La Zone 1 est une zone dangereuse définie comme un lieu où une atmosphère explosive constituée de gaz inflammable, de vapeur ou de brouillard est susceptible d’apparaître occasionnellement en fonctionnement normal. Concrètement, cette zone ne peut pas être considérée comme dangereuse en permanence, à l’instar de la Zone 0, mais elle ne peut pas non plus être assimilée à une zone à risque uniquement anormal, comme la Zone 2. Étant donné qu’un mélange inflammable peut raisonnablement se former dans des conditions de procédé prévues, les équipements installés en Zone 1 doivent être conçus, sélectionnés et entretenus avec un niveau de protection contre les explosions plus élevé.

La classification Zone 1 est courante dans les usines de traitement du pétrole et du gaz, les installations chimiques, les parcs de réservoirs, les systèmes de chargement de carburant, les zones de manipulation de peintures et de solvants, les plates-formes offshore, les lignes de production pharmaceutiques et certains procédés de traitement des eaux usées. Ces environnements peuvent libérer des gaz ou des vapeurs inflammables pendant des cycles de fonctionnement normaux tels que le remplissage, la ventilation, le mélange, le prélèvement, la vidange ou le raccordement et débranchement de lignes de procédé. Le rôle de cette classification est de réduire le risque d’inflammation en adaptant les équipements et les méthodes d’installation au niveau d’exposition réel du site.

Cet article explique ce que signifie la Zone 1, comment elle est déterminée, quelles normes sont généralement utilisées, quelles notations de protection et marquages sont importants et où les équipements Zone 1 sont typiquement appliqués dans l’industrie.

Qu’est-ce qu’une zone dangereuse Zone 1 ?

Dans le système de classification des zones dangereuses utilisé par la CEI, l’IECEx, l’ATEX et de nombreux projets internationaux, les atmosphères gazeuses sont généralement divisées en Zone 0, Zone 1 et Zone 2. La Zone 1 se situe au milieu de ce modèle de risque. Elle décrit une zone où une atmosphère de gaz inflammable est susceptible d’apparaître occasionnellement en fonctionnement normal, mais pas en permanence ni pendant de longues périodes.

L’expression fonctionnement normal est essentielle. Elle ne désigne pas uniquement des conditions de défaut, des accidents ou des pannes majeures d’équipements. Elle couvre plutôt des situations opérationnelles prévues telles que la respiration des réservoirs, les émissions des garnitures de pompes, le fonctionnement régulier des vannes, les émissions de vapeur à proximité des points de remplissage ou d’autres émissions liées au procédé qui peuvent survenir pendant l’activité normale de l’usine. Si une atmosphère inflammable n’est prévue que dans des conditions anormales rares, la zone peut relever de la Zone 2. Si elle est présente en permanence, fréquemment ou pendant de longues périodes, la zone appartient plus probablement à la Zone 0.

La Zone 1 n’est pas simplement une étiquette de « zone dangereuse ». Il s’agit d’une classification technique formelle utilisée pour déterminer quel type d’équipement, méthode de câblage, enveloppe, routine d’inspection et pratique de maintenance peuvent être acceptés dans ce lieu.

Comment la classification Zone 1 est-elle déterminée ?

La classification des zones repose sur une évaluation des risques, non sur des suppositions. Les ingénieurs évaluent la substance concernée, sa manière d’être libérée, sa fréquence de libération, son débit de libération, les conditions de ventilation, la disposition physique et la persistance probable d’une atmosphère inflammable. Dans de nombreux projets, cette opération s’effectue dans le cadre d’une étude de classification des zones dangereuses lors de l’ingénierie avant-projet, de la conception détaillée ou de la modification de l’usine.

1. Source de libération

La première étape consiste à identifier les points où du gaz ou de la vapeur inflammable peut s’échapper. Les sources typiques incluent les garnitures de pompes, les garnitures de compresseurs, les raccords de brides, les évents, les points de prélèvement, les bras de chargement, les ouvertures de réservoirs de stockage, les dispositifs de secours et les vidanges de procédé. Certaines sources ne libèrent que pendant la maintenance ou des perturbations, tandis que d’autres peuvent émettre de manière intermittente pendant la production normale. Une source susceptible d’émettre du gaz inflammable pendant le fonctionnement ordinaire de l’usine est un indicateur fort que la zone voisine peut nécessiter une classification Zone 1.

2. Ventilation

La ventilation exerce une influence majeure sur la classification. Une ventilation naturelle ou forcée forte et fiable peut diluer rapidement une émission et réduire la taille ou la gravité de la zone dangereuse. Une mauvaise ventilation, des espaces clos, des fosses, des tranchées et des locaux techniques peuvent favoriser l’accumulation de vapeurs, rendant la classification Zone 1 plus probable ou augmentant l’étendue de la zone. C’est pourquoi le même raccord de procédé peut être évalué différemment en extérieur et en intérieur.

3. Fréquence et durée de libération

Les ingénieurs examinent également si l’atmosphère inflammable apparaît en permanence, occasionnellement ou seulement rarement. La Zone 1 est associée à une apparition occasionnelle en fonctionnement normal. La classification est donc étroitement liée au comportement réel de l’usine en service, et non seulement à sa représentation sur un schéma.

4. Propriétés de la substance

Tous les gaz ne se comportent pas de la même manière. La densité, le point d’éclair, la température d’auto-inflammation, la tension de vapeur et les limites d’explosivité influencent tous la classification. L’hydrogène, l’acétylène, les hydrocarbures, les solvants, les alcools et d’autres matières inflammables peuvent nécessiter des hypothèses de conception différentes. Le groupe de gaz et la classe de température de l’équipement final doivent également correspondre à la substance présente sur le site.

5. Disposition et exposition aux sources d’inflammation

L’étendue finale de la Zone 1 est influencée par l’agencement du procédé, les changements d’altitude, les chemins de drainage, les tracés de câbles, les surfaces chaudes voisines et la présence de sources d’inflammation potentielles. Les schémas de classification définissent souvent non seulement la catégorie de zone, mais aussi la limite tridimensionnelle autour des équipements, des passerelles, des modules, des réservoirs et des points d’accès.

La Zone 1 concerne la zone, pas seulement le produit

Une idée fausse courante est de considérer la Zone 1 comme une caractéristique du produit. En réalité, la Zone 1 est d’abord une classification environnementale. Le lieu est classé en raison de la probabilité d’apparition d’une atmosphère inflammable. Ce n’est qu’après classification de la zone que les ingénieurs sélectionnent des équipements adaptés.

Cela signifie qu’un téléphone, une caméra, une balise, une boîte de jonction, un poste à boutons-poussoirs, un haut-parleur, un commutateur réseau ou un moteur Zone 1 n’est pas « sécurisé partout » par défaut. Il n’est adapté que si sa certification, son type de protection, son groupe de gaz, sa classe de température, sa plage de température ambiante, son indice de protection contre les intrusions et ses conditions d’installation correspondent tous aux exigences du site.

Une protection correcte des zones dangereuses dépend de l’ensemble de la chaîne : classification de zone, sélection d’équipements, passages de câbles, mise à la terre, étanchéité, pratique d’installation, inspection et maintenance.

Principales normes et cadres réglementaires

Les projets Zone 1 sont généralement régis par une combinaison de normes techniques, de systèmes de certification et de réglementations locales. Le cadre exact dépend du lieu d’installation du système, mais plusieurs références reviennent régulièrement dans la pratique internationale.

Série CEI 60079

La famille de normes CEI 60079 est la référence technique centrale pour de nombreux projets électriques en zones dangereuses. Différentes parties couvrent différentes étapes du cycle de vie :

• CEI 60079-10-1 : classification des zones présentant des atmosphères gazeuses explosives

• CEI 60079-14 : conception, sélection et installation des équipements électriques

• CEI 60079-17 : inspection et maintenance des installations

• CEI 60079-0 : exigences générales pour les équipements Ex

• CEI 60079-1, -7, -11, -18 et autres : exigences détaillées pour des concepts de protection spécifiques tels que l’étanchéité aux flammes, la sécurité renforcée, la sécurité intrinsèque et l’encapsulage

Ensemble, ces normes aident à définir comment un site est classé, quels concepts de protection Ex sont acceptables, comment les équipements doivent être marqués et comment l’installation doit être vérifiée et entretenue au fil du temps.

IECEx

L’IECEx est un système international d’évaluation de la conformité basé sur les normes CEI pour les équipements utilisés dans des atmosphères explosives. Il est largement reconnu dans les projets mondiaux car il fournit un cadre de certification structuré lié aux normes CEI 60079. L’IECEx est particulièrement utile pour les environnements internationaux d’ingénierie, d’approvisionnement et d’exploitation où une base technique cohérente est nécessaire entre les pays.

ATEX

Dans l’Espace Économique Européen, le cadre produit ATEX est essentiel pour la mise sur le marché d’équipements destinés aux atmosphères explosives. En pratique, les ingénieurs se réfèrent souvent aux catégories d’équipements ATEX, à l’adéquation aux zones et au marquage Ex. Pour les applications gazeuses Zone 1, les équipements sont généralement associés à la Catégorie 2G ou à un niveau de protection élevé équivalent adapté à cette zone.

OSHA, NEC et pratique nord-américaine

Aux États-Unis et dans certains projets associés, les emplacements dangereux peuvent être traités par des approches Classe/Division ou par zones, selon la voie réglementaire choisie. La Classe I, Zone 1 concerne les gaz, vapeurs et brouillards inflammables, et correspond dans son objet pratique à la classification internationale Zone 1 pour atmosphères gazeuses. Cependant, la terminologie, le marquage et les détails d’approbation peuvent différer, de sorte que les équipements ne doivent jamais être substitués entre juridictions sans vérifier le code local et la base de certification.

Notations de protection et marquage des équipements pour la Zone 1

Lorsque l’on parle de « notations Zone 1 », on désigne en réalité plusieurs éléments à la fois : l’adéquation à la zone, le type de protection Ex, le groupe de gaz, la classe de température, l’indice de protection contre les intrusions et le système de certification. Ces éléments doivent être lus ensemble.

1. Niveau et catégorie de protection des équipements

Pour les atmosphères gazeuses, les équipements Zone 1 sont généralement sélectionnés avec un niveau de protection élevé, généralement indiqué par Gb dans le marquage de style CEI. Dans le langage des projets basés sur l’ATEX, cela correspond généralement à des équipements de Catégorie 2G. L’idée de base est que l’appareil ne doit pas devenir une source d’inflammation en fonctionnement normal et doit continuer à offrir un haut niveau de sécurité en cas de défauts ou de perturbations prévus par le concept de protection applicable.

2. Concepts de protection Ex courants pour la Zone 1

Plusieurs méthodes de protection sont largement utilisées pour les équipements Zone 1 :

• Ex d ou Ex db (enveloppe étanche aux flammes) : contient une explosion interne et empêche la transmission des flammes à l’atmosphère environnante

• Ex e ou Ex eb (sécurité renforcée) : réduit la probabilité d’arc, d’étincelle ou de température excessive en service normal

• Ex i ou Ex ib (sécurité intrinsèque) : limite l’énergie électrique et thermique pour qu’aucune inflammation ne puisse se produire dans les conditions de défaut définies

• Ex m ou Ex mb (encapsulage) : enferme les parties susceptibles de provoquer une inflammation dans de la résine ou un matériau similaire

• Systèmes Ex p (pressurisation) : éloigne l’atmosphère dangereuse des parties susceptibles de provoquer une inflammation en maintenant une pression de gaz protectrice

Le concept le plus adapté dépend du type d’équipement et de l’environnement d’exploitation. Un téléphone de terrain, une balise, une caméra, un haut-parleur, un poste d’appel, un capteur, un poste de commande ou une armoire réseau peuvent tous être protégés différemment, même dans la même usine Zone 1.

3. Groupe de gaz

Les équipements Zone 1 doivent également être compatibles avec le groupe de gaz présent. Dans de nombreuses applications industrielles gazeuses, les marquages peuvent référencer des groupes tels que IIA, IIB ou IIC. Un produit homologué pour IIC est généralement adapté aux conditions gazeuses les plus exigeantes dans cette hiérarchie de groupes, tandis qu’un équipement homologué uniquement pour IIA peut ne pas être acceptable là où des gaz plus facilement inflammables sont présents. Les environnements liés à l’hydrogène et à l’acétylène imposent souvent des exigences de groupe plus strictes.

4. Classe de température

Chaque appareil Ex possède également une classification de température de surface maximale, souvent exprimée de T1 à T6 dans les environnements gazeux. La classe de température sélectionnée doit être inférieure à la température d’auto-inflammation de la substance dangereuse présente. Par exemple, un appareil marqué T6 a une température de surface maximale plus basse qu’un appareil marqué T3, ce qui peut être crucial dans les zones de procédé de solvants, de gaz et de produits chimiques.

5. Indice de protection contre les intrusions

L’indice de protection contre les intrusions, indiqué par des notations IP telles que IP66 ou IP67, n’est pas identique à la protection contre les explosions, mais il reste très important dans les applications Zone 1. Un mauvais joint d’enveloppe peut permettre à l’eau, à la poussière ou à la contamination corrosive d’endommager un appareil certifié, de compromettre la fiabilité à long terme ou d’invalider les hypothèses d’installation sécurisée. Les zones de procédé extérieures, les ponts offshore, les tunnels, les couloirs techniques, les installations de lavage et les unités chimiques corrosives nécessitent souvent à la fois une certification Ex et une haute protection d’enveloppe.

Équipements typiques utilisés dans les zones Zone 1

Les zones Zone 1 peuvent contenir bien plus que des éclairages et des boîtes de jonction. Les usines industrielles modernes déploient souvent une large gamme d’équipements électriques et de communication certifiés, notamment :

• Téléphones industriels et téléphones SIP antidéflagrants

• Haut-parleurs de sonorisation et d’alarmes générales (PA/GA)

• Points d’appel manuels, balises, cornes et postes d’alarme

• Caméras et dispositifs de surveillance

• Instrumentation de terrain, transmetteurs, capteurs et analyseurs

• Postes opérateurs locaux, boutons-poussoirs et panneaux de commande

• Moteurs, luminaires, boîtes de jonction et presse-étoupes

• Dispositifs réseau ou armoires pressurisées utilisés pour la communication et la commande industrielles

Dans les systèmes de communication, par exemple, un déploiement Zone 1 peut inclure des téléphones Ex pour les points d’appel d’urgence, des haut-parleurs Ex pour les alertes généralisées, des balises Ex pour les avertissements visuels et des serveurs ou postes de dispatch en zone sûre connectés par des barrières, interfaces ou architectures réseau certifiées appropriées. L’appareil en zone dangereuse n’est qu’une partie de l’ensemble de la conformité.

Où trouve-t-on couramment des zones Zone 1 ?

Installations pétrolières et gazières

Les unités de traitement d’hydrocarbures, les zones de têtes de puits, les stations de compresseur, les modules de chargement, les collecteurs de réservoirs et les zones de procédé de raffinerie contiennent fréquemment des sections Zone 1. Des émissions de vapeur peuvent survenir pendant le transfert, la ventilation ou le fonctionnement normal du procédé, ce qui rend essentiels les équipements étanches aux flammes, à sécurité intrinsèque ou autrement certifiés de manière appropriée.

Usines chimiques et pétrochimiques

Les réacteurs, les lignes de manipulation de solvants, les postes de mélange, les points de remplissage, les zones de pompes et les armoires de prélèvement peuvent tous créer occasionnellement des atmosphères gazeuses explosives en service régulier. Les équipements Zone 1 sont couramment sélectionnés pour la communication de procédé, la notification d’alarmes, l’instrumentation et les fonctions de commande locale.

Plates-formes offshore et actifs énergétiques marins

Les parties supérieures offshore, les zones de forage, les modules de procédé, les modules utilitaires et les locaux techniques clos impliquent souvent une exposition à des gaz combustibles associée à des embruns salins, des vibrations et des conditions météorologiques sévères. Dans ces environnements, des indices IP élevés, une résistance à la corrosion, une large tolérance aux températures ambiantes et une certification Ex fiable sont tous importants.

Production pharmaceutique et chimie fine

Là où des alcools, des solvants et des composés volatils sont manipulés pendant le mélange, l’extraction, le séchage ou l’emballage, des classifications Zone 1 localisées peuvent être nécessaires. Les équipements choisis doivent souvent concilier sécurité, résistance au lavage, facilité de nettoyage et continuité du procédé.

Manutention et stockage de carburants

Les parcs de réservoirs, les bras de chargement, les locaux de pompes à carburant, les quais de chargement et les points de transfert peuvent créer occasionnellement des nuages de vapeur inflammable pendant le fonctionnement régulier. La communication, les alarmes et les commandes d’urgence locales dans ces zones reposent souvent sur des appareils certifiés adaptés à la Zone 1.

Applications de traitement des eaux usées et de biogaz

Les digesteurs, les zones de traitement des boues, les sections de manutention de gaz et certains espaces de traitement clos peuvent contenir des atmosphères riches en méthane. La classification Zone 1 peut s’appliquer à proximité des sources de libération ou dans des sections insuffisamment ventilées où du gaz est susceptible d’apparaître pendant le fonctionnement normal de l’usine.

Zone 1 contre Zone 2 : pourquoi la différence compte

La distinction entre Zone 1 et Zone 2 a des conséquences majeures en termes de coût, d’ingénierie et d’exploitation. La Zone 1 exige généralement un niveau de protection plus élevé, une sélection d’équipements plus restrictive et des contrôles d’installation plus stricts. Utiliser des équipements Zone 2 dans une zone Zone 1 peut entraîner une grave défaillance de sécurité et de conformité. En revanche, surclasser systématiquement tout en Zone 1 peut augmenter les coûts d’investissement, réduire le choix d’équipements et compliquer inutilement la maintenance.

C’est pourquoi la classification des zones dangereuses doit reposer sur une évaluation technique documentée et non seulement sur des suppositions prudentes. La bonne réponse n’est pas toujours la plus restrictive ; c’est celle étayée par la réalité du procédé, les conditions de ventilation et le cadre réglementaire applicable.

Considérations d’installation pour les équipements Zone 1

Des équipements certifiés ne suffisent pas à eux seuls. Une installation incorrecte peut annuler la méthode de protection. Dans les projets Zone 1, une attention particulière est généralement portée aux passages de câbles, aux bouchons d’obturation, à la mise à la terre et à la liaison équipotentielle, aux dispositifs d’étanchéité, au type de conduits ou de système de câbles, à la ségrégation des circuits à sécurité intrinsèque et non intrinsèque, à l’intégrité des enveloppes et aux dossiers d’inspection.

1. Utiliser des accessoires compatibles. Les presse-étoupes, éléments de fermeture et bouchons d’obturation doivent être compatibles avec la certification de l’équipement et son indice environnemental.

2. Vérifier les limites de température. La température ambiante, l’apport solaire, les canalisations chaudes voisines et la charge de l’enveloppe peuvent affecter la conformité de la température de surface.

3. Protéger l’enveloppe. La corrosion, l’exposition aux UV, les vibrations et les agressions chimiques peuvent réduire la durée de vie même si la certification Ex initiale est valide.

4. Vérifier l’accès à la maintenance. Certains concepts Ex nécessitent des procédures très spécifiques lors de l’ouverture, de l’entretien ou du remplacement.

5. Documenter les inspections. L’inspection initiale et les inspections périodiques sont essentielles à la conformité à long terme.

Dans les systèmes de communication, les concepteurs doivent également prendre en compte le routage de l’alimentation électrique, la protection contre les surtensions, la topologie réseau, la redondance et l’intégration entre les appareils en zones dangereuses et les systèmes de commande en zones sûres. La meilleure conception n’est pas seulement conforme sur papier, mais également exploitable sur le terrain.

Comment sélectionner des équipements pour une application Zone 1

Lors du choix d’équipements pour la Zone 1, une liste de contrôle structurée aide à éviter des erreurs coûteuses :

• Confirmer que la zone est réellement classée Zone 1 pour gaz, vapeur ou brouillard

• Identifier la substance, le groupe de gaz et la classe de température requise

• Vérifier si le projet requiert une certification IECEx, ATEX, une approbation locale ou plusieurs certifications

• Vérifier que le concept de protection est adapté à la fonction de l’équipement

• Confirmer que le niveau ou la catégorie de protection de l’équipement correspond aux exigences Zone 1

• Examiner la plage de température ambiante homologuée

• Vérifier l’indice de protection contre les intrusions et la résistance à la corrosion pour l’environnement du site

• S’assurer que les accessoires associés sont également conformes

• Examiner les instructions d’installation, d’inspection et de maintenance avant l’approvisionnement

Par exemple, un téléphone industriel Zone 1 pour utilisation offshore peut nécessiter non seulement une certification en zone gazeuse, mais aussi une protection d’enveloppe IP66 ou supérieure, des matériaux résistants à la corrosion, des commandes adaptées à l’usage avec gants, une sortie audio claire dans des conditions de bruit élevé et une compatibilité avec les systèmes SIP ou de dispatch situés en zone sûre.

Idées fausses courantes sur la Zone 1

• « IP66 signifie que c’est antidéflagrante. » Incorrect. Les indices IP concernent la protection contre les intrusions de poussière et d’eau, non la protection contre l’inflammation.

• « Tout marquage ATEX suffit. » Incorrect. La catégorie, le marquage, le groupe de gaz, la classe de température et la documentation doivent tous correspondre à l’application.

• « Zone 1 et Classe I, Division 1 sont toujours interchangeables. » Pas automatiquement. Il s’agit de concepts globalement liés, mais les voies d’approbation et les marquages diffèrent selon les juridictions.

• « Le produit certifié garantit à lui seul la sécurité. » Incorrect. L’installation et la maintenance sont tout aussi importantes.

• « Zone 1 signifie que toute l’usine est identique. » Non. Les zones dangereuses sont souvent localisées et dépendent des sources de libération réelles et de la ventilation.

Conclusion

Les zones dangereuses Zone 1 sont des lieux où des atmosphères gazeuses explosives sont susceptibles d’apparaître occasionnellement en fonctionnement normal. Elles nécessitent plus que des équipements industriels généraux et plus qu’une simple étanchéité aux intempéries. Une protection correcte dépend d’une classification de zone fiable, du bon concept de protection Ex, d’un groupe de gaz et d’une classe de température adaptés, d’une performance IP appropriée pour l’environnement et de pratiques d’installation et d’inspection disciplinées.

Que l’application concerne des téléphones industriels, des dispositifs d’alarme, de l’instrumentation, des postes de commande ou des systèmes de communication généralisés, le principe reste le même : les équipements doivent être sélectionnés pour correspondre à la zone dangereuse réelle, et non seulement à l’intitulé de la spécification d’achat. Comprendre correctement la Zone 1 est donc essentiel à la fois pour la sécurité et la fiabilité à long terme des systèmes dans des environnements industriels dangereux.

FAQ

La Zone 1 est-elle identique à antidéflagrante ?

Non. La Zone 1 est une classification de zone. L’antidéflagrament ou étanchéité aux flammes est un concept de protection possible utilisé par certains équipements installés dans cette zone, mais ce n’est pas le seul.

Quel type d’atmosphère concerne la Zone 1 ?

La Zone 1 concerne les atmosphères explosives formées par du gaz inflammable, de la vapeur ou du brouillard mélangés à l’air. Les zones à poussières utilisent un système de classification différent, tel que les Zones 20, 21 et 22.

Peut-on utiliser des équipements Zone 2 en Zone 1 ?

Normalement non. Les équipements Zone 2 sont destinés à un environnement à probabilité d’exposition plus faible. La Zone 1 nécessite généralement un niveau de protection plus élevé et une certification adaptée.

Quel marquage dois-je rechercher sur les équipements Zone 1 ?

Vous devez examiner le marquage complet, incluant le concept de protection Ex, le groupe de gaz, la classe de température, le niveau ou catégorie de protection de l’équipement, l’indice de protection contre les intrusions le cas échéant, la plage de température ambiante et le système de certification applicable tel que l’IECEx ou l’ATEX.

IP66 signifie-t-il que l’appareil est adapté à la Zone 1 ?

Non. IP66 ne décrit que la résistance de l’enveloppe à l’intrusion de poussière et d’eau. L’adéquation à la Zone 1 dépend de la certification Ex et d’un marquage adapté aux zones dangereuses.

Quelles industries utilisent le plus souvent des équipements Zone 1 ?

Le pétrole et le gaz, la pétrochimie, le traitement chimique, l’énergie offshore, la production pharmaceutique, la manutention de carburants et certaines installations de traitement des eaux usées et de biogaz font partie des exemples les plus courants.