l'électricité et de l'exploitation, et validée par l'autorité technique. Le résultat est un jeu de plans accompagné d'un tableau et, sur un site bien géré, d'un registre des zones dangereuses qui recense le matériel Ex installé dans chaque zone avec ses références de certificat.

La conséquence pour les achats est simple, et il vaut la peine de la rappeler clairement à tout fournisseur qui cherche à se montrer serviable : un fabricant d'appareils ne peut pas vous dire quelle est votre zone. Il peut vous dire à quoi son matériel convient. Faire correspondre l'un à l'autre est votre décision d'ingénierie, et elle exige d'avoir le plan de classement sous les yeux.

Ce qui change lorsqu'un site applique NEC 505 ou 506

Les projets nord-américains ne sont pas enfermés dans les divisions. L'article 505 propose le système par zones comme alternative pour les emplacements Class I, et l'article 506 fait de même pour les poussières combustibles et les fibres et particules en suspension inflammables, avec les Zones 20, 21 et 22. De nombreux exploitants internationaux possédant des actifs aux États-Unis, et de nombreux contractants EPC travaillant selon une norme globale, choisissent la voie par zones afin qu'une seule philosophie de classement couvre l'ensemble du portefeuille.

Trois choses changent alors. La méthodologie de classement suit l'approche IEC : un ingénieur européen lit donc les plans sans traduction. Le marquage du matériel passe à la forme AEx : une étiquette indique Class I, Zone 1, AEx ib IIC T4 Gb au lieu de Class I, Division 1, Groups C, D, T4, et les lettres familières du niveau de protection du matériel apparaissent. Enfin, la logique de sélection suit la relation entre zone et EPL plutôt que la relation par division.

Ce qui ne change pas, c'est que cela reste le NEC. Le matériel doit toujours être homologué pour l'emplacement par un laboratoire d'essais reconnu au niveau national, le choix du système est une décision de projet documentée et non quelque chose que l'on applique zone par zone selon sa préférence, et les règles d'acceptation croisée propres au code s'appliquent. La plus pertinente pour un acheteur d'appareils : le matériel homologué et marqué pour la Zone 0, 1 ou 2 est autorisé dans les emplacements Class I Division 2 pour le même gaz et une classe de température adaptée, mais un emplacement Division 1 n'est pas couvert par cette tolérance. C'est précisément pourquoi une exigence de téléphone Class I Division 1 constitue un objectif de certification distinct et non une formalité administrative ajoutée à un dossier ATEX.

De la zone à l'appareil

Une fois le classement arrêté, la sélection suit une courte chaîne. La zone détermine le niveau de protection du matériel requis. L'EPL détermine quels modes de protection sont acceptables. Le groupe de gaz ou de poussières et la classe de température filtrent ensuite ce qui reste, et la plage de température ambiante certifiée le filtre à nouveau.

Un niveau de protection supérieur satisfait toujours une exigence inférieure. Un appareil Ex ia portant l'EPL Ga peut être utilisé en Zone 1 et en Zone 2 ; l'inverse n'est jamais vrai. Les règles de sélection elles-mêmes figurent dans IEC 60079-14, qui couvre aussi la conception et le montage de l'installation, et les régimes d'inspection qui suivent sont couverts par IEC 60079-17.

Pourquoi un appareil portable est un cas plus difficile qu'un appareil fixe

Un équipement fixe est facile à analyser. Il reste à un seul jeu de coordonnées, dans une seule zone, pendant toute sa vie. Un téléphone dans une poche, non. Au cours d'un seul poste, un opérateur de terrain peut traverser plusieurs fois une salle de contrôle non classée, une passerelle de Zone 2, une zone de pompes en Zone 1 et les abords immédiats d'un point de prélèvement.

Cela a une conséquence inévitable pour la spécification : un appareil portable doit être choisi pour la zone la plus contraignante où il entrera, et non pour la zone moyenne. Dans la plupart des installations de procédé, il s'agit de la Zone 1, ce qui explique qu'une exigence sérieuse de téléphone portable de Zone 1 soit le point de départ normal et non une option haut de gamme, et qu'un terminal de Zone 2 seulement crée un problème de maîtrise procédurale au lieu de résoudre un problème d'équipement. Maîtriser ce risque par la seule consigne revient à demander à une personne qui porte un téléphone de se souvenir d'une limite tracée sur un plan pendant qu'elle fait autre chose.

La poussière est le second point sur lequel les utilisateurs de portables se trompent. Si une partie du parcours traverse une zone Zone 21, ce qui est presque toujours le cas sur les sites de manutention de minéraux, d'engrais, de céréales, de polymères et de charbon, l'appareil doit porter un marquage poussières en plus du marquage gaz. Un certificat gaz seul n'est pas une réponse partielle à une zone poussières ; il n'en dit tout simplement rien.

Une liste de contrôle pratique avant de spécifier quoi que ce soit

• Obtenez les plans de classement des zones dangereuses en vigueur et le tableau qui les accompagne, et non un résumé verbal.
• Relevez les parcours réels de vos utilisateurs et notez, pour chacun, la zone gaz la plus contraignante et la zone poussières la plus contraignante.
• Consignez le groupe de gaz et le groupe de poussières des substances concernées, ainsi que la classe de température imposée par leurs températures d'inflammation.
• Consignez les extrêmes de température ambiante du site, y compris l'échauffement solaire sur les installations à l'air libre et les démarrages à froid en exploitation hivernale.
• Confirmez si le site est classé par zones ou par divisions et, s'il relève du NEC, quel article s'applique.
• Inscrivez tout cela dans la spécification avant de consulter la moindre page produit.

À qui s'adresse l'IS-04Z1

Le SAMS IS-04Z1 est conçu pour la Zone 1 et la Zone 21, couvrant gaz et poussières sur un seul appareil, avec un marquage ATEX visé de II 2 G Ex ib IIC T4 et un objectif NEC 500 Class I Division 1. La certification est en cours en vue d'un lancement au T4 2026 ; la discussion actuelle avec un acheteur porte donc sur la mise en correspondance d'un classement avec une spécification, et non sur la délivrance d'un certificat. Le contexte régional par pays figure dans les pages marchés, notamment les États-Unis, l'Allemagne, l'Australie et l'Inde, et le reste de la série sur la conformité se trouve dans notre bibliothèque d'analyses.

Questions fréquentes

Sources officielles

• HSE : DSEAR
• IEC : présentation des zones dangereuses (Ex)
• Commission européenne : équipements ATEX
• OSHA 29 CFR 1910.307
• NFPA 70 (National Electrical Code)