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Le phénomène de B.L.E.V.E.


Définition du B.L.E.V.E.

Le B.L.E.V.E. (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion) désigne un type d'explosion pouvant survenir:
- sur des réservoirs contenant des liquides (aussi bien de l'eau que du propane ou autre),
- sous pression
- à une température supérieure à une limite de surchauffe
qui, suite à une décompression rapide (par rupture du réservoir par exemple), sont le siège d'une ébullition extrêmement violente avec expansion de la vapeur formée.
Au cours de la détente, il se forme dans tout le volume de liquide, des bulles de gaz, et si la température est suffisante, le gaz libéré entraîne avec lui la totalité du liquide restant.
Cette explosion génère une onde de souffle destructrice.
Si le liquide est un gaz combustible liquéfié, le produit s'enflamme en produisant une importante boule de feu.
Depuis 1945 on recense près de 150 accident de ce type ayant fait près de 1000 morts.
Les accidents les plus fréquents mettent en jeu:
- des réservoirs de stockage entourés de flammes
- des citernes routières ou ferrovières accidentées
- des chaudières

Les causes de la rupture du réservoir

Lorsque le réservoir est plein de liquide, les transferts thermiques vers le liquide sont suffisants pour que la température de la paroie reste dans des limites acceptables, même en cas d'incendie.
Si une surface non mouillée du réservoir vient à être soumise à la flamme, la température du métal peut atteindre une température excessive entraînant la rupture de l'enveloppe.
Les causes peuvent être:
- un jet enflammé léchant la paroie du réservoir au dessus du niveau liquide
- l'abaissement du niveau liquide dans le réservoir suite à une fuite ou à l'ouverture des soupapes
Mais la rupture de l'enveloppe du réservoir peut avoir des cause purement mécaniques telles que:
- impact d'un projectile
- pression excessive avec rupture d'un cordon de soudure
- excès de pression par surremplissage ou défaillance de la soupape de sécurité

Mesures de prévention

Le BLEVE peut être prévenu:
en évitant la perte violente de confinement par:
- un renforcement de la structure du réservoir
- une fiabilisation de la soupape de sécurité
- une bonne maîtrise du remplissage

en limitant l'échauffement du réservoir par:
- un film d'eau ruisselant sur la paroie
- un revêtement isolant thermique
- une mise sous talus
- un aménagement du sol sous le réservoir qui éloigne le liquide inflammable (cuvette de rétention déportée)
- un dimensionnement approprié de la soupape de sécurité pour qu'elle assure une lente dépressurisation du réservoir, à une pression qui maintienne le liquide au dessous de sa température limite de surchauffe.

Durée de la boule de feu

===========================================
masse(t)       0,1    1    10    100  1000
-----------   ----- ----- ----- ----- -----
durée (sec)     3     5    10    15    30
===========================================

Produits susceptibles de générer un BLEVE

========================================
                      Tre          Press  
Nature               Ebull.  TLS   à TLS
                       °C    °C     bars
--------             -----  -----  ----- 
Ammoniac              -33     83    43,5
Dioxyde de carbone    -79     -6    25,5
Eau                   100    280    62,6
Propane               -42     53    18,4
Butane                 -1    105    16,7
Ethylène             -104    -24    22,4
Propylène             -48     52    21,4
Isobutène                     95    17
Butadiène              -4    104    18,7
Cyclohexane            81    220    18,0
Diméthyl éther        -24     78    21,1
Acide chlorhydrique   -85     11    34,7
Chlorure de méthyle   -29     95    30
Chlorure de vinyle           105    25
========================================

Effets de l'onde de souffle

Equivalence des produits en TNT

========================================
Produit               TLS   %vap  kg TNT
                       °C   àTLS    /m3
--------------------  ---   ----  ------
Ammoniac               83    40      13
Dioxyde de carbone     -6    34       5
Eau                   280    36      26
Propane                53    52       6
Butane                105    58       6
Ethylène              -24    51       6
Propylène              52    51       6
Isobutène              95    66
Butadiène             104    54       6
Cyclohexane           220    61       6
Diméthyl éther         78    51      11
Acide chlorhydrique    11    41      12
Chlorure de méthyle    95    49
Chlorure de vinyle    105    57
========================================

Surpression générée par l'explosion

========================================
                surpression en mbars
            ----------------------------
kg combust.  distance de l'explosion (m)
(kg TNT)     10    40   100   400   1000
----------  ----  ----  ----  ----  ----
     1       140    30
    10       450    65    25
   100             170    60    15
  1000             600   140    30
 10000                   450    65    25
========================================

Effets des surpressions

========================================
Pression        Dommages provoqués
 mbars
--------  ------------------------------
     3    Bruit fort
    10    Bris de vitres
    20    Distance de sécurité:
          propulsion de projectiles
          possibles
    70    Démolition partielle des
          maisons
   140    Effondrement partiel des murs
          et des toits des maisons
 200-300  Rupture des réservoirs de
          pétrole
   500    Les wagons chargés sont
          renversés
700-3000  Destruction totale des
          bâtiments
========================================

Effet de la boule de feu

Diamètre de la boule de feu

Le volume de la boule de feu est approximativement proportionnel à la masse de produit en feu.

========================================
masse(t)    0,1    1    10    100  1000
--------   ----- ----- ----- ----- -----
diam (m)     30    60   130   280   600
========================================

Rayonnement reçu par une cible

Le rayonnement reçu par une construction ou une personne dépend:
- du rayonnement émis à la surface de la boule de feu
- de la taille de la boule de feu
- du pouvoir de transmission du rayonnement par l'air
- de la distance à la boule de feu
Il est admis que le rayonnement émis par la surface est de 200kW/m2 mais peut varier dans une grande proportion (50 à 400kW/m2).
Le pouvoir de transmission de l'air dépend de sa teneur en eau. On considèrera une humidité relative de 70%.

========================================
Diam         Rayonnement reçu (kW/m2)
de la       --------------------------
boule     Distance du centre de la boule 
 (m)       100m    400m   1000m   2000m
-----     ------  ------  ------  ------
 10          0,4    0,02    0,003
 40          6      0,3     0,05
100         40      2       0,3     0,08
400                36       5       1,3
========================================

Conséquences du rayonnement reçu

========================================
Flux                 Effet
kW/m2
----- ----------------------------------
0,7   Coup de soleil
1     Rayonnement solaire en zone
      tropicale
1,5   Limite d'exposition continue pour
      des personnes normalement
      habillées
2,9   Seuil létal pour 120sec
5     Des cloques apparaissent en 30sec
      pour des personnes normalement
      habillées
8     Début de la combustion spontanée
      du bois et des peintures.
      Intervention avec tenue ignifuge.
12    Les réservoirs doivent être
      arrosés pour éviter la propagation
      du feu
20    Le béton résiste plusieurs heures
27    Le bois s'enflamme spontanément en
      5 à 15mn
36    Le feu se propage à des réservoirs
      arrosés
200   Ruine du béton en quelques
      dizaines de mn par éclatement
      interne
========================================
========================================
Energie      Effets physiologiques
kJ/m2
------- --------------------------------
  65    Rougissement de la peau/douleurs
 125    Brûlures du 1er degré
 200    Cloques sous la peau
 250    Brûlures du 2ème degré
 300    Sévères brûlures et mort
        possible
 375    Brûlures du 3ème degré
========================================

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