Les plaques chauffantes en PTFE peuvent-elles être utilisées dans des atmosphères explosives ?

« Dans une usine chimique, un processus utilise des liquides inflammables. Tous les équipements électriques de la région doivent être certifiés pour une utilisation dans des zones dangereuses. » Dans certains contextes, une étincelle ou une surface chaude peut enflammer un mélange explosif de vapeurs, de gaz ou de poussières inflammables. Les plaques chauffantes en PTFE sont généralement la solution parfaite pour les opérations chimiques, en raison de leur résistance à la corrosion et de leur stabilité chimique, mais la question est : peuvent-elles être utilisées correctement dans des atmosphères explosives ? Plus important encore, quelles certifications et méthodes d'installation sont nécessaires pour garantir un fonctionnement sûr ?

La réponse est oui, les plaques chauffantes en PTFE peuvent être utilisées dans des zones dangereuses, mais seulement si elles sont soigneusement développées, certifiées et installées pour ces zones. En atmosphère explosive, il n’y a pas de place à l’erreur. La certification n'est pas seulement une trace écrite, c'est une confirmation que l'équipement a été conçu pour atténuer ou contrôler les risques d'inflammation.

Le radiateur comme allumeur
Il existe deux principaux problèmes d’allumage avec tout appareil de chauffage électrique. Le premier est le risque de formation d’étincelles ou d’arcs électriques dans le câblage, les bornes ou les composants de commutation. La seconde est la surface chaude du radiateur lui-même, qui peut atteindre une température suffisamment élevée pour enflammer les gaz ou les particules à proximité du radiateur.

Ces dangers sont gérés dans des contextes industriels normaux avec des normes de sécurité électrique standards. Toutefois, dans les zones dangereuses, les conséquences d'un incendie sont nettement plus graves. Les réglementations exigent donc que les équipements soient construits de manière à ce qu'une inflammation ne se produise pas dans des conditions de fonctionnement normales et dans des situations de panne spécifiées.

Cette difficulté est résolue par des cadres de sécurité internationaux qui fournissent des exigences bien définies. La directive ATEX 2014/34/UE développée en Europe et dans de nombreux autres pays doit être respectée par les équipements utilisés en atmosphères explosives. Le système IECEx peut également fournir une certification reconnue au niveau international. Les normes relatives aux sites dangereux sont décrites dans le National Electrical Code des États-Unis.

Les réglementations précisent les zones dangereuses en fonction du type et de l'occurrence des atmosphères explosives. Les zones 1 et 2 pour les gaz et les vapeurs sont des régions où des combinaisons explosives peuvent être présentes souvent ou rarement. Les zones 21 et 22 pour les poussières combustibles précisent les endroits où des nuages ​​de poussière sont susceptibles de se produire dans des conditions normales ou anormales.

Régulation de la température de surface
L’un des moyens les plus élémentaires de protéger les appareils de chauffage dans les zones dangereuses consiste à limiter leur température de surface. Chaque gaz ou poussière combustible a une certaine température d'inflammation. Si la surface externe de l’équipement est inférieure à ce seuil, l’inflammation ne peut pas se produire par simple contact.

Par conséquent, les plaques chauffantes en PTFE destinées aux endroits dangereux sont équipées de dispositifs de contrôle strict de la température. Le point de consigne du chauffage est limité pour maintenir la température de surface maximale en toute sécurité en dessous de la température d'inflammation de l'atmosphère environnante. Pour de nombreux systèmes, cette protection intègre une limitation de température certifiée qui fonctionne indépendamment du contrôleur principal.

De tels mécanismes de sécurité sont destinés à arrêter le chauffage lorsque la température dépasse un seuil prédéfini, évitant ainsi la surchauffe même en cas de panne du système de contrôle. Dans les zones dangereuses, une redondance pour la protection contre la température est généralement considérée comme nécessaire.

Méthodes d'isolement et d'encapsulation
Une autre méthode de protection courante consiste à séparer les sources d'inflammation probables de l'atmosphère environnante. Certaines conceptions ont les éléments chauffants et les connexions électriques enroulés dans des composés de protection ou des boîtiers scellés. Cette technique évite que les étincelles ou les pièces intérieures chauffées n’enflamment des gaz inflammables.

Les techniques d'encapsulation sont généralement appelées protection « Ex m » selon les normes internationales pour les zones dangereuses. Les éléments chauffants sont entourés de matériaux isolants qui empêchent les températures susceptibles d'inflammation et les arcs électriques d'atteindre l'atmosphère extérieure.

Pour les plaques chauffantes en PTFE, l'encapsulation est possible soit dans la structure PTFE, soit dans une enceinte de protection séparée. La conception assure une isolation physique de tous les composants électriques de l’environnement.

Principes de conception de sécurité améliorés
L'autre terme souvent utilisé pour décrire les équipements pour zones dangereuses est sécurité accrue ou « Ex e ». Plutôt que de limiter une explosion, cette philosophie de conception inhibe l'inflammation en évitant les circonstances susceptibles de provoquer des étincelles, des arcs ou des températures extrêmes lors d'un fonctionnement normal.

De meilleures conceptions de sécurité pourraient inclure une meilleure isolation, des bornes plus solides et des configurations de câblage robustes qui réduisent le risque de problèmes électriques. Les composants sont sélectionnés pour fonctionner dans des limites thermiques conservatrices afin d'éviter de créer des points chauds localisés.

Les normes de sécurité améliorées, lorsqu'elles sont appliquées aux plaques chauffantes en PTFE, peuvent avoir un impact sur la conception des boîtes à bornes, des systèmes de câblage et des capteurs de température associés à l'ensemble chauffant.

Systèmes de pressurisation et de purge
Certaines installations utilisent des techniques de purge et de pressurisation pour protéger les équipements des zones dangereuses. C'est ce qu'on appelle la protection « Ex p » et signifie que de l'air propre ou un gaz inerte est constamment soufflé dans un boîtier abritant des composants électriques.

Le système de purge empêche les gaz inflammables de pénétrer dans l'enceinte. Cela éliminera le risque de formation de combinaisons explosives autour des sources d’inflammation. Si la pression de protection descend en dessous d'une limite de sécurité, l'appareil s'éteint automatiquement.

Dans les systèmes de chauffage déployés dans des environnements exceptionnellement difficiles, un système de purge peut être utilisé conjointement avec d'autres mécanismes de protection pour fournir un niveau supplémentaire d'assurance de sécurité.

Facteurs à considérer lors de la sélection et de l’installation
Lorsque vous sélectionnez une plaque chauffante en PTFE pour des situations dangereuses, il est important d'évaluer l'ensemble du système, et pas seulement le chauffage. Le contrôleur, le câblage, les capteurs et les boîtiers électriques doivent être correctement classés pour la classification de zone dangereuse où ils fonctionneront.

Les documents de certification doivent démontrer la conformité aux normes reconnues telles que ATEX, IECEx ou des systèmes de certification nationaux comparables. Les marquages ​​des équipements décrivent généralement la zone, la classification de température et le mécanisme de protection.

Il est fortement recommandé de consulter des professionnels travaillant dans des zones dangereuses ou des ingénieurs en sécurité des procédés lors de la conception du système. Une telle expertise peut contribuer à garantir que l'équipement sélectionné répondra aux normes réglementaires et aux objectifs de sécurité des processus.

Une bonne installation est tout aussi vitale. Même les équipements certifiés peuvent être nocifs s’ils sont mal installés. Le concept de protection doit être maintenu par l'utilisation de presse-étoupes, de systèmes de mise à la terre et de joints d'étanchéité adaptés à une utilisation dans des zones dangereuses.

Un principe de sécurité que vous ne pouvez pas ignorer
Une plaque chauffante en PTFE conventionnelle à usage industriel n'est pas certifiée pour les zones dangereuses et ne doit jamais être installée dans des atmosphères explosives. (3) Un tel équipement peut être une source d'inflammation sans restrictions de température, enceintes de protection ou systèmes de sécurité reconnus.

Cependant, si elles sont construites et certifiées conformes aux exigences des zones dangereuses, les plaques chauffantes en PTFE peuvent être utilisées en toute sécurité dans les zones contenant des gaz inflammables ou des poussières combustibles. Leur résistance aux produits chimiques et leurs qualités de surface propre les rendent souvent utiles pour le traitement des solvants, la fabrication de produits chimiques et les applications connexes.

En fin de compte, le principe est simple : l’équipement doit toujours être adapté à l’environnement dans lequel il fonctionne. Une certification appropriée, une conception technique et des méthodes d'installation dans des atmosphères explosives transforment un appareil de chauffage potentiellement dangereux en un composant sûr et fiable du système de traitement.