Dans les industries chimiques, pétrochimiques, agroalimentaires ou pharmaceutiques, la présence de gaz, de vapeurs ou de poussières combustibles crée un risque permanent d’explosion. Dans ces zones classées ATEX (Atmosphères Explosibles), la mesure de la température est une donnée critique pour la sécurité des procédés.
Pour éviter qu’un capteur de température (sonde RTD Pt100 ou thermocouple) ne devienne la source d’une étincelle ou d’une chaleur excessive, il doit intégrer un mode de protection spécifique.
Voici un tour d’horizon des principaux modes de protection utilisés pour sécuriser les capteurs de température en zone à risque.
1. La Sécurité Intrinsèque « Ex i » : La solution la plus courante
Le mode de protection par sécurité intrinsèque (Ex ia, Ex ib ou Ex ic) repose sur la limitation de l’énergie électrique et thermique à l’intérieur du circuit.
- Le principe : Le signal du capteur est acheminé à travers une barrière d’isolement ou une cellule de protection (barrière Zener ou isolant galvanique). Celle-ci limite le courant, la tension et la puissance pour qu’aucune étincelle ou échauffement ne puisse enflammer l’atmosphère environnante, même en cas de court-circuit.
- Avantages :
- C’est le mode le plus sûr pour les zones à risque permanent (Zone 0 / 20 pour le niveau Ex ia).
- Il permet d’intervenir sur le capteur (maintenance, déconnexion) sans avoir à couper l’alimentation générale du site.
- Application idéale : Les sondes de température standard (Pt100) connectées à des automates via des barrières de sécurité intrinsèque déportées.
2. L’Enveloppe Antidéflagrante « Ex d » : Le confinement de l’explosion
Contrairement à la sécurité intrinsèque, le mode antidéflagrant (Ex d) admet qu’une étincelle ou une explosion puisse se produire à l’intérieur du matériel, mais il garantit qu’elle ne se propagera pas à l’extérieur.
- Le principe : Le capteur de température et ses connexions sont enfermés dans une tête de raccordement ou un boîtier extrêmement robuste. Si un gaz s’infiltre et explose à l’intérieur, l’enveloppe résiste à la pression et refroidit les gaz brûlants à travers ses joints de flamme (filetages ajustés) avant qu’ils ne sortent.
- Avantages :
- Permet d’utiliser des puissances électriques plus élevées.
- Très grande résistance mécanique face aux environnements industriels agressifs.
- Application idéale : Les capteurs de température installés dans des infrastructures lourdes (pipelines, raffineries) en Zone 1 / 21, souvent associés à des transmetteurs de température locaux énergivores.
3. La Sécurité Augmentée « Ex e » : L’élimination des défauts
Le mode sécurité augmentée (Ex e) s’applique principalement aux boîtiers de raccordement et aux connecteurs du capteur.
- Le principe : Ce mode de protection consiste à prendre des mesures constructives très strictes pour empêcher, avec un coefficient de sécurité élevé, l’apparition d’étincelles, d’arcs électriques ou de températures de surface excessives. Les connexions électriques sont verrouillées pour éviter tout desserrage intempestif.
- Avantages : Moins coûteux et moins lourd qu’une enveloppe antidéflagrante Ex d.
- Application idéale : Souvent combiné avec d’autres modes (comme une sonde Ex d qui vient se raccorder dans une boîte de jonction Ex e) pour faciliter le câblage en Zone 1 ou 2.
4. La Protection par Encapsulage « Ex m » et par Poussière « Ex t »
Pour des besoins spécifiques, notamment face aux poussières combustibles :
- L’Encapsulage (Ex m) : Les parties susceptibles d’enflammer l’atmosphère sont noyées dans une résine étanche. L’atmosphère explosible ne peut jamais entrer en contact avec les points chauds ou les étincelles.
- La Protection par Enveloppe (Ex t) : Dédié exclusivement aux risques de poussières (Zones 20, 21, 22), ce mode repose sur l’étanchéité parfaite du boîtier (IP6X) pour empêcher la poussière de pénétrer et de s’accumuler sur les composants internes chauds.
Tableau comparatif pour orienter votre choix
| Mode de protection | Marquage principal | Zone ATEX compatible | Logique de sécurité |
|---|---|---|---|
| Sécurité Intrinsèque | Ex i (ia, ib) | Zones 0, 1, 2 (Gaz) / 20, 21, 22 (Poussières) | Limite l’énergie électrique du système |
| Enveloppe Antidéflagrante | Ex d | Zones 1, 2 (Gaz) | Confine l’explosion dans le boîtier |
| Sécurité Augmentée | Ex e | Zones 1, 2 (Gaz) | Évite mécaniquement les étincelles |
| Étanchéité Poussières | Ex t | Zones 21, 22 (Poussières) | Empêche l’infiltration des poussières |
Conclusion : Quelle stratégie adopter ?
Pour choisir le bon mode de protection de votre capteur de température, vous devez impérativement connaître :
L’accessibilité pour la maintenance : si vous devez étalonner ou remplacer régulièrement vos sondes sans arrêter l’usine, la sécurité intrinsèque (Ex i) reste la solution la plus flexible au quotidien.
La classification de la zone (0, 1 ou 2 pour les gaz ; 20, 21 ou 22 pour les poussières).
La classe de température du gaz/poussière présent (T1 à T6) pour s’assurer que la sonde ne dépassera jamais cette température de surface.
