Brevet FR2789762A1 — publié le 20000818

La présente invention est relative à un procédé de surveillance et de détection de gaz, notamment issus d'hydrocarbures ou autres, s'échappant de modules de confinement ou de réservoirs montés sur un moyen de locomotion ou fixe, se trouvant dans une enceinte confinée ou à l'air libre. Elle vise plus particulièrement à permettre la détection de gaz de pétrole liquéfié (G.P.L.) ou de gaz naturel pour véhicule (G.N.V.) qui sont susceptibles de s'échapper en un point quelconque de l'installation de stockage ou du réservoir situé sur un véhicule, de type notamment autobus urbains. En effet, le recours à des combustibles gazeux est de plus en plus encouragé par les pouvoirs publics en tant que carburant pour les véhicules circulant en ville. On sait que ces carburants qui sont exempts de composants soufrés à l'inverse des carburants d'origine fossile traditionnels, offrent une combustion quasiment stoechiométrique avec le comburant tel que l'air, ce qui génère des rejets atmosphériques non polluants (dioxyde de carbone, et de l'eau). De plus, ce type de carburant, qui est en fait un mélange de butane, de propane, ainsi que quelques traces d'autres hydrocarbures organiques (propène, butène, éthane,....), n'est ni toxique, ni corrosif. Par contre, son principal danger est lié à son inflammabilité comprise entre 2 et 9 % en volume dans l'air. Une perte de confinement de gaz G.P. L. ou G.N.V. en suspension peut donc entraîner une explosion, soit d'un nuage gazeux en cas de fuite, soit d'un réservoir de stockage en cas d'agressions extérieures, liées à des phénomènes naturels (conditions climatiques, foudre, inondation, séisme...) ou à l'activité humaine (interventions sur l'un des chaînons de la distribution de gaz), cette explosion s'expliquant par la conjonction de deux causes indépendantes: 2 2789762 - un mélange air/hydrocarbure compris entre la limite inférieure d'explosivité (L.I.E.) et la limite supérieure d'explosivité (L.S.E.); un apport calorifique sous forme de chaleur ou d'étincelle à une température supérieure ou égale au point éclair. En outre, la densité des vapeurs de G.P.L. (1.8) ainsi que leur température basse, suite à l'évaporation du G.P.L., risque de créer un phénomène d'accumulation au niveau du sol, sous l'influence des effets de gravité. Cette accumulation augmente le risque d'explosion en cas de confinement car les points d'allumage potentiels sont situés au niveau du sol. Si l'on utilise en tant que combustible gazeux le G.N.V., les risques sont tout à fait similaires à ceux liés à l'utilisation du G.P.L. sauf que les zones d'accumulation sont plutôt situées en hauteur en raison de la densité du G.N.V. qui est inférieure à celle de l'air. La présente invention vise donc à fournir un procédé qui permette de prendre en compte les risques introduits par l'utilisation et le conditionnement d'un combustible gazeux tel que notamment du G.P.L. ou du G.N.V., pour une flotte de véhicules dont l'exploitation est susceptible de créer une fuite et une perte de confinement qui peuvent conduire à une explosion. A cet effet, le procédé de surveillance et de détection de substances, notamment issues d'hydrocarbures ou autres, s'échappant de modules de confinement ou de réservoirs montés sur un moyen de locomotion ou fixe, se trouvant dans une enceinte confinée ou à l'air libre, se caractérise en ce qu'il consiste à prévoir, dans l'environnement des zones de stockage, des zones de maintenance ou plus généralement dans toute zone d'exploitation qui est susceptible de contenir des molécules de la substance, un système de détection de la substance apte à fournir à l'utilisateur une information relative à la concentration de ladite substance, selon plusieurs gammes de concentration, d'une part dans le 3 2789762 domaine des très faibles concentrations, et d'autre part dans le domaine des concentrations élevées. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après. Selon un mode préféré de réalisation d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention, celle-ci consiste: - à prendre en compte lors de sa construction, des options de conception et de prévention pour le stockage du G.P.L., permettant d'éviter les risques d'explosion et de perte de confinement sur les réservoirs, - à appréhender les dangers présentés par le conditionnement du G.P.L. liés à une perte de confinement du produit, en prenant des mesures de prévention et de sécurité liés à l'exploitation de ce type de gaz, par notamment l'installation de systèmes de détection de gaz et de ventilation lors du transfert des produits, - à prévoir des dispositions particulières pour limiter au maximum les risques d'accumulation de gaz et de défaillance des enceintes de stockage de gaz, lors de la maintenance et du remisage des véhicules alimentés par ce type de combustible. Dans ce contexte lié à l'introduction d'un gaz potentiellement explosif à l'intérieur de locaux, on réalise des aménagements qui consistent essentiellement à prévoir dans l'environnement des zones de stockage, des zones de maintenance ou plus généralement dans toute zone d'exploitation qui est susceptible de contenir des molécules de gaz G.P.L. en suspension, un système de détection de gaz. Selon une caractéristique de l'invention, ce système de détection d'une substance et notamment d'un gaz est basé sur le principe d'absorption d'une radiation électromagnétique dont la gamme d'ondes est située notamment dans le domaine de l'infrarouge. En effet, les liaisons chimiques C-H caractéristiques des hydrocarbures ont la propriété d'absorber les radiations électromagnétiques situées dans l'infrarouge et 4 2789762 qui par contre sont insensibles aux poussières rejetées par les gaz d'échappement (CO, C02, NOx, métaux lourds...). Ces systèmes de détection sont réalisés sous la forme de barrières, chacune d'entre elles comportant un émetteur et un récepteur. Le dispositif d'émission et de réception formant la barrière est muni de moyens, de type notamment électronique, qui permettent de simplifier l'initialisation et l'installation dudit dispositif, consistant principalement à indiquer la position correcte d'alignement relatif entre la cellule d'émission et la cellule de réception. En outre, l'un au moins des éléments de la barrière comporte un indicateur de concentration du gaz détecté. Ces moyens permettent d'effectuer également un autocontrôle des défauts pouvant affecter le fonctionnement correct de la barrière (encrassement des optiques, interruption du faisceau avec déclenchement d'alarmes temporisées...). Ces barrières sont disposées de manière à couvrir l'étendue de la surface à détecter et dans le cas d'une détection de G.P.L., celles-ci sont placées près du sol. Dans une application de détection d'un gaz de densité inférieure à l'air, ces barrières seront positionnées à une hauteur plus grande. En outre, on prévoit également de disposer dans des zones de confinement peu accessibles à la ventilation générale, ou ne pouvant pas être couvertes par une technologie utilisant les barrières, une pluralité de détecteurs ponctuels pouvant également travailler selon la technologie d'absorption des infrarouges. Par ailleurs, on prévoit que ce système de détection de gaz, soit à barrières, soit à détecteurs ponctuels, puisse travailler selon plusieurs gammes de concentration: très faibles concentrations (gamme des p.p.m. x mètre) comme dans le domaine des concentrations élevées (gamme des L.I.E. x mètre et % de L.I.E.). 2789762 Chacune des gammes (des p.p.m. x mètre, des L.I.E. x mètre et % de L.I. E.) peut également être subdivisée en plusieurs échelles comportant des seuils hauts et des seuils bas, déclenchant chacun une action particulière, chacun des seuils étant réglé en prenant en compte une unité de longueur. Ainsi, la sortie des capteurs formant les barrières ou les détecteurs ponctuels fournit une information qui est exprimée en p.p.m. x mètre ou en L.I.E. x mètre ou en % de L.I.E. Ainsi, à titre d'exemple, un premier seuil réglé très bas permet d'informer le responsable en vue de déclencher des investigations et des premières actions nécessaires. On peut donner notamment comme seuil de réglage non limitatif, 250 p.p.m. pour une longueur de 2 mètres (500 p.p. m. x mètre), ou 50 p.p.m. pour une longueur de 10 mètres (500 p.p.m. x mètre). Un deuxième seuil, plus élevé que le précédent, déclenche par exemple une alarme visuelle, une ouverture de portes ou de trappes vers l'extérieur, ou encore la mise en ventilation forcée de l'enceinte, de même cette valeur de seuil peut être éventuellement réglée à 100 p.p. m. pour une longueur de 20 mètres (2000 p.p.m. x mètre). Bien entendu, il va de soi que ces deux seuils, dans la gamme des p.p.m. x mètre, sont réglables en fonction des applications visées par le procédé objet de l'invention. Ces seuils, pour l'échelle des % L.I.E. du détecteur ponctuel, peuvent correspondre pour un seuil de réglage de notamment 15 %, par exemple à une alarme sonore, une évacuation du personnel, une coupure d'alimentation générale, étant entendu que l'alimentation de la ventilation forcée s'effectue en amont de la coupure générale de courant. Un autre seuil de réglage exprimé en % de L.I.E. est encore disponible et peut correspondre par exemple à la mise en place de plans d'évacuation de la population environnante, l'information des autorités administratives compétentes. 6 2789762 Le système de détection à barrières et à détecteurs ponctuels fixes peut utilement être complété par un système de détection mobile. Celui-ci détecte de faibles quantités de gaz, notamment à partir de 0,1 p.p.m. Quel que soit le type de système de détection de gaz (technologie à barrières et/ou à détecteurs ponctuels), l'ensemble de ces capteurs est relié à un automate ou à un système d'ordinateur comportant une ou plusieurs unités de visualisation chargée de reporter les informations sur des synoptiques et de générer des historiques d'alarmes, afin que l'utilisateur soit informé des événements et puisse prendre les décisions nécessaires et déclencher les actions utiles. Ces automates assurent également les déclenchements d'alarmes ainsi que les actions de mise en sécurité de l'installation. L'invention telle que décrite précédemment offre de multiples avantages car elle autorise aussi bien une détection ponctuelle de gaz qu'une détection périphérique, ce qui assure une couverture plus importante de l'enceinte, précisément lorsque les détecteurs ponctuels sont trop espacés. Ces enceintes peuvent être constituées notamment par un centre de maintenance de bus, une usine ou un atelier de fabrication et/ou de montage de bus, de camions, de voitures ou tout autre engin (chariot à fourches) fonctionnant au gaz, une usine ou un atelier de transformation de ce type de véhicules, un parking aérien ou couvert, public ou privé, toute usine ou toute industrie dont la flotte de véhicule est alimentée au gaz, un tunnel recevant la circulation de ce type de véhicules. Enfin, le procédé de détection et de surveillance n'est pas seulement appliqué au gaz G.P.L. ou G.N.V., mais aussi il permet de surveiller la présence de poisons dans des catalyseurs, des projections d'eau, des températures extrêmes. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et 7 2789762 représentés ci-dessus, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. 8 2789762 REVENDICATIONS 1 - Procédé de surveillance et de détection de substances, notamment issues d'hydrocarbures ou autres, s'échappant de modules de confinement ou de réservoirs montés sur un moyen de locomotion ou fixe, se trouvant dans une enceinte confinée ou à l'air libre, caractérisé en ce qu'il consiste à prévoir, dans l'environnement des zones de stockage, des zones de maintenance ou plus généralement dans toute zone d'exploitation qui est susceptible de contenir des molécules de la substance, un système de détection d'une substance apte à fournir à l'utilisateur une information relative à la concentration de ladite substance, selon plusieurs gammes de concentration, d'une part dans le domaine des très faibles concentrations, et d'autre part dans le domaine des concentrations élevées. 2 - Procédé de surveillance selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on positionne le système de détection de telle façon qu'il puisse couvrir l'étendue de la surface à surveiller, dans une configuration périmétrique et ponctuelle. 3 - Procédé de surveillance selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le système de détection fournit une information relative à la concentration de la substance détectée dans chacune des gammes et selon plusieurs échelles comportant des seuils hauts et bas, ces seuils déclenchant chacun une action particulière, chacun des seuils étant de plus réglé en prenant en compte une unité de longueur. 4 - Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le système de détection est une barrière comportant au moins un émetteur et un récepteur, placé dans l'étendue de surface à surveiller, ce système de détection fournissant une mesure en fonction du taux d'absorption par la substance d'une radiation électromagnétique. 9 2789762 - Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la gamme d'ondes de la radiation électromagnétique est située dans le domaine de l'infrarouge. 6 - Installation selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que le système de détection utilise comme gamme des faibles concentrations les p.p.m. par mètre. 7 - Installation selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que le système de détection utilise comme gamme des concentrations élevées les L.I.E. x mètre et/ou % L.I.E.. 8 - Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que le système de détection est pourvu de moyens permettant de simplifier l'initialisation et l'installation dudit système, consistant principalement à indiquer la position correcte d'alignement relatif entre la cellule d'émission et la cellule de réception. 9 - Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que l'un au moins des éléments du système de détection comporte un indicateur de concentration de la substance détectée. - Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisée en ce que le système de détection comporte des moyens permettant d'effectuer un autocontrôle des défauts pouvant affecter le fonctionnement correct dudit système.