Assurer la sécurité des travailleurs grâce à une détection précise des gaz combustibles

Trois éléments sont nécessaires pour qu'une substance brûle :

• Carburant
• Chaleur
• Oxygène

C'est le triangle du feu, et ces trois éléments sont nécessaires pour enflammer un gaz. Si l'un de ces trois éléments est supprimé, le risque d'incendie ou d'explosion est éliminé. 

Le composant combustible est souvent un risque professionnel dans les industries qui ont besoin d'un gaz particulier pour effectuer un travail ou qui est présent comme produit ou sous-produit de la production. Dans ces environnements, le risque de combustion peut être atténué en gérant leur rejet incontrôlé ou accidentel, les concentrations d'oxygène et en éliminant les sources d'inflammation potentielles.

En général, pour la protection des travailleurs et des installations, l'accent doit être mis sur la surveillance de la concentration du gaz et la proximité de la limite inférieure d'explosivité (% LIE) d'un gaz de chantier. Si le pourcentage est de 100 % LIE, une quantité suffisante de l'élément combustible est disponible pour que l'inflammation se produise. Il est crucial que les travailleurs soient avertis bien avant que la concentration du gaz ambiant n'atteigne 100 % LIE. En fonction de la région, de la juridiction législative et du protocole de l'entreprise, cela peut signifier configurer les détecteurs de gaz personnels pour alerter l'utilisateur lorsque la présence de gaz atteint une limite basse de LIE de 10 %, puis l'avertir d'évacuer si la concentration atteint une limite haute de LIE de 20 %. 

Types de gaz combustibles

En général, les gaz combustibles utilisés sur le lieu de travail entrent dans l'une de ces trois catégories :

• Gaz d'hydrocarbures
• Hydrogène gazeux
• Autres gaz combustibles (par exemple, l'ammoniac)

La science derrière les gaz d'hydrocarbures

Les composés hydrocarbonés représentent la majorité des risques liés aux gaz combustibles sur le lieu de travail. Ces composés organiques sont constitués uniquement de carbone et d'hydrogène. Lorsqu'un gaz hydrocarbure se mélange à suffisamment d'oxygène et à des températures suffisamment élevées, les liaisons hydrocarbures sont détruites. Une chaleur extrême peut être produite lorsque la transformation décompose le composé en dioxyde de carbone et en eau, créant ainsi un risque de combustion important.

Le risque de l'hydrogène gazeux

Un processus similaire se produit lorsque des températures élevées sont appliquées à de l'hydrogène gazeux mais, comme il n'y a pas d'atomes de carbone disponibles, la réaction ne produit que de l'eau et de la chaleur. Contrairement au méthane, l'hydrogène possède une très large gamme de températures où il est combustible.

Attention aux autres gaz combustibles

D'autres gaz que l'on trouve sur les lieux de travail industriels peuvent être assez toxiques en plus d'être combustibles à certaines concentrations. Le sulfure d'hydrogène (H2S), par exemple, est considéré comme une menace immédiate pour la vie dès qu'il atteint 100 parties par million (ppm), mais devient combustible à 40 000 ppm. Cela signifie que le gaz est toxique bien avant que le danger d'explosion n'existe. Souvent couplé dans un appareil avec un capteur de gaz combustible, un capteur de gaz H2S dédié fournit une alerte avancée aux utilisateurs lorsque les niveaux de toxicité sont faibles et menacent le bien-être de l'utilisateur. Un seuil d'alerte faible est souvent fixé à 10 ppm tandis qu'une alerte de gaz élevé se produit à 20 ppm. 

D'autres exemples incluent :

• L'ammoniac (NH3) peut être immédiatement dangereux à 300 ppm, avec une LIE à 150 000 ppm. Les capteurs NH3 dédiés sont souvent réglés sur une limite basse de 25 ppm et une limite haute de 50 ppm.
• Le monoxyde de carbone est une menace de toxicité immédiate à 1 200 ppm, avec une LIE de 109 000 ppm. Les capteurs de CO dédiés sont souvent réglés sur une limite basse de 50 ppm et une limite haute de 100 ppm.
• Le cyanure d'hydrogène (HCN) est immédiatement dangereux à seulement 50 ppm, avec une LIE de 40 000 ppm. Les capteurs HCN dédiés sont souvent réglés sur une limite basse de 5 ppm et une limite haute de 10 ppm.

Propriétés des gaz combustibles

Un gaz combustible ne réagit pas forcément de la même manière qu'un autre. Voici quatre facteurs qui influent sur leurs réactions. 

Gamme d'inflammabilité

Chaque gaz combustible a une plage d'inflammabilité. En plus d'une limite inférieure d'explosivité, il existe également une limite supérieure d'explosivité (LSE). Si la concentration d'un gaz dépasse la LIE, il ne peut plus brûler car il n'y a pas assez d'oxygène. Le domaine d'inflammabilité d'un gaz est le pourcentage de concentration entre la LIE et la LSE. 

En pourcentage du volume dans l'air, l'hydrogène a une limite de 4 % de la LIE et une limite supérieure d'explosivité (LSE) de 75 %. Le méthane a une bande d'inflammabilité beaucoup plus étroite de 5 % LIE et 17 % LSE, tandis que le propane est inflammable de 2,1 % LIE à 9,5 % LSE, l'hexane ayant 1,2 % LIE et 7,4 % LSE.

Point d'éclair

Le point d'éclair d'une substance liquide est la température la plus basse à laquelle suffisamment de vapeur est produite dans l'air pour avoir le potentiel de brûler si elle est exposée à une flamme ou à une source d'inflammation. Cependant, les substances qui restent sous forme de gaz à des températures environnementales courantes n'ont pas de point d'éclair. Le pentane a un point d'éclair de -49ºC, il sera donc un gaz à température ambiante et à la pression atmosphérique.

Température d'allumage

La température d'inflammation est la température la plus basse à laquelle un liquide se vaporise et s'enflamme, sans source d'inflammation. Elle peut être très différente du point d'éclair d'une substance. Par exemple, si l'on considère que le point d'éclair du pentane est de -49ºC, bien en dessous de la température ambiante, sa température d'inflammation est de 260ºC. 

Densité de vapeur relative

Cette mesure compare la densité d'un gaz avec la densité de l'air environnant. Si la densité de vapeur relative est inférieure à 1,0, elle aura tendance à augmenter ; si elle est supérieure à 1,0, elle aura tendance à diminuer. Les gaz qui ont tendance à s'élever sont les suivants :

• Hydrogène : 0,07
• Méthane 0,55
• Acétylène : 0,90

Ceux qui ont tendance à tomber sont les suivants :

• Éthane : 1,04
• Propane : 1.56
• Butane : 2,05
• Pentane : 2,48
• Hexane : 2,97

Savoir comment un gaz réagit en raison de sa densité de vapeur relative peut aider à déterminer où placer les systèmes de surveillance des gaz. Les gaz dont la métrique est supérieure à 1,0 se déposent plus facilement dans les espaces confinés, ce qui peut rendre plus probables des concentrations de gaz plus élevées (et les combustions qui en résultent). 

Comment surveiller les gaz combustibles

Les systèmes de détection de gaz combustibles jouent un rôle crucial dans la protection du personnel en fournissant des alertes sur la présence de gaz combustibles dans la zone. Les systèmes doivent :

• Donnez aux travailleurs un avertissement précoce 
• Activez les protocoles de sécurité pour les évacuer vers des lieux sûrs.
• Fournir les emplacements des expositions au gaz afin d'aider à diriger les efforts d'atténuation des fuites de gaz.

Les trois principaux types de détecteurs de gaz sont les suivants

• Moniteurs de détection fixes
• Moniteurs de zone
• Moniteurs de gaz personnels

Un programme complet comprendra un mélange de types pour créer un système fiable et complet.

Moniteurs fixes de détection de gaz

Ce système constitue souvent la première ligne de défense d'une entreprise. Les moniteurs fixes de détection de gaz sont placés dans des zones où les risques de gaz sont connus. Ces systèmes fonctionnent en permanence, en communication avec d'autres systèmes de l'installation. Les objectifs sont de fournir une alerte rapide sur une éventuelle libération de gaz, de déclencher l'arrêt des équipements concernés et d'initier l'évacuation en toute sécurité des travailleurs. La détection de gaz fixe est installée en des points individuels de l'installation, et ne permet donc pas une surveillance universelle des conditions partout. Certains sites utilisent des moniteurs de zone "temporaires" comme solutions plus permanentes, en raison de leurs capacités multigaz et d'autres options qui offrent une plus grande flexibilité. 

Moniteurs de gaz de zone

Parfois, les systèmes fixes de détection de gaz ne sont pas pratiques, par exemple autour des parcs de stockage, ou ils doivent être désactivés pour des projets de maintenance. Dans ces cas, les moniteurs de zone peuvent être déployés de manière semi-fixe pour fournir une alerte rapide en cas d'événement lié au gaz. Les moniteurs de zone peuvent également être utilisés dans des situations temporaires ou lorsqu'une couche supplémentaire de surveillance est jugée nécessaire, par exemple dans des espaces confinés, le long de clôtures et de périmètres, sur des sites de construction, des sites éloignés, etc. Ils peuvent également être utilisés dans des situations d'urgence, comme lors d'une intervention en cas d'incendie ou de matières dangereuses, pour indiquer et surveiller les zones de sécurité et suivre les mouvements du panache de gaz.

Lors du choix des systèmes de surveillance de zone, il est recommandé de vérifier le degré de connectivité, la durabilité, la facilité de déploiement et la durée de vie prévue de la batterie.

Détecteurs de gaz personnels

Les détecteurs de gaz sans fil et portables constituent la ligne de défense la plus importante pour les individus. Les appareils personnels surveillent l'air auquel ils sont directement exposés et doivent être portés à proximité de la zone de respiration de l'utilisateur. Les entreprises fixent des limites prédéfinies pour chaque type de gaz présentant un risque. Les limites des détecteurs de gaz combustibles sont généralement fixées à 10 % et 20 % de la LIE pour les alarmes de gaz faible et de gaz fort - bien en deçà du danger d'explosion que représente une concentration de 100 % de la LIE. Si un niveau d'alarme de gaz faible ou élevé est atteint, l'appareil avertit le travailleur en temps réel afin qu'il puisse évacuer la zone en toute sécurité et que les équipes puissent examiner la situation.

Défaillance du capteur : Sûre ou dangereuse ?

En cas de défaillance d'un capteur, selon le type de technologie utilisé, la défaillance se produira de l'une des deux manières suivantes : défaillance de sécurité ou défaillance de non-sécurité. La différence est cruciale. Dans le premier cas, le capteur avertit les utilisateurs qu'il ne fonctionne plus correctement. Dans le second cas, le capteur n'avertit pas l'utilisateur et indique 0 % de LIE, ce qui donne à l'utilisateur la fausse impression que tout va bien et qu'il continue à être protégé. 

C'est l'objectif des tests de déclenchement quotidiens : s'assurer que les capteurs qui affichent zéro dans des circonstances normales fonctionnent lorsqu'ils sont exposés à une concentration connue de gaz. Heureusement, la nouvelle technologie du spectromètre de propriétés moléculaires (MPS), que nous présentons ci-dessous, est disponible pour les capteurs de gaz combustibles. Elle permet d'augmenter la confiance, après un test de déclenchement, qu'un travailleur peut surveiller en toute sécurité les gaz inflammables. Les détecteurs de gaz à sécurité intégrée offrent le plus haut niveau de protection et la meilleure chance de ramener le travailleur chez lui en toute sécurité après son service.

Conformité

Souvent, les entreprises doivent prouver que les employés utilisent régulièrement les appareils et que les moniteurs de gaz ont été soumis à des tests de déclenchement et étalonnés selon des intervalles prédéterminés, conformément aux directives réglementaires telles que celles appliquées par l'OSHA et le NIOSH. 

• Test de déclenchement - de nombreux capteurs de gaz fournissent une lecture nulle dans un environnement propre, il est donc important de prouver que le capteur fonctionne correctement. Le test de déclenchement consiste à appliquer une petite quantité de gaz sur le capteur de gaz pour valider le bon fonctionnement du dispositif. Cette étape permet également de confirmer que tous les voyants lumineux, les alarmes sonores et les vibrations du détecteur de gaz fonctionnent comme prévu.  
• L'étalonnage des capteurs de gaz consiste à appliquer une concentration connue de gaz aux capteurs spécifiques d'un détecteur de gaz pendant une durée déterminée afin de confirmer que le capteur fournit des relevés précis. Le processus calibrage peut également corriger la "dérive" du capteur et ajuster les niveaux de mesure du capteur de gaz pour s'assurer que l'appareil fournit des relevés précis. Les étalonnages prennent un peu plus de temps que les tests de déclenchement et ne doivent pas être effectués aussi fréquemment.

Types de capteurs de gaz combustibles LIE

Il existe trois types de capteurs utilisés aujourd'hui pour surveiller et mesurer la limite inférieure d'explosivité (LIE) des gaz combustibles :

• Capteurs à perles catalytiques (pellistors)
• Capteurs infrarouges non dispersifs (NDIR)
• Capteur du spectromètre de propriétés moléculaires (MPS)

Capteurs à perles catalytiques (pellistors)

Le compteur à combustion catalytique a été inventé dans les années 1920. Les capteurs à pellistors utilisent une combustion contrôlée pour détecter et mesurer une variété de gaz inflammables. Les capteurs contiennent deux bobines de platine, chacune étant intégrée dans des billes de céramique distinctes. La première perle est recouverte d'un catalyseur qui favorise l'oxydation lorsqu'elle est exposée à des gaz inflammables, de sorte qu'elle s'enflamme plus tôt que la normale. La deuxième perle est traitée pour décourager l'oxydation catalytique, et sert de référence. La première perle permet la combustion d'une très petite quantité de gaz inflammable - générant de la chaleur et modifiant la résistance de la bobine de platine. La variation de résistance est proportionnelle à la quantité de gaz inflammable présente dans un environnement et se traduit par une lecture de la LIE% sur l'écran du détecteur. 

Les capteurs à pellistors ont cependant quelques inconvénients. En raison de la nécessité de chauffer constamment les billes, ils sont très gourmands en énergie et consomment de l'énergie beaucoup plus rapidement que les autres solutions. Ils sont également très sensibles à l'empoisonnement, l'exposition aux vapeurs des nettoyants et lubrifiants industriels courants (par exemple WD-40) pouvant endommager le capteur de façon permanente. Et comme ils sont calibrés pour un gaz cible, généralement le méthane, ils ont du mal à mesurer avec précision l'exposition à d'autres hydrocarbures avec lesquels ils peuvent entrer en contact.

Capteurs infrarouges non dispersifs (NDIR)

Inventée dans les années 1970, cette technologie utilise la lumière infrarouge, projetée à travers un hydrocarbure gazeux à une longueur d'onde particulière. Les capteurs infrarouges (IR) (parfois appelés capteurs optiques ou infrarouges non dispersifs/NDIR) détectent la présence de gaz inflammables en mesurant précisément l'absorption de la lumière infrarouge à des fréquences spécifiques par diverses molécules d'hydrocarbures. À l'intérieur du capteur, un émetteur infrarouge fait passer la lumière par deux chemins. L'un des chemins est utilisé pour mesurer l'absorption de la lumière par les gaz, l'autre sert de référence. Les détecteurs de lumière sur les deux trajets permettent au capteur LIE de mesurer la quantité de gaz inflammables ou combustibles présents en comparant la quantité de lumière absorbée dans chaque trajet. Les capteurs NDIR présentent le même problème que les capteurs à billes catalytiques, à savoir qu'ils ne lisent avec précision que le gaz pour lequel ils ont été calibrés, et non la gamme potentielle d'explosifs avec lesquels le porteur peut entrer en contact.  

Capteurs du spectromètre de propriétés moléculaires (MPS)

Lancée en 2020, cette nouvelle technologie utilise un capteur avancé pour analyser un gaz, en utilisant les propriétés spécifiques du gaz pour classer de manière appropriée le gaz ou le mélange de gaz dans l'une des six catégories suivantes : hydrogène, mélanges contenant de l'hydrogène ou gaz naturel, et gaz/mélanges légers, moyens ou lourds. Cette technologie de capteur fournit des lectures précises des gaz combustibles pendant sa durée de vie prévue de plus de cinq ans avec une usine calibrage.

Capteur MPS : Le premier détecteur de gaz inflammable sur lequel vous pouvez vraiment compter

Blackline Safety et NevadaNano ont collaboré pour offrir à votre entreprise la prochaine génération de détecteurs de gaz combustible. En combinant le détecteur de gaz G7 et MPS ^TM Capteur de gaz inflammable offrent une fiabilité sans précédent et une précision incontestable, de sorte que les équipes peuvent travailler en toute confiance en sachant que leurs environnements sont vraiment sûrs.

Il s'agit de la première innovation majeure dans le domaine des détecteurs de gaz combustibles depuis quarante ans. Ses caractéristiques et avantages révolutionnaires vont changer la façon dont les entreprises surveillent les environnements à risque de manière innovante. 

Ce détecteur multigaz G7 assure une surveillance simultanée très précise d'une douzaine de gaz inflammables parmi les plus courants, sans qu'il soit nécessaire de l'étalonner en fonction d'un gaz spécifique ou d'utiliser des facteurs de correction. Ces gaz comprennent :

Cette technologie de pointe s'intégrera parfaitement à votre programme de sécurité actuel en matière de détection de gaz, offrant rapidement et facilement un contrôle de sécurité sans précédent pour vos équipes et une efficacité révolutionnaire pour votre entreprise.

Système exclusif de classification des gaz

Les données provenant du capteur MPS sont communiquées au Blackline Safety Cloud pour la création de rapports et la visualisation automatisées. Ces informations permettent aux entreprises, par exemple, de détecter la présence d'hydrogène dans une zone de leur processus où il n'était pas présent lors des mesures précédentes.

Les classifications des gaz et des mélanges de gaz comprennent :

• Classe 1 - Hydrogène
• Classe 2 - Mélange d'hydrogène et d'hydrocarbures
• Classe 3 - Méthane ou gaz naturel
• Classe 4 - Gaz léger ou mélange de gaz léger (éthane, propane, butane, isopropanol)
• Classe 5 - Gaz moyen ou mélange de gaz moyen (pentane ou hexane)
• Classe 6 - Gaz lourd ou mélange de gaz lourd (Toluène ou xylène)

CONNEXION BLACKLINE SAFETY POUR VOS BESOINS EN MATIÈRE DE DÉTECTION DES GAZ COMBUSTIBLES

Nous sommes spécialisés dans l'aide aux entreprises pour répondre aux urgences liées aux gaz toxiques et combustibles en temps réel, avec la sécurité des travailleurs au premier plan. Notre vision est de transformer le lieu de travail industriel grâce à une technologie de sécurité connectée, afin que chaque travailleur ait la confiance nécessaire pour accomplir son travail et rentrer chez lui en toute sécurité.