Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Deux types de méthodes existent pour quantifier les surpressions d’une explosion de gaz à l’air libre, appelée UVCE (unconfined vapor cloud explosion) : les méthodes dites « simples » et les méthodes CFD (computational fluid dynamics). Les méthodes simples requièrent la connaissance de la surpression maximale d’explosion. La complexité du phénomène rend difficile le choix de cette surpression estimée dans la pratique de manière qualitative. Après quelques rappels sur les explosions, l’article présente la méthode METEOR dont le but est d'estimer de manière univoque la surpression maximale d’un UVCE. Un exemple d’application basé sur l’analyse d’un accident vient illustrer son principe.
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Two types of methods enable assessment of unconfined vapor cloud explosion (UVCE) overpressures: “simple” methods (as the Multi-Energy method) and CFD methods (Computational Fluid Dynamics). Simple methods generally require the knowledge of the maximum explosion overpressure generated in the cloud as an input. The complexity of the phenomenon makes the choice of this overpressure difficult. In practice, it's estimated qualitatively which could lead to inconsistent results. After reminders on explosions, this article presents the METEOR method that aims at estimating coherently an univocal maximum UVCE overpressure. An example based on the analysis of an accident illustrates its principle.
Auteur(s)
-
Lydia OUERDANE : Ingénieur en sécurité industrielle – Spécialiste en phénomènes dangereux - Département Expertise & Modélisation, TechnipFMC, Paris La Défense, France
INTRODUCTION
Dans le cadre d’un projet industriel, une évaluation du risque d’explosion de gaz à l’air libre (UVCE – unconfined vapor cloud explosion) est réalisée pour analyser les conséquences sur l’homme et définir les contraintes de dimensionnement des installations et/ou des équipements. Différentes approches ou méthodes peuvent être utilisées allant de méthodes dites « simples » et rapides d’utilisation (méthode Multi-Énergie par exemple) à des approches plus complexes de type CFD (computational fluid dynamics).
En pratique, la méthode Multi-Énergie s’est imposée comme l’une des méthodes de référence pour modéliser les explosions de gaz. Elle évalue de manière « simple » les conséquences potentielles d’une explosion de gaz en milieu non confiné. Néanmoins, elle nécessite de fixer, en tant que donnée d’entrée, la surpression maximale générée par l’explosion. À ce jour, il n’existe pas de méthode pratique pour définir cette surpression de façon univoque. Des outils de modélisation CFD peuvent permettre d’évaluer précisément un profil de surpression. Cependant, leur mise en œuvre se révèle assez lourde.
Une méthode, nommée METEOR (method to evaluate overpressure), d’aide à la décision de la surpression maximale d’explosion dans des unités industrielles a été développée pour aider l’analyste à fixer la surpression maximale générée par l’explosion. Il s’agit d’une méthode intermédiaire située entre l’utilisation de méthodes dites « simples » sur le principe mais difficile à mettre en œuvre en pratique (GAME, etc.) et la CFD.
Elle repose sur des calculs d’explosion CFD, l’analyse d’essais et d’accidentologies, sur certaines méthodologies semi-empiriques (GAME, CAM, etc.) et sur des avis d’experts.
La méthode a pour but de permettre une évaluation cohérente et univoque des niveaux de surpression d’explosion à retenir pour l’application de la méthode Multi-Énergie. Elle peut être mise en œuvre aussi bien dans des analyses de risques réglementaires (par exemple dans le cadre des études de dangers (EDD) demandées par la réglementation française) mais aussi sur des projets d’ingénierie.
Cet article présente le principe et les différentes étapes de la méthode METEOR. Préalablement, le contexte de quantification des effets d’une explosion de gaz et les limites des méthodes actuelles pour évaluer la surpression maximale dans le nuage explosible sont rappelées. Un exemple d’application fondé sur un cas d’accidentologie et la comparaison aux résultats d’investigation associés à ce dernier viennent ensuite illustrer l’utilisation de la méthode.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
explosion | UVCE | Overpressure | Multi-Energy Method | Univocality
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Présentation
Exemple d’application à un cas d’accidentologie : Texas City, USA, 20053. Méthode METEOR
3.1 Présentation générale de la méthode METEOR
METEOR, pour method to evaluate overpressure, est une méthode d’aide à la détermination de la surpression maximale d’explosion d’unités industrielles. Cette méthode est développée par TechnipFMC et implémentée dans un logiciel portant le même nom.
La méthode METEOR a pour objectif d’estimer la surpression maximale d’un UVCE au sein d’un nuage explosible recouvrant une unité industrielle (qui constitue une zone encombrée au sens de l’explosion).
Elle est conçue pour évaluer de manière cohérente et univoque la surpression associée à un scénario d’explosion. Elle permet à l’ingénieur de fixer et de justifier un indice de sévérité dans l’application de la méthode Multi-Énergie.
Il s’agit d’une méthode intermédiaire située entre l’utilisation de méthodes dites « simples » et la CFD.
Elle repose sur des calculs d’explosion CFD, des analyses d’essais et d’accidentologies, sur certaines méthodologies semi-empiriques (GAME, CAM, etc.) et sur des avis d’experts.
Elle prend en compte les principaux paramètres d’influence de l’explosion en combinant des équations mathématiques, mais également des démarches cognitives d’experts en explosion, ce qui permet de la qualifier de méthode de type « système expert ».
METEOR est destinée à des ingénieurs non spécialistes en phénoménologie d’explosion, sauf dans certaines configurations où l’avis d’un spécialiste ou expert reste nécessaire.
Le bénéfice attendu de METEOR est d’obtenir un indice de sévérité plus « robuste » pour permettre :
-
un meilleur dimensionnement des bâtiments « critiques » (salles de contrôle, bâtiments pomperie incendie, etc.) et des équipements devant résister à l’explosion (en prévention d’un suraccident par effet domino) ;
-
une meilleure évaluation des risques au personnel ;
-
une meilleure évaluation des effets hors site (par exemple dans le cadre des EDD/PPRT, ou plus largement dans le cadre d’études de conséquences).
Dans la suite de l’article, « METEOR » indiquera...
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Méthode METEOR
BIBLIOGRAPHIE
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(2) - JOHNSON (D.M.) - Characteristics of the Vapour Cloud Explosion Incident at the IOC Terminal in Jaipur. - 29th October 2009. GL Noble Denton, Report Number : 11510 (2011).
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(3) - MOUILLEAU (Y.), LECHAUDEL (J.F.) - Guide des méthodes d’évaluation des effets d’une explosion de gaz à l’air libre. - INERIS DRA – YMo/YMo – 1999 – 20433 (1999).
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(4) - DAUBECH (J.) - Formalisation du savoir et des outils dans le domaine des risques majeurs (EAT-DRA-76) – Omega UVCE – Les explosions non confinées de gaz et de vapeurs. - INERIS-DRA-16-133610-06190A (2016).
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(5) - PETIT (J.M.), POYARD (J.L.) - Les mélanges explosifs – Partie 1 : gaz et vapeurs. - INRS, ED 911 (2004).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Risque d’explosion de gaz – Inflammabilité des gaz et des vapeurs.
-
Comparaison CFD-multi-énergie pour la modélisation des explosions.
-
Études des dangers : mesures de maîtrise des risques (barrières).
FLACS® – Flame Acceleration Simulator.
Gexcon AS Fantoftvegen 38 N-5892 Bergen, Norvège
HAUT DE PAGE
ARIA (analyse, recherche et information sur les accidents)
Base de données de l’accidentologie industrielle et technologique
https://www.aria.developpement-durable.gouv.fr/
CSB – CSB Safety Video : « Anatomy of a disaster – Explosion at BP Texas City Refinery »
HAUT DE PAGE
Journée d’information sur le thème « Maîtrise du risque d’explosion ». Département Expertise & Modélisation, TechnipFMC Centre de Paris, 5 juin 2018 à Vaux-en-Velin.
Journée technique VCE / (U)VCE (Unconfined) Vapour Cloud Explosion. TOTAL–INERIS, 5 avril 2019 à Bougival.
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