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

1

UNIVERSITE D'ORAN ES-SENIA

Institut de Maintenance et Sécurité Industrielle
Département de Sécurité Industrielle et Environnement

MEMOIRE DE FIN D'ETUDES POUR L'OBTENTION DU DIPLOME
MASTER PROFESSIONNEL EN SECURITE INDUSTRIELLE

OPTION : SECURITE INDUSTRIELLE PREVENTION / INTERVENTION

ETUDE ET MODELISATION DES EFFETS THERMIQUES DE BLEVE SUR LA SPHERE DE STOCKAGE DE GPL AU NIVEAU DE GP2/Z

THEME :

Présenté : Le 03 Juillet 2011

Par : BENYAMINA NOURREDINE encadré par PR LOUNIS ZOUBIDA Devant le jury :

Mr A. HAMOU Professeur, U. D'Oran Es Senia Président

Pr Z. LOUNIS Maitre de conférences A, U. D'Oran Es Senia Rapporteur

Mr B. BOUHADIBA Maitre Assistant A, U. D'Oran Es Senia Examinateur

Mr N.BENATIA Maitre Assistant B, U. D'Oran Es Senia Examinateur

2

Sommaire

Introduction générale 1

La partie théorique

Chapitre I: La description du phénomène de BLEVE

I -1-introduction 4

I-2 Définition d'un BLEVE 4

I-3 la théorie de BLEVE ..5

I-4 la chronologie deBLEVE 7

I -5- les Produits susceptibles de générer un BLEVE 9

I-6- les différents types de BLEVE 1-7- chronologie de BLEVE (retours des expériences) Chapitre II : les caractéristiques Physico-chimiques des GPL	10 13
II-1Origines de GPL	.15
II-2 les caractéristiques physico-chimique de GPL	16
II-2-1 Liquéfaction par compression	.16
II-2-2 Liquéfaction par refroidissement	17
II-3Masse Volumique	.17
II-4 Températures caractéristiques	19
II-5 Tension de vapeur	.19
II-6 Combustion des GPL	20
II-7 Pouvoir calorifique	...20
II-8 Explosivité	21
II-9 Autres caractéristiques	..21
Chapitre III : les causes et les conséquences de BLEVE
III -1-Les causes de bleve	.23.

III -1-1 Les paramètres génèrent un BLEVE 23

III -1-2 Les autres causes 24

3

III -2 les Conséquences d'un BLEVE ..25

III -2 -1 L'onde de Choc 26

III-2 -2 Projection de débris .26

III -2 -3 le flux thermique 27

La partie expérimentale

Chapitre IV : analyse de risque de BLEVE par la méthode "arbe de defaillance " et "Hazop "

ÉV -1 la méthode arbe de défaillance ...29

ÉV -2 la méthode HAZOP 31

ÉV - 2-1 origines de la méthode .31

ÉV -2-2 Historique et domaine d'application 31

ÉV - 2-3 Objectif ..32

ÉV - 2-4 Application de la méthode HAZOP sur la sphère de stockage GPL 32

ÉV -2-5 Déroulement de la méthode .34

ÉV -2-6 étude HAZOP de la sphère 420 /6105A/G (sphère de stockage de GPL) 35

Chapitre V- modélisation des effets thermiques d'un BLEVE sur La sphere de stockage de GPL

V -1-effet thermique 40

V -1-1 Caractéristiques de la boule de feu ..40

V-1 -2- Démarche de détermination des effets d'un flux thermique sur l'homme par les

différentes approches 41

V -1-2- 1 approche d'eisenberg 43

V-1-2- 2 approches du T.N.O ..45

V-1 -2- 3 synthèse de HYMES 47

V-1-3 Les modèles de calcule de BLEVE 48

V-1-4 approche de simulation de l'effet thermique de bléve sur la sphère de GPL par les

différentes modèles ..53

4

V-1 -4-1 approche de simulation de l'effet thermique par le modèle TNO

		54
	la boule de feu	54
+	Calcul du diamétre de la boule de feu	55
+	Calcul de la durée de la vie de la boule de feu	.56
+	Calcule de la hauteur de la boule de feu	57
+	vitesse de propagation	57
+	Puissnce de la boule de feu	59
+	Intensité de la boule de feu	60

les Effet de reyonnement ...................................................................................61

+ Distance correspondante au seuil de létalité : (5 Km /m²) (mortalité de 1% par

brûlure) 61

+ le flux thermique 62

La Zone létale ..63

la zone de danger .64

V-1-4-2 approche de simulation de l'effet thermique par le modèle C.C.P.S 67

V-1-4-3 approche de simulation de l'effet thermique modèle duT.R.C 72

V -1-4-4 Le flux thermique global en cas de BLEVE (complexe GP2/z) 77

V-1-4 -5 Résumée sur la modélisation des effets thermiques 79

V-2 Effets de surpression 80

> Distance d'isolement relatif au seuil de létalité (140 mb) .81.

> Distance d'isolement relatif au seuil de blessure significatives (50 mb) .82

V -3 -Effets missiles	83
V -4 Synthese sur le calcule de BLEVE (GP2/z)	84
Chapitre VÉ : prévention - précaution contre le BLEVE
VI-1-prévention du BLEVE	86
VÉ -2- Protection technologique	..88

5

Conclusion générale

	92
Recherche bibliographique	..94
Liste des tableaux mentionnés
Tableau 1 : les produits susceptible de générer le BLEVE	10
Tableau 2 : comparaison entre BLEE "chaud" et BLEVE "froid"	.13
Tableau 3 : chronologie de BLEE	14
Tableau 4 : Températures caractéristiques	...20
Tableau 5: le Pouvoir calorifique	21
Tableau 6 : Le temps de survenance de BLEVE en fonction de la masse de la sphère	25
Tableau 7: effets de surpression	27
Tableau 8 : le rayon d'évacuation en fonction de la dimension des réservoirs	28
Tableau 9 : étude HAZOP de la sphère 420 /6105A/G (sphère de stockage de GPL)	37

Tableau 10 : Valeurs de référence relatives aux seuils d'effets de surpression et thermiques sur

l'homme 44

Tableau 11 : valeurs de référence relatives aux seuils d'effets thermiques sur les structures

(constructions) 44

Tableau 12 : Approche d'Eisenberg pour le calcul expérimental de la grandeur ö^4/3t 45

Tableau 13 : Calcul du PROBIT en fonction des valeurs expérimentales données .44

Tableau 14: Calcul du PROBIT par la méthode TNO, par des valeurs expérimentales

d'Einsberg 45

Tableau 15: Seuils d'effets retenus par Hymes 50

Tableau n°16 : La masse de la sphere de GPL en fonction de taux de remplissage .56

Tableau 17:Le diametre de la boule de feu par le modéle de TNO ...57

Tableau 18 :Le temps de combustion de la boule de feu ( durée de vie de la boule

de feu ) .58

Tableau 19 :La hauteur de la boule de feu par la méthode TNO 59

Tableau 20 :la vitesse de propagation de la boule de feu par la méthode TNO 60

Tableau 21 :Calcul l'energie theorique libérée en fonction de la masse par la méthode

6

TNO .61

Tableau 22:Calcul de la puissance de la boule de feu par la méthode TNO 62

Tableau 23 :Calcul de l'intensite de la boule de feu par la méthode TNO .63

Tableau 24 :Les distances correspands au seuils de létalité avec un flux thermique de

5KW/m² 64

Tableau 25:Le flux thermique en fonction des distances de seuils de létalité .65

Tableau26: La zone de forte probabilité de brulures mortelle en m 66

Tableau 27: Le rayon de Zone de danger 67

Tableau28: Récapitulatif des modélisations des effets thermiques du BLEVE par le modèle

de TNO 68

Tableau29: Le diamètre de la boule de feu d'après le modèle C.C.P.S .69

Tableau30: Le temps de combustion de la boule de feu d'après le modèle C.C.P.S 70

Tableau 31: Le rayon de la boule de feu d'après C.C.P.S 71

Tableau 32: La hauteur de la boule de feu d'après C.C.P.S 71

Tableau 33 : récapitulatif des résultats calculés par la méthode CCPS ......73

Tableau34: Le rayon de la boule de feu d'après T.R.C .74

Tableau35: le diamètre de la boule de feu d'après T.R.C ... 75

Tableau 36: Le temps de combustion de la boule de feu ( durée de vie de la boule de feu

d'après T.R.C	75
Tableau37: Les distances correspondantes au seuil de létalité d'après T.R.C	... 76
Tableau 38: le flux thermique de la boule de feu d'après T.R.C	77
Tableau 39 : Récapitulatif des résultats obtenus pour le bléve par la méthode
de TRC	.78
Tableau 40: Effet de suppression sur les structures	83

7

Tableau 41: Les distances relatives au seuil de létalité (surpression de 140 mbars) 83

Tableau42: distances relative au seuil de blessures significatives (50 mb) 84

Liste des Figures

Figure 1 : BLEVE d'un réservoir de GPL 5

Figure 2: Courbe de tension de vapeur saturante et de droite limite de surchauffe 7

Figure 3 : Courbes de vapeur saturante et de température limite de surchauffe du propane et du butane (données issues de la base de données publiques DIPPR) 7

Figure 4 : citerne transportant un gaz liquéfie 8

Figure 5 : la chronologie d'un BLEE 9

Figure 6 : Diagramme résumant les différents types de BLEVE possible ...12

Figure : raffinage de pétrole .13

Figure 8 : la température d'ébullition de GPL .19

Figure 9 : Le GPL est lourd par apport à l'air .19

Figure 10 : Le GPL liquide est pus léger par apport à l'eau 20

Figure 11: la courbe de Tension de vapeur .20

Figure 12 : page d'inflammabilité de GPL ..22

Figure 13 : les causes de BLEE 26

Figure 14 : Arbre des causes et des séquences accidentelles menant au BLEE 32

Figure 15 : la sphère de stockage de GPL ...34

Figure 16 : PID de la sphère de stockage de GPL (420 /6105A/G) ...35

Figure 17 : le déroulement de la méthode HAZOP 36

Figure 18 : la relation entre la charge thermique et la probabilité de décès 46

Figure 19 :la masse de la sphere en fonction de taux de remplissage .56

Figure20 :le diametre de la boule de feu ..57

Figure 21 : le temps de combustion de la boule de feu (durée de vie de la boule de

feu) 58

Figure 22 : les distances correspondent aux seuils de létalités 63

Figure23 :le diametre de la boule de feu d'apres le modele C.C.P.S 68

8

Figure 24 : le temps de combustion de la boule de feu d'après C.C.P.S 69

Figure25 : le rayon de la boule de feu d'après le modèle T.R.C 73

Figure 26 : les distances correspands au seuil de létalité 75

Figure 27 : les sphères de stockage de GPL 78

Figure 28 :distance correspands au seuils de letalites (140 m bar ) 83

Figure 29 :destance correspands au seuils de blessures signeficatifs (50m bar ) 84

Figure 30: BLEVE de FEYZIN (1966) dépôt de GPL (Localisation des plus gros

missiles projetés) 85

Figure31 : Vue extérieure d'une sphère et de ses équipements de sécurité .92

Figure32 ;les équipements de sécurité sur une sphère de GPL 92

Figure33 :Rampe d'arrosage sur sphère 94

REMERCIEMENTS

A travers cette étude nous tenons à remercier tous ce qui contribue de loin ou de prêt à la réalisation de ce projet de fin d'étude en master sécurité industrielle : prévention /intervention notamment l'ensemble des enseignants de l'institut de maintenance et sécurité industrielle et surtout les enseignants de département de sécurité industriel et l'environnement

Comme n'oublie pas l'enseignant l'encadreur ^Melle LOUNIS ZOUBIDA pour l'aide à la réalisation de ce travail et son collaboration qu'elle aboutit un travail complet.

9

MR : Ben yamina Noureddine

10

INTRODUCTION GENERALE

Le concept de sécurité n'a pas été découvert pendant l'avènement de l'ère industrielle. Il était inscrit dans le caractère de l'homme dès l'origine de l'humanité. Ainsi, l'homo sapiens avait le réflexe de s'éloigner du feu car l'expérience lui avait appris que celui-ci était dangereux pour lui. Il avait donc un réflexe de sécurité. Mais qu'est-ce que la sécurité ?

Selon le « Petit Larousse », sécurité se dit d'une situation où l'on n'a aucun danger à craindre. Cette définition générale, reposant sur le principe du risque zéro, n'est pas adaptée aux activités humaines (alimentation, transport, vie quotidienne, loisirs, etc.) où l'on parle de risque acceptable. Se référant à l'industrie et, plus particulièrement, au fonctionnement des procédés, la sécurité peut être définie comme l'aptitude d'un système à fonctionner en maîtrisant, à un niveau acceptable, les risques pour les personnes, les biens et l'environnement.

La sécurité est devenue un problème d'éthique dans les pays industrialisés.

Les résultats en matière de sécurité reflètent la qualité de l'organisation générale de l'entreprise.

De bons résultats engendrent la confiance auprès des clients, des actionnaires, des analystes financiers et des riverains des installations de production, catégories de personnes appelées « stakeholders » par les Anglo-Saxons. À l'inverse, il n'est pas besoin de rappeler les conséquences des catastrophes telles que Seveso, Bhopal, Three Miles Island, Flixborough, Amoco Cadiz. À côté de pertes considérables en vies humaines, en argent, en image, certains de ces événements ont entraîné la disparition de la société concernée. Les statistiques des

sociétés d'assurance montrent que plus de 70 % des PME qui ont un sinistre important disparaissent dans les trois années qui suivent.

De bons résultats ne sont jamais dus au hasard mais sont le fruit d'une politique volontariste mise en place par la direction de l'entreprise. Cette politique nécessite des ressources humaines, financières, techniques et l'implication des employés à tous les niveaux de la hiérarchie. Mais ce n'est qu'après plusieurs années d'effort que des résultats concrets deviennent visibles.

11

Toute activité humaine comporte une part de risque et d'incertitude. L'industrie qui, par définition, met en oeuvre des outils de production complexes dans un monde incertain, de plus en plus compétitif et où tout s'accélère, n'échappe pas à cette problématique. Ces outils sont souvent un potentiel de danger et une source de risques.

Le développement industriel a pour conséquence, l'accroissement des capacités de production et de stockage des produits dangereux dans l'enceinte des usines.

Ainsi, parallèlement au développement économique, depuis d'un siècle, dans les industries, il existe des installations servant à stocker, transformer, traiter, véhiculer ou utiliser de quelque manière que ce soit une quantité de plus en plus important des produits dangereux, le nombre important de sites industriels, combiné à la quantité et à la nature des matières stockées forment un contexte particulièrement exposé aux accidents majeurs.

En effet, les accidents liés à l'endommagement d'un réservoir peuvent engendrer des phénomènes accidentels tel que BLEVE, UVCE, dispersion atmosphérique complexes et variés et donne lieu à des évènements non désirés comme incendie, explosion, pollution.

Lorsqu'on les évoque, on ne peut s'empêcher de penser aux conséquences dramatiques qu'ils peuvent engendrer sur les biens, les personnes et l'environnement.

Au milieu industriel plusieurs accidents majeurs ont été enregistrés depuis l'ère industrielle, la majorité de ces accidents entraine une perte de vie importante, destruction et dégâts matériels énorme et pollution pour l'environnement.

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PROBLEMATIQUE

Le monde industriel a connu plusieurs accidents majeurs de type BLEVE sur des sphères de stockage de GPL sous pression comme l'accident de MEXICO, Feyzin en France qui ont conduit à des dégâts énormes sur les personnes ,les biens et sur l'environnement à cause de non respect de la réglementation concernant la sécurité des installations, manque des études de danger réelles sur les effets des risques technologiques .

Le but de ce travail est de faire une étude réelle de danger sur les effets de bléve sur les sphéres de stockage de GP2/Z en se basant sur des modèles connus dans la littérature afin de dresser un tableau détaillé sur les anomalies existantes en matière d'exploitation et danger de cette zone de stockage. Ceci dans le but d'attirer l'attention des responsables de cette unité sur les dangers qu'ils peuvent encourrer en cas ou un bléve peut survenir par inadvertance ou intentionnellement. Des mesures de protection des personnes, des biens et de l'environnement s'imposent d'une façon accrue au niveau de cette usine à cause du non respect des mesures de sécurité.

Notre travail est composé de deux parties : partie théorique et partie expérimentale

1-la partie theorique : consiste à identifier le phénomène de BLEVE spécifique sur une sphère de GPL et voir les causes et les conséquences de ce phénomène.

Chapitre I : Description du phénomène de BLEVE

Chapitre II : les Caractéristiques des G.P.L

Chapitre III: les causes et les conséquences de BLEVE

2-la partie expérimentale Objectifs de la ^2emeparie :

analyser le risque de BLEVE par la méthode HAZOP sur la sphère de stockage de GPL et faire des modélisations des effets thermiques d'un BLEVE en utilisant des formules empériques des trois modèles le plus connue (TNO, CCPS, TRC,...)

Les chapitres concernant la 2 ^eme partie :

Chapitre I V : analyse de risque de BLEVE par la méthode HAZOP

Chapitre VI : calcul des effets de BLEVE Chapitre VII : la prévention du BLEVE

13

ChapitreI: LA DESCRIPTION DU

PhéNOMèNE DE BLEVE

14

Chapitre I: La description du phénomène de BLEVE I -1-Introduction

Le stockage de GPL est soumis à plusieurs risques potentiels comme le BLEVE, UVCE, fuite

de gaz toxique,

Tous les stockages de gaz liquéfiés sous pression sont susceptibles d'être le siège d'un BLEVE [1].

L'occurrence d'un BLEVE est liée à la rupture brutale d'un réservoir de gaz liquéfié, survenant lorsque le réservoir est soumis à une agression thermique ou mécanique. Le phénomène de BLEVE est donc l'effet domino d'un événement précurseur tel que l'impact d'un projectile, l'échauffement par un feu de torche impactant, sur Surremplissage, ... .

I-2 Définition d'un BLEVE

B.L.E.V.E. est l'abréviation anglaise de « Boiling Liquid Vapor Explosion» qui pourrait être traduit en français par « Explosion de vapeur en expansion d'un liquide en ébullition ».

Désigne un type d'explosion pouvant survenir:

- sur des réservoirs contenant des liquides (aussi bien de l'eau que du propane ou autre), -sous pression

- à une température supérieure à une limite de surchauffe.

LE BLEVE peut-être défini [2] comme la "vaporisation violente à caractère explosif consécutive à la rupture d'un Réservoir contenant un liquide à une température significativement supérieure à sa température d'ébullition à la pression atmosphérique".

Figure n°1 : BLEVE d'un réservoir de GPL

15

Tous les stockages de gaz liquéfiés sous pression sont susceptibles d'être le siège d'un BLEVE. En effet, le BLEVE est associé avant tout à un changement d'état à caractère explosif, et non à une réaction de combustion. Aussi, il n'est pas nécessaire que le produit concerné soit inflammable pour parler de BLEVE.

Les effets d'un BLEVE sur l'environnement se manifestent généralement de trois manières : - Effets de pression : propagation d'une onde de surpression,

- Effets missiles : projection de fragments à des distances parfois très importantes,

- Effets thermiques : dans le cas d'un BLEVE de gaz liquéfié inflammable, rayonnement de la boule de feu.

C'est le boiling liquid expanding vapor explosion. [3]C'est un phénomène très rapide ou un hydrocarbure monte en brulant et génère une boule de feu qui grille tout sur quelque centaines de mètre. Les expériences malheureusement connue avec des bleve sont celle de mexico et une autre en Espagne .cela peut arriver au GPL, mais pas avec le GNL

Le GNL à pression atmosphérique ne peut pas générer un bleve. Ce n'est physiquement pas possible .le bleve n'existe pas sur le GNL à pression atmosphérique. Pour être en condition d'avoir un bleve ; il faudrait atteindre une pression supérieur à 19 bars, ce qui n'est le cas dans l'atmosphère, ni dans les réservoirs. On est à 250 millibars moins de 1 bar.

I-3 La théorie de BLEVE

La théorie du BLEVE fait appel à la notion de température limite de surchauffe (TLS).

Lorsqu'on transfère, à pression donnée, de la chaleur à un liquide, celui-ci subit une augmentation de température, jusqu'à atteindre son point d'ébullition et à former des bulles de vapeur qui se développent sur les sites actifs que sont les impuretés et les interfaces avec les parois. Lorsqu'il n'y a pas suffisamment de sites de nucléation dans le liquide, le point d'ébullition peut être dépassé sans qu'il n'y ait d'ébullition. Dans ce cas, le liquide est dit surchauffé.

Il existe cependant une limite de température, à une pression donnée, au-delà de laquelle se développent des bulles de vapeur dans tout le liquide, même en l'absence de sites de nucléation. Cette limite est la température limite de surchauffe.

Considérons, un gaz liquéfié pur à l'équilibre thermodynamique dont l'état est présenté par le point A. Si on lui fournit de la chaleur, le point représentatif de son état se déplace sur la courbe de vapeur saturante jusqu'à rejoindre le point B. Le gaz peut alors passer, par dépressurisation brutale, à l'état représenté par le point E en restant, au moins momentanément, surchauffé, à l'état liquide avant de se vaporiser plus ou moins rapidement. En revanche, un gaz dont l'état est représenté par le point C de la courbe de tension de vapeur, qui est dépressurisé brutalement à la pression atmosphérique (c'est à dire supérieure à la température pour laquelle, à la pression atmosphérique, le liquide ne peut pas rester en état de surchauffe)(point D) .subit une vaporisation homogène, rapide et totale à caractère explosif, car il ne peut subsister à l'état liquide à une température supérieure à sa température limite de surchauffe.

16

Lorsque l'on transfère de la chaleur à un liquide, la température de celui-ci augmente sa jusqu'au point d'ébullition pour former des bulles de vapeurs se développant sur les impuretés et les interfaces avec les solides.

Lorsqu'il n'y a pas suffisamment de sites de nucléation dans le liquide, le point d'ébullition peut être dépassé sans qu'il y ait d'ébullition. C'est ce qu'on appelle un liquide surchauffé.

Figure n°2: Courbe de tension de vapeur saturante et de droite limite de surchauffe

La notion de BLEVE se réfère uniquement à la température limite de surchauffe (TLS) du produit :

- la transformation B-E, qui se produit en dessous de la température limite de surchauffe à pression atmosphérique, est généralement appelée « BLEVE froid »

- la transformation C-D, qui se produit au-dessus de la température limite de surchauffe à pression atmosphérique, est généralement appelée «BLEVE chaud».

Figure n°3 : Courbes de vapeur saturante et de température limite de surchauffe du propane et du butane (données issues de la base de données publiques DIPPR).

La zone dite de « fonctionnement normal » correspond aux conditions de température et de pression usuellement rencontrées en exploitations. La température de stockage impose la pression dans le réservoir : par exemple pour le propane stocke à 20 c° la pression est de 8.4 bars absolus.

17

Pour qu'un BLEVE chaud se produise, il faut donc que la pression d'éclate du réservoir soit bars pour du propane et 17 bars pour du butane. Pour des pressions inférieures la rupture conduit à un BLEVE « froid ».

La distinction entre BLEVE « froid » et BLEVE « chaud » decrire ci-dessus est théorique. En pratique, la transition entre les deux s'effectue de manière continue.

L'analyse du retour d'expérience montre qu'il est difficile de distinguer, a posteriori, un BLEVE « froid » d'un BLEVE « chaud » car leurs effets sont très semblables.

Aussi, dans la suite de la fiche, il sera fait référence au phénomène de BLEVE comme la vaporisation explosive d'un liquide porté brutalement à une température significativement supérieure à sa température d'ébullition à la pression atmosphérique, sans distinction entre BLEVE froid et BLEVE chaud.

I-4 Le développement et la chronologie de BLEVE

I-4-1 Le développement de BLEVE

Johnson et Pritchard [4] ont effectué sept essais de BLEVE de réservoirs remplis d'une ou de deux tonnes de G.P.L. Six expériences ont été réalisées à partir de butane, pour différents niveaux de remplissage et de pression. Dans quatre de ces six essais, le produit rejeté a été enflammé et a donné matière à une boule de feu. Une septième expérience, avec du propane, a également donné matière à l'apparition d'une boule de feu.

Suite à l'observation des résultats de Johnson et Pritchard, (Shield, 1995a) [5] distingue cinq étapes du développement d'un BLEVE.

Etape 1 : Le réservoir se rompt, des fragments sont éjectés et une onde de surpression est engendrée par la détente de la phase gazeuse. Cette onde est suivie d'une onde de dépression .

Etape 2 : Un nuage de gouttelettes, qui se vaporisent adiabatiquement alors que la pression dans le nuage diminue, est éjecté. La quantité de vapeur produite à partir des gouttelettes est largement supérieure à la quantité de vapeur libérée à l'étape 1 précédente.

Au cours de cette étape, il y a peu de mélange avec l'air ambiant alors que le nuage s'étend. La vaporisation continue jusqu'à ce que la pression du nuage soit égale à la pression ambiante, le volume du nuage étant alors égal au volume de vapeur flashée à la pression ambiante et à la température de saturation correspondante (plus une légère correction du fait de la présence de gouttelettes).

Si la vitesse radiale d'expansion du nuage excède la vitesse locale du son dans la zone de dépression suivant l'onde de surpression engendrée par l'expansion de la phase vapeur (étape 1), une onde de choc due à l'évaporation instantanée du liquide peut se former et engendrer un état turbulent au sein du nuage.

Cette seconde onde de choc n'est observée que lors d'expérimentations pour lesquelles le niveau de remplissage est assez important. Pour des taux de remplissage trop faibles, l'onde de dépression suivant l'onde de surpression revient plus lentement à la pression ambiante et il est probable, dans ce cas de figure, que l'onde de choc formée par la vaporisation instantanée du liquide soit d'une magnitude moindre que l'onde de dépression. Néanmoins, même dans ce dernier cas, le nuage formé est turbulent.

Etape 3 : Les deux ondes de surpression successives ont quitté le nuage. Ce dernier continue à s'étendre du fait de sa quantité de mouvement radial, mais à une vitesse qui diminue alors que le mélange turbulent entraîne de plus en plus d'air.

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Lorsque la vitesse d'expansion radiale du nuage est du même ordre que la vitesse aléatoire des tourbillons turbulents, l'expansion du nuage n'est plus alors due qu'aux effets de turbulence.

Etape 4 : L'inflammation se produit à proximité du centre du nuage et une boule de feu se développe. L'expansion de la boule de feu s'arrête lorsque tout le nuage est enflammé. C'est alors que la boule de feu est la plus brillante.

Puisque le nuage contient de l'air, Shield suppose que durant cette étape seule la vapeur est consumée et que les gouttelettes n'ont pas le temps d'être vaporisées.

L'expansion du nuage en boule de feu engendre une onde de surpression suivie d'une onde de dépression due à l'arrêt brutal de cette expansion.

La vitesse d'expansion de la boule de feu est égale à la vitesse de propagation de la flamme dans le nuage turbulent.

Bien évidemment, dans la réalité, le nuage de vapeur peut s'enflammer durant chacune des quatre étapes précédentes, mais, puisque de l'air doit être mélangé au nuage, il est probable que la combustion se produise principalement dans la périphérie du nuage et les mécanismes d'expansion sont ainsi similaires, même si certaines étapes peuvent se chevaucher.

Etape 5 : La boule de feu hémisphérique s'élève pour prendre la forme d'une sphère. Sa combustion continue mais la boule de feu ne s'étend plus, indiquant ainsi que l'air requis pour la combustion est déjà mélangé au nuage . Le combustible est alors pourvu par les gouttelettes liquides. La boule de feu s'élève alors approximativement à vitesse et volume constant, pour prendre la forme caractéristique d'un champignon.

Ensuite, du fait de l'apparition de poches de produits de combustion, l'aire de la flamme visible diminue . Le flux thermique rayonné décroît alors sans cesse. Lorsque la combustion est presque complète, la fumée constituée des produits de combustion s'élève et se dissipe.

I-4-2 la Chronologie d'un BLEVE

Phase gazeuse en partie supérieure

Phase liquide en partie inférieure

Concernant un réservoir contenant du G.P.L. et exposé à une forte augmentation de température, le phénomène de B.L.E.V.E peut se décrire ainsi : Prenons l'exemple d'un wagon citerne transportant un gaz liquéfié. Dans cette citerne se trouve 2 phases

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a. Etape 1

	b. Etape 2
Jl faut être en présence d'une citerne transportant un gaz liquéfié. Code Danger22.
	Le réservoir est soumis à un rayonnement produit, par exemple, par un incendie ce qui aura pour conséquence de fragiliser sa paroi.
c. Etape 3	d. Etape 4
L'élévation de la température du liquide entraîne un phénomène de vaporisation donc une augmentation de pression de la partie gazeuse. Augmentation de la T°^C paroi => fragilisation augmentation de la T°^C du gaz => augmentation de la pression
	La pression élevée à l'intérieur de la citerne et la fragilisation de la paroi va entraîner la rupture de celle-ci et par conséquent évaporation instantanée de tout le produit contenu dans la citerne.
e. Etape 5	Etape 6 (facultative)
Cette évaporation instantanée provoque une onde de choc qui projette des « missiles »
	Si le produit est inflammable et sous certaines conditions, il s'enflammera en formant une boule de feu.

I-5 les Produits susceptibles de générer un BLEVE

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

20

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.

21

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 rupture du réservoir,

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

sites de nucléation,

- 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.

22

Corrosion

Impact Mécanique

Fatigue Mécanique

Exposition à un incendie

Construction
Défectueuse

Rupture initiale

Perte de

Confinement

La fissure S'arrête

Oui

BLEVE "froid" O

Chute rapide de Pression

Oui

T > TLS

Oui

Vaporisation explosive

Oui

Ebullition violente

Non

Pression > Résistance du réservoir

Pression > résistance du réservoir

Oui oui

Non

Le réservoir Résiste

BLEVE « chaud »

BLEVE

«intermédiaire»

Figure 4 : Diagramme résumant les différents types de BLEVE possibles

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 :

Rejet

Diphasique

23

- à l'impact d'un projectile,

- à l'exposition du réservoir à un incendie,

- à la fatigue du réservoir,

- à de la corrosion,

- à une construction ou à des équipements défectueux.

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 s'arrête,

- 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.

BLEVE "chauds "

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,

24

- le flash est instantané,

- 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

25

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

Tableau n^°2 : comparaison entre BLEVE "chaud" et BLEVE "froid"

1-7-Sélection de BLEVE

Depuis la révolution industrielle, le monde à connu divers accidents ayant conduit à des BLEVE. Dans un second temps, sont exposés de cas ayant impliqué des liquides inflammables et donné matières à l'apparition de boules de feu [12].

Date	Lieu	Cause	Substances	Quantité (tonnes)	Pertes de vie (p), blessés(b)
1957	Montréal	Incendie	Butane	5 100	1 (p)
1958	Michigan, USA	Débordement	Butane	55	1 (p)
1966/01/04	Feyzin, France	Incendie	Propane	1000	18 (p), 83 (b)
1972/02/09	Tewkesbu, USA	Collision	Propane	28	NA
1972/03/30	Rio do Janeiro	Incendie	Propane	1000	37 (p)
1972	Lynchburg ; USA	Accident routier, citerne routière	Propane	9	2 (p), 5 (i)
1972	Rio de Janeiro, Brazil	Sphères (5 sur place) et cylindres	GPL	ND	37 (p), 53 (i)
1973/07/05	Kingman, Arizona, USA	Incendie	Propane	100	13 (p), 95 (i)
1974/01/11	USA	Incendie	Propane	27	6 (p)
1974/02/12	Oneonta, USA	Incendie (déraillement)	Propane (4)	288	25 (b)
1974/07/29	Pueblo, Co, USA	Incendie	Propane	80	-
1975	Des Moines , IA, USA	Wagon citerne	GPL	ND	3 (b)
1976	USA	Wagon citerne	GPL	80	22 (b)

26

1978/02/22	Waverly, TX, USA	Dommage (déraillement)	Propane	45	16 (p), 43 (b)
1978/05/30	Texas City, TX, USA	Incendie	Butane (6)	1500	7 (p), 10 (b)
1979/08/30	Good Hope, LA, USA	Collision de navire	Butane	120	12 (p)
1984/11/19	Mexico City, Mexico	Incendie	Propane	3 000	650 (p) 6 400(b)
1984	Romeoville, IL, USA	ND	Propane	ND	15 (p), 22 (b)
1990/04/01	Cairns Gas Terminal, Australie	Incendie	GPL	ND	1 (p)
1993/06/27	Québec, Canada	Incendie	Propane	2.3	4 (p), 7 (b)
1996/03/18	Palerme, Italie	Collision dans untunnel routier	Propane	ND	5 (p), 25 (b)
1999/09/23	Toronto, ON, Canada	Déraillement	GPL	>60	-
2000/07/19	Ohio, USA	Débordement	Propane	66	3 (b)
2000/09/20	Downey, CA, USA	Fuite	Propane	2	2 (p)
2001/10/22	Texas, USA	Dépotage mal exécuté	Propane	17	2 (p)
2001/01/07	Kanpur, Inde	Accident routier	GPL	ND	12 (p), 6 (b)
2001/07/01	Jamnagar, Inde	Dommages è l'équipement	GPL	ND	12 (p)
2004/01/13	Baltimore, Washington USA	Accident routier	Propane	ND	10 (p)
2004	Bowmansvil le, Canada	Dépôt de propane	Propane	ND	ND

27

2008/10/06	Tacoma, USA	Bris de boyau de chargement / déchargement	Propane	ND	1 (p)
2008/08/10	Toronto, Canada	Transfert entre camion sur le site	Propane	ND	2 (p), 12 000 .évacués

Tableau n^°3 : chronologie de BLEVE Conclusions sur le retour d'expérience

L'analyse du retour d'expérience permet de tirer quelques traits essentiels quant aux accidents ayant donné matière à des BLEVE :

- Il existe des produits non inflammables, tels par exemple le dioxyde de carbone et l'oxygène liquide qui ont entraîné des BLEVE. C'est notamment le cas de l'accident qui s'est produit à Repcelak (Hongrie) en 1969, au cours duquel un réservoir de stockage de dioxyde de carbone a explosé, ainsi que celui de New York (Etats Unis) en 1970, lors de la ruine d'un camion citerne contenant de l'oxygène liquide. Les caractéristiques essentielles du BLEVE sont alors l'explosion physique et l'onde de choc qui lui est associée. Cette onde de choc peut s'accompagner de l'émission de fragments.

- Lorsque le produit mis en oeuvre est inflammable (butane, propane, propylène ...), le BLEVE peut donner matière à une boule de feu. C'est le cas du déraillement de wagons de G.P.L. à Crescent City (Etats Unis) en 1970, de l'accident de Los Alfaques (Espagne) en 1978, au cours duquel un camion citerne contenant du propylène donne matière à un BLEVE en entraînant la mort de plus de plus de 200 campeurs. Il faut, bien sûr, citer l'accident de Mexico (Mexique) qui, en 1984, entraîna le décès de plus de 500 personnes au voisinage d'un dépôt de G.P.L. C'est ce type de BLEVE qui s'avère le plus meurtrier.

28

CHAPITRE II : LES CARACTéRISTIQUES

PHYSICO-CHIMIQUES DES GPL.

Chapitre II : les caractéristiques Physico-chimiques des GPL. II-1Origines de GPL

II-1-1 Raffinage du pétrole.

Figure n^°5 : raffinage de pétrole

II-1-2 Extraction du gaz naturel

Les gisements de gaz naturel produisent également des G.P.L.

II-1-3 Les alcanes

Le Propane et le Butane appelés couramment G.P.L. sont des Gaz de Pétrole Liquéfiés.

Ils font partie de la chaîne organique des alcanes (hydrocarbures saturés).

Les G.P.L. sont des hydrocarbures composés d'un assemblage d'atomes d'hydrogène et de carbone.

Formule globale : C_nH 2(n+1)

29

30

A chaque atome de carbone est associé 2 atomes d'hydrogène et il y a à chaque bout de la chaîne un atome d'hydrogène.

Propane : C3H8 de formule chimique développée CH3 - CH2 - CH3

Butane _:C4H10 quant à lui, a pour formule chimique développée CH3 - CH2 - CH2 - CH3 II-1-3-1 Propane commercial

Mélange d'hydrocarbures devant contenir au moins 90% de propane et propène. Le reste se composant d'éthane, éthylène, butane et butène.

On ajoute au propane, en hiver, du méthanol dans la proportion de 1/1000. Le méthanol agit comme antigel pour l'eau qui existe toujours à l'état de trace dans le G.P.L.

II-1-3-2 Butane commercial

Mélange d'hydrocarbures composé principalement de butane et de butène et contenant moins de 19% en volume de propane et de propène.

II-1-3-3 Mélange spécial carburant G.P.L.C.

Utilisé comme carburant pour les moteurs de véhicules, il est composé d'un mélange de 50% de butane et de 50% de propane.

Cette proportion peut varier en fonction des régions et des saisons. II-1-4 Liquéfaction des G.P.L.

Avantage du stockage et transport des G.P.L. sous forme liquide : Un gain de place considérable.

1 litre de propane liquide = environ 280 litres de propane gazeux. II-2 les caractéristiques physico-chimique de GPL

II-2-1 Liquéfaction par compression Tension de vapeur

C'est la pression pour laquelle il y a équilibre entre la phase gazeuse et la phase liquide du produit.

Exprimée en bar, elle varie de façon importante avec la température. Plus la température augmente plus la pression augmente.

A 15°C

31

- Le propane à une pression d'environ 7 bar. - Le butane à une pression d'environ 1,5 bar.

Pression maximum de service

Elle correspond à une température maximum d'échauffement naturel d'un réservoir qui a été fixé en Europe à 50°C.

II-2-2 Liquéfaction par refroidissement

II-2-2-1 Température d'ébullition

Passage de l'état liquide à l'état gazeux.

PROPANE -40°C

BUTANE 0°C

Les G.P.L. en phase liquide entrent en ébullition à des températures très basses, notamment le propane. Pour pouvoir se transformer ils ont besoin d'énergie qu'ils empruntent à leur environnement. Ils font descendre la température de l'air ou des objets en contact.

32

II-2-3 Masse Volumique

II-2-3-1e GPL à l'état gazeux

Air = 1,2 g/l

Propane = 1,8 g/l

Butane = 2,4 g/l

Les G.P.L en phase gazeuse sont deux fois plus lourds que l'air.

Accumulation dans les points bas.

Recherche des nappes au ras du sol.

II-2-4 le GPL à l'état liquide

Eau = 1 kg/l

Propane = 0, 51 kg/l

Butane = 0, 58 kg/l

Les G.P.L. en phase liquide sont deux fois plus légers que l'eau.

33

Introduction d'eau dans les réservoirs.

Transformer une fuite G.P.L. liquide en fuite d'eau II-2-5 Températures caractéristiques

Températures	Définitions	Propane	Butane
Auto inflammation	Température à laquelle il faut porter le mélange inflammable air gaz pour que la combustion puisse se propager.	535°C	525°C
Flamme	Température maximale théorique que peut atteindre la flamme	1970°C	1960°C
Point d'éclair	Température à laquelle un liquide commence à produire des vapeurs susceptibles de s'enflammer.	-105°C	-80°C
Critique	Température de changement d'état. Le liquide prend son volume gazeux	97°C	152°C

II-2-6 Tension de vapeur

34

Fig n°6: la courbe de Tension de vapeur

Courbes de tension de vapeur saturante des GPL (pression relative en bar en fonction de la

température en °C)

II-2-7 Combustion des GPL

Elle se fait avec l'oxygène de l'air. Elle dégage :

- Du gaz carbonique CO2

- De la vapeur d'eau H2O

- Une importante quantité de chaleur Q

BUTANE C4H10 + 13/2 O2 4CO2 + 5H2O + Q

PROPANE _C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O + Q

Attention au manque d'air entraînant la formation de monoxyde de carbone très toxique.

C3H8 + 4, 5 O2 2CO2 + 1CO + 4H2O + Q

II-2-8 Pouvoir calorifique

PCI Pouvoir Calorifique Inférieur	PCS Pouvoir Calorifique Supérieur
La vapeur d'eau dégagée par la combustion reste à l'état de vapeur.	La vapeur d'eau dégagée par la combustion est recondensée (en eau liquide) et libère sa chaleur latente de liquéfaction.
1 kg de butane	1 kg de butane

35

Q1 = 12,7 kWh	Q1 = 13,7 kWh
1 kg de propane Q1 = 12,8 kWh	1 kg de propane Q = 13,8 kWh
Chiffres retenus pour la plupart des appareils d'utilisation.	A prendre en compte pour les chaudières à condensation.

Tableau n°6:le Pouvoir calorifique

II-2-9 Explosivité

II-2-9-1 Plage d'inflammabilité

Pour pouvoir brûler les G.P.L. doivent être mélangés à l'air dans des proportions bien précises.

L.I.E. Limite Inférieure d'Explosivité.

L.S.E. Limite Supérieure d'Explosivité.

Cette plage d'inflammabilité très courte est un avantage en matière de sécurité.

II-2-10 Autres caractéristiques

II-2-10-1 Couleur

Aucune. A l'état liquide, les G.P.L. ressemblent à de l'eau. A l'état gazeux, ils sont invisibles.

Lorsque l'on est en présence d'une fuite en liquide, on voit un nuage blanc qui est surtout dû à la condensation de l'humidité de l'atmosphère.

36

Il est d'autant plus important que l'atmosphère a un fort taux d'humidité et est aussi proportionnel à l'importance de la fuite.

II-2-10-2 Odeur

Aucune à l'état naturel. On ajoute un produit à l'odeur particulièrement désagréable.

Ce produit dont le nom d'usage est mercaptan est un liquide. Bien qu'ajouté en quantité infime dans les G.P.L., il finit par se déposer en fond de réservoir ou de bouteille et il est possible que l'on perçoive sont odeur quand le récipient est vide ou presque vide sans qu'il n'y ait de fuite.

II-2-10-3 Toxicité

Aucune.

Mais risque d'asphyxie par manque d'oxygène.

II-2-10-4 Corrosion Aucune.

Les G.P.L. gonflent le caoutchouc naturel ; les joints devront être en caoutchouc synthétique. Ils dissolvent la graisse et l'huile.

II-2-10-5 Fluidité

Les G.P.L. sont très fluides tant à l'état liquide qu'à l'état gazeux. Une épreuve à l'eau d'un réservoir permet de vérifier la non déformation de l'enveloppe mais ne garantit pas de son étanchéité quand il sera rempli avec du G.P.L.

Une épreuve à l'air comprimé ou à l'azote ne garantie pas de l'étanchéité quand ce sera du G.P.L. qui circulera dans les canalisations.

II-3 Caractéristiques physico-chimiques moyennes

Les caractéristiques physico-chimiques moyennes du butane et propane correspondent aux caractéristiques des produits commerciaux « classiques », et non aux produits purs comme on peut les trouver dans les boîtiers d'aérosols. Toutefois, les caractéristiques sont très voisines, voire identiques. Elles sont présentées dans le Tableau 3 ci-après.

Caractéristiques	Butane commercial	Propane commercial
Formule chimique	C4H10	C3H8
Masse volumique - A l'état liquide - A l'état gazeux	0,585 kg/dm^3 2,44 kg/m^3	0,515 kg/dm^3 1,87 kg/ m3
Densité par rapport à l'air	2	1,6
Température d'ébullition	0°C	-44°C

37

Points critiques - Température - Pression	152°C 37 bar		97°C 41,5 bar
Pression de vapeur relative - A 15°C - A 50°C	1,5 bar 4,7 bar		7 bar 17 bar
Limite d'inflammabilité	1,8 à 9	%	2,2 à	10%
Point d'éclair	-80°C		-105°C
Température d'auto inflammation	525°C		535°C
Température de flamme	1960°C		1970°C
Vitesse de propagation de la flamme	34 cm/s		34 cm/s

Tableau n°7: Caractéristiques physico-chimiques de GPL

II-4 Fiches de données de sécurité

Les fiches de données de sécurité des G.P.L. sont présentées ci-dessous :

gaz de pétrole liquefies	Fiche de données de Sécurité risques spécifiques
	-Explosible - Toxique - Facilement inflammable -Comburant - Nocif - Inflammable -Corrosif - Irritant - Extrêmement inflammable
1. Identification	- PROPANE - G.P.L. CARBURANT RTMD)
. Désignation commerciale : BUTANE . Classe 2 - Selon règlement (RID, ADR, . Fournisseur (voir cachet ci-dessus) - Service à contacter :

. Types d'utilisation : Combustible - Carburant - Gaz propulseur - Intermédiaire pétrochimique.

2. composition

. Composants apportant un danger : mélanges d'hydrocarbures composés principalement de :Butanes/Butènes et/ou Propanes/Propènes

4. propriétés physiques

Propane commercial

Butane commercial

État physique :

Température d'ébullition à 1013 mbar

Solubilité :

Pression de vapeur relative à 15°C

G.P.L. Carburant

Liquéfié/pressurisé

3,4 bar

Liquéfié/pressurisé < - 40° C

Liquéfié/pressurisé < 0° C

1,7 bar

7,5 bar

Masse volumique (état liquide à 15°C) (selon Arrêté du 3 septembre 1979)

Autres : Densité par rapport à l'air (val moyennes)

0,530 kg/dm3

0,502 kg/dm3

0,559 kg/dm3

2,07

1,80

1,54

6. stockage et manipulation

? Précautions spéciales en cours de stockage et de manipulation :

- Conserver le récipient dans un endroit bien ventilé

- Tenir à l'écart de toute source d'ignition

- Ne pas fumer

- Éviter l'accumulation de charges électrostatiques.

? Matériaux d'emballage :

- bouteilles et réservoirs conformes à la réglementation.

? Mesures individuelles de prévention et de protection :

- En cas de risque de contact avec la phase liquide : port de gants et de lunettes recommandé.

? Mesures après fuite ou déversement accidentel :

- Fermer les robinets, évacuer les personnes, interdire toute source d'ignition notamment en

évitant toute manoeuvre d'interruption électrique sur le site, aérer largement. ? Autres recommandations :

38

39

5. Inflammation et explosion		> Point d'éclair : < - 50°C > Température d'auto-inflammation : > 400°C > Moyens d'extinction recommandés : extincteur à poudre > Mesures particulières de protection dans la lutte contre l'incendie : - dès le début de l'incendie : -éloigner du feu les récipients mobiles - refroidir par eau pulvérisée les réservoirs fixes, sans entraîner de risque d'exposition du personnel. > Autres recommandations : - Il est dangereux d'éteindre une flamme si on n'est pas en mesure d'arrêter rapidement la fuite. - Appeler les Services de Sécurité compétents.
6. Renseignements toxicologiques
L'inhalation de vapeur de G.P.L. à concentration élevée peut entraîner des phénomènes de somnolence, ébriété, narcose, et dans les cas extrêmes, le coma (par manque d'oxygène).
7. Mesures de premiers secours
> Appeler un médecin, transporter le patient à l'air libre et le maintenir au repos. > En cas d'inflammation des vêtements, arroser la victime à l'aide d'eau.
8. Indications particulières
> Les transvasements de G.P.L. hors de leur récipient sont interdits. > Toute opération de purge ou d'échantillonnage ne peut être réalisée que par un personnel spécialement formé. > Le contact cutané avec du G.P.L. en phase liquide entraîne une gelure par le froid. > La détection des fuites se fait avec de l'eau savonneuse ou des matériels appropriés

Tableau n°8: FDS de GPL

40

CHAPITRE III : LES CAUSES ET LES

CONSéQUENCES DE BLEVE

41

Chapitre III : les causes et les conséquences de BLEVE

III -1-Les causes de BLEVE

Sur un dépôt de GPL, un BLEVE peut être observé pour 5 types de réservoirs :

- BLEVE d'une sphère,

- BLEVE d'un wagon citerne,

- BLEVE d'un camion citerne,

- BLEVE d'un petit réservoir vrac (réservoir cylindrique),

- BLEVE d'une bouteille.

III -1-1 Les paramètres génèrent un BLEVE

Un BLEVE survient lorsqu'il y a rupture des parois d'un contenant sous pression.

Mais quel phénomène physique se produit pour en arriver là ? Pour bien comprendre

Le principe, nous étudierons les modifications des 4 facteurs suivants:

1. La pression intérieure:

Lorsqu'un réservoir est chauffé de quelque manière que ce soit, il se produit une augmentation

de la pression intérieure de ce réservoir.

2. Quantité de liquide à l'intérieur:

Plus le réservoir est chauffé, plus la substance à l'intérieur se transforme de l'état

Liquide à l'état gazeux. Il en résulte donc une diminution de la quantité de liquide à l'intérieur.

3. Surface exposée du contenant:

Le liquide à l'intérieur peut absorber une partie de la chaleur des parois du contenant et en ralentir sa vitesse d'affaiblissement. Lorsque la quantité de liquide diminue, la surface du contenant exposé sans défense à la chaleur augmente.

4. Résistance du contenant:

La surface du contenant étant plus soumise à la chaleur, la résistance du contenant

diminue donc de plus en plus. à 400 degrés Celsius, l'acier perd 30% de sa résistance. À 700

42

degrés Celsius, elle perd 90% de sa résistance.

Lorsque la pression intérieure est supérieure à ce que peut supporter maintenant le réservoir, le contenant se rompt et le BLEVE survient.

Il faut également retenir que plus le réservoir est petit, plus un BLEVE surviendra rapidement. Pourquoi ? Parce que plus le réservoir est petit, plus il est facile à

chauffer, plus la pression augmentera rapidement à l'intérieur, et que, puisqu'il y au moins de liquide à l'intérieur, plus les parois s'affaibliront rapidement.

Un BLEVE peut survenir en aussi peu que:

Dimension du réservoir	Temps possible avant qu'un BLEVE ne survienne
400 litres	3-4 minutes
4000 litres	5-7 minutes
Sphère de 40m^3	8-12 minutes

III -1-2 Les autres causes

Trois principales causes du BLEVE ont été identifiées, dont deux sont liées à des agression externes :

- un impact mécanique : ne peut conduire qu'à la formation d'un BLEVE « froid », car il n'y a pas d'échauffement du réservoir qui pourrait augmenter la température du GPL contenu au-delà de la TLS.

- une agression thermique (feu torche ou feu de nappe) peut engendrer les deux types de BLEVE, selon que la rupture se produit à une température inférieure ou supérieure à la TLS. Les conditions à la rupture dépendent en particulier de la présence ou non de soupapes. En théorie, les réservoirs sans soupape ne peuvent conduire qu'à un BLEE « chaud », car à la pression d'éclatement du réservoir (de l'ordre de 20 à 30 bar) la température est supérieure à la TLS. En pratique, le type de BLEVE dépend également de la mécanique de la rupture, qui est un paramètre totalement inconnu a priori.

- le surremplissage du réservoir ; une montée en température entraîne la dilatation du liquide à l'intérieur, qui peut aller jusqu'à la disparition complète de la phase gazeuse : c'est le phénomène de plein hydraulique. La pression monte alors extrêmement rapidement dans le

43

réservoir et entraîne sa rupture, mais la température peut être encore bien plus basse que la TLS à pression atmosphérique. Dans ce cas, le phénomène est un BLEVE « froid ».

Fig n°7 : les causes de BLEVE

III -2 les Conséquences d'un BLEVE

Les effets du BLEVE sont de trois types : thermiques, surpression et missile. D'une manière

générale, les distances aux seuils d'effets de surpression (50 et 140 mbar) sont moindres que

les distances aux seuils d'effets thermiques (600 et 1000 (kW/m²)4/3.s)

En théorie, le BLEVE « froid » engendre des effets moindres que le BLEVE « chaud » car

la pression et la température de rupture sont plus basses. De ce fait, le flash du liquide en

gaz n'est pas total : une flaque de liquide peut se former au sol et engendrer un feu de

nappe. Les niveaux de surpression dans l'environnement sont également plus faibles lors

d'un BLEVE « froid », et les fragments sont projetés à des distances assez courtes.

Le BLEVE produit les conséquences suivantes:

-L'onde de choc

-Projection de débris

-Le flux thermique

-Les Missiles

III -2 -1 L'onde de Choc ou surpression

II -2 -1-1 Définition

L'onde de choc en due à une brusque variation de la pression par déplacement centrifuge

d'une mince couche d'air à partir du point d'explosion. On distingue 3 phases :

-L'onde de surpression correspond à la première phase de l'onde de choc durant

44

laquelle on observe une augmentation brutale de la pression.

-L'onde de dépression ou onde de détente suit l'onde de surpression. Elle est plus Longue qu'elle et engendre une faible différence de pression. Son incidence physiopathologique est moins importante.

- Projection de débris : La plus dangereuse des conséquences d'un BLEVE est la projection des débris. Ces derniers sont propulsés majoritairement vers les extrémités du réservoir. Cette projection est donc imprévisible et peu parfois atteindre des proportions énormes, à quelquefois plus d'un kilomètre. Même si des distances d'approches sont définies, le personnel qui intervient sur le sinistre n'est pas à l'abri des projections. La meilleure solution est donc de procéder à l'évacuation d'une zone qui a été établie, pour être sécuritaire, à 22 fois le rayon de la boule de feu.

III -2 -1-2 Equivalent TNT

Toutes les matières explosives sont comparées au TNT. Il est possible de connaître les conséquences de l'explosion de masse de produit M, avec la masse de TNT ayant engendré les mêmes effets aux même distances (les effets du TNT étant connus grâce au étude de l'armée).

Des abaques donnant la surpression due à l'explosion en fonction de la distance ont été établis.

Pour les calculs, on fait généralement référence à la notion d'équivalent T.N.T. En première approximation, on considère alors qu'un 1 kg d'hydrocarbure " 1 kg de TNT, compte tenu des limites d'explosivité qui font qu'une partie seulement d'un gaz explose. Sinon, l'enthalpie de combustion d'un kg d'hydrocarbure est voisine de celle de 10 kg de TNT.

:

On utilise également la notion de distance réduite

Où Q est la masse d'équivalent TNT et R la distance réelle.

Les principaux seuils (de létalité et des effets irréversibles) qui font référence, correspondent alors aux valeurs suivantes :

170 mbar = 22

50 mbar = 8

45

III -2 -1-3 Effet sur les structures [36]

Surpression en Bar	Effets
0.01	Bris de vitres
0.07	Destruction totale des vitres
0.14	Effondrement partiel des tuiles et des murs de maisons
0.25	Rupture des réservoirs de stockage
0.50	Retournement des wagons de chemin de fer, destruction totale des

Tableau n°9: effets de ^maisons surpression

III -2 -1-4 Effet sur l'homme

La valeur de 0.140 bars correspond aux premiers effets de mortalité consécutive à une onde de choc.

La valeur de surpression de 0.05 bars correspondant aux premiers dégâts et blessures notables dus à l'onde de choc.

Exemple : pour un réservoir de 30 m³ de butane les premières blessures provoquées pour l'onde de choc se trouveront à 600 m de l'explosion.

Le blast est la principale conséquence d'une onde de choc sur l'homme

III -2 -1-5 Le blast

On distingue :

- blast d'apparence bénin : Après la phase de sidération initiale, une phase de latence s'installe.

- blast grave d'emblée : Il associe des troubles neurologiques allant de l'obnubilation au coma, une détresse respiratoire aiguë et un collapsus.

- blast avec lésions associées : La forme la plus fréquemment rencontrée est le Blessé-Brûlé-Blasté

III-2 -2 Projection de débris

La Projection de débris : La plus dangereuse des conséquences d'un BLEVE est la projection des débris. Ces derniers sont propulsés majoritairement vers les extrémités du réservoir.

Cette projection est donc imprévisible et peu parfois atteindre des proportions énormes, à quelquefois plus d'un kilomètre. Même si des distances d'approches sont définies, le

personnel qui intervient sur le sinistre n'est pas à l'abri des projections. La meilleure solution est donc de procéder à l'évacuation d'une zone qui a été établie, pour être sécuritaire, à 22 fois le rayon de la boule de feu.

Dimension du réservoir	Rayon d'évacuation
400 litres	400 mètres
4000 litres	800 mètres
40000 litres	1800 mètres

III -2 -3 le flux thermique

III -2 -3-1 Définition

Les effets thermiques sont liés au rayonnement thermique de la boule de feu et, le cas échéant, de la combustion de la flaque au sol. La durée d'exposition au rayonnement, qui dépend de la composition, de la quantité et de la température du produit présent, est de courte durée (d'environ quelques secondes pour un petit camion citerne à environ quelques dizaines de secondes pour une sphère de 1.000 m³).

Le rayonnement suit la cinétique du phénomène. Pendant la phase d'inflammation du nuage et de croissance de la boule de feu, le flux thermique atteint rapidement le maximum de son intensité, pour décroître (au niveau du sol) à mesure que la boule de feu s'élève dans le ciel, avant de chuter rapidement quand la boule de feu se résorbe.

Le flux thermique est exprimé en kW/m² et le temps d'exposition en seconde. (noté F) L'énergie est exprimé en kJ/m²

On a: 1kW.h = 3600 kJ

1kW.s = 1KJ

Exemple : Un flux thermique de 8 kW/m² pendant 1 minute aboutie à une énergie reçue de

1 minute = 60 secondes

Donc 8 x 60 = 480 kJ/m²

Parce que le rayonnement thermique n'est pas constant et que le phénomène est de courte

durée, de l'ordre de la dizaine de seconde, les seuils thermiques utilisés pour la définition des effets létaux et irréversibles sont ceux de faible durée, de la cinétique, de l'intensité des effets et de la gravité des conséquences des accidents potentiels dans les études de dangers des installations classées soumises à autorisation:

- seuil des effets irréversibles correspondant à la zone des dangers significatifs pour la vie humaine : 600 (kW/m²)^4/3.s

46

47

- seuil des premiers effets létaux correspondant à la zone des dangers graves pour la vie humaine : 1000 (kW/m²)^4/3.s

- seuil des effets létaux significatifs correspondant à la zone des dangers très graves pour la vie humaine : 1800 (kW/m²)^4/3.s

En effet dans le cas où la durée du phénomène est inférieure à 2 minutes, le calcul des distances se fait en terme de doses thermiques reçues exprimés en [(kW/m²) ^4/3]. s, et non en terme de flux exprimés en [kW/m²].

La figure suivante représente l'allure des courbes de distances d'effet en fonction du taux de remplissage. La position relative des courbes peut varier en fonction de la nature du produit et de la pression d'éclatement, mais de manière générale, les tendances suivantes se dégagent :

- les distances d'effet enveloppes sont données par les effets thermiques calculés pour un réservoir plein. Les distances au seuil des effets irréversibles de surpression (50 mbar) sont inférieures aux distances au seuil des effets irréversibles thermiques (600 (kW/m²)^4/3.s ). - en dessous d'un certain taux de remplissage (de l'ordre de 15 à 30% selon les conditions de rupture et la nature du produit), les effets de pression peuvent devenir majorants par rapport aux effets thermiques.

Le seuil de 1800 (kW/m²)^4/3.s peut ne pas être atteint dans le cas de BLEVE de petits réservoirs (de l'ordre de quelques mètres cubes). Dans ce cas, la distance d'effet associée peut être prise égale au rayon de la boule de feu.

Dans le cas d'un BLEVE « froid » [1], les effets thermiques sont produits à la fois :

- par le rayonnement de la boule de feu (de taille plus réduite qu'en cas de BLEVE « chaud »),

- par le rayonnement d'un feu de nappe si une flaque se forme au sol.

Le pouvoir émissif du feu de nappe étant deux à trois fois inférieur à celui de la boule de feu, on admet que les effets thermiques produit par un BLEVE « froid » sont inférieurs à ceux produits par un BLEVE « chaud ». Ce point est vérifié lors des essais expérimentaux. III -2 -3-2 Limites supportables

Intensité de rayonnement qu'un récepteur est à même de supporter

Personne non protégée en rayonnement continu	1.5 kW/m^2
Formation de cloques après 30s, soit 150 kJ/m^2	5 kW/m^2
Personne non protégée en intervention rapide	8 kW/m^2
Bois, peinture, combustion spontanée à partir de	8 kW/m^2

48

II I-2 -3- 3-La boule de uef

Dans le cas du BLEVE, on peut être en présence d'une boule de feu si le produit est inflammable.

Pour un hydrocarbure le rayon R peu être calculé par la

formule :

R = 6.48 M 0.325

Où :

M est la masse d'hydrocarbure mise en jeu en kg

Des essais effectués sur des réservoirs contenant du propane ont créé des boules de feu de dimension suivante :

Dimension du réservoir	Rayon de la boule de feu
400 litres	18 mètres
4000 litres	38 mètres
40000 litres	81 mètres

Il est également possible que la substance ne s'enflamme pas lors du BLEVE mais se disperse sous forme de nuages, dans le sens du vent. Elle peut alors s'enflammer soudainement à n'importe quel moment avec des conséquences catastrophiques.

Diamètre de la boule de feu

Le volume de la boule de feu est approximativement proportionnel à la masse de produit en feu.

masse(t)	0,1	1	10	100 1000
diam (m)	30	60	130	280 600

On calcul ainsi que 50 litres de butane donneraient une boule de feu d'environ 20m de rayon. (50 litres de butane pèsent environ 30 Kg).

III -2 -3-4 Flux thermique de la boule de feu

Si une boule de feu est générée par le BLEVE, un important rayonnement thermique en découlera. Les intervenants devront donc respecter une certaine distance

minimale face au réservoir afin d'être épargnés par la radiation. Cette distance a été établie à 4 fois le rayon de la boule de feu

49

Dimension du réservoir

	Distance minimale d'approche
400 litres et moins	90 mètres
4000 litres	150 mètres
40000 litres	320 mètres

On peut calculer le flux thermique émis par la boule de feu en fonction de la distance. Le flux est calculé par la formule :

F = F0(R/X) ²

Où :

F0 : est le flux à la surface de la boule de feu (200 kW/m² étant la valeur couramment

admise)

R : est le rayon de la boule de feu en mètre

X : est la distance par rapport au centre de la boule en mètre

On peut ainsi simuler le flux thermique en fonction de la distance et du rayon de la

boule de feu :

III -2 -3-5 Temps de combustion

Le flux thermique est important mais nous avons vu que le temps d'exposition et donc « L'énergie thermique » (énergie reçue) l'était également.

Il est ainsi possible de calculer le temps de combustion de la boule de feu composé d'hydrocarbures, par la formule :

t = 0.852.M 0.26

Où :

M : est la masse de la boule de feu en kg

t : la durée de la boule de feu en secondes
Durée de la boule de feu

Masse(t)	0,1	1	10	100	1000
Durée (sec)	3	5	10	15	30

50

Exemple

Volume du réservoir (en litres)	Temps possible de survenance du BLEVE (en minutes)	Rayon de la boule de feu (en mètres)	Distance minimale d'approche (en mètres)	Rayon d'évacuation (en mètres)
400	3 - 4	18	90	400
4000	5 - 7	38	150	800
40 000	8 - 12	81	320	1800

Tableau n° 10: Résultats d'essais effectués sur des réservoirs de propane

Durée de combustion en secondes

On peut, simuler le temps de combustion en fonction de la masse de la boule de feu

5

4

3

2

1

0

45 95 145 195 245 295 345 395 445 495

Masse de la boule de feu en kg

Fig n⁰7 : duree de combustion de la boule de feu en fonction de la masse des hydrocarbures

II -2 -3-6 La Zone Létale

On peut définir une zone de « forte probabilité de brûlures mortelles » causé par une boule de feu composé d'hydrocarbures par la formule :

51

DG = 1.26 DBF

Où : DG est la zone de forte probabilité de brûlures mortelle. DBF est le diamètre de la boule de feu

II -2 -3-7 La Zone de danger

Quelle est le rayon de la « Zone de Danger » ?

On le définie comme étant le rayon double de la boule de feu.

RD = 2 RBF

Pour les 50 litres de butane la zone de danger à un rayon de 40m.

Le graphique ci-dessous résume les rayons trouvés pour différente valeur de masse de GPL :

0 200 400 600 800 1000

Masse de GPL en Tonne

1200

1000

800

600

400

200

Rayon de la boule de feu

Limite de la zone létale

Limite de la
zone de danger

Fig n⁰7 : le flux thermique en fonction de la masse des hydrocarbures

52

II -2 -4 Les Missiles

II -2 -4-1- Définition

L'énergie d'expansion engendre une surpression qui peut conduire à l'éclatement du réservoir. Des fragments sont alors projetés à plusieurs centaines de mètres

II -2 -4 -2- Distance de projection

Des études ont montré que tous types de réservoir confondus :

-80% des fragments sont projetés à moins de 250m

- 90% des fragments sont projetés à moins de 400m

- La distance maximale de projection observée est d'environ 1200m

En raison de l'énergie libérée lors d'un BLEVE, il est possible de voir des fragments de grosses tailles propulsées à partir du réservoir à des distances importantes : Dans l'accident de Mexico, un fragment de 9.5 tonnes a été propulsé à 1200m)

Il a été observé que dans le cas de réservoirs :

-de type de cigares, que des sections complètes avec fonds sont propulsées en fusée. -cylindriques, 50 % des fragments émis soient éjectés dans l'axe ou sous une ouverture de 30° par rapport à l'axe longitudinal

Calculer, sans traînée, le rayon d'impact d'un corps mis en mouvement par l'explosion considérée en 2). Le corps est initialement solidaire du réservoir. Sa masse est de 34 kg. Il part tangentiellement à la coupole du réservoir.

On sait que la vitesse d'éjection est donnée par v (m / s) = 0,97 (P *V )1/2

M

Où : P (Pa) est la pression de

Service ; V (m³) est le volume du bac ; M (kg) est la masse du bac.

En conclusion, les conséquences d'un BLEVE sont très importantes et le meilleur moyen de se protéger de ces effets est de se tenir le plus loin possible du réservoir.

53

II -2 : exemple de calcul des effets d'un BLEVE

A titre d'exemple, les modèles décrits dans cette fiche sont appliqués au BLEVE d'une sphère de propane de 3000 m³. Les hypothèses de calcul sont les suivantes :

Paramètre	Valeur
Nature du produit	Propane
Volume du réservoir	3000 m3
Pression d'éclatement	17 bar abs

Le taux de remplissage initial du réservoir varie entre 0 et 85%.

Les effets thermiques sont calculés à l'aide du modèle TRC. Les effets de pression sont basés uniquement sur la détente de la phase vapeur, et déterminés à l'aide du modèle d'éclatement PROJEX de l'INERIS (Heudier

, 2004).

Les distances affichées sont valables uniquement pour le jeu d'hypothèses considérées caractérisant un phénomène accidentel. Elles ne sont pas extrapolables à d'autres situations.

Tableau n°11 : exemple de calcule

	Seuil	Taux de remplissage (%)
		0	20	40	60	85
Effets thermiques	600 (kW/m2)^4/3.s	-	490	750	925	1085
	1000 (kW/m2)^4/3.s	-	390	610	750	890
	1800 (kW/m2)^4/3.s	-	300	470	585	700
Effets de pression	20 mbar	920	860	780	680	490
	50 mbar	460	430	390	340	245
	140 mbar	200	180	170	150	105
	200 mbar	150	140	130	110	80
	300 mbar	120	110	100	90	65

54

La partie expérimentale

Chapitre IV : la représentation du

complexe GP2/Z

55

La partie expérimentale

Chapitre IV : la représentation du complexe GP2/Z

Le complexe GP2/Z relève de la société SONATRACH, laquelle a été crée le 31 Décembre 1963. Son organisation est basée sur les activités d'approvisionnement énergétique nationales, du développement et de l'exploitation des gisements d'hydrocarbures.

Ce complexe est situé au nord-ouest du pays à 42 Km d'est d'Oran et 4 Km de la ville d'Arzew. L'usine est conçue pour séparer le GPL en propane et butane commercial.

IV -1- Fiche technique du complexe

Localisation : ARZEW

Superficie : 13.5 hectares.

Effectifs : 478 agents.

Objectif : 1.8Millions t/an de GPL.

Produits : - Propane commercial.

- Butane commercial. Procédé Utilisé : Distillation sous pression. Nombre de Trains : 2 trains (semi-modulaires) Date de mise en production : 19/03/1973

Source d'Approvisionnement : Gaz en provenance des champs gaziers et pétroliers de Hassi

R'Mel et Hassi Messaoud.

Capacité de production totale : 1.400.000 tonnes par an.

Capacité totale de stockage : - Un bac de 70.000 m³ pour le butane réfrigéré ;

- Un bac de 70.000 m³ pour le propane réfrigéré ;

- Deux sphères de 1220 m³ chacune, pour le butane ambiant.

- Deux sphères de 1220 m³ chacune, pour le GPL

IV -2- Principales installations du complexe :

- Un bac de stockage de propane réfrigéré de 70.000 m³ ;

- Un bac de stockage de butane réfrigéré de 70.000 m³ ;

56

- Un bac de stockage de l'eau incendie de 54 000 m³ ;

- Quatre sphères : deux sphères, pour le stockage Tampon du GPL et deux autres pour le butane ambiant de 1220 m³ chacune;

- Une bâche d'eau incendie de 35.000 m³ avec pompes ;

- Deux sections de déshydratation du GPL ;

- Deux colonnes de séparation de GPL ;

- Deux trains de séparation en marche; et un train en arrêt.

- Deux fours d'huile ;

- Une section de réfrigération ;

- Six compresseurs Boil-off gaz (BOG) ;

- Une salle de contrôle DCS ;

IV -3- Historique du Complexe

Le complexe GP2/Z à presque trente ans d'existence Le projet de Construction a été lancé en mille neuf cent soixante dix par la compagnie anglaise CJB (CONSTRUCTORS JOHN BROWN). Les dates les plus importantes à retenir sont :

? 1973 : le complexe GP2Z est mis sur rail, sa première mission était celle de séparer les produits GPL/condensât acheminé des gisements du sud.

? 1984 : l'exploitation du GPL/condensât a été arrête suite au démarrage du nouveau complexe GP1/Z (jumbo) et à la mise en service des unités de stabilisation du condensât au niveau des champs de Hassi R'mel et Hassi Messaoud.

? 1990 : le complexe GP2/Z a redémarré ses unités.

? 1996 : des travaux de modification ont permis l'extension du complexe afin de traiter 1.2 millions de tonnes de GPL par an.

? 1999 : d'autres travaux de modification réalisés "extension du complexe pour traiter une capacité de 1.8 millions de tonnes par an.

IV -4 Généralités sur le GPL IV -4 -1 Définition

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Le terme GPL abréviation gaz du pétrole liquéfié signifie un mélange en proportion de propane et du butane.

Le gaz aux conditions ambiantes de température et de pression est gazeux mais il a la propriété de devenir immédiatement liquide sous :

V' Pression à température ambiante.

V' Pression atmosphérique et température basse.

V' Pression modérée et température partiellement basse.

IV -4 -2 -Origine du GPL:

Les GPL sont extraits à partir de diverses sources qui peuvent être :

V' Du pétrole brut après raffinage comme sous produit ;

V' De la récupération à partir des champs gazières ;

V' De la récupération à partir de la liquéfaction des gaz associes (champs pétroliers) ;

V' Comme sous produit à partir des unités de liquéfaction du gaz naturel (GNL).

IV -4 -3 - La demande mondiale du GPL :

La demande globale mondiale des GPL enregistre un taux de croissance de l'ordre de 10 % soit un doublement en 7 ans.

De 27 millions de tonnes en 1993, la demande passera à plus de 49 millions de tonnes en l'an 2002.

Les GPL sont en majorité utilisés dans le vapocraquage pour l'obtention des bases oléfiniques et aromatiques.

Il existe cependant d'autres usages des GPL :

Propane : Le propane est essentiellement utilisé comme combustible domestique, cependant l'industrie consomme 18 % comme charge.

Pour l'obtention de différents composés à savoir :

V' Acétaldéhyde, Formaldéhyde, Acide acétique par oxydation ; V' Ethylène, Propylène par pyrolyse ;

V' Nitroéthane

ü 58

Nitropropane par nitration.

Butane : L'usage principal du butane est la fabrication d'essences.

L'isobutane est utilisé pour la production d'alkylats et le n-butane est mélangé directement dans le pool essence pour l'obtention :

ü Butadiène par déshydrogénation du n-butane.

ü Anhydride maléique par oxydation.

ü L'iso butylène formé lors de déshydrogénation de L'isobutane sert de matière première dans la préparation du caoutchouc butyle.

IV -4 -4 Propriétés et caractéristiques du GPL : Propriétés physiques :

	Densité Stand.	Masse Molaire.	LIE (%vol)	LSE (% vol)		Tauto- inflammation (°C)	Méthane
	16,043	5,0	15,0	540		Ethane
0,3560	30,070	3,0	12,5	515		Propane
0,5070	44,097	2,2	9,5	450		Iso-Butane
0,5629	58,123	1,8	8,4	460		n-Butane
0,5840	58,123	1,9	8,5	405

TABLEAU N°12 : propriétés physique de GPL Caractéristiques du GPL :

ü Le GPL aux conditions normales de pression et de température est un gaz plus lourd que l'air ;

ü Le butane commercial C4 est environ deux fois et demi plus lourd que l'air ;

ü Une petite quantité de GPL vapeur dans l'air peut former un mélange inflammable ;

ü Le GPL est immédiatement liquéfié sous pression, la densité du GPL liquide est approximativement la moitié de celle de l'eau ;

59

y' Une petite quantité de liquide peut générer une grande quantité de vapeur ; ont constatera l'importance de la ventilation si l'on considère que un litre de liquide donne environ 200 litres de gaz avec une concentration de 5% par volume avec l'air, ceci donnera 4 cm³ de mélange inflammable gaz/air ;

y' Le GPL n'est pas corrosif vis-à-vis des aciers, généralement les précautions contre la corrosion sont nécessaires en cas d'utilisation d'aluminium ou d'alliages d'aluminium ;

y' Le GPL n'a pas de propriétés lubrificatrices et ceci doit être pris en compte lors du dimensionnement des compresseurs et pompes qui véhiculent le GPL ;

y' Le GPL est incolore soit en phase liquide ou en phase vapeur, l'évaporation du GPL liquide refroidi l'air environnant ce qui cause la condensation ou la congélation de l'humidité de l'air ce qui donne la couleur blanchâtre à la vapeur du GPL ;

y' Toxicité : le GPL n'est pas toxique mais possède des propriétés anesthésiques dans les puits ou endroit clos où le gaz plus lourd que l'air peut s'accumuler, ce qui donne un mélange asphyxiant et inflammable ;

y' Précaution contre la formation d'hydrate : quand les conditions de travail favorise la formation des hydrates ou la déposition de l'eau solide, on injecte des additifs tel que le propylène - glycol ou le méthanol ;

y' Le GPL est pratiquement inodore à l'état naturel, mais pour des raisons de sécurité un odorant est ajoute aux produits commerciaux, l'odorant peut être du éthyle mercaptan ou le diméthyl sulfite.

Spécifications des produits finis :

PRODUITS	GPL	BUTANE	PROPANE
C1 et C2 (% mole)	< 3	Traces	5,1 max.
C3 (% mole)		22,1 +/- 9	94,5 min.
C4 (% mole)		76,4 +/- 9	0,4 max.
C5 (% mole)	< 0,4	1,5 max.	-

Tableau N°13 : specifications des produits finis

60

IV -4 -5-Les différentes utilisations du GPL :

y' Utilisations pétrochimiques (production d'oléines) ;

y' Utilisations domestiques (cuisine, chauffage) ;

y' Utilisation industrielle;

y' Climatisation et refroidissement à l'échelle industrielle ;

y' Production de carburants ;

y' Centrale électrique : combustible pour le générateur électrique ;

y' Utilisations agroalimentaires: culture (insecticide après traitement), élevage (chauffage conteuses)

IV -5-organigramme du complexe

DIRECTION

ASI

T

SECRETARIA

I

ORG/INF

F

W

D*E

D*S

RT

P

A

G

R

MOG

ADM

Fig n°07 : le diagramme de GP2/Z

IV -6-Département de sécurité

Ce département est attaché directement à la direction générale. C'est une structure de contrôle, il traite les risques liés aux produis, équipements, engins et activités au sein du complexe, il a pour mission la réalisation des objectifs suivant :

61

? Préserver la santé et la sécurité des personnes, des équipements et de l'environnement ? Assurer la formation, les consignes et conseils nécessaires à la sécurité d'exploitation

? Assister les compétences chargées de la médecine du travail et l'organisation dans l'observation des postes de travail et les nuisances.

? En cas de danger, elle peut faire suspendre des travaux, dispenser des consignes complémentaires, demander un complément d'information, faire exécuter une tâche spécifique par une personne habilitée ou prendre la direction des opérations d'urgence

Elle est subdivisée en trois services spécialisés placés chacun sous l'autorité d'un chef de service :

IV -6-1- Service prévention :

Ce service autorise et assure le suivi des travaux de maintenance, d'inspection et de construction dans des conditions optimales de sécurité doit être constamment à l'affût des risques :

- Analyser des incidents, accidents et des nuisances.

- Détermine les causes et propose les solutions d'élimination ou de réduction.

- Propose des substitutions quand le risque est ressenti.

- Choisir des moyens de protections individuelles et collectives.

- A l'écoute de tous et de tout.

- Assurer avec sa hiérarchie et le département formation (DRH) la recherche documentaire le choix des formateurs, le choix des moyens et méthodes pédagogiques en vue de la réalisation de son plan de formation.

IV -6-2- Service intervention :

La fonction intervention est l'une des trois fonctions de la structure de sécurité. Elle a pour mission d'intervenir avec les moyens appropriés en cas de sinistre ou d'accident. Elle a

62

la charge du contrôle et de l'entretien organisé et planifié des matériels et installations spécifiques (travail de quart), et a pour missions principales.

- Prépare et dispose en permanence des hommes entraînés et des matériels adaptés.

- Planifie et prépare les moyens matériels nécessaires aux exercices en prenant en considération les remarques et les retours d'expériences

- Assure avec la collaboration de la prévention, des moyens généraux et des approvisionnements la disponibilité des moyens de protection individuelle et collectifs nécessaires à une intervention dans les cas d'urgences envisagés

- Préparer les plans d'intervention, soit des opérations organisées et systématisées ainsi que des exercices de simulation à intervenir, sauver et protéger.

- Charger de formation au feu et au secours tant pour agents de la sécurité que pour les agents et encadrements des autres départements.

- Il a la responsabilité du maintien constant d'une disponibilité des stocks nécessaires dans le cas le plus défavorable de produits d'extinction de matériel de lutte et sauvetage et des équipements de protections nécessaires aux agents auxiliaires d'intervention.

Ce service possède des moyens matériels fixes et mobiles contre incendie (schéma du réseau incendie en annexe) :

-89 détecteurs de gaz

-227 détecteurs de fumée

-39 détecteurs de flamme

-27 brises glace

-04 pompes diesel, 03 électriques et 02 pompes de pressurisation

-01 Motopompes tractable

-45 poteaux (02 sorties de diamètre 70? et 01 de 100?)

-11 lances monitors

-RIA (réseau d'incendie armé) dans les département et locaux confinés

-20 vannes de sectionnements

-02 camions de lutte contre incendie trivalents (eau, poudre, mousse)

63

-02 camions à poudre

-02 ambulances

Un système déluge connecté au réseau d'incendie au niveau des bacs et des sphères

Des réseaux de rideaux d'eau au niveau des turbines

02 générateurs à mousse

Ce service est divisé en deux sections :

> Section équipement : elle a la charge d'inspecter, de vérifier, d'entretenir et de réparer le matériel spécifique de sécurité. Les réparations et entretiens conventionnels restent à la charge du département maintenance.

> Section intervention : à la profession intervention facilite le commandement lors d'opération. Elle se constitue de 04 quarts. A chaque prise de service, le personnel du quart est affecté par petites équipes à des fonctions internes.

IV -6-3 - Service surveillance

Ce département est attaché directement à la direction générale. C'est une structure de contrôle, il traite les risques liés aux produis, équipements, engins et activités au sein du complexe, il a pour mission la réalisation des objectifs suivant :

· Préserver la santé et la sécurité des personnes, des équipements et de l'environnement

· Assurer la formation, les consignes et conseils nécessaires à la sécurité d'exploitation

· Assister les compétences chargées de la médecine du travail et l'organisation dans l'observation des postes de travail et les nuisances.

· En cas de danger, elle peut faire suspendre des travaux, dispenser des consignes complémentaires, demander un complément d'information, faire exécuter une tâche spécifique par une personne habilitée ou prendre la direction des opérations d'urgence

64

CHAPITRE V : ANALYSE DE RISQUE DE BLEVE

PAR LA MéTHODE "ARBE DE DEFAILLANCE" ET

"HAZOP "

65

Chapitre V : analyse de risque de BLEVE par la méthode "arbe de defaillance" et "Hazop "

V -1 la méthode arbe de défaillance

La représentation suivante permet, également de visualiser où interviennent certains événements initiateurs, à savoir :

- le surremplissage,

- une fuite de gaz à proximité de la sphère qui s'enflamme, - un incendie dans le voisinage immédiat de la sphère.

Analyse séquentielle

66

Flux thermique

Arrosage inefficace

Feu dans L'environ

nement

Mauvais
arrosage

Fuite

enflammée

Surremplissage

Température de la paroi augmente

Rupture de l'enveloppe du réservoir

Temp du liquide surchauffé >> Temp
du liquide en fonctionnement normal

Flux Therm

ique

Dilatation du GPL liquide

Soupape
bloquée

Absence de

soupapes

Figure 08 : Arbre des causes d'autres séquences accidentelles menant au BLEVE

V -2 la méthode HAZOP

V- 2-1 origines de la méthode

Un mot dérivé du «HAZard and Operability studies » [13]

Pression >> Pression de résistance

Pas de

dépressurisation

Affaiblissement du matériau en contact avec la phase gazeuse

Flux thermique

Faible débit des soupapes

Incendie sur un élément proche

Délai d'application de l'arrosage trop long

BLEVE du Sphère de GPL

67

? Hazard: n'importe quelle opération pouvant causer une catastrophe par dégagement des produits chimiques toxiques, inflammables, ou explosifs, ou bien n'importe quelle action pouvant engendrer des dommages au personnel

? Opérabilité: n'importe quelle opération au sein de l'enveloppe du design qui pourrait causer un arrêt menant à une violation des règlements de l'environnement, santé ou sécurité « HSE », ou un impact négatif sur le profit

HAZOP est une technique Structurée et systématique appliquée à l'examen d'un système défini en vue de:

? l'identification des dangers potentiels dans le système. Le danger peut se limiter à la

Proximité immédiate du système ou étendre ses effets bien au-delà, comme dans le cas des dangers environnementaux;

? l'identification des problèmes potentiels d'exploitabilité posés par le système et, en Particulier, l'identification des causes des perturbations du fonctionnement et des Déviations dans la production susceptibles d'entraîner la fabrication de produits non Conforme.

V -2-2 Historique et domaine d'application

La méthode HAZOP, pour HAZard OPerability, a été développée par la société Imperial Chemical Industries (ICI) [14] au début des années 1970. Elle a depuis été adaptée dans différents secteurs d'activité. L'Union des Industries Chimiques (UIC) à

publié en 1980 une version française de cette méthode dans son cahier de sécurité n°2 intitulé « Etude de sécurité sur schéma de circulation des fluides ».

Considérant de manière systématique les dérives des paramètres d'une installation en vue D'en identifier les causes et les conséquences, cette méthode est particulièrement utile pour

l'examen de systèmes thermo-hydrauliques, pour lesquels des paramètres comme le débit, la température, la pression, le niveau, la concentration... sont particulièrement importants pour la sécurité de l'installation.

De par sa nature, cette méthode requiert notamment l'examen de schémas et plans de circulation des fluides ou schémas P&ID (Piping and Instrumentation Diagram).

68

V- 2-3 Objectif

-Recherche systématique des causes possibles de dérive de tous les paramètres de

Fonctionnement d'une installation.

-mise en évidence des principaux problèmes d'exploitation et d'entretien.

-Etude des conséquences et risques éventuels liés à ces dérives.

-proposition des mesures correctives appropriées.

V- 2-4 Application de la méthode HAZOP sur la sphère de stockage GPL

L'application de la méthode HAZOP sur la zone de stockage de la charge GPL est réalisée

en considérant les paramètres d'exploitation suivant:

? Niveau

? Pression

? Température

? Débit

Voir le PID (Piping and Instrumentation Diagram).

En applique la méthode HAZOP sur la sphère de stockage de GPL

Fig n°09 : la sphère de stockage de GPL

69

FIG n°10 : PID du sphère de stockage de GPL (420 /6105A/G)

70

V -2-5 Déroulement de la méthode

Sphère de stockage de GPL

La pression

Plus de

La vérification si pas de risque nouveau.

Rechercher d'autre modification ou accepter le risque.

Non

Vaporisation de GPL

Le risque justifier la dépense

PV-6101 et RV6104A/B

Détectable par l'operateur

Dangereux pour le bon fonctionnement

La dérive est-elle possible ?

Oui

Oui

Oui

OUI

Non

Non

Non

LA-6105

Désignation d'un responsable pour la mise en oeuvre, le suivi, la vérification de la modification

Fig n°11 : le déroulement de la méthode HAZOP

71

V -2-6 étude HAZOP de la sphère 420 /6105A/G (sphère de stockage de GPL)

PID numéro : D0206-0221.02 description : section de stockage de GPL
PART N : 420 /6105A/G (sphère de stockage de GPL)
numéro	Paramètre		Les causes possibles		Les conséquences		Equipements de secours		Recommanda tions
1	Pas de débit		Non probable
2	Retour de débit		Non probable
3	Manque de débit		Non probable
4	Excès de température		Agression externe /Choc thermique, Choc mécanique,		Surpression à l'intérieur de la sphère un risque de rupture brutale de sphère (risque de BLEVE )
5	basse température		Non Probable
6	Excès de pression		PV-6101 B en panne		élévation de pression veut endommager la sphère 420/6105A/G (risque de BLEVE)		RV-6104A/B RV-6110A/B
7	basse pression		non probable
8	changement de composition		Basse pression cause la vaporisation des changements de composition		Pas de danger

72

9

	blocage de sortie de la sphère 420/6105A/ G	élévation de niveau de la sphère 420 /6105 A, le GPL liquide monte au haut vers le réseau torchaire qui peut avoir un déversement de GPL liquide ou éteindre de la flamme	-LIC 6101 ferme HV-6102 -LIC 6108 ferme HV-6180
10	soupape de sécurité	haut pression de RV-6104A/B ou RV-6110A/B	Crachement des soupape de securite	connecter aux réseaux torchaire
11	instrumentati on	LA-6105en panne (LL )	Vaporisation du continu liquide dans les 10^n-D1Z-9014, qui peut endommager les pompes 425/6205B /C/G	LI-6101	mettre l'alarme en liaison avec LI-6101
12	Instrumentati on	LI-6101 en panne (HH)	Elévation de niveau de la sphère 420/6105, le GPL liquide monte en haut qui va éteindre la flamme de la torche ou déversement de produit liquide	LA-6105 (l'alarme haute)
13	Instrumentati on	PV-6101 en panne	élévation de pression de PV-6101BQUI VA endommager les équipements	RV-6104A/B RV-6110A/B
14	réseau d'air	Arrêt de service pour les équipements ou les instruments qui fonctionnent avec l'énergie	Elévation de pression de la sphère 420 /6105A/G, qui va endommager la sphère (risque de	RV-6104A/B RV-6110A/B
			BLEVE)
15	maintenance	commencer avant de fermer la vanne	perte de produits		mettre une opération manuelle
16	fuite	oublier de fermer la vanne de drainage	perte de produits		mettre une opération manuelle

Tableau n°14 : étude HAZOP de la sphère 420 /6105A/G (sphère de stockage de GPL)

73

74

CHAPITRE VI- MODéLISATION DES EFFETS

THErMIQUES D'UN BLEVE SUr LA SPHERE DE

STOCKAGE DE GPL

75

Chapitre IV- modélisation des effets thermiques d'un BLEVE sur La sphere de stockage de GPL

IV -1-effet thermique

Les effets de BLEVE sont principalement des effets thermiques (boule de feu), des effets de pression et des projections. Les zones étudiées seront celles qui correspondent :

- au rayon de la boule de feu,

- à une mortalité de 1% par brûlures,

- à des brûlures significatives,

- aux premiers dégâts et blessures notables dus à l'onde de choc (50 mbar), - aux premiers effets de mortalité consécutifs à l'onde de choc (140 mbar), - à la projection de fragments du réservoir.

C'est l'impact de la boule de feu qui est le plus important vis-à-vis de l'environnement. Celle-ci, alimentée par la totalité du GPL initialement stocké, rayonne à une très haute intensité. Néanmoins l'effet de souffle et la projection de fragments de réservoir (peu nombreux et de grande taille) ont également un impact sur une zone de grand périmètre tout autour du lieu de l'accident.

IV -1-1 Caractéristiques de la boule de feu

Dans le cas d'un BLEVE mettant en jeu un produit inflammable, la boule de feu peut être le phénomène ayant les conséquences les plus importantes, notamment du fait de ses effets radiatifs.

Plusieurs théories ont été développées pour déterminer les effets des boules de feu. Elles procèdent toutes selon une démarche similaire et s'articulent autours des étapes suivantes :

- détermination du diamètre de la boule,

- détermination de la durée de combustion de la boule, - estimation de l'élévation de la boule de feu,

76

- calcul de la densité de flux thermique radiatif reçu par une personne exposée au rayonnement,

- détermination des effets sur l'homme.

IV -1-2- Démarche de détermination des effets d'un flux thermique sur l'homme par les différentes approches [15]

Les effets thermiques radiatifs d'une boule de feu sur une population donnée dépendent de l'intensité des radiations ainsi que de la durée d'exposition à ces radiations.

Il est clair que L'estimation des effets sur l'homme en cas d'une exposition à un flux thermique est complexe car dépendant de très nombreux facteurs, dont notamment :

- La nature

- L'importance des surfaces brûlées

- L'âge des personnes exposées

- Les obstacles au rayonnement pouvant constituer autant d'abris

- Et évidemment, la rapidité d'accès à des soins est également d'importance.

- Les effets thermiques radiatifs d'une boule de feu formée lors d'un BLEVE.

Lorsqu'une personne est exposée à une densité de flux thermique, les effets sont définis comme étant l'apparition (à faible probabilité) de la létalité, des brûlures significatives, de la douleur

Ces effets sont directement fonction de la densité de flux thermique p et du temps t pendant lequel le sujet est exposé à cette densité de flux thermique. Les effets varient bien évidemment selon l'âge de la personne, ainsi qu'en fonction de son état de santé ou de ses facultés d'accoutumance.

Ainsi, pour des expositions qui perdurent, les seuils d'effets, en termes de flux thermique, ne dépendent pratiquement plus du temps.

Effets sur l'homme	Onde de surpression (mbar)	Flux thermique
Seuils des effets irréversibles correspondant à la zone des effets indirects par bris de vitre sur l'homme.	20

77

Seuils des effets irréversibles correspondant la

zone des dangers significatifs pour la vie humaine.	50	3 kW/m^2 ou 600 [(kW/m^2)^4/3].s
Seuil des premiers effets létaux correspondant à la zone des dangers graves pour la vie humaine.	140	5 kW/m^2 ou 1 000 [(kW/m^2) ^4/3].s
Seuil des effets létaux significatifs correspondant à la zone des dangers très graves pour la vie humaine.	200	8 kW/m^2 ou 1 800 [(kW/m^2) ^4/3].s

Tableau 15 : Valeurs de référence relatives aux seuils d'effets de surpression et thermiques sur l'homme

? effets sur les structures

Effets sur les structures	Flux thermique (kW/m^2)
Seuil des destructions significatives de vitres	5
Seuil des effets dominos et correspondant au seuil de dégâts graves sur les structures	8
Seuil d'exposition prolongée des structures et correspondant au seuil des dégâts très graves sur les structures, hors structures béton	16
Seuil de tenue du béton pendant plusieurs heures et correspondant au seuil des dégâts très graves sur les structures béton	20
Seuil de ruine du béton en quelques dizaines de minutes	200

Tableau 16 : valeurs de référence relatives aux seuils d'effets thermiques sur les structures (constructions)

IV 1-2- 1 approche d'eisenberg[15]

Eisenberg (Eisenberg, 1975) a développé une estimation des effets létaux associés aux flux thermiques radiatifs à partir d'observations consécutives à des explosions nucléaires. La probabilité de décès est reliée à la grandeur ö^4/3.t.

Elle présente la probabilité de décès (en %) en fonction des couples (ö, t)

Probabilité de décès	Durée d'exposition		Intensité de flux thermique		ö4/3.t[s (kW/m^2)4/3]
(%)	(s)		(kW/m^2)

78

1

	1.43	146.0	1099
1	10.1	33.1	1073
1	45.2	10.2	1000
50	1.43	263.6	2417
50	10.1	57.9	2264
50	45.2	18.5	2210
99	1.43	586.0	7008
99	10.1	128.0	6546
99	45.2	39.8	6149

Tableau 17 : approche d'eisenberg

Eisenberg propose une équation de probit permettant d'évaluer statistiquement les effets d'une charge thermique donnée sur une population exposée à une densité de flux thermique.

D'après l'équation de probit d'Eisenberg, qui se réfère aux effets létaux, le décès de 1 % de la population exposée correspond à une valeur de la fonction probit de 2,67.

On vérifie que ces données correspondent, en ordre de grandeur, à l'équation de probit

d'eisenberg reportée par (Lees, 1994 ; Hymes, 1983) :

Le probit d'Eisenberg :

Pr = -14,9 + 2,56 ln (q ^4/3.t)

Avec ö, flux thermique radiatif en kW/m²,

t, temps d'exposition en secondes.

Probabilité de	Durée		Intensité de flux		ö4/3.t[s		Pr (probit
décès (%)	d'exposition (s)		thermique		(kW/m^2)4/3]		d'Eisenberg)

79

		(kW/m^2)
1	1.43	146.0	1099		3.02
1	10.1	33.1	1073		2.96
1	45.2	10.2	1000		2.78
50	1.43	263.6	2417		5.04
50	10.1	57.9	2264		4.87
50	45.2	18.5	2210		4.81
99	1.43	586.0	7008		7.76
99	10.1	128.0	6546		7.59
99	45.2	39.8	6149		7.43
la charge thermique
				La probabilité de décès

Fig12 : la relation entre la charge thermique et la probabilité de décès

L'équation précédente conduit en effet à calculer une « charge thermique » ö^4/3.t au seuil de létalité à 1 % de 956 (kW/m²)^4/3.s, soit une valeur inférieure à la valeur minimale rapportée pour le même seuil dans le tableau précédent. C'est donc qu'elle conduit, aux faibles probabilités, à des calculs majorants (en termes de distances d'effets) par rapport aux données

80

IV -1-2- 2 du T.N.O.

Le T.N.O. (T.N.O., 1992) propose trois équations de probit se référant respectivement aux brûlures du premier et second degré, ainsi qu'à la létalité.

Les fonctions probit proposées par le T.N.O. sont dérivées de l'étude des effets sur l'homme des tirs nucléaires et sont corrigées pour être appliquées à des feux d'hydrocarbures.

En effet, lors d'une explosion nucléaire, les longueurs d'onde des radiations thermiques sont décalées, par rapport au spectre visible, vers l'ultraviolet, alors que celle dues à un feu d'hydrocarbures sont décalées vers l'infrarouge. Or, plus la longueur d'onde augmente, plus Les radiations sont pénétrantes, provoquant ainsi des brûlures plus profondes.

Ainsi, pour un feu d'hydrocarbures, la dose de radiation thermique correspondant à un effet donné est inférieure à celle issue d'une explosion nucléaire.

Les équations de probit correspondant à un effet donné ainsi que les expressions qui en découlent sont synthétisées dans le tableau 18 suivant qui présente, pour chaque effet, l'équation de probit proposée par le T.N.O. et la charge thermique correspondante pour l'apparition de l'effet à 1 % sur la population exposée (où ö est en W/m² et t en s)

? Brûlures du premier degré Pr = -39,83 +3,0186 ln(ö ^4/3.t)

? Brûlures du deuxième degré Pr = -43,14 +3,0186 ln(ö ^4/3.t)

? Brûlures entraînant la mort Pr = -36,38 +2,56 ln(ö ^4/3.t)

Il convient de préciser que ces équations ne tiennent pas compte de la protection apportée par des vêtements, ni d'éventuelles possibilités de fuites ou de mise à l'abri

IV-1 -2- 3 synthèse de HYMES

En 1983, Hymes (Hymes, 1983) a effectué une synthèse de travaux visant à caractériser les effets d'un flux thermique sur l'homme. On notera en premier lieu que Hymes retient également un effet en ö^4/3.t.

Charge	Effets	Commentaires
thermique(kW/m^2)4/3.s

81

10 à 700

	Apparition de cloques sur la peau nue	Effets constants sur cette plage de valeur
1060 Ou 5 kw/m^2	Létalité pour 1 % de la population exposée d'après Eisenberg	Valeur dérivée de statistiques établies consécutivement aux bombardements atomiques américains
1200	Seuil des brûlures sévères du second degré (profondes de plus de 0,1 mm)	Ce seuil correspond approximativement au seuil de la létalité pour 1 % d'une population exposée, supposée normalement habillée
2300	Létalité pour 50 % de la population exposée d'après Eisen berg	Valeur dérivée de statistiques établies consécutivement aux bombardements atomiques américains
2600	Seuil des brûlures sévères du troisième degré (profondes de plus de 2 mm soit l'ensemble du derme)	Ce seuil correspond approximativement au seuil de la létalité pour 50 % d'une population exposée, supposée normalement habillée

Tableau 18 : Seuils d'effets retenus par Hymes (Hymes, 1983)

Il est à noter que (Lees, 1994) rapporte la profondeur des brûlures correspondant, selon

Hymes, l'apparition des brûlures du deuxième et troisième degré, se trouve respectivement à la profondeur de 0,1 et 2 mm.

Hymes a corrélé, d'après les travaux de Hinshaw (Hymes, 1983), la profondeur des brûlures ä à la charge thermique ö^4/3.t par l'expression : o (mm) = 8,85.10^-4 (p ^4/3.t - 920) avec ö en kW/m² et t en secondes.

Ce qui conduirait ainsi à retenir, pour les brûlures du second degré, une charge thermique en ö^4/3.t égale à 1033 (kW/m²)^4/3.s.

Pour les effets létaux, Hymes retient la valeur de 1200 (kW/m²)^4/3.s pour le seuil de létalité à 1

82

%, relativement à une population habillée normalement. Il note par ailleurs que ce seuil correspond à celui des brûlures sévères du second degré, d'une profondeur supérieure à 0,1 mm

IV-1 -2- 4 approche de LEES[16]

Lees (Lees, 1994) a proposé une équation de probit relative aux effets létaux de la forme

Pr = - 10,7 + 1,99 ln (ö ^4/3.t) avec ö en kW/m² et t en secondes.

Pour le seuil de 1 % de létalité, cette équation conduit à calculer une charge thermique de 828 (kW/m²)4/3.s.

L'approche de Lees vise à prendre en compte :

- la réaction humaine face au danger,

- le flux thermique effectif reçu,

- la protection apportée par les vêtements,

- l'éventuelle inflammation des vêtements,

- la sévérité des brûlures,

- le traitement médical des brûlures.

Il est noté-que :

- Le temps de réaction d'un individu est de l'ordre de 5 secondes avant de tenter de se protéger ou de s'enfuir.

Le degré de protection offert par les vêtements dépend de la fraction de corps protégée.

Par ailleurs, les vêtements peuvent prendre feu. A ce sujet, Lees note que, dans le cas d'un BLEVE la probabilité d'inflammation de vêtements est assez élevée.

Dans son article, il rapporte que Hymes remarque l'inflammation spontanée de la plupart des vêtements qui se trouvent exposés plus de cinq secondes à des densités de flux thermiques supérieurs à 75 kW/m².

Le T.N.O. (T.N.O., 1992) propose, pour l'inflammation des vêtements la relation :Ö².t = 2,5 10⁴ à 4,5.10⁴ (kW/m²)².s

83

L'inflammation des vêtements peut entraîner des brûlures, mais aussi paniquer la personne qui peut arrêter de s'enfuir pour tenter d'éteindre ses vêtements

Dans une première étape, Lees s'attache à calculer la charge thermique qui conduit à l'inflammation des vêtements. Pour ce faire, il retient la moyenne des valeurs citées par le T.N.O. pour cet effet, soit t.ö² = 3,5 10⁴ s (kW/m²)².

Il considère ensuite arbitrairement un temps d'inflammation égal à 5 secondes, moyennant quoi le flux nécessaire à produire cet effet est donc calculé égal à (35000/5)^1/2 84 kW/m².

A partir de ce flux, Lees considère alors une « charge thermique équivalente » en ö ^4/3.t et calcule, en considérant toujours un même temps de 5 secondes, une valeur de 84^4/3 x5 = 1800 (kW/m²)^4/3.s.

Ainsi, pour calculer un temps d'inflammation de 9,97 s à 135 m du centre de la boule de feu, nous supposons que Lees effectue le calcul suivant :

t = 1800 / (0,5 x 83 ^4/3) = 9,94 s.

Nous comprenons ainsi que le coefficient 0,5 au dénominateur vise à prendre en compte que seule la moitié de la surface nue de la personne est exposée au rayonnement.

Dans le tableau ci-dessus, la charge thermique avant inflammation est donc toujours égale à 1800 (kW/m²)^4/3.s puisque c'est sur cette base que sont faits les calculs relatifs au temps d'inflammation des vêtements.

IV-1-3 Les modèles de calcule de BLEVE

il existe plusieurs modèles relatives au calcul des éffets thermiques du BLEVE. La plupart sont des modèles purement empériques et très simples, qui permettent de determiner, à partir de la seul conaissance de la masse de produit contenue dans le reservoir, les principales caracteristiques du BLEVE ( taille et durée de vie de la boule de feu). Ils permettent à partir d'un modéle classique de rayonnement thérmique, de calculer l'effet thermique du BLEVE.

On distingue trois modéles largement utilisés dans l'industrie : ? CCPS (Centre for Chemical Process Safety)

? TNO ( The Nether

? lands Organisation of applied Scientific Research)

84

? TRC (Thornton Research Center, shell)

Il est à noter que ces trois modèles ont été établis pour des BLEVE d'hydrocarbures uniquement. Concernant la détermination des dimensions et de la durée de vie de la boule de feu, de nombreux auteurs ont proposé des formules empiriques basées sur le retour d'expérience. Une compilation de ces différentes corrélations est présentée dans (C.C.P.S., 1994). Pour ce qui est de la détermination des effets thermiques, les modèles disponibles sont beaucoup moins nombreux. Ils sont généralement basés sur le modèle de flamme solide, qui est également à la base des approches du C.C.P.S. et du T.N.O. Les modèles C.C.P.S. et T.N.O. ont été choisis car ils sont parmi les plus largement utilisés. Le modèle T.R.C., quant à lui, a été retenu à cause de l'originalité de son approche.

IV-1 -3-1 modèle du T.N.O.

Le modèle développé par le T.N.O. est décrit dans le Yellow Book 1997 (T.N.O., 1997). Il est à noter que ce modèle a subi quelques évolutions depuis sa description dans les précédentes éditions du Yellow Book (1979 et 1992), en particulier dans le choix de certaines hypothèses. Dans toute la suite, les deux modèles seront utilisés pour les simulations et seront désignés par « modèle T.N.O. 1992 » et « modèle T.N.O. 1997 ».

Comme le modèle du C.C.P.S., le modèle du T.N.O. est basé sur des corrélations empiriques.

Le diamètre maximal et la durée de vie de la boule de feu sont évalués à partir de la masse d'hydrocarbures libérée par la rupture du réservoir, à partir des formules suivantes :

dc = 6,48.mf ^0,325[17]

tc = 0,852.mf ^0,26[17]

dc : est le diamètre maximal de la boule de feu (m),

tc : est la durée de vie de la boule de feu (s),

mf : est la masse d'hydrocarbure contenue dans la boule de feu (kg).

Les effets radiatifs sont également évalués par un modèle de flamme solide, pour lequel le

T.N.O. émet les hypothèses suivantes

La version T.N.O. 1992 suppose que la boule de feu reste au sol ; autrement dit, la hauteur du centre de la boule de feu est égale à son rayon

85

La version T.N.O. 1997 considère pour sa part que la boule de feu s'élève de telle sorte que la hauteur de son centre est égale à deux fois le rayon.

L'émissivité moyenne de la boule de feu est calculée de manière différente par les modèles de 1992 et de 1997pour le

-Propane 196(kW/m2)

-Butane 172(kW/m2)

IV-1-3-2 modèles du C.C.P.S.

Le modèle développé par le C.C.P.S. est décrit dans (C.C.P.S., 1994). Il est basé sur des corrélations empiriques établies par Roberts (Roberts, 1982) et Pape (Pape et al., 1988).

Le modèle permet, en connaissant la masse d'hydrocarbures contenue dans la boule de feu, de calculer aisément le diamètre maximal et la durée de vie de la boule de feu à partir des trois formules suivantes.

dc = 5,8.mf ^1/3[18]

tc = 0,45.mf ^1/3 lorsque mf < 30 000 kg [18]

tc = 2,6.mf ^1/6 lorsque mf > 30 000 kg

Où : dc : est le diamètre maximal de la boule de feu (m),

tc : est la durée de vie de la boule de feu (s),

mf : est la masse d'hydrocarbure contenue dans la boule de feu en (kg).

Les effets radiatifs de la boule de feu sont évalués à l'aide d'un modèle de flamme solide, où

Le flux rayonné à une certaine distance de la boule de feu est donné par la formule :

q = E.F? [18]

avec :

q = flux reçu (kW/m2),

E = émissivité de la boule de feu (kW/m2),

86

F = facteur de forme,

?= atténuation atmosphérique du rayonnement

Le C.C.P.S. prend pour le pouvoir émissif de la boule de feu une valeur constante de 350 kW/m².

IV -1-3-3-modèle du T.R.C.

Le T.R.C. a développé une approche phénoménologique, notamment à partir des résultats expérimentaux .L'approche du T.R.C. vise à prendre en compte la modélisation de la boule de feu par l'approche du T.R.C., qui reste semi-empirique, prend en compte les trois principales étapes suivantes

1) La phase d'inflammation du nuage et de développement de la boule de feu jusqu'à son diamètre maximal, ou phase d'expansion.

Dans cette phase, le rayon et l'émittance de la boule de feu sont supposés croître linéairement avec le temps jusqu'à leur valeur maximale.

2) La phase de combustion de la boule de feu.

La durée de vie de la boule de feu, de son inflammation au début de son extinction est considérée égale à la durée de combustion des gouttelettes formées lors de l'éjection du produit à l'atmosphère. En effet, les gouttelettes qui se sont enflammées dès le début du phénomène sont alors consumées.

La température finale est supposée ne pas pouvoir être inférieure à 0,88 fois la température maximale de la boule de feu (cette hypothèse provient de l'observation des résultats expérimentaux

3) Phase d'extinction.

L'extinction de la boule de feu est supposée complète lorsque les dernières gouttes qui se sont enflammées, alors que la boule de feu était à sa température maximale (fin de la phase d'expansion), sont consumées. Lors de cette dernière phase, le diamètre de la boule de feu est supposé décroître linéairement avec le temps alors que l'émittance de la boule de feu est considérée, de manière prudente, constante. De même, lors de cette phase, la boule de feu ne s'élève plus.

87

De ce qui suit nous pouvons retenir les démarches suivantes pour le seuil de danger relative au BLEVE,

Les distances d'effets thermiques:

Au seuil des effets létaux : dEL = 3,12.m ^0,425 [19]

Au seuil des brûlures significatives : dBS = 4,71.m ^0,405 [19]

Il y a ici lieu de rappeler ici les principales hypothèses à partir desquelles ces dernières formules ont été établies :

- rayon et durée de vie de la boule de feu, respectivement notés rbf et tbf, sont estimés par application des corrélations proposées par le T.N.O., soit, dans le système métrique international :

. rbf = 3,24.m 0,325 . tbf = 0,852.m 0,26

Où m : est la masse de produit contenue dans le réservoir (indépendamment de la nature du produit considéré),

- la boule de feu est supposée rester au sol pendant toute la durée de vie du phénomène,

- l'atténuation atmosphérique du rayonnement est négligée,

-l'émittance de la boule de feu est supposée constante et égale à 200 kW/m²

Les valeurs d'effets des flux thermiques

En considérant une émittance constante :

? Au seuil des effets létaux : öEL = 191.tbf -0,771

IV-1 -4 Calcule de l'effet thermique de BLEVE sur la sphère de GPL par les déférentes modèles

Capacité : 1220m³

Etat du fluide : liquide

Densité moyenne : 560Kg/m³

Poids estimatif

Construction: 168.000Kg

Produit stocké: 683.200Kg

Test hydrostatique: 1.220.000Kg

Dimensionnement

Diamètre intérieur : 13260mm

Pression

De calcule : 16 Kg/cm²

Test hydrostatique : 20 Kg/cm²

De service minimum : 8 Kg/cm²

De service maximum : 12.5 Kg/cm²

Température :

De calcule : 38°C

Tôle

Type : SA 516 Gr. 70

Charge de rupture : 49.21 Kg/cm²

Charge limite d'élasticité : 26.72 Kg/cm²

IV -1-4-1 par le modèle T.N.O

la boule de feu

? Calcul du diamétre de la boule de feu

A-calcule de la masse

M=c x b x n

ou :

88

89

M :la masse totale de l'hydrocarbure dans le reservoir c :capacite de reservoir b :la masse liquide ou la densite moyenne n :niveau de remplissage

Le Taux de remplissage du sphère	20	30	40	50	60	70	75	80	85	90
(%)
Lamasse de la sphère (kg)	136640	204960	273280	341600	409920	478240	512400	546560	580720	614880

tableau n°19 : la masse de la sphere en fonction de taux de remplissage

la masse de la sphere

le taux de remplissage (% )

B-donc le diametre de la boule de feu :

D max = 6.48 x M 0.325

D max : la duree maximale de la boule de feu

Lamasse

136640

204960

273280

341600

409920

^478240

512400

546560

580720

614880

90

de la

sphère (kg)
Le diametre maximale de la boule de feu (m ) TNO	302.43	345.03	378.85	407.35	432.21	454.42	464.72	474.57	484.02	493.1

M :la masse d'hydrocarbure

tableau n°20 :le diametre de la boule de feu

la masse de la sphere(kg

	le diametre (m)

? Calcul de la durée de la vie de la boule de feu

tBF = 0.852 M 0.26

tBF : le temps de combustioon de la boule de feu

91

Lamasse de la sphère (kg)	136640	204960	273280	341600	409920	^478240	512400	546560	580720	614880
le temps de combustioon de la boule de feu (s)	18.43	20.48	22.07	23.39	24.53	25.53	25.99	26.43	26.79	27.25

tableau n°21 :le temps de combustion de la boule de feu

la masse de la sphere(kg )

te temps (s)

? Calcule de la hauteur de la boule de feu :

H = 0, 5 x D max

Avec H : hauteur max de la boule de feu D : diamètre de la boule de feu (m)

92

Le diametre maximale de la boule de feu (m )

	302.43	345.03	378.85	407.35	432.21	^454.42	464.72	474.57	484.02	493.1
La hauteur de la boul de feu (m)	151.21	172.51	189.42	203.67	216.11	227.22	232.36	237.28	242.01	246.55

tableau n°22 :la hauteur de la boule de feu ? vitesse de propagation

V = Dmax / tBF

V : vitesse de propagation de la boule de feu

Le diametre max de la boule de feu (m )	302.43	345.03	378.85	407.35	432.21	454.42	464.72	474.57	484.02	493.1
le temps de combustioon de la boule de feu (m)	18.43	20.48	22.07	23.39	24.53	25.53	25.99	26.43	26.79	27.25
vitesse de propagation de la boule de feu (m/sec)	16.40	16.84	17.16	17.41	17.62	17.80	17.88	17.95	18.06	18.10

tableau n°23 :la vitesse de probagation de la boule de feu

93

Puissnce de la boule de feu :

La puissance de la boule de feu est donnée par la formule :

P=

avec : Q : énergie théorique libérée

t : Temps de la boule de feu

le temps de combustioon de la boule de feu (m)	136640	204960	273280	341600	409920	^478240	512400	546560	580720	614880
La puissance de la boule de feu (w)

? Intensité de la boule de feu :

I =

Avec P : puissance de la boule de feu

R : rayon de la sphère: R = 12,5 m

La puissance de la boule de feu (w)	136640		204960		273280		341600		409920		^478240		512400		546560		580720		614880
Intensité de la boule de feu (w/m)

les Effet de reyonnement

Le seuil de 5 kW/m² ou 1000 [(kW/m²)^4/3].s [20] correspondant aux premiers effets létaux sur les bâtiments et seuil létal chez l'homme (quelques secondes). Il permet donc de déterminer une zone dans laquelle il convient impérativement de limiter l'implantation de constructions ou d'ouvrages concernant notamment des tiers.

Le seuil de 3 kW/m² ou 600 [(kW/m²)^4/3].s [21] correspondant au flux thermique pouvant encore générer des effets graves sur l'homme (brûlure du premier degré au bout d'environ 1 minute et douleur en une vingtaine de seconde, seuil minimum létal pour une exposition de 2 minutes).

Dans le cas ou la durée de la boule de feu est inférieure à 2 minute le calcule des distances se fait en terme de dose thermique reçue exprimes en ((Kw/m²)^4/3).s et non en terme de flux thermique.

? Distance correspondante au seuil de létalité : (5 Km /m²) (mortalité de 1% par brûlure)

dL= 3,12 xM0.425

DL : distance correspondante au seuil de létalité (m) Avec dL en m, et M en Kg

tableau n°24 :les distances correspands au seuils de letalite

Lamasse de la sphère (kg)		136640	204960	273280	341600	409920	^478240	512400	546560	580720	614880
Distance correspondante au seuil de létalité dl (m)		475.09	564.43	637.84	701.30	757.80	809.10	833.18	856.35	878.7	900.30

La masse de la sphère (kg)

94

dl (m)

La sphère

d _L de mortalité d _bs brûleurs significatifs

(5 kW/m²) (3 kW/m²)

95

? le flux thermique

? le flux thermique correspond aux effets létaux

= C .M0.771 / dL²

Où :

C : constantes de flux thermique (82800)

q : flux max en W /m²

M : masse de produit en Kg

L : distance de la cible par rapport au centre de la boule de feu en (m)

On remplace les valeurs de distance des effets létaux DL calculées précédemment

Correspondantes au seuil de létalité et de brulures significatifs pour les effets radiatifs

maximales :	= 828. 102 .M0.771 / dL^2
Distance corresponda nte au seuil de létalité dl (m)		475.09	564.43	637.84	701.30		757.80	^809.10	833.18	856.35	878.7	900.30
Le lux thermique ( )(kw/m^2)		3.34	3.23	3.16	3.10		3.0641	3.02	3.01	2.995	2.981	2.964

tableau n°25 :le flux thermique

synthese sur le tableau

? plus que la distance correspands au suils de letalite augmente ,le flux thermique diminue

? en remarque que tout les valeurs de est <5 kw/m²(seuil de letalite )

? en cas d'accidents de BLEVE toute les personnes qui existes dans les distances calculer pouvant avoir un risque de brulures de différents degres.

? et peut êtres un risque de mortalités si le sujet exposes à un temps grands.

96

97

résumé des modélisations des effets thermique par T.N.O

calcul des effets thermique le taux de remplissage de la sphère (%)	la mase de la sphère (kg)	Le diamètr e de la boule de feu (m)	Le temps de combus tion de la boule de feu (m)	La hauteur de la boule de feu (m)	La vitesse de propagation de la boule de feu (m/s)	les distance s corresp ondante s au seuil des effets létaux : dEL	Le flux thermique correspond aux distances des seuils de mortalités
20	136640	302.43	18.43	151.22	16.40	475.09	3342
30	204960	345.03	20.48	172.	16.84	564.43	3236.7
40	273280	378.85	22.07	189.42	17.16	634.84	3163.9
50	341600	407.35	23.39	203.55	17.41	701.30	3108.6
60	409920	432.21	24.53	216.11	17.62	757.80	3064.1
70	478240	454.42	25.53	227.22	17.80	809.10	3027.4
75	512400	464.72	25.99	232.36	17.88	833.18	3010.6
80	546560	474.57	26.43	237.27	17.95	856.35	2981
85	580720	484.02	26.79	242.01	18.06	878.7	2981
90	614880	493.1	27.25	246.55	18.10	900.30	2964.6

98

IV -1-4-2 -modèle du C.C.P.S.

la boule de feu

? le diamètre maximal de la boule de feu. dc = 5,8.mf 1/3

dc : diamètre de la boule de feu

mf : la mase d'hydrocarbure de la sphère

La masse
de la	136640	204960	273280	341600	409920	478240	512400	546560	580720	614880
sphère (kg)
le diamètre
maximal
de la boule	287.19	328.30	361.73	388.58	412.68	434.33	444.22	453.78	462.95	471.76
de feu
dc(m )

tableau n°26 : le diamètre de la boule de feu d'après le modèle C.C.P.S. La masse de la sphère (kg)

le diametre (m)

? calcul de temps de combustion tc = 2,6.mf ^1/6 lorsque mf > 30 000 kg

99

tc : temps de combustion

Lamasse de la sphère (kg)	136640	204960	273280	341600	409920	478240	512400	546560	580720	614880
le temps de combustion de la boule de feu (s)	18.51	19.80	^20.77	21.55	^22.21	22.79	^23.05	23.30	23.53	23.76

tableau n°27 : le temps de combustion de la boule de feu d'après C.C.P.S. La masse de la sphère (kg)

le temps (s )

? le rayon de la boule de feu RBF = dc/2

RBF : rayon de la boule de feu

100

le	287.19	328.30	361.73	388.58	412.68	^434.33	444.22	453.78	462.95	471.76
diamètre
maximal
de la
boule de
feu dc
(m )
le rayon	143.60	164.15	180.6	194.3	206.34	217.16	222.11	226.8	232.47	235.8
de la
boule de
feu

tableau n°28 : le rayon de la boule de feu d'après C.C.P.S. ? la hauteur de la boule de feu

HBF = RBF

HBF : hauteur de la boule de feu (m)

la durée maximale de la boule de feu (m )	143.60	164.15	180.6	194.3	206.34	^217.16	222.11	226.8	232.47	235.8
La hauteur de la boul de feu (m)	143.60	164.15	180.6	194.3	206.34	217.16	222.11	226.8	232.47	235.8

tableau n° 29 : la hauteur de la boule de feu d'après C.C.P.S.

? calcule de flux thermique

Les effets radiatifs de la boule de feu sont évalués à l'aide d'un modèle de flamme solide, où

Le flux rayonné à une certaine distance de la boule de feu est donné par la formule :

Q = E.F?

Avec :

q = flux reçu (kW/m2),

E = émissivité de la boule de feu (kW/m2),

F = facteur de forme,

? = atténuation atmosphérique du rayonnement

Le C.C.P.S. prend pour le pouvoir émissif de la boule de feu une valeur constante de 350 kW/m².

IV-1 -4-3 modèle du T.R.C. ? le rayon de la boule de feu rbf = 3,24.m 0,325

rbf : rayon de la boule de feu

Lamasse de la sphère (kg)	136640	204960	273280	341600	409920	^478240	512400	546560	580720	614880
le rayon de la boule de feu (m)	151.21	172.51	189.42	203.67	216.10	227.21	232.36	237.28	242.01	246.54

rbf(m)

101

tableau n°30 : le rayon de la boule de feu d'après T.R.C. La masse de la sphère (kg)

102

? le diamètre de la boule de feu

dc = 2* rbf

dc : diamètre de la boule de feu rbf : rayon de boule de feu

Le rayon de la boule de feu	151.21	172.51	189.42	203.67	216.10	^227.21	232.36	237.28	242.01	246.54
Le diamètre de la boule de feu (m)	302.42	344.26	378.82	407.34	432.20	454.42	464.7	474.56	484.02	493

tableau n°30 : le diamètre de la boule de feu d'après T.R.C.

? temps de combustion tbf = 0,852.m 0,26

tbf : temps de combustion de boule de feu (s)

La masse de la sphère (kg)	136640	204960	273280	341600	409920	^478240	512400	546560	580720	614880
le temps de combustioon de la boule de feu (s)	18.43	20.48	22.07	23.39	24.53	25.53	25.99	26.43	26.79	27.25

tableau n°31 : le temps de combustion de la boule de feu d'après T.R.C.

Où m : est la masse de produit contenue dans le réservoir (indépendamment de la nature du produit considéré),

- la boule de feu est supposée rester au sol pendant toute la durée de vie du phénomène, - l'atténuation atmosphérique du rayonnement est négligée,

-l'émittance de la boule de feu est supposée constante et égale à 200 kW/m²

? Les distances d'effets thermiques:

? les distances correspondantes au seuil des effets létaux : dEL = 3,12.m 0,425

dEL : seuil des effets létaux

m : la masse des hydrocarbures dans la sphère

Lamasse de	136640	204960	273280	341600	409920	^478240	512400	546560	58072	614880
la sphère (kg)									0
Distance	475.09	564.43	637.84	701.30	757.80	809.10	833.18	856.35	878.7	900.
corresponda nte au seuil de létalité dl (m)										30

distance (m)

103

tableau n°32 : les distances correspondent au seuils de létalités d'après T.R.C. La masse de la sphère (kg)

? Le flux thermique

En considérant une émittance constante :

? le lux thermique correspondant au seuil des effets létaux : öEL=191.tbf -0,771 öEL : seuil des effets létaux de flux thermique

Le temps de combustion de la boule de feu (s)	18.43	20.48	22.07	23.39	24.53	^25.53	25.99	26.43	26.79	27.25
Le flux thermique	1806.14	1959.5	2075.41	2170.47	2251.60	2322.49	2354.23	2384.	2409.90	2441.47

tableau n°33: le flux thermique d'après T.R.C. Synthèse

Plus que le temps de combustion de la boule de feu augmente, plus que le flux thermique augmente

104

105

IV -1-4-4 Le flux thermique global en cas de BLEVE(complexe GP2/z) Problématiques

Le calcul flux thermique en cas d'accidents de BLEVE par les modeles TNO, TRC, CCPS permet de définir les distances qui doit êtres applique en fonction de la masse des spheres.

Si on applique les formule sur la réalité on trouve que le complexe hors normes donc les distances correspands au seuil de létalité entre les spheres et les infrastructures n'est pas respecte.

Le flux thermique global en cas de BLEVE

La zone de stockage de GPL comprend 2 sphères de GPL et 2 sphères de butane, les 4 sphères à un stockage suppression et 2 bacs de stockage à une pression atmosphérique.

? Les distances entre les sphères

? En supposant la sphère à été remplis à 85% donc la masse de notre sphère 580720 kg

Fig. n°15 : les sphères de stockage de GPL

4 2

L'effet domino en cas boule de feu = ? le flux thermique des sphères + ? le flux thermique

du bac 1 1

Le flux thermique des sphères

? Puisque les quatre sphères la même masse donc le flux thermique des sphères = le flux

thermique des deux sphères de GPL + le flux thermique des du deux sphères de butane

? La distance corresponds au seuil de létalité est presque 100m

? en supposant que la sphère a été remplie à 85 %

Le flux thermique de la sphère :

q1=C. M0.771 / dl²

q1= 82800. (580720)0.771 / (100)²

Le flux thermique du sphère =q1=230kw/m²

Le flux thermique globale des quatres sphères= 4. 230=920 kw/m²

> le flux thermique du bac

La masse de chaqu'un des bacs est égale 30247000 kg

· Les distances correspondent au seuil de létalités du bac 1 : dl=200 m

· le flux thermique du bac 1 :

du bac 1 = 828. 102 .M0.771 / dL²

q1 du bac 1 = 1212 kw/m²

· le flux thermique du bac 2 :

q2 du bac 1 = 1212 k w /m²

> Le flux thermique des deux bacs =2424 kW/m²

L'effet domino en cas boule de feu= Le flux thermique des deux bacs + le flux thermique des quatres sphères

L'effet domino en cas boule de feu=2424 kW/m² +920 kw/m²= > L'effet domino en cas boule de feu=3344 kw

L'effet domino en cas boule de feu est beaucoup plus grand d'un seuil de mortalités

L'effet domino en cas boule de feu= n fois * le seuil de mortalités

106

107

Résultats

D'après le flux thermique calculer dans le complexe GP2/z et d'après la probabilité de décès d'einsberg mentionne dans le tableau N° 17 telle qu'en cas d'accident de BLEVE le flux thermique tue 99% de la population exposes ,si les quatres sphères et les 2 bacs de stockage touche par flux thermique.

La Zone Létale

On peut définir une zone de « forte probabilité de brûlures mortelles » causé par une boule de feu composé d'hydrocarbures par la formule :

DG = 1.26 DBF

Où : DG est la zone de forte probabilité de brûlures mortelle. DBF est le diamètre de la boule de feu

Le diametre maximale de la boule de feu (m )	302.43	345.03	378.85	407.35	432.21	454.42	464.72	474.57	484.02		493.1	TNO
											La zone de forte probabilites mortalitites DG (m )
381.06	434.73	477.35	513.26	544.58	572.56	585.54	597.95	609.34	621.30

tableau n°34: la zone de forte probabilité de brulures mortelle en m

108

Synthèse sur le tableau

? la zone de forte probabilité de brulure mortelle est augmente en fonction du diamètre de la boule de feu

la Zone de Danger

Quelle est le rayon de la « Zone de Danger » ?

On le définie comme étant le rayon double de la boule de feu.

RD = 2 DBF

RD : rayon de Zone de danger

DBF : est le diamètre de la boule de feu

Le diametre maximale de la boule de feu (m )	302.43	345.03	378.85	407.35	432.21	454.42	464.72	474.57	484.02		493.1	TNO
											rayon de
604.86	690.06	757.7	814.70	864.42	908.84	929.42	949.14	968.04	986.2		Zone de danger en m

tableau n°35: le rayon de Zone de danger en m

Synthèse sur le tableau

? la zone de danger augmente en fonction de la diametre de la boule de feu

? Le danger peut aller jusqu'à une distance de 986.2 m et donc n'importe quelle infrastructure (département, atelier, restaurant,.....), des personnes de cite ,dans ces distances en danger .

109

? Le danger est nulle si la distance entre la sphère de stockage de GPL et les endroits de travail dépasse la zone de danger (RD= 986.2m)

IV-1-4 -5 Résumée sur la modélisation des effets thermiques

Le calcul des effets thermiques résultant d'un BLEVE sur la sphère de stockage de GPL par les modèles T.N.O, TRC, C.C.P.S permet d'estimer et valoriser l'effet le plus dangereuse d'un BLEVE (caractéristique de la boule de feu, les distances des seuils létaux et de brulures significatifs, le flux thermique, .....).

En remarque d'après le calcul, les résultats suivants :

> le diamètre maximal de la boule de feu : les valeurs obtenues sont un peut presque le même entre les 2 modèles TNO et C.C.P.S mais les valeurs de TRC presque loin par apport les autres modèles

> le temps de combustion de la boule de feu : les valeurs obtenus après le calcul est presque le même entre les trois modèles par différents méthode de calcul

> le rayon de la boule de feu est calculer presque par les trois modèles sur la même méthode est considérer que le rayon de la boule de feu est la moitie du diamètre de la boule de feu

> la hauteur de la boule de feu lors de la BLEVE est considérer par les trois modèles que la hauteur de la boule est égale à son rayon.

> les distances correspondent aux seuils des effets létaux : calculer par la même méthode entre le modèle TNO et TRC et trouver presque les mêmes résultats.

> les distances corresponds aux seuils de brulures significatifs : les résultats sont presque les mêmes entre les 2 modèles.

> le flux thermique correspond aux seuils de létalité calculer entre les deux modèles

(TNO et TRC) par des différences méthodes est obtenus des résultats complètement différences (a peut prés en moyenne 500 w comme différences) mais l'essentielle que ces résultats est inferieures aux seuils de létalités (5 kw/m² )

> le flux thermique calculé par le modèle TNO en fonction de la distance corresponds au seuil létale, par contre le modèle TRC calculé le flux thermique en fonction du temps de combustion de la boule de feu .

Conclusions sur l'effet thermique

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Pour plus de sécurité pour les personnes et les infrastructures et moins de dégâts en cas de BLEVE, il faut prend en considération la distance le plus loin c.a.d 900 m considère la distance de la mortalité et 1041 m considère la distances de brulures significatifs, en plus de sécurité il faut construire dans la distance de 1200 m par exemple pour éviter tout risque probable sur la sante humaine en cas d'un accident de BLEVE

IV -2 Effets de surpression :

Les effets dus à l'onde de choc sont inférieurs aux effets thermiques.

il existe trois phenomenes independants suceptibles d'engendrer les effets de surpression lors du BLEVE

- la detente de la phase vapeur constituant le ciel gazeux du reservoir

- lavaporisation de la phase liquide

- la combustion du produit rejete ( si ce dernier est inflammable)

Parmi les effets d'une surpression :

- blessures (réversibles) aux tympans - hémorragies pulmonaires (létalité)

Effets sur les structures		Onde de surpression (mbar)	Seuil des destructions significatives de vitres
20		Seuil des dégâts légers sur les structures
50		Seuil des dégâts graves sur les structures
140		Seuil des effets dominos
200		Seuil des dégâts très graves sur les structures
300

tableau n°36 : effet de suppression sur les structures

? 140mbars seuil de létalité

? 50 mbars seuils de blessures significaves

Ces zones correspont à des critéres d'atteintes par effet indirectes (dommages majeurs aux structures des batiments, projection d'objet et de personnes)

? Distance d'isolement relatif au seuil de létalité (140 mb)

d el = 2.4 M 0. 33

d el : distance relatif au seuil de létalité (m)

La masse de la sphere (kg)	136640	204960	273280	341600	409920	^478240	512400	546560	580720		614880	Distance d'isolement relatif au seuil de létalité
118.83	135.85	149.37	160.79	170.76	179.76	183.81	187.77	191.97	195.21		(140 mbar )

tableau n°37 : distances relatifs au seuil de létalité.

synthese sur le tableau

? en remarque que les destances correspands au seuils litalites augmentes en fonction de la masse de la sphere .

? en prend par exemple : la masse de la sphere 580720 kg donc la distances de letalite est egales 191.97 m

111

112

la masse de la sphere (kg)

? Distance d'isolement relatif au seuil de blessure significatives (50 mb)

d bs = 5.07 M 0.33

d bs : Distance relatif au seuil de blessure significatives (m )

La masse de la sphere (kg)	136640	204960	273280	341600	409920	^478240	512400	546560	580720		614880	Distance d'isolement relatif au seuil de blessure significatives (50 mb)
251.04	286.89	315.56	339.67	360.74	379.56	388.31	396.66	404.68	412.39

tableau n°38 : distances relatif au seuil de blessure significatives (50 mb).

synthese sur le tableau

? en remarque que les destances correspands au seuils de blessures signeficatifs augmentes en fonction de la masse de la sphere .

·

113

les distances correspands au seuils de blessures signeficatifs est egale presque le double des destances correspands au seuils de letalites

· notre exemple precedantes : la destances correspandantes au blessures signeficatifs d'une masse de sphere de 580720 kg est egale 404.68m

la masse de la sphere (kg)

les distances en m

resumee sur l'effet de surpression

· les destances correspandants au effet de surpression de blée augemente en fonction des masses de la sphere

· le remplissage habitudes spheres des sphere est 85% donc la masse est 580720kg

· 191.97 m distance correspandants au seuils de letalites et 404.68 m la destances correspandantes au blessures signeficatifs.

· l'effet de surpressioin est moins dangereux parapport au effet thermique

· en plus de securite il faut laisse une demarche de securite pour eviter tout risque de surpression en cas de BLEVE

IV -3 -Effets missiles

114

Les BLEVE produisent des effets de projection. Le retour d'expérience montre que lors d'un BLEVE, la rupture du réservoir produit un nombre limité de fragments, en général moins de quatre ou cinq.

Des fragments peuvent être projetés à des distances très élevées (plusieurs centaines de mètres), car leur impulsion initiale, communiquée par la vaporisation quasi instantanée du liquide, est très grande. Au moins deux BLEVE survenus sur des citernes mobiles (Kamena Vourla, Grèce, 1999 et Belleville, Canada, 2002) ont projeté le réservoir presque entier à environ 800 m. Toutefois, le retour d'expérience sur les BLEVE de citernes mobiles montre qu'environ 85 % des fragments sont projetés dans un rayon de 300 m autour du réservoir.

Il est à noter que qu'un projectile peut avoir un rayon de 17 m (Avril 1970, raffenerie de CANADA) à 1200m ( 19/11/1984, Mexique).

Il faut alors se rappeler que, même si en tant qu'intervenant nous respectons les distances minimales d'approchent, des débris peuvent nous atteindrent. La meilleure solution est donc de procéder à l'évacuation d'une zone qui a été établi, pour être sécuritaire, à 22 fois le rayon de la boule de feu.

Fig n°16: BLEVE de FEYZIN (1966) dépôt de GPL (Localisation des plus gros missiles projetés)

IV -4 Synthese sur le calcule de BLEVE (GP2/z)

115

a)Les Impacts sur les bâtiments

En cas de Bleve de de la sphére GPL , tout les batiments à savoir la pomperie eau incendie, le poste de veille, le bac de stockage d'eau, les modules de production , le BOG, la salle de contrôle,les batiments du DRH, technique, sécurité, maintenance, laboratoire, les ateliers, la direction et travaux neufs seront inivitablement affecté par l'effet thermique à différent degrés.

b) Les Impacts sur les installations

Les installations, la sphere butane ,le bac de stockage de propane, station BOG, la pomperie et le réseau anti- incendie seront touchée par divers effets et par une combinaison des effets (effets thermique et effets du souffle).

Les réservoirs : les sphères adjacentes et le bac cryogéniques, rampe de chargement camion, seront touchée par une combinaison des effets thermique, effets du souffle et effet missile ces derniers qui peuvent causer des effets dominos (succession du BLEVE).

c)Les Impacts sur la population

L'impact sur l'homme est représenté par les opérateurs de la zone de stockage du complexe GP2Zpar l'effet toxiques résultant de la dispersion du nuage de vapeurs, et les travailleurs qui peuvent être présent au niveau du complexe.

d) Les Impacts sur l'environnement

Le produit GPL est intrinsèquement non polluant, les impacts potentiels sur l'environnement sont une pollution atmosphérique en cas d'incendie (produits ou matières combustibles) et les déchets solides résultant d'un accident majeur (destruction des équipements (en cas d'un BLEVE).

e)Les Impacts Economiques et Financiers Prévisibles:

Les coûts des dommages en cas d'accident sont représentés par les montants des investissements réalisés et le chiffre d'affaire quotidien en cas d'arrêt de l'activité.

Le complexe GP2Z dispose d'un plan d'opération interne POI opérationnel et régulièrement testé il doit permettre de gérer les situations pour lesquelles les effets liés à certains phénomènes dangereux ne sortent pas des limites de complexe.

116

Chapitre IIV : prévention - précaution

contre le BLEVE

117

Chapitre IIV : prévention - précaution contre le BLEVE IIV -1-prévention du BLEVE

Il consiste un ensemble de fonctions de sécurité à mettre en oeuvre et qui dépasse d'ailleurs le cas particulier de la prévention du BLEVE. C'est ainsi qu'il convient :

> de développer une culture sécurité dans l'entreprise, notamment :

- en affichant clairement la priorité à la sécurité sur la production,

- en décentralisant, autant que faire se peut, les responsabilités,

- en s'assurant que les risques sont identifiés et connus des personnels,

- en mettant en oeuvre une politique d'analyse systématique des incidents qui se produisent

> de développer et maintenir la compétence des équipes, par exemple par des actions de formation, et en consignant les procédures dont l'Industriel s'assurera qu'elles sont claires et connues des opérateurs,

> de simplifier au maximum les mesures d'urgence à appliquer le cas échéant,

> de coordonner la liaison entre les services de secours internes et externes,

> d'effectuer des audits périodiques de tout ce qui concerne la sécurité,

> d'effectuer, autant que faire se peut, une gestion préventive de la maintenance des

installations.

D'une manière générale, en ce qui concerne la prévention, visant à éviter l'occurrence d'une situation dégradée susceptible de conduire à un BLEVE, il convient notamment :

> de prévenir et limiter les fuites des produits inflammables stockés,

> de prévenir l'inflammation d'une éventuelle atmosphère explosive susceptible d'être formée.

Afin de prévenir et limiter les fuites des produits inflammables stockés, il y a lieu : > de protéger les équipements susceptibles de contenir de tels produit contre : -les agressions mécaniques,

118

- la corrosion, - le gel.

> de mettre en oeuvre des équipements surdimensionnés par rapport aux contraintes d'utilisation, de prévenir les sur-remplissages par la mise en oeuvre de procédures et de détections de niveau haut et très haut redondées de manière indépendante entraînant automatiquement, le cas échéant, la mise en sécurité des installations (fermeture des vannes, arrêt des pompes et compresseurs, ...),

> de prévenir les surpressions par des dispositifs limiteurs de pression correctement dimensionnés et des détecteurs de pression haute, entraînant automatiquement la mise en sécurité des installations.

> disposer des détecteurs d'atmosphère explosive. Ici encore, en cas de détection, il convient de mettre l'installation en sécurité,...

Par ailleurs l'Industriel s'assurera, par des moyens à définir (tels, par exemple, des essais périodiques, des études a priori de la fiabilité des composants et de l'architecture,...) de la fiabilité et de la disponibilité de tous les équipements associés à la sécurité.

Pour prévenir l'inflammation d'une éventuelle atmosphère explosive, il y a bien sûr lieu, notamment :

> d'employer des matériels adaptés aux atmosphères explosives,

> de soumettre les travaux par point chaud à la délivrance d'un permis de feu et à la mise en oeuvre de toutes les précautions nécessaires,

> bien évidemment d'interdire de fumer dans les zones susceptibles d'être explosives

et même, sauf nécessité justifiée, d'interdire le port et la mise en oeuvre de toute source d'inflammation potentielle (briquet, allumettes, ...).

Il convient alors de donner l'alarme au plus tôt. On conçoit que la mise en place de détecteurs de fumées ou de flammes judicieusement disposés contribuent à permettre L'activation rapide d'une alarme.

Afin de pourvoir au cas, qu'il n'est pas possible d'exclure a priori, où l'incendie ne serait pas maîtrisé dans les délais les plus brefs, il y a lieu de prendre des mesures visant à limiter

119

la température et la pression à l'intérieur du réservoir.

Il s'agit donc de protéger thermiquement le réservoir, de retarder l'échauffement du produit qu'il contient et ainsi de laisser du temps pour lutter contre l'incendie ou, si cela est

Possible, faire évacuer les environs.

IIV -2- Protection technologique

A-Description des sphères de GPL :

Dans la section de stockage du GPL au niveau de GP2/Z, il existe 4 sphères de GPL qui sont constituées essentiellement de l'enveloppe de forme sphérique, des poteaux de fonctions.

B - Accessoires d'une sphère de GPL :

B-1 Accessoires d'accès :

Escalier : équipé d'un grand corps permet l'accès aux points hauts du réservoir, pour la vérification et la lecture des différentes valeurs indiquées par les accessoires de contrôle

Trous d'homme : chaque sphère doit contenu deux l'homme l'un en haut et l'autre en bas du réservoir, permettant l'accès a l'intérieur de réservoir en cas de nettoyage ou de vérification de l'état du métal.

Une échelle intérieure : lie les deux trous l'homme, et permet la visite de toute la sphère et de toute la surface intérieure.

B-2 Accessoires de contrôle :

Indicateur de pression : situé en haut de la sphère et permet de la pression de la partie gazeuse de produit stocker.

Indicateur de température : chaque sphère est équipée de deux indicateur de température du liquide stocker.

Indicateur de niveau : il existe trois indicateur de niveau dans chaque sphère (indicateur de niveau bas et indicateur de niveau haut, indicateur de niveau alarme), ces indicateurs de niveau nous donnent les niveaux de remplissage et -de vidage de la sphère pour éviter les surpressions et les dépressions dans cette dernière pendant ces deux opération.

B-3- Accessoires de la sécurité :

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Ce sont les organes et les équipements qui assurent La protection de la sphère contre les surpressions, les fuites, les explosions et les indicateurs Parmi ces accessoires on cite les soupapes de sécurité (déchargement vers l'atmosphère), les couronnes de refroidissements et les détecteurs de gaz

Fig17 : Vue extérieure d'une sphère et de ses équipements de sécurité

Le Schéma et la photo ci-dessous représentent les équipements de sécurité types d'une sphère

Équipements de sécurité types sur une sphère ? Vanne contrôle de pression :

Le circuit de maintien de la pression dans la sphère a 8 bars à l'aide de la PV0604A qui est sur la ligne 6"D1Z 9606 FG

En cas d'augmentation de pression dans la sphère la PV 0604B s'ouvre vers torche via le ballon fuel gaz

? Soupape de sécurité :

En cas ou la PV 0604B ne peut évacuer la surpression dans la sphère, la soupape crachera Deux soupapes RV6104A/B pour la sphère tarée à 9 bars et à 16bars Alarmes :

· Alarme de niveau :

Trois alarmes de niveaux configurer au niveau du système comme suit :

> Niveau haut 8500mm

> Niveau très haut 9500mm

> Niveau bas2000mm

· Alarme de pression :

Deux alarmes de pression qui peuvent indiquer des valeurs hautes ou basses

> Pression haute 14.5 bars > Pression basse 2.5bars

· Alarme de température :

Des thermocouples pour suivre l'évolution de la température qui ne doit pas fluctuer excessivement et se maintient a la température ambiante.

Les barrières de protection

· Cuvette de rétention :

La sphère est entoure d'une cuvette de rétention a paroi de béton arme Volume

cuvette de rétention GPL : 1388m³

· L'isolation par l'ignifugeant : (THERMOLAG)

· Détecteur de gaz

· Détecteur de flamme

· Installation de refroidissement piquée depuis le réseau d'incendie d'un débit de 3 l/min/m²

· Deux extincteurs de 9kg poudre

· Une lance tractable mixte

c - Principe de construction des équipements

- Respect des règlements et codes de construction (calculs, matériaux, épreuves, distances de

121

122

sécurité, ...).

- Réduction de la pression de début d'ouverture des soupapes (si le process le permet) et

vanne de dépressurisation pour diminuer la pression, se décaler de la droite limite de surchauffe et éviter le «BLEVE chaud».

- Limitation du nombre de piquages en phase liquide.

- Instrumentation suffisante et adaptée (contacteurs de niveaux, de pression, de débit, ...). - Ligne de purge d'eau en pente, calorifugée et tracée avec robinetterie adéquate.

d - Protection contre l'incendie

- Rampe de pulvérisation d'eau permettant le refroidissement des parois (en particulier celles situées au-dessus du niveau liquide).

Rampe d'arrosage sur sphère

Si le réservoir est en contact avec une flamme sur une zone localisée, il se peut que ce débit soit insuffisant. De plus une soudure mal ébarbée au sommet peut laisser à l'équateur un secteur de plusieurs mètres carrés sans arrosage.

- Ruissellement d'eau (système déluge zénithal)

L'eau ruisselle du sommet du réservoir (sphère en particulier) puis le long des zones d'attache des supports.

Système déluge Essai d'arrosage d'une sphère

- Pulvérisation d'un brouillard d'eau.

- Arrosage complémentaire localisé par lances monitor sur feux de dard.

- Rideaux d'eau pour réaliser un barrage à une nappe de gaz, la diluer et la disperser.

- Détecteurs de gaz et d'incendie.

- Protection thermique : calorifuge, ignifuge, peinture intumescente, mur écran (contre flux

thermique d'un feu voisin), talutage (terre, "Texto").

Talutage d'un réservoir cylindrique de gaz liquéfiés

e - Protection contre les fuites

- Cuvette de rétention en pente avec réceptacle déporté, pour éviter l'accumulation sous la

Capacité de stockage, avec générateur de mousse (moyen foisonnement) pour tenter de limiter L'évaporation des gaz liquéfiés, non vaporisés après la fuite.

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CONCLUSION

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CONCLUSION GENERALE

Le calcul des effets thermiques résultant d'un BLEVE sur la sphère de stockage de GPL par les modèles T.N.O, TRC, C.C.P.S permet d'estimer et valoriser les effets les plus dangereux d'un BLEVE (caractéristique de la boule de feu, les distances des seuils létaux et de brulures significatifs, le flux thermique, .....).

En remarque d'après le calcul, les résultats suivants :

> le diamètre maximal de la boule de feu : les valeurs obtenues se rapprochent entre les 2 modèles TNO et C.C.P.S, par contre les valeurs de TRC sont presque loin des 2 autres modèles

> le temps de combustion de la boule de feu ou la durée de vie de la boule de feu : les valeurs obtenues sont presque de même ordre de grandeur pour les trois modèles.

> la hauteur de la boule de feu lors du BLEVE est considérée par les trois modèles égale à son rayon.

> les distances correspondant aux seuils des effets létaux : calculées par les modèles TNO et TRC donnent presque les mêmes résultats.

> les distances corresponds aux seuils de brulures significatives : les résultats sont presque les mêmes pour les 2 modèles TNO et TRC. .

> le flux thermique correspondant aux seuils de létalité calculé par les deux modèles

(TNO et TRC) par différentes méthodes donnent des résultats complètement différents (a peut prés en moyenne 500 w de différence). Cependant ces résultats restent inférieurs aux seuils de létalité qui est de (5 kw/m²)

Pour plus de sécurité pour les personnes et les infrastructures et moins de dégâts en cas de BLEVE, il faut prend en considération la distance la plus loin c.a.d 900 m qui est considérée comme étant la distance de la mortalité et 1041 m considérée comme distance de brûlures significatifs, pour plus de sécurité les infrastructures administratifs de l'usine doivent être situées à une distance de 1200 m de la zone de stockage , pour éviter tout risque probable sur la santé humaine en cas d'un accident de BLEVE

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D'après le flux thermique calculé dans le complexe GP2/z en cas de bléve sur la sphère A et en supposant un effet de domino sur le reste des sphères et les bacs de stockage avoisinants et d'après la probabilité de décès d'einsberg mentionné dans le tableau 14 , en cas d'accident de BLEVE, le flux thermique peut provoquer la mortalité de 99% de la population exposée ,si les quatres sphères et les 2 bacs de stockage sont touchés par l'incendie.

Les distances correspandantes à l'effet de surpression augemente en fonction des masses de la sphére.

Distance de 191.97 m correspandant au seuils de létalités pour une onde de surpréssion de 140 mbars est 404.68 m et la distance correspandant aux blessures signeficatives pour une onde de surpréssion de 50 mbars.

Les effets de surpression sont moins dangereux par rapport aux effets thermiques

Pour plus de sécurite il faut laisser une marge de sécurité pour éviter tout risque de surpression en cas de BLEVE

Les BLEVE produisent des effets de projection. Le retour d'expérience montre que lors d'un BLEVE, la rupture du réservoir produit un nombre limité de fragments, en général moins de quatre à cinq.

Des fragments peuvent être projetés à des distances très élevées (plusieurs centaines de mètres),

Le meilleur moyen de prévenir un BLEVE est d'empêcher qu'une situation potentielle ne survienne. Le territoire devrait être étudié et les endroits identifiés afin de procéder à une planification stratégique. Les ressources disponibles sur les lieux, un point d'observation préétabli, un plan d'évacuation ainsi que les sources d'alimentation en eau devraient être identifiées. Toutes irrégularités autour des réservoirs devraient être signalées et les propriétaires en être avisés.

Et si une situation de BLEVE devait quand même se produire, rappelez-vous la règle d'or. Plus vous êtes loin, moins le danger est grand.

RéFéRENCES BIBIoGRAPHIQUES

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