Les systèmes de détection d'incendie et de gaz combustibles sont des éléments cruciaux dans la conception de la sécurité des installations industrielles, notamment dans les zones classées à risques. Ils sont spécialement conçus pour prévenir les accidents, notamment les incendies et les explosions, en détectant rapidement les situations potentiellement dangereuses. Leur installation doit être effectuée de manière rigoureuse, en tenant compte des caractéristiques spécifiques de chaque zone et de l’équipement utilisé.

Dans les équipements de processus, les systèmes de détection d’incendie doivent être installés selon des normes strictes. L’utilisation de bouchons fusibles (fusible plugs) est courante dans ces installations pour détecter les incendies à travers des circuits fusibles ou d’autres dispositifs comme les détecteurs de flammes ultraviolets ou les capteurs infrarouges. Ces dispositifs doivent remplir des fonctions minimales, telles que celles énumérées dans le tableau 1.1, pour assurer une protection adéquate. En outre, si ces éléments fusibles sont installés sur des tuyaux pneumatiques, ils ne doivent en aucun cas être installés sur les tuyaux d’approvisionnement en gaz inflammables, car cela permettrait au gaz de continuer à fuir après l'arrêt du système.

Dans les zones classées, telles que celles définies dans la norme API RP 500 (zones classées comme Classe 1, Division 1 ou 2), l’installation des détecteurs de flammes, de chaleur ou de fumée est essentielle. Ces dispositifs doivent non seulement être capables de détecter rapidement un incendie, mais aussi d’arrêter automatiquement la source de libération d’hydrocarbures. Cependant, il convient de noter qu’une installation de systèmes de détection de gaz inflammables, utilisant des gaz tels que les hydrocarbures, ne doit pas être réalisée dans des bâtiments où des personnes dorment ou peuvent être exposées de manière prolongée à ces risques.

Les zones non classées mais où des risques d’incendie ou de gaz inflammables peuvent se produire, notamment dans les bâtiments résidentiels ou les locaux contenant des équipements tels que des chauffe-eaux, des séchoirs ou des cuisines, doivent également être équipées de systèmes de détection de fumée. Ces dispositifs doivent être capables de générer une alarme audible pour prévenir les occupants en cas de danger. Si des gaz inflammables sont présents dans de telles zones, des détecteurs doivent être installés en complément de systèmes de ventilation appropriés pour réduire les risques d’accumulation de gaz.

Les stations offshore présentent des défis supplémentaires, en raison de la possibilité d’accumulation de gaz combustibles dans des espaces confinés. Un système de détection de gaz combustible (ASH) doit être mis en place pour avertir les travailleurs lorsque la concentration de gaz inflammables atteint un niveau dangereux. Ces détecteurs doivent être capables de générer des alertes sonores et/ou lumineuses, et, lorsque la concentration de gaz atteint le seuil de limite inférieure d'explosivité (L.E.L), ils doivent couper l'alimentation en gaz ou éliminer les sources d'ignition. L’installation de ces capteurs doit être conforme aux standards internationaux, comme ceux définis par l'ANSI/ISA.

Les zones avec une ventilation insuffisante ou contenant des moteurs à gaz naturel, des générateurs, ou d'autres équipements à risque, doivent disposer de détecteurs de gaz. En particulier, il est nécessaire de prévoir un capteur pour chaque ensemble de compresseurs et pour chaque moteur à gaz dans les bâtiments où des personnes sont régulièrement présentes. Lorsque ces capteurs détectent une concentration de gaz supérieure à 25 % du L.E.L., une alarme sonore doit être activée. Si la concentration atteint 60 % du L.E.L., une action corrective automatique doit être déclenchée, comme l'arrêt de l'alimentation en gaz, et ce, de préférence avant tout arrêt des équipements susceptibles de générer des sources d’ignition.

La maintenance des détecteurs de gaz et de feu est essentielle pour garantir leur bon fonctionnement à long terme. Ces systèmes doivent être testés régulièrement et entretenus selon les normes prévues, notamment celles spécifiées dans la norme ANSI/ISA 12.13. Il est également crucial de tenir compte de la ventilation adéquate dans toutes les zones sensibles. Cela implique d’assurer une circulation d’air suffisante pour éviter l’accumulation de mélanges gaz-vapeur dont la concentration pourrait dépasser les seuils de sécurité.

Enfin, en matière de sécurité, il est important de ne pas se contenter de l’installation des systèmes de détection. Une vigilance continue et une gestion proactive des risques sont nécessaires. Cela inclut la formation régulière des opérateurs, la mise en place de protocoles d’urgence clairs, ainsi que des simulations pour garantir que les systèmes réagiront de manière appropriée en cas de détection de gaz ou de feu.

Comment gérer les risques de sécurité dans les installations de surface des champs pétroliers

La sécurité des installations industrielles dans les champs pétroliers repose sur une gestion rigoureuse des risques liés à la pression, aux fuites, aux débordements de liquides, aux ruptures de gaz et aux pressions négatives. Les équipements de traitement doivent être conçus pour prévenir les accidents majeurs qui peuvent entraîner des fuites d'hydrocarbures et mettre en danger non seulement les installations, mais aussi l'environnement et les travailleurs. La détection et la protection contre ces événements sont essentielles à la sécurité des opérations.

Les causes de surpression dans les équipements sont principalement liées à des défaillances des systèmes de contrôle de pression. Une surpression est un état anormal détectable lorsque la pression dans un appareil dépasse les limites de sécurité. Cette situation peut entraîner la rupture des équipements et provoquer des fuites d'hydrocarbures. Pour prévenir ces risques, des dispositifs de protection doivent être installés. La protection primaire contre la surpression est assurée par des capteurs de pression (PSH), qui permettent d'arrêter l'entrée de fluides dans l'équipement. Pour les réservoirs atmosphériques, un système de ventilation approprié peut jouer un rôle similaire. En complément, une protection secondaire, généralement fournie par des soupapes de décharge de pression (PSV), permet de soulager la pression excessive et d'éviter que l'équipement ne soit endommagé.

Les fuites de fluides représentent également un risque majeur. Elles surviennent généralement à cause de la corrosion, de l'usure, de défaillances mécaniques, ou d'une surchauffe ayant endommagé les équipements. Les fuites d'hydrocarbures peuvent être détectées par des capteurs spécifiques, comme les capteurs PSL, qui arrêtent l'entrée du fluide, ou par des systèmes de détection de gaz combustibles dans les zones mal ventilées. En cas de fuite importante, un système de collecte et d'évacuation des liquides doit être prévu pour limiter les impacts environnementaux et garantir une réponse rapide.

Le débordement de liquide est une autre situation dangereuse, qui peut résulter d'une défaillance du système de contrôle du niveau de liquide ou d'un blocage du conduit de sortie. Un débordement peut entraîner une surpression et une décharge incontrôlée d'hydrocarbures dans l'atmosphère. La protection contre le débordement repose sur des capteurs de niveau liquide (LSH), qui arrêtent l'entrée du fluide lorsque le niveau devient trop élevé. Une protection secondaire, comme un système de soutien d'urgence (ESS), peut être utilisée pour prévenir les conséquences d'un débordement vers des équipements en aval.

Le phénomène de rupture de gaz, où du gaz s'échappe par une sortie de liquide, survient généralement lorsque le système de contrôle du niveau de liquide échoue, ou lorsque des vannes sont ouvertes de manière inattendue. Cette situation peut entraîner une pression excessive dans les équipements en aval. La protection contre les ruptures de gaz inclut des capteurs LSL qui arrêtent l'écoulement du fluide et préviennent les risques d'endommagement du système en aval. Dans ce cas également, un dispositif de sécurité en aval garantit une protection supplémentaire.

Enfin, la pression négative est un autre risque important dans les installations pétrolières. Elle se produit lorsque la pression à l'intérieur de l'équipement devient inférieure à la pression de rupture, ce qui peut entraîner l'effondrement de l'équipement et des fuites. La pression négative peut résulter de défaillances dans les vannes de contrôle d'entrée ou de sortie, ou d'un blocage des conduits d'entrée lorsque les fluides sont évacués. Les états anormaux de faible pression peuvent être détectés et, grâce à des capteurs appropriés, des mesures peuvent être prises pour éviter la catastrophe.

Il est important de noter que la mise en place de dispositifs de sécurité dans les installations industrielles n'est pas seulement une exigence technique, mais également une obligation réglementaire. Les normes telles que l'API 2000, qui traite de la ventilation des réservoirs atmosphériques et de faible pression, doivent être scrupuleusement respectées pour garantir la sécurité de l'ensemble du système.

Pour garantir une protection efficace, il est crucial que les capteurs de sécurité soient placés à des endroits stratégiques afin de maximiser leur capacité à détecter les conditions dangereuses avant qu'elles n'atteignent des niveaux critiques. Par exemple, les capteurs PSL doivent être installés aussi haut que possible pour éviter qu'ils ne soient obstrués par des impuretés dans les fluides, et les capteurs LSL doivent être suffisamment distants des niveaux de liquide pour éviter un arrêt accidentel du système.

Il est également essentiel de comprendre que la prévention des risques liés à la sécurité des installations de surface dans les champs pétroliers ne se limite pas à l'installation de capteurs et de soupapes de décharge. La formation des opérateurs, la mise en œuvre de procédures de maintenance rigoureuses et la surveillance continue des équipements sont des éléments tout aussi essentiels pour garantir un fonctionnement sûr et fiable des installations. Un système de gestion des risques bien conçu doit être en place pour anticiper et répondre aux événements imprévus, tout en minimisant les impacts environnementaux et humains.

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