Zone 20

Définition

La zone 20 correspond au niveau de risque le plus élevé parmi les zones présentant un risque d'explosion de poussières, conformément aux directives européennes ATEX 2014/34/UE et 1999/92/CE. Elle désigne une zone dans laquelle une atmosphère explosive dangereuse, sous la forme d'un nuage de poussière inflammable, est présente en permanence, pendant de longues périodes ou fréquemment.

Dans le domaine du traitement des poudres, la zone 20 correspond généralement à l'intérieur des appareils transportant de la poussière : la chambre de mélange d'un mélangeur, l'intérieur des silos, des cyclones, des boîtiers de filtres, des écluses à roue cellulaire, des vis sans fin et des systèmes de transport pneumatique. À titre indicatif, la zone 20 correspond à une exposition supérieure à environ 1 000 heures par an.

Classification par rapport aux zones 21 et 22

La classification en zones détermine la catégorie d'appareils et le niveau de protection des équipements (EPL – Equipment Protection Level) autorisés pour les appareils électriques et non électriques. Pour la zone 20, des appareils de catégorie 1D avec un EPL Da sont requis ; ils doivent rester sûrs même en cas de survenue simultanée de deux défauts indépendants.

Types de poussières et groupes d'explosivité

Les poussières inflammables sont classées en groupes aux fins de la protection contre les explosions, ce qui influe sur le choix des équipements et des mesures de protection :

• IIIA : peluches inflammables
• IIIB : poussières non conductrices• 
• IIIC : poussières conductrices, telles que les poussières métalliques

Dans le cas des poussières conductrices du groupe IIIC, les exigences en matière de conception des boîtiers et d'étanchéité sont plus strictes, notamment en ce qui concerne les indices de protection IP, car les dépôts et les nuages de poussière peuvent en outre s'accompagner de conductivité électrique et de formation d'étincelles.

Pertinence dans la technique mixte

Lors du remplissage, du mélange et de la vidange, un nuage de poussière se forme dans la cuve de mélange en raison de sa conception. Au-dessus du mélange se trouve un volume de gaz libre dans lequel ce nuage se propage. Dès lors que le produit traité est inflammable, la cuve de mélange doit donc systématiquement être considérée comme une zone 20, quel que soit le degré de propreté de l'environnement de l'appareil.

Produits typiques entraînant un classement en zone 20 :

• poudres d'origine végétale : farine, sucre, amidon, épices en poudre, lait en poudre, cacao
• poudres chimiques et pharmaceutiques : pigments, principes actifs, additifs
• Poudres métalliques : aluminium, magnésium, fer, graphite

• Matières plastiques : poudres de PE, de PP et de PVC, ainsi que des granulés fins

   

Exigences applicables aux appareils en zone 20

Éviter les sources d'inflammation

• Limitation des températures de surface de tous les composants en contact avec le produit et des composants adjacents à des valeurs nettement inférieures à la température minimale d'inflammation de la poussière
• mise à la terre électrostatique et liaison équipotentielle de tous les éléments conducteurs de l'installation, y compris les cuves, les outils de mélange, les tuyauteries et les portes
• Prévention structurelle des sources d'inflammation mécaniques grâce à des jeux définis entre les pièces rotatives et le boîtier
• Surveillance de la température et de l'état des paliers, des passages d'arbres et des entraînements
• Éviter les espaces morts dans lesquels la poussière peut s'accumuler et se consumer

Limiter les répercussions

Étant donné qu'une atmosphère explosive est considérée comme présente en permanence dans la zone 20, il est rarement possible de maîtriser le risque uniquement en évitant les sources d'inflammation. En règle générale, des mesures de protection contre les explosions intégrées à la conception viennent s'y ajouter :

• Conception de l'appareil résistante aux coups de bélier, dimensionnée en fonction de la surpression d'explosion réduite
• Décharge de la pression d'explosion par des disques de rupture, des clapets anti-explosion ou des systèmes de décharge sans flamme
• Prévention des explosions grâce à des systèmes d'extinction rapide
• Isolation contre les explosions par rapport aux parties de l'installation situées en amont et en aval
• Inertage, par exemple à l'azote, associé à une surveillance de la teneur en oxygène

Le calcul repose sur les paramètres techniques de sécurité du produit : valeur Kst, surpression maximale d'explosion pmax, énergie minimale d'inflammation et température minimale d'inflammation. Si des liquides inflammables ou des solvants sont ajoutés à la poudre, le mélange hybride doit également être évalué.

Étanchéité et délimitation des zones

Une version étanche à la poussière de l'appareil limite la zone 20 à l'espace intérieur. Des joints d'étanchéité de haute qualité au niveau de l'arbre et du boîtier, des raccords de sortie présentant peu d'espaces morts et des trappes d'inspection à fermeture étanche empêchent la poussière de s'échapper dans l'environnement. La zone adjacente peut ainsi souvent être classée en zone 22, voire comme zone non explosive, ce qui réduit considérablement les exigences applicables aux équipements périphériques.

Responsabilité de l'exploitant

La délimitation des zones relève, sur le plan juridique et technique, de la responsabilité de l'exploitant. Elle s'inscrit dans le cadre de l'évaluation des risques, sur la base des conditions de processus concrètes, des données relatives aux substances et des concepts de protection, et doit être justifiée de manière compréhensible dans le document relatif à la protection contre les explosions. Le nettoyage régulier, la formation du personnel et la mise à jour des paramètres en cas de modification des formulations ou des matières premières font partie des obligations organisationnelles.