Détection de gaz dangereux

On entend par détection de gaz, la détection de la présence de gaz pouvant présenter un danger, dans une atmosphère ne devant normalement pas en contenir.
Ceci inclut les substances toxiques, et/ou inflammables pouvant présenter un danger pour pour les exploitants ou pour le voisinage. Un autre danger guette les exploitants d'installations de procédé, c'est le défaut d'oxygène dans les capacités; une simple détection de la présence d'oxygène est insuffisante; il faut s'assurer que la teneur en oxygène est suffisante pour permettre la vie; on emploiera le terme d'analyseur d'oxygène pour désigner ces appareils.

Les détecteurs de gaz sont destinés à alerter qu'une perte confinement de substance dangereuse se produit. Comparés aux liquides, les gaz ont la particularité de pouvoir occuper un volume considérable et de se déplacer librement sur de grandes distances, alors que les liquides peuvent être aisément confinés dans une cuvette.

Les détecteurs de gaz seront utiles:

• aux abords d'une source d'émission potentielle (appareil alimenté, capacité de stockage, poste de chargement ou de déchargement, prise d'échantillon, ...) 
• aux abords d'un équipement pouvant aggraver le danger (source d'ignition d'un nuage de gaz inflammable, ...)

Les détecteurs de gaz devront générer une alarme exploitable; les détecteurs étant souvent dispersés dans une installation, l'exploitant devra être capable de rapidement savoir de quel lieu provient l'alarme.
Les détecteur pourront déclencher automatiquement une action visant à prévenir l'agravation de l'évènement (isolement d'équipements, déclenchement d'un rideau d'eau, ...); dans ce cas des déclenchements intempestifs à tord sont à redouter.

Détection de gaz combustible

Critères d'explosivité

Soumis à une source d'inflammation,  un mélange d'air et de gaz combustible peut produire une explosion dans une plage de concentration comprise entre sa Limite Inférieure d'Explosivité (LIE) et sa Limite Supérieure d'Explosivité (LSE). A l'extérieur de cette plage, le mélange gaz/air est soit trop pauvre soit trop riche pour s'enflammer. Les sources d'inflammation peuvent être une flamme, une étincelle ou la chaleur.
En général, plus le nombre d'atomes d'oxygène nécessaire à la combustion du gaz est élevé, plus la LIE est faible. Des tables de valeur de la LIE et de la LSE sont attachées aux documents normatifs tels que l'EN 50054 (annexe) ou des Recommended Practice tels que l'ISA-RP12.13. Ces tables ne constituent pas elles-même des normes mais seulement des données généralement acceptées. Certains pays (Allemagne, Europe du Nord) recommandent des valeurs plus basses pour la LIE et plus élevées pour la LSE.
Les seuils de détections sont exprimés en « % LIE » du gaz ou du mélange de gaz et non « % volume gaz/volume air » ce qui signifie que 50 % de la LIE du méthane ne représentent pas la même concentration de gaz que 50 % de la LIE du butane. 

Equivalence des termes français et anglais :
• LIE = LEL : Lower Explosive Limit ou LFL : Lower Flamable Limit
• LSE = UEL : Upper Explosive Limit ou UFL : Upper Flamable Limit

Les détecteurs de gaz combustibles

Les différents principes de détection utilisés pour la détection des gaz combustibles à des fins de prévention des risques d'explosion sont :
• la détection catalytique,
• la détection par conductivité thermique (catharomètrique),
• la détection par semi-conducteur,
• la détection ponctuelle infrarouge,
• la détection par barrière infrarouge.
Les principes les plus courants sont la détection catalytique et la détection infrarouge.

Techniques de détection	Gaz ou vapeurs combustibles indétectables	Gaz ou vapeurs combustibles couramment détectés
Catalytique	Composés organochlorés ATTENTION: phénomène d'inhibition très probable	Hydrocarbures, alcools, cétones, éthers, esters, ammoniac, amines
Catharométrique	Butane, propane, acétylène, éthylène	Hydrogène, méthane, organochlorés
Semi-conducteur		Tous
Infrarouge	Hydrogène	Hydrocarbures, alcools, cétones, éthers, esters, ammoniac, amines
Electrochimique	Alcanes légers	Hydrogène, éthylène

Détection de gaz toxique

Limites usuelles d'exposition aux gaz toxiques

Valeur limite d'exposition (VLE)

Maintenant nommée Valeur Limite d'Exposition Professionelle Court Terme (VLEP CT) dans la règlementation française. C'est une concentration du produit considéré en ppm.
C'est la concentration à ne pas dépasser pour un temps d'exposition de 15 mn.
Elle vise à prévenir un risque d'intoxication aiguë dûe à un pic d'exposition.

Valeur moyenne d'exposition (VME)

Maintenant nommée Valeur Limite d'Exposition Professionelle sur 8 heurs (VLEP 8h) dans la règlementation française.
C'est la concentration moyenne maximum auquel une personne peut être exposée pendant un poste de travail quotidien (8 heures).
Elle vise à prévenir les effets différés d'une exposition prolongée à un polluant. Elle peut être momentanément dépassée, sans excéder la VLE.

Sources de données

En europe les valeurs limites d'exposition sont fixées par un comité d'experts (Scientific Committee on Occupational  Exposure Limits ou SCOEL) et publiées sous forme de directives.
Aux Etats Unis c'est l'OSHA (Occupational Safety and Health Administration) qui fixe et publie des valeurs règlementaires.
Que ce soit en Europe ou aux Etats Unis, les valeurs limites sont fixées sur la base de travaux scientifiques internationaux. C'est pourquoi on retrouve souvent les mêmes valeurs dans les différentes règlementations. Si une substance particulière n'a pas fait l'objet d'une publication dans la règlementation française ou européenne, il est admis d'adopter les valeurs publiées dans la règlementation américaine si elles existent.

Technologies de détecteurs de gaz toxique

Technologies de détecteurs de gaz toxiques	Domaine d'utilisation	Limitations
Capteurs électrochimiques	spécifique à un gaz
Semi conducteur		non spécifique à un gaz sensible à l'empoisonnement et à l'humidité
Catharomètre	ppm à 100%	non spécifique à un gaz ne permet pas la détection de gaz dont la conductivité thermique est proche de celle de l'air
Papier réactif	spécifique à un gaz ou une famille de gaz	équipement mécanique à maintenir