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RÉSUMÉ
Le design d’une détection efficace fixe de gaz dans le secteur de l’oil and gas et de la chimie est un enjeu majeur dans la maîtrise du risque feu, toxique et atex. De plus en plus demandées par les administrations et exploitants, des études d’implantation de détecteurs de gaz ont pour but d’optimiser le nombre et l’emplacement des détecteurs de gaz et d’en justifier l’efficacité. Une méthode d’étude d’implantation de détecteurs de gaz développée par TechnipFMC est présentée elle s’inspire de la méthode d’analyse de risque quantifiée anglo-saxonne (plus connue sous l’acronyme QRA pour Quantitative Risk Assessment) dont elle étend l’approche probabiliste afin d’évaluer l’efficacité et optimiser une implantation de détecteurs de gaz.
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Fabrice MA-PAW-YOUN : Ingénieur HSE Design, référent QRA - TechnipFMC, centre de Lyon, France
INTRODUCTION
La détection fixe de gaz inflammables et toxiques lors de fuites accidentelles joue un rôle crucial dans la prévention des risques d’explosion, de feu et de dispersion de produits toxiques dans les installations pétrolières, pétrochimiques et chimiques.
Cependant, la provision et la localisation des détecteurs de gaz inflammables et toxiques, sur la seule base de standards d’exploitants et/ou des réglementations applicables, conservent tout de même une part empirique et restent dépendantes du retour d’expérience des intervenants sur les installations similaires et des philosophies d’exploitation.
Face à cette partialité, les administrations et les exploitants sont de plus en plus demandeurs d’études d’implantation de détecteurs (étude de « Gas Mapping » pour la détection de gaz), dont le but est d’optimiser le nombre et l’emplacement des détecteurs et de justifier l’efficacité des plans d’implantation des détecteurs.
Il existe à l’heure actuelle plusieurs méthodes d’étude d’implantation de détecteurs de gaz : celle communément appliquée pour les installations offshore considère des nuages de gaz sphériques de dimensions fixes, qu’il faut pouvoir détecter avec un certain pourcentage visé.
Cette méthode d’étude d’implantation de détecteurs de gaz est qualifiée de méthode géographique et est notamment reprise par Detect3D et Effigy, qui sont deux logiciels commerciaux disponibles.
Cependant, la méthode géographique modélise la dispersion des nuages par des nuages sphériques théoriques de dimensions fixes qui ne tiennent pas compte des différentes conditions de fuite (taille de fuite, conditions opératoires, produit relâché…) ni des paramètres de dispersion (conditions météorologiques, direction de vent…), ce qui a du mal à être justifié physiquement ; et les résultats qui découlent de cette méthode lorsqu’elle est appliquée à un projet onshore demandent un nombre de détecteurs surdimensionné et économiquement parfois difficilement acceptable pour un investissement en onshore.
La méthode développée par TechnipFMC présentée dans cet article propose une alternative à cette approche géographique en se basant sur une approche par scénario de fuite. Elle s’inspire de la méthode d’analyse de risque quantifiée anglo-saxonne (plus connue sous son acronyme anglais QRA pour Quantitative Risk Assessment) dont elle étend et adapte les concepts à la détection de nuages inflammables et toxiques.
Pour en faciliter la compréhension, chaque point de méthodologie abordé dans cet article sera illustré par des exemples d’applications simples.
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6. Glossaire
BLEVE ; Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion
Vaporisation violente à caractère explosif consécutif à la rupture d’un réservoir contenant un liquide à une température significativement supérieure à sa température normale d’ébullition à la pression atmosphérique.
LIE (limite inférieure d’explosivite) ; LFL (Low Flammability Limit)
Concentration minimale dans l’air pour que l’inflammation du produit soit possible. Ainsi 100 % LIE désigne 100 % de cette concentration, 50 % LIE 50 % de cette concentration, etc.
LC50 % ; Lethal Concentration 50 %
Concentration minimale estimée pour provoquer le décès de 50 % (respectivement 1 %) d’un échantillon de population. Cette concentration est toujours associée à une durée d’exposition.
Boule de feu ou feu de nuage ; Flash fire
Inflammation d’un nuage de gaz inflammable en champ libre. Le niveau d’obstruction du nuage est suffisamment faible pour ne pas provoquer d’accélération significative de la flamme limitant les effets de surpression. Les effets prédominants sont les effets thermiques.
QRA (analyse de risque quantifiée) ; Quantitative Risk Assessment
Le terme utilisé dans cet article fait référence à l’analyse de risque quantifiée anglo-saxonne qui a été développée et explicitée dans le Purple book . Il s’agit d’une analyse probabiliste exhaustive considérant de manière procédurale le risque de tous les scénarios de fuite en tenant compte de leur probabilité d’occurrence et de leur gravité.
Probabilité d’occurrence annuelle ; Scenario/event frequency
Estimatif du nombre de fois par an qu’un scénario ou un événement donné a de se produire.
On peut l’appeler également fréquence d’occurrence annuelle (c’est le terme « frequency »...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - UIJT DE HAAG (P.A.M.), ALE (B.J.M.) - Guideline for quantitative riskassessment : « Purple book » : CPR 18E. - First edition by TNO (the Netherlands organization) (1999/2005).
-
(2) - INTERNATIONAL ASSOCIATION OF OIL & GAS PRODUCERS - * - . – OGP Risk Assessment Data Directory : Report No 434 (March 2010).
-
(3) - IP RESEARCH REPORT - * - . – Ignition probability review, model development and look-up correlations (January 2006).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Détectabilité des fuites par émission acoustique.
-
Explosimètres. Détecteurs de gaz.
-
Évaluation des probabilités d'inflammation dans les analyses de risques.
-
Évaluation des probabilités d’inflammation – Bases théoriques et approches simplifiées.
-
Pondération des fréquences de fuite dans le cadre des analyses de risques...
ANNEXES
DNV GL Process hazard analysis software – Phast
Insight Numerics Detect3D
Kenexis Effigy
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