Le BLEVE (boiling liquid expanding vapor explosion)

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France V-X
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Le BLEVE (boiling liquid expanding vapor explosion)

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Le BLEVE - (boiling liquid expanding vapor explosion)


Le BLEVE (acronyme de l'anglais « boiling liquid expanding vapor explosion ») qui pourrait être traduit en français par « Explosion de vapeur en expansion d’un liquide en ébullition ».


Définition d’un BLEVE

Lorsque l’on transfère de la chaleur à un liquide, la température de celui-ci augmente sa jusqu’au point d’ébullition pour former des bulles de vapeurs se développant sur les impuretés et les interfaces avec les solides.
Lorsqu’il n’y a pas suffisamment de sites de nucléation dans le liquide, le point d’ébullition peut être dépassé sans qu’il y ait d’ébullition. C’est ce qu’on appelle un liquide surchauffé.
Une fois se liquide surchauffé et le réservoir fragilisé sous un effet thermique et/ou mécanique, ce liquide peut subir une vaporisation brutale, il apparaît alors une onde de surpression qui se propage, et qui provoque la fragmentation du réservoir, et éventuellement, la création d’une boule de feu si le produit est inflammable.


Chronologie d’un BLEVE
  1. Augmentation de la pression à l'intérieur du réservoir ;
  2. Décompression due à une quantité de gaz qui s'est échappée par la soupape ;
  3. Ébullition violente et nouvelle compression du réservoir ;
  4. Rupture catastrophique du réservoir et formation d'une boule de feu.
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Conséquence d’un BLEVE

Le BLEVE comporte trois dangers principaux :
  1. L’onde de choc
  2. Le flux thermique
  3. Les Missiles
a. L’onde de Choc

1. Définition
L’onde de choc en due à une brusque variation de la pression par déplacement centrifuge d’une mince couche d’air à partir du point d’explosion.

On distingue 2 phases :
  1. L’onde de surpression correspond à la première phase de l’onde de choc durant laquelle on observe une augmentation brutale de la pression.
  2. L’onde de dépression ou onde de détente suit l’onde de surpression. Elle est plus longue qu’elle et engendre une faible différence de pression. Son incidence physiopathologique est moins importante.

2. Equivalent TNT


Toutes les matières explosives sont comparées au TNT. Il est possible de connaître les conséquences de l’explosion de masse de produit M, avec la masse de TNT ayant engendré les mêmes effets aux même distances (les effets du TNT étant connus grâce au étude de
l’armée).
Des abaques donnant la surpression due à l’explosion en fonction de la distance ont été établis.


3. Effet sur les structures
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4. Effet sur l’homme
La valeur de 0.140 bars correspond aux premiers effets de mortalité consécutive à une onde de choc.
La valeur de surpression de 0.05 bars correspondant aux premiers dégâts et blessures notables dus à l’onde de choc.

Exemple : pour un réservoir de 30 m3 de butane les premières blessures provoquées pour l’onde de choc se trouveront à 600m de l’explosion.

Le blast est la principale conséquence d’une onde de choc sur l’homme.


5. Le blast

On distingue :

BLAST D’APPARENCE BÉNIN :
Après la phase de sidération initiale, une phase de latence s’installe.

BLAST GRAVE D’EMBLÉE :
Il associe des troubles neurologiques allant de l’obnubilation au coma, une détresse respiratoire aiguë et un collapsus.

BLAST AVEC LÉSIONS ASSOCIÉES :
La forme la plus fréquemment rencontrée est le Blessé-Brûlé-Blasté

Important :

Tout sujet exposé à une explosion est suspect d’être blasté et peut présenter une décompensation respiratoire secondaire.

L’interrogatoire doit préciser la notion d’explosion en espace clos, la position du sujet par rapport à l’explosion, prendre en compte le poids et les antécédents de la victime.



b. Le L’onde de Choc

1. Définition

Le flux thermique est exprimé en kW/m² et le temps d’exposition en seconde.(noté F)

L’énergie est exprimé en kJ/m²

On a :
  • 1kW.h = 3600 kJ
  • 1kW.s = 1KJ
Exemple : Un flux thermique de 8 kW/m² pendant 1 minute aboutie à une énergie reçue de 1 minute = 60 secondes

Donc 8 x 60 = 480 kJ/m²


2. Limites supportables

Intensité de rayonnement qu’un récepteur est à même de supporté

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3. Le flux Thermique en fonction du temps

On a donc vu que le temps d’exposition à un rôle important :
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4. La boule de feu
Dans le cas du BLEVE, on peut être en présence d’une boule de feu si le produit est inflammable.

Pour un hydrocarbure le rayon R peu être calculé par la formule :

R = 6.48 M 0.325

Où M est la masse d’hydrocarbure mise en jeu en kg
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On calcul ainsi que 50 litres de butane donneraient une boule de feu d’environ 20m de rayon. (50 litres de butane pèsent environ 30 Kg).


5. Flux thermique de la boule de feu

On peut calculer le flux thermique émis par la boule de feu en fonction de la distance.

Le flux est calculé par la formule :

\(F = F0(R/X)²\)

Où :
  • F0 est le flux à la surface de la boule de feu (200 kW/m² étant la valeur couramment admise)
  • R est le rayon de la boule de feu en mètre
  • X est la distance par rapport au centre de la boule en mètre
On peut ainsi simuler le flux thermique en fonction de la distance et du rayon de la boule de feu :
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6. Temps de combustion

Le flux thermique est important mais nous avons vu que le temps d’exposition et donc « l’énergie thermique » (énergie reçue) l’était également.

Il est ainsi possible de calculer le temps de combustion de la boule de feu composé d’hydrocarbures, par la formule :

t = 0.852.M 0.26

Où : M est la masse de la boule de feu en kg

t = la durée de la boule de feu en secondes.

On calcul alors que la boule de feu produite par les 50 litres de butane brûlera pendant 2 secondes.

On peut, simuler le temps de combustion en fonction de la masse de la boule de feu :
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7. La Zone Létale

On peut définir une zone de « forte probabilité de brûlures mortelles » causé par une boule defeu composé d’hydrocarbures par la formule :

DG = 1.26 DBF

Où :

DG est la zone de forte probabilité de brûlures mortelle.

DBF est le diamètre de la boule de feu.


Important: Au-delà de cette distance le risque de brûlure n’ai pas nul et les effets radiatifs de la boule de feu peuvent entraîner des brûlures dangereuses.

On calcul alors que la zone létale pour les 50 litres est à environ 25m du centre de la boule de feu.


8. La Zone de danger

Quelle est le rayon de la « Zone de Danger » ?

On le définie comme étant le rayon double de la boule de feu.

RD = 2 RBF

Pour les 50 litres de butane la zone de danger à un rayon de 40m.

Le graphique ci-dessous résume les rayons trouvés pour différente valeur de masse de GPL :
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c. Les « Missiles »

1. Définition

L’énergie d’expansion engendre une surpression qui peut conduire à l’éclatement du réservoir. Des fragments sont alors projetés à plusieurs centaines de mètres.


2. Distance de projection

Des études ont montré que tous types de réservoir confondus :
  • 80% des fragments sont projetés à moins de 250m
  • 90% des fragments sont projetés à moins de 400m
  • La distance maximale de projection observée est d’environ 1200m
En raison de l’énergie libérée lors d’un BLEVE, il est possible de voir des fragments de grosses tailles propulsées à partir du réservoir à des distances importantes :

Dans l’accident de Mexico, un fragment de 9.5 tonnes a été propulsé à 1200m)

Il a été observé que dans le cas de réservoirs :

▶ de type de cigares, que des sections complètes avec fonds sont propulsées en fusée.
▶ cylindriques, 50 % des fragments émis soient éjectés dans l’axe ou sous une ouverture de 30° par rapport à l’axe longitudinal



Le BLEVE froid
Dans le cas d’un BLEVE se produisant dans un dépôt, les missiles émis par peuvent aller percuter les réservoirs voisins ouvrant alors des brèches dans ceux-ci ce qui sera la cause de BLEVE en chaîne.

Dans ce cas le BLEVE n’a pas du à un affaiblissement du réservoir par la chaleur mais par le missile. C’est ce qu’on appelle un BLEVE froid.



Les Conduites A Tenir

a. La reconnaissance

La reconnaissance doit permettre de répondre à plusieurs questions :
  • Quelle est la nature du chargement ou du stockage ?
  • S’il y a feu, depuis combien de temps le réservoir est la proie de flammes ?
  • Y a-t-il effet chalumeau ou risque d’effet chalumeau sur un stockage rapproché?
  • Est-il nécessaire et possible d’évacuer la population ?
  • L’eau est-elle suffisante pour refroidir correctement les structures avoisinantes ?
  • Est -il nécessaire de risquer la vie des intervenants ?

b. Les actions

A leur arrivée, les intervenants doivent se tenir à bonne distance.
Si le réservoir est, ou a été, gravement en contact avec le feu, n'approchez pas.
N'oubliez pas qu'il faut un « certain temps » pour qu'un feu intense provoque une rupture du réservoir.

1. Contre la rupture du réservoir
  • Isoler le stockage de la source de chaleur
  • Refroidir l’ensemble du réservoir avec de l’eau
2. Contre l’onde de choc:
  • Engager le minimum de personnel
  • Une distance de sécurité convenable est le seul moyen de protection
3. Contre le flux thermique :
  • Engager le minimum de personnel
  • Tout le personnel doit être en tenue de feu complète.
  • Une distance de sécurité convenable. Un bâtiment peut servir de protection thermique.
4. Contre les missiles :
  • Engager le minimum de personnel
  • Périmètre de sécurité de 500m minimum


Quelques exemples d’accidents significatifs :

le 4 janvier 1966 à la raffinerie de Feyzin (Rhône) à dix kilomètres au sud de Lyon : le gel d'une prise de gaz sur une sphère de stockage empêche sa fermeture par les manipulateurs venus prélever un échantillon ; une nappe de gaz se forme, la chaleur des freins d'une voiture y met le feu, l'incendie se propage jusqu'aux cuves et provoque le BLEVE ; cette catastrophe, considérée comme la première catastrophe industrielle en France, fait dix-huit morts dont onze pompiers et une centaine de blessés, des débris sont projetés à 800 m ;

le 2 janvier 1969 à Repcelak (Hongrie) : l'explosion de trois réservoirs de dioxyde de carbone liquide, probablement en raison d'un sur-remplissage, provoque la mort de neuf personnes ; des débris sont projetés à 400 m, un réservoir est arraché de son support par le jet de gaz (effet fusée), un débris d'une tonne est projeté à 250 m ;

le 11 juillet 1978 à Alcanar (Espagne) : la catastrophe de Los Alfaques voit l'explosion de la citerne remplie de 25 tonnes de propylène d'un camion à proximité du camping de Los Alfaques, qui fait 215 morts et de nombreux blessés.

le 27/07/2010 à port-la-nouvelle (Aude) : Un feu se déclare vers 23h40 au niveau du pare-choc avant d'un camion-citerne de propane stationné près de l'atelier de réparation des véhicules d'une entreprise de transport de bouteilles de gaz et de négoce vrac d'hydrocarbures liquides et liquéfiés. Un rondier de la société de gardiennage de la zone industrielle alerte les secours. Un BLEVE se produit à 0h17 sur le véhicule-citerne qui contient 4 t de propane (64 % de sa capacité).