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RÉSUMÉ
L’objectif de cet article est de faire un état de l’Art des principales approches de modélisation aujourd’hui utilisées dans le domaine de la sécurité industrielle pour évaluer les différents effets associés au phénomène de BLEVE (acronyme pour Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion), à savoir les effets thermiques, de surpression et de projections. Il souligne notamment la pluralité des méthodes existantes aujourd’hui.
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Anousone CHAMPASSITH : Ingénieur en sécurité industrielle – TECHNIP France, Paris La-défense - Spécialiste des effets des phénomènes dangereux
INTRODUCTION
Dans l'industrie pétrolière et chimique (mais pas uniquement), il est courant d'avoir recours à la liquéfaction des gaz. Ce procédé permet, à volume identique, de stocker ou de transporter de plus grande quantité d'un produit. La liquéfaction nécessite d'abaisser la température du gaz sous sa limite d'ébullition (liquéfaction par refroidissement) et/ou d'augmenter sa pression pour aller au-delà de sa pression de saturation (liquéfaction par compression). Ainsi, la liquéfaction du gaz naturel, par exemple, se fait généralement par abaissement de la température, alors que pour des produits comme le butane ou le propane, on favorise généralement la solution du stockage pressurisé. Un stockage pressurisé est relativement simple à mettre en œuvre et permet de stocker le liquide dans des sphères ou des réservoirs cylindriques dédiés, mais aussi de les transporter par wagon, camion-citerne ou navire.
L'un des inconvénients majeurs de ce mode de stockage est le risque de BLEVE (acronyme pour Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion). Le BLEVE est l'un des phénomènes les plus graves pouvant être rencontrés en situation accidentelle. Il résulte d'une perte de confinement particulière du réservoir. Son occurrence peut potentiellement générer à la fois des effets mécaniques (surpression), des projections affectant l'environnement sur plusieurs centaines de mètres et aussi, selon le produit stocké, des effets thermiques (rayonnement de la boule de feu) et des effets toxiques. Il est aussi source d'effets dominos par ses caractéristiques. Une simple analyse de l'accidentologie suffit à se convaincre du potentiel de destruction d'un BLEVE. Ainsi, les 80 BLEVE majeurs s'étant produits entre 1940 et 2005 ont fait plus de 1 000 victimes, en ont blessé plus de 10 000 et ont généré des milliards d'euros de dégâts. Il convient aussi de signaler qu'une grande majorité des BLEVE a eu lieu pendant les phases de transport, ce qui signifie que le risque n'est pas limité à l'environnement proche des sites de stockage ou de production.
Dans une optique de maîtrise du risque industriel, il est donc indispensable de savoir caractériser les effets d'un tel phénomène. Pour autant, et bien qu'il fasse l'objet de nombreuses recherches et publications, notre compréhension des différents mécanismes du BLEVE reste aujourd'hui insuffisante pour pouvoir proposer une méthode définitive et univoque de modélisation de ces effets. La problématique est d'autant plus complexe que les effets générés sont de natures différentes (mécaniques, thermiques…) et font appel à des méthodes de modélisation spécifiques. L'objectif de cet article est ainsi d'apporter un éclairage sur le phénomène de BLEVE et surtout de faire un état de l'Art des principales approches de modélisation aujourd'hui utilisées dans l'industrie, approches qui reposent très souvent sur des observations empiriques ou des analyses d'accident.
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5. Exemple d'application
5.1 Scénarios
On considère un réservoir de 250 m3 contenant du propane liquéfié soumis à un feu externe.
La perte de confinement est supposée se produire lorsque la pression interne au réservoir atteint 19 bar.
Les données thermodynamiques du produit sont fournies dans le tableau 12.
On considère un taux de remplissage à 85 % de liquide à la rupture (soit 93 t de liquide).
Il faut donc évaluer les effets thermiques, les effets de surpression, ainsi que les effets de projection du phénomène.
Les intensités des trois types d'effets sont étroitement liées puisqu'elles reposent sur la quantité de produit mise en jeu et donc l'énergie initiale. Par exemple, la part d'énergie contribuant à propulser les projectiles n'est alors pas disponible pour la génération de l'onde de surpression. Dans le domaine de l'évaluation des risques, il est possible de ne pas tenir compte de ces interactions et de maximiser les hypothèses de départ pour chacun des phénomènes pris indépendamment des autres.
5.2 Évaluation des effets de surpressions
Le phénomène d'explosion de gaz à l'air libre ne sera pas évalué ici puisqu'il dépend en grande partie des caractéristiques de l'environnement et n'est pas spécifique au BLEVE.
Les effets de surpression sont évalués avec la méthode 2 permettant le calcul de la vaporisation (§ 3.3...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LEPRETTE (E.) - Le BLEVE : phénoménologie et modélisation des effets thermiques. - Ω5 Ineris (2002).
-
(2) - ABBASI (T.), ABBASI (A.) - The boiling liquid expanding vapour explosion (BLEVE) : mechanism, consequence assessment, management. - Journal of Hazardous Materials, 141, p. 489-519 (2007).
-
(3) - CCPS - Guidelines for vapour cloud explosion, pressure vessel burst, BLEVE and flash fire hazards. - Wiley AIChE CCPS, 2nd edition, New York (2010).
-
(4) - TNO - Methods for the calculation of physical effects « Yellow book ». - TNO CPR 14E, Committee for the prevention of disasters, 3rd edition, 2nd revised print (2005).
-
(5) - ROBERT (A.F.) - Thermal radiations hazards from releases of LPG from pressurized storage. - Fire Saf J, 4, p. 197-212 (1982).
-
(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
CRDP de Versailles risques et savoirs http://www.risquesetsavoirs.fr/spip.php?article24
HAUT DE PAGE
Arrêté du 29 septembre 2005 relatif à « l'évaluation et à la prise en compte de la probabilité d'occurrence, 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 soumise à autorisation » JO no 234 du 7 octobre 2005 – NOR : DEVP0540371A.
Circulaire du 10 Mai 2010 récapitulant les règles méthodologiques applicables aux études de dangers, à l'appréciation de la démarche de réduction du risque à la source et aux plans de prévention des risques technologiques (PPRT) dans les installations classées en application de la loi du 30 Juillet 2003, BO du MEEDDM no 2010/12 du 10 juillet 2010 NOR : DEVP1013761C.
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