Memoire Online - à‰tude et modélisation des effets thermiques de bleve sur la sphère de stockage de GPL au niveau de gp2/z.

Nature	Température d'ébullition en c°	TLS(température limite de surchauffe) en c°	Pression à TLS en bars
Ammoniac	-33	83	43,5
Dioxyde de carbone	-79	-6	25,5
Eau	100	280	62,6

Propane	-42	53	18,4
Butane	-1	105	16,7
Ethylène	-104	-24	22,4
Propylène	-48	52	21,4
Isobutane		95	17
Butadiène	-4	104	18,7
Cyclohexane	81	220	18,0
Diméthyle éther	-24	78	21,1
Acide chlorhydrique	-85	11	34,7
Chlorure de méthyle	-29	95	30
Chlorure de vinyle		105	25

Tableau n°1 : quelque produit génère le BLEVE I-6 les differents types de BLEVE

Birck, Maillette, Ye et Cunningham [6] ont effectué une série de tests qui ont consisté à exposer des réservoirs de propane de 300 et 380 litres à des flux thermiques importants.

Dans ce contexte, en réduisant localement l'épaisseur et par conséquent la résistance d'un réservoir, ils ont obtenu un phénomène qui, par ses effets de pression, par l'apparition d'une boule de feu, et bien que la température moyenne du liquide soit inférieure à la température limite de surchauffe, s'apparente à un BLEVE.

Cependant les effets de surpression sont moindres que ceux obtenus consécutivement à la perte de confinement d'un réservoir contenant un liquide dont la température est supérieure à la température limite de surchauffe.

Les auteurs ont choisi d'appeler ce phénomène BLEVE froid car la température moyenne du liquide était très inférieure à la température limite de surchauffe à la pression atmosphérique.

Certains auteurs (Londiche, 1996) [7] suggèrent que des BLEVE qui se sont produits alors que la température moyenne de la phase liquide était inférieure à la température limite de surchauffe du produit concerné, pourraient être expliqués par des phénomènes de stratification de la phase liquide lors de l'échauffement du réservoir soumis à un flux thermique extérieur. C'est ainsi que le liquide aurait bien dépassé, localement, sa température limite de surchauffe.

Birck, Maillette, Ye et Cunningham [4] ont également observé des BLEVE à partir de la

rupture de réservoirs contenant du propane à une température de 54°C, c'est-à-dire supérieure à la température limite de surchauffe à la pression atmosphérique de ce produit.

Ce type de BLEVE se développerait en deux étapes : une brèche apparaîtrait sur le réservoir (sur la partie la moins résistante, le plus couramment en contact avec le ciel gazeux), le liquide se vaporiserait de manière explosive dans le réservoir ce qui repressuriserait violemment ce dernier, et entraînerait sa ruine totale.

Ce mode de rupture est vraisemblablement celui décrit par Venart (Venart, Rutledge et al, 1993 ; Venart et Yu, 1996) [8] qui propose une théorie qu'il nomme Boiling Liquid Compressed Bubble Explosion (BLCBE) et qui suppose :

- la formation et le développement de bulles dans la masse du liquide contenant des

- le gonflement de la masse diphasique, repressurisation, et compression des bulles formées,

- une remise sous pression de la rupture initiale du fait du choc engendré par la compression des bulles formées,

- une violente distribution de la masse diphasique en un fin aérosol et formation d'une onde de choc,

- et l'inflammation éventuelle si le produit mis en jeu est inflammable, avec détonation potentielle.

Les auteurs [4] proposent un diagramme résumant les différents types de BLEVE possibles.

Le diagramme, présenté sur la figure 8 suivante, reste qualitatif dans la mesure où les influences du niveau de remplissage du réservoir et de la taille de la rupture initiale sont encore mal connues et non quantifiées.

BLEVE recensés par [4] ont une cause commune : une perte de confinement amenant à la dépressurisation du contenu du réservoir. Cette perte de confinement peut être notamment due :

Lorsqu'un réservoir est exposé au flux thermique d'un incendie, sa pression interne augmente alors que sa résistance mécanique diminue. Ainsi, la rupture initiale se produit généralement sur la partie du réservoir en contact avec le ciel gazeux. En effet, cette partie est susceptible de s'échauffer plus rapidement que la partie du réservoir en contact avec le liquide (les transferts de chaleur s'effectuant moins bien avec la phase gaz) et les propriétés mécaniques de l'enveloppe s'y dégradent donc d'autant plus vite.

Birck, Maillette, Ye et Cunningham (Birck et Cunnignham, 1994) [9] ont également travaillé sur le déclenchement des BLEVE. Ils ont ainsi exposé la partie en contact avec le ciel gazeux des réservoirs de propane à des incendies et à des torches. Ils ont observé que le processus de ruine du réservoir commençait toujours par l'apparition d'une fissure ou d'une brèche, et qu'une fois cette dernière formée, de la vapeur s'échappait. Ils ont alors noté trois possibilités :

- la fissure se développe conduisant ainsi à une perte totale de confinement et à un BLEVE froid,

- la fissure s'arrête provisoirement, puis repart pour conduire à une perte totale de confinement et à un BLEVE chaud ou intermédiaire.

Il apparaît que la résistance des parois de réservoir et l'évolution de la pression dans ce dernier sont des facteurs déterminants pour ce type de phénomènes. L'évolution de la pression est fonction de la géométrie de la brèche.

Si la brèche est suffisamment petite, le liquide se vaporise pour maintenir la pression dans le réservoir. En l'absence d'incendie externe, l'énergie de vaporisation provient du liquide, ce qui conduit sa pression d'équilibre et sa température à baisser, et ce jusqu'à la pression atmosphérique. C'est le principe de la soupape de sécurité, il y a auto-réfrigération du réservoir.

L'énergie nécessaire pour conduire à la perte totale de confinement provient du contenu du réservoir. L'énergie de la phase vapeur est disponible immédiatement, alors que celle du liquide n'est disponible qu'après un délai correspondant à la durée du changement de phase.

En revanche, pour des réservoirs plus résistants, une dépressurisation peut conduire à une ébullition plus ou moins violente, voire explosive, susceptible de mener à la ruine totale du réservoir.

On peut introduire ici les résultats des modélisations de Birck et Cunningham[9] relatives à des BLEVE chauds. Le modèle qu'ils ont développé table sur les hypothèses suivantes :

- la pression de réservoir chute jusqu'à la vaporisation, - la fraction flashée est calculée adiabatiquement,

- la compression de toute la vapeur dans le volume disponible du réservoir est isentropique. BLEVE "froids"

SHIELD[5] note, d'après des modélisations, que lors de BLEVE dits "froids", la moindre surchauffe du liquide à deux principaux effets :

- il n'y a pas assez d'air entraîné pour permettre la combustion complète de toutes les gouttelettes d'aérosol formées,

- des gouttelettes non brûlées sont susceptibles de retomber au sol et d'engendrer ainsi un feu de flaque.

Le tableau 16 ci-dessous propose une comparaison synthétique entre les BLEVE "froids" et "chauds" d'après [10]

	BLEVE "chaud"	BLEVE "froid"
Instants initiaux	1-Température du liquide initialement au-dessus de la température limite de surchauffe 2- Le réservoir se rompt localement 3- Formation d'un jet 4- Dépressurisation 5- Remontée en pression du réservoir du fait de l'ébullition 6- Ruine du réservoir	1-Liquide en dessous de la limite de surchauffe 2-Ruine du réservoir due à des Effets essentiellement mécaniques
Durée entre la rupture initiale et le rejet à caractère explosif	Quelques dixièmes de secondes après la formation d'une fissure de 20 cm	Quelques centièmes de secondes
Géométrie du réservoir après le BLEVE	Le réservoir est aplati au sol avec émission possible de missiles	Le réservoir est aplati au sol avec émission possible de missiles
Mode de rejet	Boule de feu classique ascendante	Nuage d'aérosol en feu au niveau du sol avec une boule de feu ascendante
Boule de feu	Boule de feu classique ascendante	Nuage d'aérosol en feu au niveau du sol avec une boule de feu ascendante
Effets de surpression	Le bruit de l'onde de choc suggère d'importantes surpressions	Apparaissent relativement réduits d'après le niveau sonore de ce type de BLEVE

Projectiles

De grandes pressions de rupture ont le potentiel d'envoyer des projectiles sur d'importantes distances

Les faibles pressions de rupture limitent probablement la distance parcourue par les projectiles

Conditions nécessaires

Liquide chaud et rupture locale afin

de déclencher une explosion par
surchauffe

Réservoir peu résistant conduisant à sa ruine totale

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I-5 les Produits susceptibles de générer un BLEVE