Étude et Recherche DRA 14

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Étude et Recherche (DRA-014) Rapport Intermédiaire d’OpérationÉvaluation des performances des barrières techniquesde prévention et de protection pour réduireles risques majeursRésuméMINISTERE DE L’ÉCOLOGIE ETDU DEVELOPPEMENT DURABLEUnité « Prévention des Risques »Direction des Risques AccidentelsDécembre 2002INERIS DRA – Cro/FVa– 2002 – P 28656D:\Projet_DRA_14\synthèse et veille technologique\résumé_b.docTable des matières1. OBJET ET CONTEXTE DE L’ÉTUDE ET RECHERCHE DRA 14 32. DÉFINITIONS 42.1. Les scénarios d’accident majeur 42.2. Les barrières techniques de sécurité 62.2.1. Les dispositifs de sécurité 62.2.2. Système Instrumenté de Sécurité (S.I.S.) 63. CRÉATION DU CORPUS DOCUMENTAIRE 73.1. La démarche 73.2. Fonctions de sécurité 83.3. Identification des attendus techniques des éléments de sécurité 93.3.1. Attendus techniques 93.3.2. Attendus des BTS à partir de principes généraux 93.4. Édition de synthèses 104. ORGANISATION DE LA VEILLE TECHNOLOGIQUE 124.1. Généralités 124.2. Les utilisateurs 124.2.1. Les autorités de contrôles 124.2.2. Les industriels et bureaux d’études 124.3. Les types de documents 13Page 2 sur 13INERIS DRA – Cro/FVa– 2002 – P 28656D:\Projet_DRA_14\synthèse et veille technologique\résumé_b.doc1. OBJET ET CONTEXTE DE L’ETUDE ET RECHERCHE DRA 14La Directive européenne 96/82/CE du Conseil du 9 décembre 1996, concernant la maîtrisedes dangers liés aux accidents majeurs impliquant des substances dangereuses, est ...

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Étude et Recherche (DRA-014)

Rapport Intermédiaire dOpération

Évaluation des performances des barrières techniques de prévention et de protection pour réduire les risques majeurs Résumé

M INISTERE DE L É COLOGIE ET  DU D EVELOPPEMENT D URABLE

Unité « Prévention des Risques » Direction des Risques Accidentels

D é c e m b r e 2 0 0 2

INERIS DRA  Cro/FVa 2002  P 28656  D:\Projet_DRA 14\synthèse et veille technologique\résumé_b.doc _

Table des matières

1. OBJET ET CONTEXTE DE L ÉTUDE ET RECHERCHE DRA 14  2. DÉFINITIONS 2.1. Les scénarios daccident majeur 2.2. Les barrières techniques de sécurité 2.2.1. Les dispositifs de sécurité 2.2.2. Système Instrumenté de Sécurité (S.I.S.) 3. CRÉATION DU CORPUS DOCUMENTAIRE 3.1. La démarche 3.2. Fonctions de sécurité 3.3. Identification des attendus techniques des éléments de sécurité 3.3.1. Attendus techniques 3.3.2. Attendus des BTS à partir de principes généraux 3.4. Édition de synthèses 4. ORGANISATION DE LA VEILLE TECHNOLOGIQUE 4.1. Généralités 4.2. Les utilisateurs 4.2.1. Les autorités de contrôles 4.2.2. Les industriels et bureaux détudes 4.3. Les types de documents

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INERIS DRA Cro/FVa 2002  P 28656  D:\Projet_DRA_14\synthèse et veille technologique\résumé_b.doc

1. OBJET ET CONTEXTE DE L ETUDE ET RECHERCHE DRA 14 

La Directive européenne 96/82/CE du Conseil du 9 décembre 1996, concernant la maîtrise des dangers liés aux accidents majeurs impliquant des substances dangereuses, est entrée en application dans les États membres de lUnion Européenne, le 3 février 1999. Cette Directive, dite « Seveso II », exige que les exploitants détablissements à risques démontrent : •   quils ont identifié les dangers associés à leurs installations, •   quils maîtrisent ces dangers par la mise en uvre de dispositifs techniques ou organisationnels adéquats, dans le cadre dune politique de prévention des accidents majeurs ou dun système de gestion de la sécurité.

Dans ce contexte , les objectifs généraux du programme DRA-14 « évaluation des performances des dispositifs de prévention et de protection pour réduire les riques majeurs » sont :

•  dacquérir des connaissances sur les technologies disponibles utilisables dans les ICPE pour accroître la capacité dexpertise de lI NERIS . •   de développer une méthode dévaluation des dispositifs de sécurité mis en uvre sur les ICPE afin de réduire les risques majeurs. •   De mettre en place une veille scientifique sur lévolution des barrières techniques de sécurités. Le programme comporte les cinq opérations suivantes : Operation a :   Organiser la collecte, léchange et le suivi des informations relatives aux connaissances sur les dispositifs techniques mis en uvre dans les ICPE. Operation b :   Rédiger des synthèses sur les dispositifs techniques utilisés par type dinstallation. Operation c :   Recenser les différents contrôles, agréments ou certifications réalisés sur les dispositifs techniques et les moyens dessais ou normes associées en vue de définir le niveau de fiabilité attendu dun équipement. Operation d :   Analyse de la création dun pole de compétences sur lévaluation des dispositifs techniques utilisés dans les ICPE . Operation e :   Mise en place dune veille scientifique.

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2. DEFINITIONS

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Afin de présenter la démarche développée dans le cadre du DRA-14, nous rappellerons ci- après quelques définitions importantes utilisées dans la suite du document.

2.1.  L ES SCENARIOS D  ACCIDENT MAJEUR

Pour définir ce que sont les barrières techniques utilisés pour prévenir ou maîtriser les accidents majeurs, la démarche de lI NERIS sappuie sur les scénarios daccidents majeurs. Larrêté du 10 mai 2000 relatif à la prévention des accidents majeurs impliquant des substances ou des préparations dangereuses présentes dans certaines catégories d'installations classées pour la protection de l'environnement soumises à autorisation définit laccident majeur. Cette définition, rappelée ci-dessous, est identique à celle mentionnée dans la directive 96/82/CE. Accident majeur :  un événement tel qu'une émission, un incendie ou une explosion d'importance majeure résultant de développements incontrôlés survenus au cours de l'exploitation d'un établissement couvert par la directive, entraînant pour la santé humaine, à l'intérieur ou à l'extérieur de l'établissement, et/ou pour l'environnement un danger grave, immédiat ou différé, et faisant intervenir une ou plusieurs substances dangereuses. Le scénario daccident majeur peut être défini comme lenchaînement dévénements indésirables (EI), aboutissant à un événement redouté central (ERC) qui conduit à un ou des événements majeurs (EM).

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EI 1 EI 2 EI 3 EI 4 EI 5 EC 6 EI 7 EC 8

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SCENARIO D  ACCIDENT MAJEUR

ET EI OU EI OU EI OU ER

ER EM ER ER

ET EI ER OU EI ER EM OU EI ER EM Prévention Protection Barrières de défense

Arbre de défaillances Arbre d  événements

 Figure 1 : Schéma explicatif général de la démarche « SCENARIO ».

Un Événement Courant (EC) peut se définir comme une  défaillance, panne déquipement, dérive de paramètre prévisible et pris en compte dans le fonctionnement normal de linstallation. Un Évènement Indésirable (EI) représente un événement ne devant pas se produire ou avec une probabilité moins élevée. Cela peut être une agression, une défaillance, panne déquipement, dérive de paramètre. Un Évènement Redouté (ER) est un événement qui entraîne la perte dune ou des fonction(s) essentielle(s) dun système et cause des dommages importants au dit système ou à son environnement en ne présentant toutefois quun risque négligeable de mort ou de blessure. La perte de confinement de produit, la perte dintégrité de linstallation ou la rupture déquipement en sont des exemples. Un Événement Majeur (EM) est un événement critique aux conséquences finales lourdes

Le schéma (cf. Figure 1 ci-dessus) permet dintroduire la notion de barrières de défense ou de sécurité . Une barrière de sécurité est constituée dun équipement de sécurité ou/et dune opération réalisée par un opérateur qui soppose à lenchaînement dévénements susceptibles daboutir à laccident.

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INERIS DRA  Cro/FVa 2002  P 28656 D:\Projet_DRA_14\synthèse et veille technolog q \rés _ i ue umé b.doc Les barrières de prévention  agissent en vue de prévenir ou limiter loccurrence de lévénement redouté, et les barrières de protection  visent à diminuer les conséquences de lévénement redouté central par atténuation ou intervention. Ces barrières peuvent être des barrières organisationnelles de sécurité (action humaine respectant ou non une procédure) ou des barrières techniques de sécurité (BTS).

2.2.  L ES BARRIERES TECHNIQUES DE SECURITE

Dans le cadre de cette étude et recherche (E&R), les barrières étudiées sont les barrières techniques de sécurité permettant de réduire loccurrence dun accident majeur ou den limiter les conséquences. Ces barrières peuvent être de natures très différentes. Il peut sagir de dispositifs de sécurité ou de Systèmes Instrumentés de Sécurité (SIS). 2.2.1.   Les dispositifs de sécurité Les dispositifs de sécurité sont des éléments unitaires ayant pour objectif de remplir une fonction de sécurité, sans apport d'énergie extérieure au système dont ils font partie. Ces dispositifs peuvent être classés en deux catégories, les dispositifs actifs dune part et les dispositifs passifs dautre part. Les dispositifs passifs  ne mettent en jeu aucun mécanisme pour remplir leur fonction. On retrouve dans cette catégorie les cuvettes de rétention, les disques de rupture, les arrête- flammes, les thermo-fusibles Les dispositifs actifs  ne nécessitent pas, non plus, dalimentation propre pour fonctionner (courant électrique, pression dair ou dhuile) mais vont se servir en général de lénergie du procédé quils contrôlent. Ils mettent en jeu des dispositifs mécaniques (ressorts, leviers...). Parmi les dispositifs actifs, on peut citer une soupape de décharge, un clapet excès de débit, un niveau à glace 2.2.2.   Système Instrumenté de Sécurité (S.I.S.) Les systèmes instrumentés de sécurité sont des combinaisons de capteurs , d' unité de traitement et d' actionneurs . Ils nécessitent une source d'énergie extérieure pour remplir leur fonction de sécurité. On retrouve tout ou partie de ces différents éléments pour constituer des chaînes de sécurité. Plusieurs capteurs ou actionneurs peuvent être reliés à une même unité de traitement.

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3. CREATION DU CORPUS DOCUMENTAIRE _____________ Une des objectifs de létude et recherche DRA-14 est la création dun corpus documentaire. Ce chapitre traite de la démarche suivie dans le cadre de ce projet. Le domaine des Installations Classées pour la Protection de lEnvironnement (ICPE) est vaste (plus de 200 rubriques), les éléments de sécurité nombreux. Adopter une démarche « tout azimut », en enquêtant sur les barrières techniques de sécurité utilisées dans les différentes ICPE aurait eu pour incidence des résultats difficilement exploitables. La démarche choisie consiste à appliquer une méthodologie pour une étude systématique activité par activité, en sappuyant sur les connaissances des différents experts de lI NERIS . 3.1.   L A DEMARCHE

Le point de départ de la démarche décrite dans la Figure 2 ci-dessous est lanalyse de risque pour un type dinstallations donné.

Choix dune installation type ou dune thématique

Groupe de Travail : synthèse danalyses de risques.

Choix de fonctions de sécurité pour éviter loccurrence et/ou limiter les conséquences des événements redoutés. Définition des exigences liées aux fonctions de sécurité.

Choix de barrières techniques de sécurité pour réaliser les exi ences des fonctions de sécurité

Synthèses sur les éléments unitaires de sécurité composant les barrières techniques choisies Définition d'attendus techniques

Figure 2 : Principe de la méthodologie.

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Un groupe de travail correspondant à la thématique choisie est mis en place au sein de la DRA. Sa mission consiste à identifier, à partir des connaissances des experts qui le composent, les scénarios daccident majeur (cf. § 1) pouvant survenir dans linstallation type. Le groupe détermine ensuite, pour chaque accident majeur, les fonctions de sécurité à assurer pour éviter loccurrence de cet accident ou en limiter les conséquences. En regard de ces fonctions de sécurité, sont indiquées les barrières techniques utilisées pour les réaliser.

3.2.  F ONCTIONS DE SECURITE

Une fonction de sécurité est une fonction à réaliser par une barrière de sécurité pour prévenir loccurrence dun accident ou en limiter les conséquences. La méthode retenue pour lidentification des fonctions de sécurité se base sur la synthèse de différentes analyses des dangers menées par type dinstallations. Cette synthèse permet didentifier des évènements majeurs (EM : incendie, explosion, bleve, boil over, nuage toxique, pollution) et des évènements redoutés (ER: apparition dune source dinflammation, création dune atmosphère explosible). Lévènement majeur résulte de la combinaison dévènements redoutés. Afin de prévenir, détecter et se protéger dévènements majeurs et redoutés, des fonctions de sécurité sont à assurer. A titre dexemple, à lévènement majeur « incendie généralisé » sont associées les fonctions de sécurité « détecter lincendie » et « maîtriser lincendie ». Des objectifs à atteindre en terme de sécurité, sont associés à chaque fonction de sécurité. Ces exigences vont être parfois quantifiées en terme de : •   Durée de mise en uvre (exemple : stopper une fuite en 30 minutes), •   Seuils (quantité, pression, température, niveau) à ne pas dépasser ou à maintenir. Les fonctions de sécurité peuvent être assurées par des barrières techniques de sécurité ou/et des barrières organisationnelles (procédures). Dans le cadre de cette E&R, seules les barrières techniques de sécurité (BTS) seront étudiées.

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3.3.  I DENTIFICATION DES ATTENDUS TECHNIQUES DES ELEMENTS DE SECURITE

Comment sassurer quune barrière technique remplit bien la fonction pour laquelle elle a été choisie ? Une première méthode serait de caractériser les BTS en terme defficacité, de niveau de sécurité et de temps de réponse. Une deuxième consiste à définir les caractéristiques techniques des BTS à partir de principe généraux complémentaires.

3.3.1.  Attendus techniques Les attendus techniques des barrières techniques de sécurité sont les caractéristiques et exigences techniques auxquelles lensemble des éléments de sécurité (capteurs, unités de traitement, actionneurs, dispositifs de sécurité) doit répondre pour assurer une fonction de sécurité. Cest en quelque sorte un cahier des charges ou une liste de spécifications. 3.3.2.   Attendus des BTS à partir de principes généraux Huit principes généraux sappliquent pour le choix et lutilisation des barrières techniques de sécurité : •   Le principe dindépendance du système de sécurité, •   Le principe de dimensionnement adapté, •   Le principe de concept éprouvé, •   Le principe de sécurité positive, •   Le principe de tolérance à la première défaillance, •   Le principe de résistance aux contraintes spécifiques, •   Le principe de testabilité, •   Le principe dinspection  maintenance spécifique. Les six derniers principes sont retenus par lUnion des Industries Chimiques (UIC) comme devant être respectés par les éléments importants pour la sécurité (EIPS). Le principe dindépendance du système de conduite du procédé et du système de sécurité ainsi que le principe de dimensionnement adapté font partie des règles de lart. Ces différents principes vont se traduire en contraintes de conception, de fabrication, dinstallation et de maintenance des barrières techniques de sécurité. Ces éléments sont développés dans le document qui traite des aspects méthodologiques.

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3.4.  É DITION DE SYNTHESES Au cours de la démarche, les synthèses des étapes a et b de létude et recherche DRA-14 sont réalisées (cf. p. 3). Lobjectif est dhomogénéiser les documents se rapportant aux différents domaines dactivité. La trame des documents sera identique. Deux documents par activité sont créés : •   Une synthèse sur les ressources documentaires et références relatives aux dispositifs de sécurité mis en en uvre dans lactivité, •   Une synthèse sur les barrières techniques utilisées par type dinstallation. La synthèse sur les ressources documentaires se présente de la manière suivante : 1. D EFINITION DU DOMAINE D  ACTIVITE 2. T EXTES REGLEMENTAIRES , NORMES ET CODES 2.1. R EGLEMENTATION ICPE 2.2. N ORMES & C ODES 2.2.1. Nomenclature thématique ISO 2.2.2. Normes 2.2.3. Codes et normes informelles 3. R ECENSEMENT DES AUTRES REFERENCES ET SOURCES DOCUMENTAIRES 3.1. R EPERTOIRE DES ASSOCIATIONS ET DES GROUPEMENTS PROFESSIONNELS 3.1.1. Groupements de prévention et de protection 3.1.2. Annuaire des organismes dassurances 3.1.3. Annuaire relatif aux risques liés aux produits stockés 3.2. R EFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 3.2.1. Monographies 3.2.2. Revues techniques 4. R EFERENCES INTERNES 4.1 Rapports internes 4.2 Experts internes La synthèse sur les barrières techniques utilisées se présente de la manière suivante : 1. É TAPES PRELIMINAIRES POUR APPLIQUER LA METHODE 1.1. D ECOUPAGE FONCTIONNEL 1.2. R ISQUES 1.2.1. Risque 1 (ex : emballement thermique) 1.2.2. Risque 2 (ex : incendie généralisé)  1.2.N. Risque N (ex : atteintes à lenvironnement) 2. I DENTIFICATION DES FONCTIONS ET DES DISPOSITIFS DE SECURITE 2.1. L ISTE DES FONCTIONS DE SECURITE 2.2. I DENTIFICATION DES FONCTIONS ET DES BARRIERES TECHNIQUES DE SECURITE En plus de ces deux documents par type dinstallation, les éléments composant les barrières techniques de sécurité font lobjet de synthèse.

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Synthèse par élément de sécurité :

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1. A TTENDUS DE L  ELEMENT DE SECURITE 2. L ES DIFFERENTS TYPES D  ELEMENTS DE SECURITE 2.1. Les éléments de sécurité de type 1 Technologie Comparaison par rapport aux attendus généraux et recommandations 2.2. Les éléments de sécurité de type 2  2.n. Les éléments de sécurité de type n 3. R ETOUR D  EXPERIENCE 3.1. Études de fiabilité portant sur la détection de fumées 3.2. Synthèse sur lutilisation des détecteurs dincendie 4. P RINCIPAUX CONSTRUCTEURS DE CAPTEURS DE NIVEAU LIQUIDE 5. R EFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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