LES EXPLOSIONS DE POUSSIERES : quelle accidentologie? quels risques? quelles pr

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APOG - Journée Techniques du 19/03/2004
La réglementation ATEX Exigences de la directive
et illustration par des cas pratiques
A. JANES / L. PERRETTE agnes.janes_at_ineris.fr lione
l.perrette_at_ineris.fr
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Protection des travailleurs cadre général

• garantir la santé et la sécurité des travailleurs
  
• évaluation des risques
• application des principes généraux de prévention
  des risques professionnels

loi de 91 sur la sécurité au travail et arrêté
du 5 novembre 2001 (code du travail, art. L.230-2
et suiv.)
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Explosion dATEX

• Au niveau européen 2 directives
• directive 1994/9/CE appareils et systèmes de
  protection destinés à être utilisés en ATEX
• directive 1999/92/CE amélioration de la santé
  et de la sécurité des travailleurs exposés aux
  risques des ATEX

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Explosion dATEX

• Au niveau français 3 décrets
• décret du 96-1010 (ministère chargé de
  l industrie) appareils et systèmes de
  protection destinés à être utilisés en ATEX
• décrets 2002-1553 et 2002-1554 (code du travail,
  art. R232-12-23) et 3 arrêtés (8 et du 28 juillet
  2003) protection des travailleurs

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Objectif Protection des travailleurs

• Assurer la prévention des explosions et la
  protection contre celles-ci (art. R232-12-25)
• en prenant des mesures pour
•  éviter la formation des ATEX,
• éviter linflammation des ATEX,
• atténuer les effets néfastes des explosions

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Transposition de la directive 1999/92/CE

• décret 2002-1554 du 24/12/02
• Maître douvrage  personne physique ou morale
  pour le compte de laquelle un ouvrage est
  réalisé.
• conception et la construction des lieux de
  travail de telle façon que les prescriptions de
  la directive puissent être appliquées lors de
  leur utilisation

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Transposition de la directive 1999/92/CE

• décret 2002-1553 du 24/12/02
• chef d établissement 
• reprend le corps de la directive

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Obligations du chef d établissement 

• Évaluation des risques dexplosion
• Prévention des explosions et protection contre
  leurs effets
• Classification des emplacements où des ATEX
  peuvent se présenter (Zonage)
• Document relatif à la protection contre les
  explosions
• Mesures techniques et organisationnelles
• Dispositions particulières pour les équipements

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Évaluation des risques dexplosion

• Il faut tenir compte (art. R232-12-26)
• de la probabilité de formation des ATEX
  (classement de zone)
• de la probabilité dinflammation des ATEX
• de la nature des procédés mis en œuvre et des
  installations exploitées et des propriétés des
  produits mis en œuvre,
• de létendue des conséquences prévisibles
• Aucune méthode dévaluation nest imposée

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Classement en zones ATEX (arrêté du 8 juillet
2003)

• définition des zones selon la fréquence et la
  durée de présence des ATEX
• le classement doit aussi tenir compte de
  lintensité des effets attendus d une explosion

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Classement en zones ATEX (arrêté du 8 juillet
2003)

• six zones sont définies
• emplacements dangereux
• zones 0, 1 et 2 pour les ATEX gazeuses,
• zones 20, 21 et 22 pour les ATEX poussiéreuses,
• une définition des emplacements non dangereux
  était donnée dans la directive ATEX 1999/92/CE

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Zones 0 et 20

• emplacements où une ATEX est présente en
  permanence ou pendant de longues périodes ou
  fréquemment

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Zones 1 et 21

• emplacements où une ATEX est susceptible de se
  présenter occasionnellement en fonctionnement
  normal
•  fonctionnement normal  signifie que les
  installations sont utilisées conformément à leurs
  paramètres de conception

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Zones 2 et 22

• emplacements où une ATEX n'est pas susceptible de
  se présenter en fonctionnement normal ou, si elle
  se présente néanmoins, n'est que de courte durée

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Classement en zones ATEX (arrêté du 8 juillet
2003)

• critère de sélection des appareils électriques et
  non- électriques installés dans les zones
  (catégories 1, 2 et 3)
• signalisation des emplacements, conformément à
  l arrêté du 4 novembre 1993

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Mesures organisationnelles (arrêté du 8 juillet
2003)

• formation des travailleurs exposés aux risques
  d explosion,
• instructions écrites et autorisation dexécuter
  certains travaux (procédures,
  permis de feu ...).

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Mesures de protection contre les explosions
(arrêté du 8 juillet 2003)

• contrôle de  latmosphère des locaux de travail
  (par la ventilation et laspiration à la source)
• maîtrise des sources d inflammation,
• protection contre les effets des explosions,
• utilisation dalarmes.

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Document relatif à la protection contre les
explosions

• doit faire apparaître, entre autres (art.
  R232-12-29)
• que les risques d explosion ont été déterminés
  et évalués
• que des mesures adéquates seront prises pour
  atteindre les objectifs de protection
• quels sont les emplacements classés en zones
• doit être révisé régulièrement

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Mise à jour périodique de lensemble de létude
de sécurité et des documents associés

• En cas de modification significative
• du procédé
• du mode opératoire
• du produit mis en œuvre
• Pas de périodicité définie

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Aspect méthodologique de l évaluation des risques
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Méthode dévaluation des risques

• Une évaluation des risques conforme à la
  réglementation ATEX passe par les étapes
  suivantes
• évaluer la probabilité de formation d une ATEX,
• préciser l emplacement et le volume des ATEX
  formées,
• recenser toutes les sources d inflammation
  possibles des ATEX formées,
• évaluer la probabilité d  inflammation des ATEX
  formées,
• évaluer les effets résultant d une inflammation
  de ces ATEX
• évaluer, parmi ces effets, ceux qui sont néfastes
  pour les travailleurs

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Méthode dévaluation des risques

• Dans chacune des étapes précédentes, il faut
  prendre en compte
• les produits combustibles susceptibles de former
  des ATEX (gaz, vapeur, poussière)
• les conditions de formation des ATEX
  (fonctionnement normal ou anormal des
  installations)
• les phénomènes physiques à lorigine de la
  formation des ATEX  

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Conditions de formation des ATEX à considérer

• en matière de dysfonctionnement, les situations
  à prendre en compte ne correspondent pas a priori
  aux scénarios majorants de l étude des dangers
  (exemple d une fuite de gaz ou de liquide
  résultant de la rupture guillotine du plus gros
  piquage)
• ces situations doivent au contraire être
  plausibles et tenir compte du vécu de
  l exploitant  
• il est utile de prendre en compte
  laccidentologie relative à l installation
  considérée ou, à défaut, à des installations
  comparables

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Exemples de formation dune ATEX

• une ATEX peut être présente normalement dans le
  ciel dun récipient sous air contenant un liquide
  inflammable dont le point déclair est inférieur
  à la température ambiante (zone 0)
• une ATEX se forme occasionnellement, en
  fonctionnement normal, à chaque ouverture de ce
  récipient (a priori zone 1)
• lors du remplissage d un silo (zone 0 ou 1)

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Exemples de formation dune ATEX

• une ATEX se forme dans l air ambiant, à
  proximité d une flaque d un liquide à point
  d éclair inférieur à l ambiante qui serait
  répandu accidentellement (zone 2)
• une ATEX se forme dans l air ambiant à proximité
  d une canalisation sous pression d un gaz
  inflammable qui présente une fuite
  (dysfonctionnement créant une zone 2)

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Probabilité d inflammation des ATEX formées

• La probabilité d inflammation d une ATEX est
  liée à la probabilité de présence d une source
  d inflammation active dans cette ATEX
• Les sources d inflammation susceptibles d être
  actives sont de nature variée
• Surfaces chaudes,
• Flammes nues,
• Étincelles électriques, électrostatiques ou
  mécaniques.

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Probabilité d inflammation des ATEX formées

• La probabilité d occurrence d une source
  d inflammation active s évalue selon les
  caractéristiques du produit
• Une flamme nue (briquet, chalumeau, brûleur), de
  même qu une étincelle électrique produite par un
  matériel non protégé (contacteur, moteur) sont
  toujours des sources d inflammation actives
  d une ATEX gaz ou poussière

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Évaluation des effets de l explosion d une ATEX

• Les effets de l explosion d une ATEX sont de
  deux natures distinctes
• des effets thermiques liés à la production de gaz
  chauds
• des effets mécaniques qui sont liés à
  l expansion des gaz de combustion et qui
  dépendent du degré de confinement de l ATEX

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Évaluation des effets de l explosion d une ATEX

• Compléments sur les effets mécaniques
• En milieu confiné, la pression augmente jusqu à
  10 bar au plus ou jusqu à la rupture du
  confinement (avec projection éventuelle de
  débris)
• Les effets mécaniques sont négligeables si
  l ATEX, est de volume limité et se trouve à
  l air libre
• En milieu encombré ou partiellement confiné,
  l explosion produit une onde de pression
  aérienne qui peut elle-même induire la projection
  de débris

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Évaluation des effets de l explosion d une ATEX

• Effets thermiques et mécaniques des explosions
  sur les personnes
• une personne qui se trouverait dans le volume
  occupé par les gaz de combustion (10 fois le
  volume de l ATEX initial) serait gravement
  brûlée mais serait indemne en-dehors de ce volume
  
• une personne exposée aux effets mécaniques d une
  explosion pourrait être renversée (si l onde
  aérienne a une pression de crête supérieure à 100
  mbar ou blessée par la projection de débris)

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Évaluation des effets de l explosion d une ATEX

• Pour évaluer les effets de l explosion d une
  ATEX sur les travailleurs, il faut évaluer
• l emplacement de l ATEX (relativement aux
  travailleurs)
• le volume de l ATEX (les effets de son explosion
  sont d autant plus importants que ce volume est
  grand)

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Évaluation des effets de l explosion d une ATEX

• L évaluation des effets de l explosion d une
  ATEX peut démontrer la nécessité de prendre telle
  ou telle mesure de prévention/protection
• Une nouvelle démarche d évaluation des risques
  doit alors être effectuée en supposant que cette
  mesure est appliquée
• Cette nouvelle démarche peut conduire à revoir le
  classement de zone initial

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Exemples d application

• Cas d un filtre à manches
• Cas d une opération de chargement d un
  mélangeur
• Cas d un bac contenant un liquide inflammable

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Exemples d application

• Cas d un filtre à manches

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Cas d un filtre à manches
Air dépoussiéré
Côté air dépoussiéré
Ventilateur daspiration
Manches
Réseau de canalisation véhiculant lair
empoussiéré jusquau filtre
Côté air empoussiéré
trémie
Vanne écluse
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Cas d un filtre à manches

• Possibilités de formation d une ATEX
• selon l empoussièrement, l air empoussiéré peut
  constituer une ATEX
• une ATEX se forme dans le filtre lors du
  décolmatage
• si une manche est détériorée ou démanchée, une
  ATEX peut se former côté air dépoussiéré
  (dysfonctionnement)

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Cas d un filtre à manches

• Classement en zones
• le côté air empoussiéré est à classer en zone 20
  ou 21, au moins dans le filtre
• l intérieur du réseau de canalisation véhiculant
  l air empoussiéré jusqu au filtre peut-être
  également à classer en zone 20 ou 21
• le côté air dépoussiéré est à classer en zone 22

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Cas d un filtre à manches

• Possibilités d inflammation des ATEX formées
• il existe plusieurs causes possibles
  d inflammation des ATEX présentes dans les
  différentes parties
• source d origine électrostatique (charge
  électrostatique portée par le filtre conducteur
  isolé), ventilateur d aspiration, particule
  incandescente, corps étranger, ...

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Cas d un filtre à manches

• Effets prévisibles de l explosion d une ATEX
• en cas d inflammation d une ATEX présente dans
  le filtre, il se produira une explosion en milieu
  confiné qui développera une surpression
  suffisante pour détruire le caisson du filtre
• un travailleur présent à proximité peut être
  blessé par les effets, mécaniques ou thermiques,
  de l explosion
• il est donc indispensable de prendre des mesures
  de prévention ou de protection

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Cas d un filtre à manches

• Mesures de prévention
• il n est pas possible de prévenir la présence
  d une ATEX dans le filtre
• il n est pas non plus possible de garantir
  l absence d une source d inflammation de
  l ATEX formée dans le filtre
• les mesures de prévention d une explosion ne
  sont donc pas suffisantes

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Cas d un filtre à manches

• Mesures de protection
• le filtre peut être protégé à l aide d un évent
  d explosion,
• si la canalisation d aspiration véhicule une
  ATEX, il faut également empêcher l explosion de
  s y propager, en installant un système
  d isolement (vanne à fermeture rapide,) en
  amont du filtre cette isolement peut être
  asservi à l ouverture de l évent ou encore à
  une détection UV par exemple.

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Exemples d application

• Cas d une opération de chargement d un mélangeur

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Cas d une opération de chargement d un
mélangeur

• Présentation du cas
• dans bien des industries, la préparation de
  produits est couramment effectuée par mélange de
  constituants liquides et solides dans un
  mélangeur
• il arrive couramment que les liquides mis en
  œuvre soient des solvants inflammables et que
  certains solides soient combustibles et
  introduits à l état de pulvérulent

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Cas d une opération de chargement d un
mélangeur
45
Cas d une opération de chargement d un
mélangeur

• Possibilités de formation d une ATEX
• si le solvant mis en œuvre a un point d éclair
  inférieur à l ambiante et si le mélangeur est
  sous air, son atmosphère constitue une ATEX
• la suppression de cette ATEX peut être obtenue
  par inertage du ciel du mélangeur
• même si le ciel du mélangeur est inerté, une ATEX
  est présente à proximité de la trappe par
  laquelle l opérateur introduit les pulvérulents
  inflammables

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Cas d une opération de chargement d un
mélangeur

• Classement de zones
• si le réacteur n est pas inerté, l intérieur
  est une zone 0 et une zone 1 est présente à
  proximité de la trappe
• si le réacteur est inerté, l intérieur est une
  zone 2 et une zone 1 est présente à proximité de
  la trappe

47
Cas d une opération de chargement d un
mélangeur

• Retour d expérience d accidents (inflammation
  des ATEX identifiées et effets)
• il arrive que l ATEX présente dans la totalité
  du mélangeur soit enflammée et que l opérateur
  soit gravement brûlé
• même si le mélangeur est inerté, il arrive
  également que l ATEX présente à proximité de la
  trappe soit enflammée et que l opérateur soit
  brûlé

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Cas d une opération de chargement d un
mélangeur

• Mesures de prévention/protection
• il est indispensable de mettre en œuvre des
  mesures de prévention ou de protection propres à
  limiter les risques d explosion
• il n existe pas de mesure fiable de prévention
  de l inflammation de l ATEX présente à
  proximité de la trappe d introduction

49
Cas d une opération de chargement d un
mélangeur

• Mesures de prévention/protection
• la seule mesure possible est une mesure de
  protection
• elle consiste à modifier
• l installation (sas rotatif ou vis d archimède)
• le poste de travail

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Exemples d application

• Cas d un bac contenant un liquide inflammable

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Cas d un bac contenant un liquide inflammable

• Présentation du cas
• soit un bac contenant un liquide inflammable
• le bac est installé dans une cuvette de
  rétention,
• il est équipé
• d un évent de respiration avec l air
• d un réseau de canalisation et d une pompe
  permettant de le remplir ou de le vider
• il n est pas équipé d un toit flottant

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Cas d un bac contenant un liquide inflammable
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Cas d un bac contenant un liquide inflammable

• Possibilités de formation d une ATEX
• la présence d une ATEX dans le ciel du bac, ou à
  proximité de l évent de respiration, de même que
  la formation d une ATEX en cas de fuite de
  liquide dépendent
• de la présence ou de l absence d air dans le
  bac,
• du point d éclair du liquide et de la
  température à laquelle il est stocké

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Cas d un bac contenant un liquide inflammable

• Classement de zones dans le cas d un bac sous
  air contenant un liquide à bas point d éclair
• le ciel du bac constitue une zone 0
• une zone 1 ou 0 doit être identifiée à proximité
  de l évent de respiration du bac
• une zone 2 doit être identifiée éventuellement
  dans la cuvette de rétention

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Cas d un bac contenant un liquide inflammable

• Classement de zones dans le cas d un bac inerté
  contenant un liquide à bas point d éclair
• le ciel du bac constitue une zone 2
• une zone 2 doit être identifiée à proximité de
  l évent de respiration du bac, de même
  qu éventuellement dans la cuvette de rétention

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Cas d un bac contenant un liquide inflammable

• Possibilités d inflammation de l ATEX formée
  dans le bac
• l ATEX présente à proximité de l évent de
  respiration d un bac sous air peut être
  enflammée par la foudre
• si le bac contient une ATEX, la flamme se
  propagera à l intérieur du bac

57
Cas d un bac contenant un liquide inflammable

• Effets d une explosion de l  ATEX présente dans
  le bac
• la surpression produite dépend de la composition
  de l ATEX, mais elle sera a priori supérieure à
  la pression statique d ouverture du bac qui sera
  détruit

58
Cas d un bac contenant un liquide inflammable

• Mesures de prévention
• pour empêcher la propagation d une flamme à
  l intérieur du bac, en cas d inflammation de
  l ATEX présente à l extérieur, il est
  nécessaire d installer un arrête-flamme à
  l extrémité de l évent de respiration du bac

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Application des nouvelles dispositions

• Quelques réflexions

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Méthode à mettre en oeuvre

• aucune méthode dévaluation nest définie
• il nest pas précisé comment les probabilités de
  formation et dinflammation des ATEX doivent être
  évaluées

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Difficultés dapplication de la réglementation
Le classement de zone concerne tant l intérieur
des installations que leur environnement (les
locaux de travail) Le classement de zone
s appuie sur des dysfonctionnements prévisibles
et non sur des accidents majeurs
déterministes,...
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2 réglementations parallèles
Réglementation ICPE (Code de l environnement et
autres textes)
Réglementation ATEX (Code du travail)
Protection de l environnement exposé aux effets
de différents phénomènes dont les explosions
d ATEX
Protection des travailleurs exposés aux effets
des explosions d ATEX
Objectifs différents
Démarche d évaluation des risques formalisée
dans le  document relatif à la protection
contre les explosions 
Démarche d évaluation des risques formalisée
dans  l étude des dangers 
Nécessité commune d évaluation des risques
Prise en compte des scénarios ex-posant les
travailleurs à des blessu-res même légères et
tenant compte de l expérience de l exploitation
Prise en compte des scénarios (dont les
majorants) produisant des effets sur
l environnement, dont l explosion d ATEX
Classement en 3 zones gaz et 3 zones poussières
des emplacements où des ATEX dangereuses peuvent
se former (arrêté du 8 juillet 2003)
Classement en 2 zones gaz (ar. du 31/3/80) ou 3
zones pous-sière (arrêté silo) des emplace-ments
où des ATEX peuvent se former pour industrie
pétrolière classement en 2 zones de type gaz
(arrêtés de 67, 72 et 75)
Définition différente des zones
dimensionnement réaliste des zones, fondé sur la
physique des phénomènes à l origine des ATEX
Dimensionnement différent des zones
Dimensionnement forfaitaire
La démarche est probabiliste et tient compte des
mesures de prévention de la formation et de
l inflammation des ATEX
La démarche est encore très déterministe les
mesures de prévention de l inflammation des ATEX
ne sont pas toujours prises en compte
Démarches différentes
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Pour une évaluation des risques juste et réaliste

• les chefs détablissement ont tendance à classer
  les emplacements en zone 1, même si la
  probabilité de formation dune ATEX ne correspond
  pas à la définition de la zone 1
• Dans l esprit de la directive, il faut éviter la
  formation d ATEX des dispositions techniques
  peuvent permettre de déclasser des zones...

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Pour une évaluation des risques juste et réaliste

• le zonage doit être judicieux problème
  dadéquation des équipements électriques et non
  électriques
• Pour ce faire, létude des conditions de
  formation et du volume des ATEX formées doit
  tenir compte des phénomènes physiques à lorigine
  de leurs formations

65
Difficultés d application de la réglementation
Le classement de zones ne doit ni
surdimensionner, ni  surclasser  une
zone Les postes de travail ne devraient pas être
en zone 1 mais en zone 2 ou non classée
66
Évaluation des effets de l explosion d une ATEX

• La réglementation ne reconnaît pas la notion de
   risque acceptable 
• Il faut donc remédier à toute situation où il
  existe un risque d explosion d une ATEX, pour
  laquelle un travailleur se trouve exposé à un
  risque de blessure, même légère

67
Échéances dapplication
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Dates dapplication des décrets
69
Dates dapplicationArrêté du 8/7/2003
protection des travailleurs en ATEX
01/03/03
01/03/06
70
Dates dapplicationArrêté du 28/7/2003 relatif
aux conditions d installation des matériels
électriques en ATEX