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Principe de fonctionnement


1. Qu'est-ce que le mode de protection Ex p ?

Le mode de protection Ex p est une méthode de protection qui utilise de l'air comprimé ou du gaz inerte pour éliminer et empêcher les substances dangereuses, comme le gaz, la poussière ou une combinaison des deux, de nuire aux équipements électroniques logés dans un coffret. 


2. Quelles sont les normes pertinentes ?

NFPA 496 est la norme pour les classifications Classe/Division et CEI 60079-2 est la norme pour les zones. Mais ce ne sont là que les normes de purge et de pressurisation, qui ne sont qu'un élément du tableau. Le câblage, la température et le matériau du coffret et de l'équipement intérieur doivent également être pris en compte. Par exemple, le câblage entrant et sortant du coffret ne fait pas partie du système de purge et devra être protégé. La classification des zones détermine ce qui peut être utilisé et quelles normes doivent être respectées.
  


3. Utilisation de base pour les atmosphères de gaz, de poussière ou de gaz et de poussière dangereux

Pour les environnements de gaz dangereux :  

La purge est nécessaire pour éliminer tout le gaz inflammable à l'intérieur d'un coffret. Pour garantir la sécurité, un certain volume de gaz de protection par volume libre du coffret doit être utilisé. NFPA 496 nécessite quatre changements de volume et CEI60079-2 nécessite cinq changements de volume. Le débit dans le coffret est mesuré ou certifié pour s'assurer que ce dernier est entièrement purgé.

Après la purge d'un coffret, la pression doit être maintenue dans le coffret de protection. Pour pressuriser un coffret, un faible débit de gaz de protection est introduit pour maintenir la pression du coffret au-dessus de la pression de sécurité minimum. Sa valeur dépend des normes NFPA 496 ou CEI60079-2. Un flux constant de gaz de protection pour la pressurisation est requis pour la plupart des coffrets en raison de fuites des portes, des fenêtres, des conduites/presse-étoupes, etc.

 

Pour les environnements de poussière dangereuse :

La poussière dangereuse doit d'abord être physiquement nettoyée dans le coffret. Une fois nettoyé, le coffret est scellé et pressurisé. La pressurisation est habituellement un faible débit de gaz de protection, qui maintient la pression du coffret au-dessus de la pression de sécurité minimum, selon les normes NFPA 496 ou CEI60079-2. Un flux constant de gaz de protection est requis pour la plupart des coffrets en raison de fuites des portes, des fenêtres, des conduites/presse-étoupes, etc. La purge n'est pas effectuée, car les évents de surpression nécessitent généralement un pare-étincelles qui ne peut pas libérer les particules de poussière.

 

Pour le gaz et la poussière dangereux :

Les coffrets doivent d'abord être débarrassés de toute poussière combustible, puis purgés de tout gaz inflammable. Le composant de pressurisation reste le même, mais la pression de sécurité minimum peut varier. Habituellement, la poussière dangereuse requiert une pression de sécurité plus élevée dans le coffret, selon la norme utilisée pour la pressurisation.

Après une purge réussie et/ou le nettoyage et la pressurisation du coffret, l'équipement peut être utilisé en toute sécurité. Si la pression chute à un niveau inférieur à la pression de sécurité minimum, une action est requise. En fonction de la norme utilisée et de la classification de la zone, l'action peut nécessiter la mise hors tension du coffret de protection immédiatement ou après un temps prédéterminé (pour les procédures d'arrêt), ou l'activation d'une alarme audible ou visible pour qu'un opérateur puisse agir en laissant le coffret de protection sous tension.

Pour tous les systèmes, un évent de surpression est nécessaire pour libérer la pression excédentaire dans le coffret. Des dispositifs de surpression sont également requis pour les environnements de poussière, car un régulateur peut tomber en panne et le flux excédentaire pénétrer dans le coffret.


4. Qu'est-ce qui est utilisé pour purger et pressuriser ?

Un gaz de protection est utilisé pour purger et pressuriser les coffrets. Dans la plupart des environnements d'usine, c'est de l'air comprimé. Certaines applications utilisent de l'air en bouteille et d'autres un gaz inerte comme l'azote. Lorsque l'on envisage une alimentation en gaz de protection, plusieurs paramètres doivent être pris en considération :

  • L'alimentation en gaz de protection doit être propre. Examinez les normes et les paramètres du système qui fournit le gaz de protection pour déterminer le type d'air nécessaire. Un régulateur et un filtre doivent toujours être ajoutés afin de maintenir la qualité.
  • Un régulateur doit être utilisé pour maintenir un débit constant pour la pressurisation. Il peut également être nécessaire de déterminer l'échange de volume à l'intérieur du coffret pour la purge. Les alimentations non réglementées peuvent provoquer des changements de pression extrêmes. Si la pression chute en dessous du minimum, des interruptions ou des arrêts du système peuvent survenir. La pression excédentaire peut déformer ou endommager les fenêtres, les joints et les presse-étoupes dans un coffret.
  • Assurez-vous que la source du gaz de protection a la capacité de gérer le débit maximum du système. 
  • Vérifiez que les conduites de la source de protection alimentant le coffret de protection sont suffisamment grandes pour gérer le débit maximum, habituellement lors de la purge.
     

5. Quelles sont les exigences pour la purge ?

Lors du démarrage, on suppose que l'intérieur du coffret contient du gaz inflammable dans des quantités suffisantes pour créer un risque d'incendie pendant le fonctionnement de l'équipement.

La purge consiste à évacuer tout le gaz inflammable hors du coffret afin que les niveaux soient en dessous de la limite d'explosion inférieure (LEL) des gaz dangereux. Plusieurs variables influencent le temps nécessaire pour assurer la sécurité d'un coffret, y compris le débit dans/hors du coffret, la taille du coffret, le nombre d'échanges de volume requis, l'architecture à l'intérieur du coffret et la résistance du coffret. Si le coffret de protection comporte plusieurs compartiments, il peut être nécessaire de placer la conduite du gaz de protection qui entre dans le coffret à des endroits stratégiques pour s'assurer que toutes les zones mortes sont vidées. La durée du temps de purge est déterminée par les normes utilisées, mais il est généralement :

  • NFPA 496 : 4 changements de volume/10 changements de volume pour les moteurs 

La purge nécessite habituellement un flux contrôlé du gaz de protection dans le coffret et un évent de surpression adapté pour l'échappement. Une bonne pratique consiste à placer l'évent en bas du coffret et l'alimentation en gaz de protection en haut, si le gaz dangereux est plus lourd que l'air. Toutefois, il est plus important de s'assurer que la totalité du volume du coffret est vidée. Lors de la certification des coffrets, l'organisme de certification peut exiger un test pour s'assurer que le temps indiqué est vraiment suffisant. Préparez-vous à demander à l'agence de certification si ce test est requis.

Les grands coffrets peuvent poser problème, car la pression d'ouverture de l'évent de protection du coffret sera élevée. La pression est basée sur la surface ; une surface plus grande implique plus de force :

  • Taille du coffret = 3 x 5 x 1,5 pieds = 22,5 pieds cubes
  • Taille de la porte du coffret = 2 x 4 pieds
  • Débit au niveau de la pression du coffret = 30 pieds cubes par minute à 4 pouces de colonne d'eau (27,6 pouces de colonne d'eau = 1 livre par pouce carré)
  • Débit au niveau de la pression du coffret = 12 pieds cubes par minute à 2 pouces de colonne d'eau (27,6 pouces de colonne d'eau = 1 livre par pouce carré)
  • Nombre d'échanges de volume = 4 pouces de colonne d'eau, qui est livre par pouce carré = 4/27,6 = 0,1445 livre par pouce carré

À l'aide de 30 pieds cubes par minute pour le débit de purge, la pression du coffret sera de 4 pouces de colonne d'eau ou 0,1445 livre par pouce carré environ.

  • La force sur cette porte sera de 8 (pieds carrés) x 0,1445 (livre/pouce carré) x 144 (pouces carrés/pieds carrés) = 166 livres.
    Temps de purge = 4 échanges de volume x 22,5 pieds carrés /30 pieds cubes par minute = 3 minutes

À l'aide de 12 pieds cubes par minute pour le débit de purge, la pression du coffret sera de 2 pouces de colonne d'eau ou 0,0725 livre par pouce carré environ.

  • La force sur cette porte sera de 8 (pieds carrés) x 0,0725 (livre/pouce carré) x 144 (pouces carrés/pieds carrés) = 83 livres.
    Temps de purge = 4 échanges de volume x 22,5 pieds carrés /12 pieds cubes par minute = 7,5 minutes

Parfois, les grands coffrets peuvent être renforcés pour la pression plus élevée.


6. Quelles sont les exigences pour la pressurisation ?

Les coffrets sont pressurisés après avoir été purgés ou nettoyés de toute poussière. La pressurisation empêche l'atmosphère dangereuse de pénétrer à nouveau dans le coffret. Un flux constant de gaz de protection dans le coffret est nécessaire pour empêcher les fuites de la porte, des fenêtres, des joints de conduite des presse-étoupes, etc. Le débit de pressurisation est généralement inférieur au débit de purge et à la pression d'ouverture de l'évent de surpression, mais il peut y avoir des cas où il devra être supérieur à la pression d'ouverture de l'évent de sorte qu'il refroidira le coffret.

Lors du réglage de la pression d'un coffret, assurez-vous que la pression est supérieure à la pression de sécurité minimum exacte du système, mais inférieure à la pression de rupture de l'évent de surpression. Par exemple, si la pression de sécurité minimum est réglée à 0,25 pouce de colonne d'eau, et la pression de rupture de l'évent est à 1 pouce de colonne d'eau, réglez la pression de pressurisation dans le coffret à 0,5 pouce de colonne d'eau. Avec cette pression plus élevée, il y a de meilleures chances que les chutes de la pression d'alimentation ne déclenchent pas d'alarme ou n'arrêtent pas le système. 


7. Quels types de dispositifs peuvent être protégés ?

La plupart des équipements électroniques peuvent être protégés, mais de légères modifications peuvent être nécessaires avant utilisation. L'équipement à l'intérieur d'un coffret qui n'est pas adapté à l'atmosphère dangereuse fera partie du système de type de protection Ex p. Si la pièce d'équipement est complètement scellée, elle devra être ouverte, de sorte que le gaz de protection puisse circuler dans l'équipement pour le purger. Consultez les normes requises pour les ouvertures minimales. Les composants électroniques comme les microprocesseurs, les transistors, les capuchons, etc. ne doivent pas toujours être ventilés. Si une pièce d'équipement doit être modifiée pour répondre à ces exigences de type de protection Ex p, vérifiez toujours auprès du fabricant que la garantie du produit et la sécurité ne seront pas compromises. 


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