La Zone 21 est une classification de zone dangereuse utilisée pour les lieux où une atmosphère explosive sous forme de nuage de poussières combustibles dans l’air est susceptible de se produire occasionnellement pendant le fonctionnement normal. Concrètement, elle se situe entre la Zone 20, où une atmosphère explosive de poussières est présente en permanence, pendant de longues périodes ou fréquemment, et la Zone 22, où les nuages de poussières ne sont pas susceptibles d’apparaître en fonctionnement normal et, si cela se produit, ne persistent que pendant une courte durée. Cette classification est largement utilisée dans les secteurs industriels qui manipulent des poudres, des fibres, des granulés et des matériaux particulaires fins susceptibles de former des nuages de poussières inflammables lorsqu’ils sont libérés, dispersés ou remués.
Comprendre la Zone 21 est important car les risques liés aux poussières combustibles sont souvent sous-estimés. La poussière peut s’accumuler discrètement sur les surfaces des équipements, à l’intérieur des systèmes de convoyage ou autour des points de transfert. Une fois dispersée dans l’air et exposée à une source d’inflammation suffisante, ce nuage de poussières peut s’enflammer rapidement. Par conséquent, la classification d’une zone Zone 21 influence le choix des équipements, la conception des enveloppes, la limitation des températures, les entrées de câbles, les routines d’inspection et l’approche globale de la protection contre les explosions.
Qu’est-ce qu’une zone dangereuse de poussières de Zone 21 ?
Une zone dangereuse de poussières de Zone 21 est un lieu où un nuage de poussières combustibles est susceptible de se produire occasionnellement en fonctionnement normal. L’expression « fonctionnement normal » est essentielle. Elle ne désigne pas seulement un fonctionnement idéal dans des conditions de laboratoire, mais couvre également les types de rejets qui peuvent survenir pendant une activité industrielle ordinaire, tels que les cycles de remplissage, de vidange, de transfert, de tamisage, de mélange ou de nettoyage. Si ces activités ordinaires peuvent créer de temps en temps un nuage de poussières combustibles, la zone environnante peut devoir être classée Zone 21.
Les emplacements typiques de Zone 21 incluent la zone autour des postes de vidage de sacs, des points de décharge des élévateurs à godets, des convoyeurs, des mélangeurs, des moulins, des tamiseurs, des cyclones, des machines d’emballage et des ouvertures d’inspection sur les équipements de manipulation de poussières. Dans les usines agroalimentaires, cela peut concerner la farine, le sucre, l’amidon, la poudre de lait, le cacao et les poussières d’aliments pour animaux. Dans la transformation du bois, il peut s’agir de poussières de ponçage et de coupe. Dans les usines chimiques et pharmaceutiques, cela peut impliquer des poudres organiques fines. Dans le secteur métallurgique, certains matériaux finement divisés peuvent également créer des risques de poussières combustibles dans des conditions appropriées.
La Zone 21 n’est pas définie par la seule présence de poussière. Celle-ci doit être combustible, capable de se disperser dans l’air et le scénario de libération doit être crédible en fonctionnement normal. La classification de zone dépend donc des propriétés du matériau, de la fréquence de libération, de la ventilation, de l’entretien ménager, de l’accumulation de couches, de la disposition des équipements et du comportement du procédé.
Quelles normes définissent la Zone 21 ?
Le cadre international principal provient de la série IEC 60079. Pour la classification des zones à poussières, l’IEC 60079-10-2 traite des atmosphères explosives de poussières et fournit la base pour déterminer si une zone doit être classée Zone 20, Zone 21 ou Zone 22. Pour la construction, les essais et le marquage des équipements, l’IEC 60079-0 fixe les exigences générales pour les équipements Ex, tandis que l’IEC 60079-31 couvre la protection par enveloppe « t » pour les atmosphères explosives de poussières. Pour la conception, la sélection et l’installation des équipements électriques, l’IEC 60079-14 est la référence centrale, et l’inspection et la maintenance du cycle de vie sont traitées par l’IEC 60079-17.
Sur le marché européen, le cadre ATEX est également très important. La Directive 1999/92/CE porte sur la sécurité sur le lieu de travail et la classification des zones dangereuses, y compris la définition formelle de la Zone 21 pour les atmosphères de poussières combustibles. La Directive 2014/34/EU concerne les équipements et systèmes de protection destinés à être utilisés dans des atmosphères potentiellement explosives. Dans le cadre ATEX, la Zone 21 requiert normalement des équipements adaptés aux applications de Catégorie 2D, ce qui correspond à un niveau élevé de protection contre les risques de poussières.
Ces normes et directives fonctionnent conjointement et non indépendamment. La classification de zone détermine le niveau de risque, les normes de produit définissent la conception et les essais des équipements, et les normes d’installation et de maintenance déterminent si le concept de protection reste valide pendant toute la durée de vie de l’équipement.
Comment la Zone 21 est évaluée en pratique
Dans les installations réelles, la Zone 21 est déterminée par une étude de classification de zone basée sur le risque. Les ingénieurs examinent la source de libération de poussière, la quantité de poussière, la manière dont elle se disperse, la probabilité de formation de nuages, l’efficacité de la ventilation et la durée pendant laquelle une atmosphère explosive peut rester présente. Les couches de poussière sont également importantes, car la poussière accumulée peut être soulevée dans l’air par le flux d’air, les vibrations, les perturbations mécaniques ou les activités de nettoyage. En outre, les surfaces chaudes recouvertes de couches de poussière peuvent créer un risque d’inflammation même sans nuage de poussière visible.
Pour cette raison, la classification de zone ne porte pas seulement sur la poussière en suspension à un instant donné, mais tient également compte du comportement de l’installation dans le temps. Un point de transfert qui libère brièvement mais régulièrement de la poussière lors de chaque cycle de lot peut justifier une classification Zone 21. De même, une zone d’inspection de trémie fréquemment ouverte pendant le fonctionnement ordinaire peut créer un schéma de libération occasionnel mais prévisible. Un bon entretien ménager et une aspiration peuvent réduire l’étendue de la zone dangereuse, mais ils n’éliminent pas la nécessité d’une classification appropriée si la libération de poussières combustibles reste crédible.
Indices de protection et marquages Ex pour la Zone 21
L’une des idées les plus importantes dans le choix des équipements pour Zone 21 est que la simple performance anti-poussière ordinaire ne suffit pas. Un produit doit être adapté aux atmosphères explosives de poussières, et pas seulement résistant à l’intrusion de saleté. C’est pourquoi les ingénieurs vont au-delà d’un simple indice IP et évaluent le marquage Ex complet, le concept d’enveloppe, la limitation de température, la base de certification et les conditions d’installation.
1. Niveau de protection de l’équipement et catégorie ATEX
La Zone 21 correspond généralement au Niveau de Protection de l’Équipement (EPL) Db dans le système IEC et à la Catégorie 2D dans le cadre ATEX. Cela désigne des équipements destinés à être utilisés où une atmosphère explosive de poussières est susceptible de se produire occasionnellement en fonctionnement normal. Autrement dit, le produit doit offrir un haut niveau de protection contre les risques de poussières, et pas seulement une durabilité industrielle normale.
2. Protection par enveloppe « t »
Pour de nombreux produits électriques utilisés dans des atmosphères de poussières, le concept de protection typique est Ex t, également indiqué sur les marquages tels que Ex tb. L’IEC 60079-31 traite de cette technique de protection. Elle vise à empêcher l’intrusion de poussières dans l’enveloppe et à limiter la température de surface afin que les nuages ou les couches de poussières ne s’enflamment pas. Pour une utilisation en Zone 21, le marquage inclut souvent le niveau « b », tel que Ex tb, associé au groupe de poussières et à l’EPL appropriés.
3. Groupes de poussières IIIA, IIIB et IIIC
Les atmosphères de poussières sont divisées en catégories du Groupe III. IIIA couvre les particules volantes combustibles, IIIB les poussières non conductrices et IIIC les poussières conductrices. Cela est important car les poussières conductrices sont généralement plus exigeantes du point de vue de la conception des équipements. Un produit Zone 21 marqué pour le Groupe IIIC peut normalement également répondre à des applications moins sévères de IIIA et IIIB, mais l’inverse n’est pas vrai.
4. Marquage de la température de surface
Pour les risques de poussières, le contrôle de la température est essentiel. Les marquages des équipements spécifient souvent une température de surface maximale, telle que T85°C ou T120°C. Le produit choisi doit rester en dessous des caractéristiques d’inflammation de la poussière réellement présente, avec une marge technique appropriée. Cela est particulièrement important lorsque des couches de poussière peuvent s’accumuler, car une couche isolante de poussière peut élever la température de surface de l’équipement et modifier le risque d’inflammation.
5. Protection IP et intégrité de l’enveloppe
Les indices IP restent importants, mais ils doivent être interprétés correctement. L’IEC 60529 définit le système de code IP pour la protection des enveloppes contre l’intrusion de particules solides et de liquides. Dans les zones dangereuses de poussières, un niveau élevé de protection contre l’intrusion de poussières est souvent requis pour soutenir le concept de protection Ex. En pratique, les ingénieurs recherchent souvent des enveloppes étanches à la poussière telles que IP6X, notamment en présence de poussières fines et de conditions de nettoyage agressives. Cependant, un indice IP seul ne prouve pas l’adéquation pour la Zone 21. Il doit être associé à une conception, des essais, un marquage et une base de certification Ex corrects.
Un marquage typique pour une application de Zone 21 à poussières peut ressembler à ceci :
Ex tb IIIC T85°C Db
Ex identifie un équipement antidéflagrante.
tb indique la protection par enveloppe « t » au niveau approprié pour les poussières.
IIIC identifie le groupe de poussières le plus exigeant pour les poussières conductrices.
T85°C indique la température de surface maximale autorisée.
Db identifie le niveau de protection de l’équipement adapté à la Zone 21.
Pourquoi l’indice IP et le marquage Ex ne sont pas identiques
C’est l’une des sources de confusion les plus courantes. Une enveloppe IP66 ou IP67 peut être très utile dans des environnements industriels poussiéreux ou humides, mais elle ne constitue pas automatiquement un équipement antidéflagrante. Le code IP indique principalement la résistance à l’intrusion de solides et d’eau dans des conditions d’essai définies. L’adéquation à la Zone 21, en revanche, dépend de la conception et de l’évaluation de l’équipement afin qu’il n’enflamme pas une atmosphère explosive de poussières environnante. Cela nécessite de prendre en compte la conception de l’enveloppe, le comportement thermique, les conditions de défaut, les matériaux, la résistance à l’intrusion de poussières, le marquage et la certification.
En bref, l’indice IP assure la protection environnementale, tandis que le marquage Ex traite du risque d’inflammation dans des atmosphères explosives. Pour la Zone 21, les deux peuvent être importants, mais ils ne sont pas interchangeables.
Applications typiques des équipements Zone 21
Les équipements Zone 21 sont utilisés dans de nombreuses industries où des poussières combustibles peuvent être libérées pendant le fonctionnement ordinaire. Voici les exemples les plus courants :
Transformation agroalimentaire et céréalière : minoteries, usines d’aliments pour animaux, manipulation de sucre, transformation d’amidon, transfert de céréales et emballage de poudre de lait.
Transformation du bois : scieries, lignes de ponçage, systèmes d’extraction pour usinage du bois, usines de granulés et fabrication de panneaux.
Usines chimiques et pharmaceutiques : poudres organiques fines, additifs, intermédiaires et points de transfert de matériaux par lots.
Métaux et matériaux avancés : certaines poudres métalliques fines, poussières de carbone et systèmes de manipulation de matériaux spéciaux.
Recyclage et manipulation de solides en vrac : points de transfert, séparateurs, lignes de broyage, systèmes de dosage et interfaces de collecte de poussières.
Dans ces environnements, les produits courants Zone 21 peuvent inclure des téléphones industriels, des postes d’interphone, des postes de commande locaux, des boîtes de jonction, des éclairages, des haut-parleurs, des dispositifs d’alarme, des capteurs, des moteurs, des presse-étoupes et des boîtiers de caméras, à condition qu’ils soient correctement certifiés et installés pour une utilisation dans des zones poussiéreuses dangereuses.
Considérations de sélection et d’installation pour la Zone 21
Choisir des équipements pour la Zone 21 ne se résume pas à acheter un produit certifié. L’installation doit préserver le concept de protection. Les entrées de câbles, les presse-étoupes, les bouchons, les éléments d’obturation, les joints, les méthodes de fixation et les accès de maintenance doivent tous correspondre aux conditions d’utilisation certifiées. L’accumulation de poussière autour des dispositifs générateurs de chaleur doit être prise en compte lors de la disposition. Les systèmes de ventilation et d’extraction doivent être examinés parallèlement à la conception électrique et non comme un problème distinct.
Les ingénieurs doivent également vérifier les propriétés réelles des poussières de l’installation, y compris le comportement des particules, la tendance à la formation de couches, les caractéristiques d’inflammation et la conductivité le cas échéant. Un produit adapté à une ligne de manipulation de poudres peut ne pas l’être pour une autre si le groupe de poussières ou le profil de température change. C’est pourquoi les données de la plaque signalétique, les certificats et les instructions d’installation doivent toujours être vérifiés par rapport à l’étude de classification du site.
Erreurs courantes dans les projets Zone 21
Supposer que des équipements industriels ordinaires anti-poussière sont automatiquement adaptés aux atmosphères explosives de poussières.
Choisir uniquement sur la base de l’indice IP et ignorer le marquage Ex, le groupe de poussières et les données de température de surface.
Ignorer le risque de poussières conductrices où des équipements IIIC peuvent être nécessaires.
Ne pas tenir compte de l’accumulation de couches de poussière sur les surfaces des enveloppes.
Utiliser des équipements certifiés mais les installer avec des presse-étoupes, des entrées ou des accessoires incompatibles.
Considérer la classification de zone comme un exercice administratif plutôt qu’une évaluation technique réelle.
FAQ
La Zone 21 est-elle plus dangereuse que la Zone 22 ?
Oui. La Zone 21 indique qu’une atmosphère explosive de poussières est susceptible de se produire occasionnellement en fonctionnement normal, tandis que la Zone 22 signifie que cela n’est pas probable en fonctionnement normal et, si cela se produit, cela ne dure que brièvement.
Quel type d’équipement est généralement utilisé en Zone 21 ?
Des équipements dotés d’un concept de protection Ex adapté aux poussières, souvent marqués avec l’EPL Db et utilisant fréquemment une protection par enveloppe telle que Ex tb, sont couramment choisis pour les applications Zone 21. Le choix exact dépend du groupe de poussières, de l’exigence de température et des conditions d’installation.
L’IP65 est-il suffisant pour la Zone 21 ?
Non, pas à lui seul. La protection IP seule n’établit pas de protection contre les explosions. Un produit Zone 21 doit disposer d’une conception, d’un marquage et d’une certification Ex corrects, en plus d’un niveau de protection d’enveloppe approprié.
Quelle est la différence entre la Zone 20 et la Zone 21 ?
La Zone 20 s’applique là où une atmosphère explosive de poussières est présente en permanence, pendant de longues périodes ou fréquemment. La Zone 21 s’applique là où elle est susceptible de se produire occasionnellement en fonctionnement normal.
Les couches de poussière peuvent-elles être dangereuses même sans nuage de poussière visible ?
Oui. Les couches de poussière peuvent devenir dangereuses car elles peuvent être remuées et dispersées dans l’air, et elles peuvent également isoler les surfaces chaudes et augmenter le risque d’inflammation. C’est pourquoi l’entretien ménager et le contrôle de la température sont tous deux importants dans les zones poussiéreuses dangereuses.
La Zone 21 s’applique-t-elle uniquement à l’intérieur ?
Non. Bien que de nombreux risques de procédé de poussières se situent à l’intérieur, la Zone 21 peut également exister à l’extérieur où des poussières combustibles sont libérées, se déposent et peuvent être dispersées dans des conditions de fonctionnement normales.
Conclusion
La Zone 21 est une classification importante pour les installations où des nuages de poussières combustibles peuvent se produire occasionnellement pendant le fonctionnement normal. Elle est régie par des cadres reconnus tels que l’IEC 60079 et l’ATEX, et elle requiert plus qu’une simple durabilité industrielle générale. Le choix correct des équipements dépend du concept de protection complet, y compris le marquage Ex, l’EPL ou la catégorie, le groupe de poussières, la température de surface, l’intégrité de l’enveloppe et une installation conforme. Lorsque ces éléments sont évalués ensemble, la protection Zone 21 devient une tâche technique structurée plutôt qu’une supposition basée sur l’apparence ou des revendications génériques anti-poussière.
