L’utilisation de fûts et conteneurs en plastique dans des zones dangereuses est-elle sans risque ? Par Newson Gale

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Livre blanc | L’utilisation de fûts et conteneurs en plastique dans des zones dangereuses est-elle sans risque ?

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Contenu

1. Introduction 2. Définition des termes « antistatique », « conducteur » et « isolant » 3. Essais des GRV composites et lignes directrices de l’industrie 4. Normes et conseils pratiques 5. Techniques adéquates de mise à la terre des fûts et GRV antistatiques 6. Exemple de solution de mise à la terre en toute sécurité des conteneurs

antistatiques 7. Conclusion

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Introduction Ces dernières années, les nouveaux conteneurs en plastique portatifs et à faible coût se sont multipliés. Des conteneurs de différentes tailles, depuis les bouteilles de 1 litre aux fûts de 220 litres, en passant par les GRV de 1 000 litres, ont fleuri sur les chaînes d’approvisionnement des industries de procédés dangereux, avec un large éventail de solutions de matériaux d’emballage. Alors que certaines solutions d’emballage nécessitent des plastiques faisant preuve de niveaux spécifiques de compatibilité du matériau avec différents produits, l’un des principaux éléments moteurs de l’emballage en plastique est son coût relativement faible en comparaison avec les récipients métalliques, notamment les fûts et les GRV en métal. L’utilisation croissante des récipients en plastique dans les industries de procédés dangereux est de plus en plus contrôlée en raison des risques associés à l’électricité statique. Ce bref article aborde les questions liées à l’électricité statique sur les emballages en plastique, s’appuie sur des rapports et l’expertise de l’industrie et des organismes de sécurité et fournit des solutions de mise à la terre des récipients non métalliques, en prêtant une attention particulière aux fûts et GRV composites.

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Définition des termes « antistatique », « conducteur » et « isolant » Il est important de définir les termes « conducteur », « isolant » et « antistatique » pour apprécier pleinement la capacité des matériaux à dissiper en toute sécurité les charges électrostatiques des objets correctement mis à la terre (mis à la masse). Les matériaux conducteurs permettent le transfert instantané des charges électrostatiques. Dans les matériaux antistatiques, les charges électrostatiques sont correctement évacuées, mais plus lentement que pour les matériaux conducteurs. Dans les matériaux isolants, ou pour être plus précis, les matériaux peu conducteurs, les charges électrostatiques ont tendance à être retenues sur le matériau et ne sont pas transférées rapidement, même lorsque le matériau est relié à la terre. Il est également important de saisir la différence entre la résistance transversale et la résistance superficielle. La résistivité est déterminée par les propriétés intrinsèques d’un matériau qui résiste à la circulation des courants électriques. La résistivité transversale ρ représente la valeur de résistivité totale d’une section de matériau à travers son volume entier. La résistance globale au transfert de charge se calcule en multipliant la valeur de résistivité du matériau par sa longueur, puis en la divisant par la surface de section transversale à travers laquelle la charge circule.

R = ρl/A Par exemple, la résistance à travers un gros volume de 1 m de long d’une surface de section transversale de 1 m2 de PTFE avec une valeur de résistivité (ρ) de 1019 Ω.m, est égale à 1x1019 ohms. Pour un volume similaire de cuivre d’une valeur de résistivité de 1x10-8 Ω.m, la résistance à travers le cuivre s’élèvera à 1x10-8 ohms. Par conséquent, même si le PTFE est correctement mis à la terre, les charges connaîtront un très haut degré de résistance lors de leur mise à la terre, tandis qu’avec des métaux, les charges connaîtront peu ou aucune résistance et seront immédiatement transférées à la terre.

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La résistance rencontrée par le courant circulant à travers le matériau est influencée par la valeur de résistivité ρ du matériau, ainsi que la longueur et la surface de section transversale de ce matériau. La résistivité superficielle λ représente la résistivité totale sur toute la surface d’un matériau. En substance, un matériau à la résistivité transversale élevée pourrait être conçu pour avoir une faible valeur de résistivité superficielle, ce qui signifie que les charges, qui sinon ne seraient pas aisément transférées par le matériau, peuvent être transférées sur toute sa surface. Le calcul de la résistance superficielle globale est similaire : on utilise la formule R = λ L /L pour calculer la résistance.

La résistance rencontrée par le courant circulant sur toute la surface est influencée par la valeur de résistivité superficielle du matériau, ainsi que la longueur et la largeur de ce matériau. En général, les matériaux peuvent être divisés en trois catégories en fonction des valeurs de résistivité transversale et superficielle.

Classification des matériaux Résistivité volumique, (ρ), Ω.m Résistivité de surface, (λ), Ω/sq

Conductif ρ < 102 λ < 105

Dissipatif 102 ≤ ρ < 109 105 ≤ λ < 1012

Isolant ρ ≥ 109 λ ≥ 1012

Tableau 1 : plage des valeurs de résistivité des matériaux conducteurs, antistatiques et isolants(1)

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En ce qui concerne les risques d’ignition électrostatique dans les zones dangereuses, la bonne utilisation et la spécification des conteneurs fabriqués à partir de matériaux conducteurs, antistatiques et isolants est essentielle à la sécurité des travailleurs et aux procédés dans lesquels ces conteneurs sont utilisés.

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Essais des GRV composites et lignes directrices de l’industrie Un rapport préparé pour le Health & Safety Executive (organisme compétent en matière de sécurité et de salubrité au Royaume-Uni) met en évidence les principaux critères de sélection que les principaux opérateurs en zone dangereuse doivent prendre en considération lors de l’utilisation de conteneurs portatifs dans les zones dangereuses(2). Le rapport a testé et quantifié les niveaux de décharge électrostatique sur les conteneurs de différentes tailles allant des petites bouteilles en plastique de 1 litre aux GRV rigides de 1 000 litres. Les GRV rigides sont fournis dans une large gamme de matériaux de construction variés et peuvent être fabriqués en plastique isolant, en plastique antistatique et en plastique isolant revêtu d’une tôle métallique ou entouré d’un cadre en acier. Les fûts en plastique de 220 litres ne sont pas inclus dans ces essais. La génération et la mesure de la décharge électrostatique a été effectuée conformément à la norme BS EN 13463-1:2001 « Matériels non électriques pour utilisation en atmosphères explosibles. Prescriptions et méthode de base ». Les essais contrôlés en laboratoire ont souligné que les niveaux de décharge électrostatique capables d’enflammer les gaz et les vapeurs couramment utilisés sont possibles dans tous les types de conteneur. Le test d’un GRV composite en plastique, fabriqué avec une couche externe antistatique, a démontré des niveaux sûrs de décharge électrostatique. Cependant, le rapport indique qu’un échantillon représentatif doit être testé afin de déterminer si ces caractéristiques sont cohérentes. Quelques-unes des nombreuses conclusions et recommandations du rapport sont énumérées ci-dessous :

« Dans toutes les conceptions, il est très important que le cadre, ainsi que toutes les autres pièces conductrices, soient reliés électriquement à la terre au cours d’une opération où une charge électrostatique est susceptible de survenir, et qu’ils ne soient pas stockés sur une surface très isolante, sauf en étant mis à la terre séparément ».

La mise à la terre entre le cadre et les parties conductrices des robinets doit être

vérifiée à intervalles réguliers.

Les composants en plastique exposés (par exemple, les robinets et les bouchons de remplissage) doivent être fabriqués à partir de matériaux antistatiques.

Les cadres en métal et les objets conducteurs situés sur les GRV doivent être

« reliés électriquement à la terre » en laissant un temps de relaxation de charge suffisant.

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Une évaluation approfondie des risques doit être effectuée pour déterminer le type de conteneur le plus approprié, en apportant une attention particulière aux potentiels de charge électrostatique et à la présence de gaz et vapeurs inflammables des catégories IIA, IIB et IIC.

Étant donné le très grand nombre et la disponibilité des solutions de GRV, la SIA et la CBA ont publié la « Guidance Notice 51a » (« Note d’orientation 51a ») qui décrit les principaux critères de sélection pour les GRV composites ou en acier inoxydable avec une « feuille antistatique ». Les critères de sélection des GRV dépendent principalement du point d’éclair du solvant utilisé et varient selon que le solvant peut être défini comme ayant des caractéristiques de résistance ou de conductivité électrique. Vous trouverez des informations plus détaillées dans la Note d’orientation, mais les solutions de GRV pour les solvants résistifs (hydrocarbures) et les solvants conducteurs (oxygénés) sont résumées dans le tableau suivant :

Type de GRV Point d'éclair du solvant

<0°C 0 - 40°C >40°C

Composite avec gaine antistatique Non

Non : hydrocarbures Oui : oxygéné Oui

Acier inoxydable Oui Oui Oui

Tableau 2 : Paramètres déterminant la sélection appropriée des GRV composites et en acier inoxydable fabriqués avec des gaines antistatiques(3).

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Normes et conseils pratiques Le problème majeur posé par l’embouteillage des conteneurs plastiques non conducteurs, qu’il s’agisse de GRV, de fûts ou de bouteilles, c’est que le liquide ou solide qui est chargé par son propre mouvement induit des charges sur le plastique. À mesure que le récipient se remplit, une charge croissante continue à s’accumuler sur la surface intérieure du récipient, ce qui crée des charges opposées sur la surface extérieure du conteneur exposé à l’atmosphère dangereuse. La surface extérieure chargée établit des différences de potentiel électrique avec des objets (par exemple des outils, des récipients, des instruments, les doigts de l’opérateur) au sein de l’atmosphère dangereuse, ce qui peut conduire à des décharges d’aigrettes statiques incendiaires. Par ailleurs, si des objets tels que des outils en métal se chargent en raison de la proximité étroite avec des conteneurs en plastiques chargés, et sont eux-mêmes isolés de la terre, ils peuvent plus facilement décharger des étincelles statiques. Les experts et les normes concluent que les conteneurs portatifs fabriqués à partir de plastiques non-conducteurs ne doivent pas être utilisés dans des zones dangereuses, à moins que le processus complet ne soit soumis à des analyses d’experts(2)(4). S’il faut utiliser du plastique, l’inertage de l’atmosphère combustible sera très probablement requis. Bien qu’il existe de nombreux conseils sur les valeurs de résistance devant être obtenues pour mettre des objets métalliques à la terre (par exemple, les camions-citernes, les fûts de 205 litres, etc.) à 10 ohms ou moins, rares sont les conseils pratiques portant sur les valeurs de résistance maximales des fûts ou des GRV antistatiques. Il n’y a qu’une seule norme qui spécifie une valeur de résistance maximale pour les matériaux antistatiques, et elle s’applique uniquement aux GRVS de type C utilisés pour le transport et le stockage de poudres. La norme CLC/TR : 50404 affirme que la résistance à travers un sac GRVS de type C sur ses pattes de mise à la masse ne doit pas être supérieure à 1x108 ohms(5). Actuellement, un certain nombre de fabricants d’emballages proposent des fûts et des GRV antistatiques indiquant plusieurs valeurs de résistance maximales allant de 1x108 ohms à 1x106 ohms, en passant par 1x105 ohms. Un fût composite qui possède une paroi interne en PE normale et une surface extérieure en plastique issue d’un matériau antistatique en est un exemple. Cela ne signifie pas nécessairement que le liquide que contient le fût, même s’il est conducteur, dissipera rapidement sa charge, mais que la surface du fût exposée à l’atmosphère dangereuse ne doit pas générer de différences de potentiel avec d’autres objets reliés à la terre, ni induire des potentiels sur des objets métalliques isolés, à condition d’avoir déployé des techniques adéquates de mise à la terre statique. Comme ces types de conteneurs sont mis plus librement à la disposition des chaînes d’approvisionnement des processus dangereux, les organismes et les organisations qui publient les normes et les lignes directrices relatives au contrôle statique dans les zones dangereuses doivent aborder l’utilisation de ces conteneurs. Ceci est particulièrement important quand il s’agit de l’utilisation de liquides combustibles à faible énergie minimale d’inflammation (MIE). Comme les poudres ont normalement des MIE plus élevées que les liquides, il est important que l’orientation qui va être publiée tienne compte des MIE des

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combustibles liquides, des niveaux de charge de potentiel des opérations d’embouteillage ou de distribution et de la valeur de résistance maximale la plus adaptée du conteneur à la terre. Si, pour des questions économiques ou de compatibilité des matériaux, les fabricants doivent utiliser des conteneurs en plastique portatifs plutôt que des solutions en métal, ils doivent s’assurer que leurs fournisseurs de conteneurs leur procurent des fûts ou des GRV entrant dans la catégorie antistatique si ceux-ci sont destinés à des procédés ayant lieu dans des zones dangereuses.

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Techniques adéquates de mise à la terre des fûts et GRV antistatiques Comme souligné plus haut, la valeur de résistance maximale de 10 ohms à laquelle des conteneurs conducteurs (récipients métalliques) présentant un risque d’accumulation de charge statique doivent être surveillés est bien documentée dans de nombreuses normes et publications sur la sécurité des procédés. Lorsque les valeurs de résistance associées à des matériaux composites qui offrent des fonctionnalités antistatiques sont remises en question, les références sont rares, excepté la norme CLC/TR : 50404 relative aux GRVS de type C, qui recommande une valeur de résistance maximale de 1x108 ohms(5). Si une orientation abordant directement l’utilisation de ces conteneurs est publiée, une autre valeur de résistance peut être jugée appropriée. Cependant, comme la CLC/TR : 50404 est la seule norme qui donne une orientation adaptée aux matériaux antistatiques dans un contexte de zone dangereuse, il s’ensuit que la mise à la terre des fûts et GRV antistatiques doit être contrôlée à 1x108 ohms ou moins. Non seulement le suivi garantit que le système de mise à la terre établit une liaison sécurisée avec le conteneur composite, mais il indique également que la zone du conteneur fabriqué avec un matériau antistatique fonctionne correctement. Ceci est particulièrement important, parce qu’en ce qui concerne les fûts et les GRV métalliques, on peut supposer que le métal va très facilement transférer des charges statiques, pour autant que les inhibiteurs de contact comme les revêtements de peinture et la rouille soient pénétrés par la liaison des pinces du système de mise à la terre. Il est de bonne pratique de surveiller la performance des conteneurs composites afin de s’assurer que les fûts et les GRV en plastique isolant cheminant dans une zone dangereuse sont identifiés et retirés avant que l’embouteillage ou la distribution ne puisse avoir lieu. En outre, comme les fûts/GRV antistatiques sont « composites » de nature, il ne faut pas supposer que les propriétés antistatiques intégrées sont correctement réparties dans toute leur structure. Comme le conteneur composite est soumis à une dégradation au cours de son cycle de vie, il est important de s’assurer que ses propriétés antistatiques sont conservées pendant toute la durée de son utilisation dans des zones dangereuses.

Les charges statiques se déplacent librement à travers le métal, mais peuvent être entravées et s’accumuler sur une surface en plastique.

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Exemple de solution de mise à la terre en toute sécurité des conteneurs antistatiques La liaison d’un système de surveillance de mise à la terre statique au fût est un exemple de suivi de l’intégrité d’un fût antistatique utilisé sur une ligne d’embouteillage. Le système de mise à la terre statique, qui envoie un courant intrinsèquement sûr à travers le fût, surveille le fût à la résistance spécifiée dans la norme CLC/TR : 50404, qui recommande 1 x 108 ohms ou moins. Le chemin de retour du courant au système passe par le fût, sur la surface où celui-ci se trouve. Ce peut être un plateau de balance, une ligne transporteuse ou une tôle d’acier prévue à cet effet, par exemple.

Exemple de technique adéquate de mise à la terre d’un fût antistatique Cette surface est reliée au point de mise à la terre pré-vérifié du site qui, dans cet exemple, est la barre omnibus en cuivre longeant le mur. Le courant revient vers le système de surveillance de la mise à la terre via la barre omnibus mise à la terre. Dans cet exemple, non seulement ce système prouve que le fût composite offre le niveau de sécurité requis de performance statique dans un circuit continu surveillé à 1x108 ohms, mais il démontre également que le fût a une liaison continue à la barre omnibus pour la durée du processus d’embouteillage. S’il est impossible d’installer le fût sur une surface métallique mise à la terre, alors deux pinces séparées peuvent être montées sur les côtés opposés du bord supérieur du fût. Une pince unique à 2 pôles peut aussi surveiller l’intégrité de sa liaison au fût grâce à deux embouts situés sur la pince de mise à la terre. Selon la méthode de connexion préférée, le système de mise à la terre prouve que le fût est relié à la terre pendant la durée du processus d’embouteillage.

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Le système de mise à la terre doit s’emboîter avec la ligne d’embouteillage des fûts, de sorte que, si le fût n’a pas été mis à la terre par l’opérateur ou n’est pas antistatique, l’embouteillage soit impossible et qu’aucune charge statique ne puisse s’accumuler sur le fût.

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Conclusion Si des conteneurs en plastique portatifs doivent être utilisés dans des zones dangereuses, il faut s’assurer que ceux-ci sont capables de dissiper l’électricité statique en toute sécurité lorsqu’ils sont mis à la terre. Pour éliminer le risque d’ignitions électrostatiques incendiaires, le matériau du conteneur, et en particulier la surface exposée à l’atmosphère dangereuse, doit être antistatique. Lorsque les conteneurs sont en cours d’embouteillage ou de vidange, il est tout aussi important d’utiliser des systèmes de mise à la terre statiques qui peuvent déterminer si le fût est réellement antistatique à une résistance maximale de 1x108 ohms. Cela garantit que les conteneurs « non certifiés » en plastique normal ne pourront pas être utilisés dans la zone dangereuse. Un système de mise à la terre statique veille également à ce que le contenu antistatique du conteneur ne se soit pas dégradé en raison des effets du cycle de vie normal et exerce correctement sa fonction de sécurité prévue consistant à dissiper les charges électrostatiques potentiellement dangereuses de sa surface, une fois relié à la terre.

Références (1) “Electrostatic Ignitions of Fires and Explosions”, Pratt, T.H., Center for Process Chemical Safety (2000). (2) Research Report RR804 “Plastic Containers for flammable liquids/hazardous areas, Electrostatic Risks”, Health & Safety Laboratory (2010). (3) “Use of IBCs for Oxygenated Solvents and Hydrocarbon Solvents”, Solvents Industry Association & Chemical Business Association, (2003). (4) “Avoiding Static Ignition Hazards in Chemical Operations”, Britton, L.G., Center for Process Chemical Safety (1999). (5) CLC/TR 50404: “Electrostatics. Code of practice for the avoidance of hazards due to static electricity”, CENELEC (2003).

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À propos de Newson Gale Cet article a été remis à CurTec par Newson Gale. Si vous souhaitez en savoir plus sur les techniques de mise à la terre des conteneurs antistatiques, notamment les fûts et les GRV, veuillez contacter Newson Gale Vous pouvez également demander un exemplaire GRATUIT du Manuel d’application de mise et de liaison à la terre mis à jour de Newson Gale.

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