Module 3 / 4 · Sommaire complet
3.2 L'inertage : principe, CLO et conditions de validité
L'inertage consiste à remplacer tout ou partie de l'atmosphère d'une enceinte par un gaz non comburant — le plus souvent
de l'azote — afin d'abaisser la teneur en oxygène en dessous du seuil où la combustion devient impossible.
C'est la seule technique qui agit directement sur le comburant : elle ne réduit pas la probabilité de l'explosion, elle en supprime
une condition physique.
Mais l'inertage déplace le risque plutôt qu'il ne le fait disparaître : une enceinte inertée est mortelle pour quiconque y pénètre,
et l'allègement d'un zonage sur la foi d'un inertage suppose d'en démontrer la fiabilité instrumentée.
Principe de l'inertage et Concentration Limite en Oxygène (CLO)
L'inertage consiste à maintenir la teneur en oxygène d'une enceinte en dessous de la Concentration Limite en Oxygène (CLO), seuil en dessous duquel aucune combustion n'est possible, quelle que soit la concentration en combustible.
Les gaz inertes utilisés industriellement
| Gaz inerte | Avantages | Inconvénients | Utilisation typique |
|---|---|---|---|
| Azote (N₂) | Peu coûteux, disponible en grande quantité, inerte chimiquement | Asphyxiant (pas d'odeur), nécessite une surveillance humaine renforcée | Réacteurs, silos, espaces confinés industriels |
| CO₂ | Plus efficace à volume égal : sa capacité calorifique est plus élevée, donc la CLO obtenue est plus haute qu'avec l'azote — on tolère davantage d'oxygène résiduel | Toxique bien avant d'être asphyxiant, plus dense que l'air (accumulation en points bas), risque de charges électrostatiques à la détente | Systèmes d'extinction fixe, cuves du secteur alimentaire |
| Gaz rares (Ar) | Inerte chimiquement total | Très coûteux | Applications spéciales (poudres métalliques pyrophoriques) |
CLO selon la substance et le gaz inerte
| Substance | CLO avec N₂ (% O₂) valeurs classiques (tube) | CLO avec CO₂ (% O₂) valeurs classiques (tube) | CLO avec N₂ mesurée en enceinte fermée 120 L |
|---|---|---|---|
| Méthane | 12 % | 14,5 % | 11,1 % |
| Propane | 11,5 % | 14,5 % | 10,7 % |
| Hydrogène | 5 % | 5,2 % | 4,6 % |
| Monoxyde de carbone | 5,5 % | — | 5,1 % |
Pour une poussière, aucune valeur générique ne vaut : la CLO se détermine par essai sur le produit réel selon l'EN 14034-4. Les poudres métalliques descendent nettement plus bas que les poussières organiques.
La marge de sécurité CMAO
La CMAO (Concentration Maximale Admissible en Oxygène) est la valeur de consigne opératoire. Elle est toujours inférieure à la CLO expérimentale pour intégrer :
- L'incertitude de mesure de la sonde O₂ (± 0,2 à 0,5% O₂)
- Les variations de température et pression (± 1 à 2% O₂)
- Les zones mortes où l'oxygène peut persister
- Le délai de réponse du système de sécurité
Méthodes d'inertage et exigences SIL
La méthode d'inertage détermine l'architecture du système et influence directement le niveau SIL requis pour la boucle de sécurité associée.
Méthode 1 : Cycles vide-pression
L'enceinte est d'abord vidée par dépression (< 50 mbar) puis remplie au gaz inerte. Plusieurs cycles successifs permettent d'atteindre des concentrations O₂ très basses.
Contraintes : réservé aux enceintes mécaniquement résistantes à la dépression, durée plus longue
Méthode 2 : Balayage continu
Un flux permanent de gaz inerte (à pression légèrement positive) maintient l'enceinte en conditions inertes pendant toute l'exploitation.
Contraintes : consommation continue en gaz inerte, positionnement critique des points d'injection et d'évacuation pour éviter les zones mortes
L'exigence SIL sur la boucle d'inertage
Un système d'inertage sans architecture de sécurité instrumentée ne peut pas justifier un allègement de zone. La logique est simple : si l'inertage est la barrière qui rend l'atmosphère non explosive, alors sa défaillance ramène l'enceinte à son classement d'origine — et cette défaillance doit donc être détectée et traitée automatiquement. La série CEI 61511 (sécurité fonctionnelle des systèmes instrumentés de sécurité pour les procédés) fournit le cadre de cette démonstration ; les guides de l'INERIS et de l'INRS recommandent la même approche.
Éléments minimaux requis
- Analyseur O₂ avec double redondance
- Alarme seuil haut (CMAO) et très haut (CLO)
- Arrêt automatique des équipements à source d'inflammation
- Alimentation secourue en gaz inerte
Test et maintenance
- Test fonctionnel périodique des analyseurs
- Étalonnage avec gaz de référence certifié
- Registre de maintenance documenté
- Plan de test d'intégrité SIL annuel
Sans SIL → Pas de déclassement
Sans démonstration SIL, l'inertage ne peut pas être reconnu comme barrière de sécurité dans le DRPCE. La zone 0 initiale ne peut pas être déclassée.
La contrepartie : une enceinte inertée est un espace mortel
En supprimant le risque d'explosion, l'inertage crée un risque d'anoxie. L'azote est incolore, inodore et ne provoque aucune sensation d'étouffement : la victime perd connaissance sans signal d'alerte, et le réflexe de secours immédiat d'un collègue transforme un accident en accident collectif.
Ce que fait l'appauvrissement en oxygène
- L'air respirable contient environ 21 % d'oxygène.
- Une atmosphère inertée à quelques pourcents d'oxygène ne permet aucune survie : la perte de connaissance peut survenir en quelques secondes, parfois dès les premières inspirations.
- Un détecteur d'oxygène porté sur le thorax reste le seul moyen de percevoir une atmosphère appauvrie avant d'y entrer.
Les règles qui ne se négocient pas
- Aucun masque filtrant ne protège d'une atmosphère appauvrie : seul un appareil respiratoire isolant convient.
- Désinertage, ventilation puis contrôle d'atmosphère avant toute entrée, consignation des arrivées de gaz inerte.
- Surveillance extérieure permanente et moyens de récupération en place : l'entrée relève de la réglementation des espaces confinés.
Auto-contrôle
Questions critiques sur l'inertage.
Inertage et déclassement Zone 0
Un réacteur chimique en Zone 0 est équipé d'un système d'inertage à l'azote. L'analyseur O₂ n'est étalonné qu'une fois par an et il n'y a pas d'alarme automatique. Le responsable demande de déclasser l'intérieur du réacteur en zone non classée. Est-ce possible ?
CLO et CMAO
La valeur de CLO retenue pour le méthane sous azote est de 12 % O₂. L'analyseur a une incertitude de ± 0,5 % et les variations de procédé pèsent ± 2 % O₂. Quelle CMAO de consigne proposez-vous ?
Ce qu'il faut retenir
CLO ≠ CMAO : la consigne opératoire doit intégrer une marge de 2 à 3% O₂ par rapport à la CLO expérimentale.
Sans SIL, pas de déclassement : un inertage sans alarme automatique et sans architecture instrumentée ne peut pas être reconnu comme barrière de sécurité dans le DRPCE.
Zones mortes : le positionnement des points d'injection et d'évacuation est critique. Une zone morte peut conserver de l'oxygène résiduel au-dessus de la CLO.
Danger d'asphyxie : l'azote est inodore et invisible. Une enceinte inertée est mortelle pour toute intervention humaine non protégée (ARI obligatoire).
Sources de ce chapitre
- Valeurs de CLO sous azote et sous dioxyde de carbone : données historiques en tube d'inflammabilité reprises par la NFPA 69 ; valeurs mesurées en enceinte fermée de 120 L publiées par I. A. Zlochower et G. M. Green, The limiting oxygen concentration and flammability limits of gases and gas mixtures, NIOSH, Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2009 (CH₄ 11,1 % ; C₃H₈ 10,7 % ; H₂ 4,6 % ; CO 5,1 %).
- EN 14034-4 — détermination de la concentration limite en oxygène (CLO) des nuages de poussières.
- ASTM E2079 — méthodes d'essai de la concentration limite en oxygène des gaz et vapeurs.
- Série CEI 61511 — sécurité fonctionnelle des systèmes instrumentés de sécurité pour l'industrie de process.
- Code du travail, articles R4227-42 à R4227-54 (atmosphères explosives) et R4222-1 et suivants (aération et assainissement). Légifrance
- INRS — dossiers « Atmosphères explosives » et « Espaces confinés » ; INERIS — guides sur l'inertage et les barrières techniques de sécurité.
Sur les accidents liés aux opérations de purge et d'inertage à l'azote en capacité, voir notre enquête : purge et inertage à l'azote des cuves industrielles.
Référent ATEX Expert
Contenu relu par le Pôle HSE & Risques industriels · Politique éditoriale