Comprendre la sélection des EPI pour l'énergie thermique

Dans notre blog "Décoder la tolérance à la chaleur et la température" je me suis penché sur la confusion entre les termes "tolérance à la chaleur", "température" et "énergie thermique" et sur la manière dont elle se manifeste dans la question qui nous est souvent posée sous diverses formes :-.

"Quelle est la tolérance à la chaleur de ce vêtement ?".

Cette question n'a aucun sens et témoigne d'une mauvaise compréhension de la protection contre la chaleur, car elle est souvent utilisée comme un moyen de confirmer que "ce vêtement protégera contre cette température".

La température d'une source de chaleur n'est qu'un des facteurs qui déterminent si un vêtement protégera ou non dans une situation donnée. Ce qui compte, ce n'est pas la température, mais le transfert de l'énergie thermique de la source de chaleur à la peau de l'utilisateur du vêtement.

Bien que la température influence la quantité d'énergie thermique générée par une source de chaleur, le risque de brûlure dépend de la quantité et du taux de transfert de l'énergie thermique. Cela dépend non seulement de la température de la source de chaleur, mais aussi de multiples facteurs tels que sa masse, la proximité de l'utilisateur, la durée de l'exposition, le type d'énergie thermique et, surtout, la physiologie de l'utilisateur.

Ainsi, étant donné que le véritable problème n'est pas la température mais le transfert d'énergie thermique, comment la compréhension de ce phénomène peut-elle être utilisée pour évaluer l'efficacité des vêtements de protection contre la chaleur sélectionnés et leur adéquation à une application donnée ? Ce blogue se penche sur cette question et sur la façon dont les tests de la norme EN pertinente peuvent être un outil utile pour la sélection des vêtements de protection contre le feu.

Qu'est-ce que l'énergie thermique ?

L'énergie thermique est contenue par toute matière. C'est une énergie résultant de l'agitation des molécules ou des atomes ; les atomes d'un objet relativement froid sont moins agités et ceux d'un objet chaud le sont davantage. Cette énergie aura toujours tendance à s'écouler ou à se transférer d'un objet à l'autre, et toujours de l'objet ayant le plus d'énergie à celui qui en a le moins, (de la même manière que l'eau s'écoule toujours vers le bas de la pente). Un feu contiendra des niveaux d'énergie thermique plus élevés que ceux d'une personne se tenant à proximité. L'énergie sera donc transférée du feu à la personne, qui ressentira ce flux d'énergie sous forme de chaleur et se réchauffera.

Il existe différentes "voies" par lesquelles cette énergie peut être transférée d'un objet à un autre. Elles se manifestent sous la forme de différents "types" d'énergie thermique - bien que l'énergie soit la même, son transfert d'un corps à un autre se fait par des méthodes différentes.

L'objectif des vêtements de protection contre la chaleur et les flammes est d'empêcher, ou du moins de retarder ou de ralentir, ce flux d'énergie de la source à la peau de l'utilisateur.

Après avoir compris ce concept simple, on comprend immédiatement pourquoi les points suivants sont importants pour les vêtements de protection contre les flammes et la chaleur :-.

1. L'épaisseur ou la densité du tissu. Un tissu plus épais et plus dense empêchera plus efficacement le transfert d'énergie thermique.
2. Le resserrement de l'armure dans un tissu. Un tissage plus serré sera plus efficace pour retarder le transfert d'énergie thermique.
3. L'air présent dans l'espace entre le tissu et le corps constitue une isolation supplémentaire importante; c'est pourquoi un vêtement ample est plus efficace et les vêtements de protection contre la chaleur de niveau supérieur (vêtements aluminisés) sont délibérément larges pour renforcer cette isolation.
4. Les vêtements de protection thermique ne protègent pas contre les températures ambiantes élevées (la température ambiante étant la température (ou le niveau d'énergie thermique) de l'atmosphère ou de l'air environnant. À des températures ambiantes élevées, l'air lui-même contient des niveaux élevés d'énergie thermique et aucun vêtement de protection thermique standard n'empêchera cet air de pénétrer à l'intérieur de la combinaison et de se transférer sur la peau de l'utilisateur.

Comment ces connaissances peuvent-elles être utilisées pour évaluer l'efficacité des vêtements de protection contre la chaleur ?

Tout d'abord, il est important de comprendre contre quel type de transfert d'énergie thermique (ou plutôt le "chemin" qu'il empruntera) vous vous protégez. Par exemple :

• Si une tâche implique de travailler à proximité d'un four chaud, le risque est principalement lié à l'énergie thermique rayonnante ("principalement" car d'autres types d'énergie thermique peuvent également être impliqués).
• Si une tâche implique la protection contre un risque d'incendie instantané, le danger est principalement l'énergie thermique convective.
• Si une tâche implique de s'appuyer ou de rester en contact avec une surface ou un objet chaud, par exemple en ramassant des composants chauds, le danger est principalement l'énergie thermique de contact.
  

  Remarque : la protection contre l'éclair d'arc électrique est en fait une exigence de protection contre les niveaux élevés d'énergie thermique rayonnante. Un arc électrique consiste en des températures extrêmement élevées (jusqu'à 30 000oC- la température de la surface du soleil !) avec de grandes quantités d'énergie thermique générées en un instant. L'arc électrique est traité dans une norme spécifique distincte, la norme EN 61482, et non dans la norme EN 11612.

   

   

Il y a quelques points clés à noter à propos de ces tests :

1. Le principe de base (des tests de chaleur radiante, convective et de contact) consiste à positionner le tissu entre une source de chaleur et un capteur de chaleur et à enregistrer le temps jusqu'à ce qu'une augmentation spécifique de la température soit enregistrée (^24o pour la chaleur radiante et convective, ^10o pour la chaleur de contact). Plus le temps d'enregistrement de cette élévation de température est long, plus le retardement du transfert de chaleur est important et plus le tissu du vêtement est efficace.

Les différences se situent au niveau de la source de chaleur:-

2. Alors que nous avons mentionné trois principaux types d'énergie thermique, la norme prévoit cinq tests.

Deux d'entre elles concernent des éclaboussures de métal en fusion (fer et aluminium) entrant en contact avec le tissu. Bien sûr, ce sont des exemples de exemples de chaleur de contact, mais parce qu'ils concernent des applications spécifiques impliquant des éclaboussures de métal en fusion et parce que les températures sont beaucoup plus élevées, ils sont évalués avec des tests différents.

La température étant très élevée, le tissu standard des vêtements de protection thermique n'offrirait qu'une faible protection si la goutte de métal en fusion restait au même endroit - elle brûlerait très rapidement. L'efficacité repose donc sur la capacité du tissu à se débarrasser immédiatement de la gouttelette afin qu'elle s'écoule rapidement au lieu de rester au même endroit.

Ainsi, les tests de métal fondu utilisent un principe différent, en tenant un échantillon de tissu de vêtement à un angle de ^45o avec une couche de peau simulée derrière lui. Une masse spécifique de métal fondu est versée sur le tissu, et cette masse est augmentée jusqu'à ce que la peau simulée soit endommagée. Ainsi, une classification plus élevée est obtenue parce qu'une plus grande masse de métal fondu est nécessaire pour causer des dommages.

3. La norme exige qu'UN seul de ces tests soit effectué. Il est donc important de savoir que le vêtement que vous choisissez a été soumis au test correspondant à votre danger. Il est peu utile de choisir un vêtement qui n'a été classé que pour la chaleur rayonnante si votre application implique une chaleur de contact.

4. Chacun de ces tests est désigné par une lettre de code et permet de classer les résultats comme suit
   
   Vêtements de protection contre l'incendie : un système d'étiquetage utile

Comme on peut le constater, chaque test est classé avec un niveau de performance de 1 à 3 ou 4 ;

• Le niveau 1 est la protection la plus faible (c'est-à-dire que l'augmentation de température enregistrée s'est produite dans le temps le plus court ou qu'une masse moindre de métal en fusion a endommagé la peau simulée).
• Le niveau 3 ou 4 est le plus élevé (l'élévation de température enregistrée s'est produite dans un temps plus long ou une plus grande masse de métal fondu a endommagé la peau simulée).

La norme exige également que les essais réalisés et les niveaux de performance soient indiqués sur l'étiquette du vêtement avec le pictogramme FR.

Donc dans ce cas, C3 indique le niveau de performance le plus élevé pour la chaleur rayonnante, et B1 indique le niveau de performance le plus bas pour la chaleur convective.

(Note : les lettres A1 et A2 font référence à l'essai d'inflammabilité vertical également requis dans la norme et conçu pour indiquer la réaction au contact d'une flamme et que le tissu ne s'enflamme pas et ne brûle pas. Dans ce cas, une flamme est appliquée soit au centre (méthode A - indiquée par "A1") soit au bord inférieur (méthode B - indiquée par "A2") d'un échantillon de tissu suspendu verticalement et une évaluation visuelle de la réaction donne lieu à des classifications à l'indice 1, 2 ou 3 (3 étant le plus élevé ; un minimum d'indice 3 est requis pour la certification selon la norme EN 11612). Un seul de ces tests est obligatoire et la classification la plus élevée (" Index 1 ") est requise pour la certification EN 11612, de sorte que les vêtements sont souvent étiquetés uniquement comme A1).

Ainsi, les tests de résistance au transfert d'énergie thermique sont une indication utile de la performance du tissu du vêtement en matière de résistance au transfert de différents types d'énergie thermique de la source à la peau du porteur. En d'autres termes, c'est un outil utile pour indiquer la performance de protection du vêtement. Cependant, un autre problème subsiste quant à son aspect pratique... que cela signifie-t-il dans le monde réel ?

Comment cela se traduit-il par des vêtements ignifuges dans le monde réel ?

De toute évidence, il est utile de savoir que, pour une application nécessitant une protection contre le feu instantané, le vêtement que vous avez choisi a été soumis à l'essai de résistance à l'énergie thermique correspondant. Mais que signifient les différentes classifications et en quoi cela est-il utile ?

Pour une application donnée, avez-vous besoin d'un vêtement de niveau de performance B2 ou B3 ou une performance de B1 suffira-t-elle ?

Les classifications peuvent être utilisées de deux façons dans la pratique.

1. Chaque test comporte une source de chaleur dont les conditions sont maintenues de manière à générer un niveau de calorie spécifique à la surface du tissu. Il serait donc théoriquement possible de calculer les niveaux d'énergie thermique susceptibles d'être générés dans votre application et de les mettre en relation avec les classifications de performance dans les résultats des tests - indiquant ainsi le niveau de performance minimum requis.

Possible - mais complexe - et susceptible de souffrir d'un haut degré d'imprécision en raison des variations naturelles dans l'application du monde réel. Par exemple, il est peu probable qu'un porteur reste exactement à la même distance de la source de chaleur pendant toute la durée de l'application, de sorte que le niveau d'énergie thermique variera considérablement. (Bien que cette méthode - le calcul de l'énergie thermique générée lors d'un incident et la mise en relation de cette énergie avec les niveaux de performance testés des vêtements de protection contre les arcs électriques - soit utilisée dans la protection contre les arcs électriques).

2. De manière plus réaliste, la norme inclut une méthode générale et plus utilisable pour relier les niveaux de performance aux applications du monde réel.

Une évaluation des risques où un danger de flamme ou de chaleur est identifié doit indiquer si le risque est élevé, moyen ou faible. Les niveaux de performance de la norme sont conçus pour être directement liés à ces évaluations. Ainsi, si un danger est identifié comme étant à haut risque, le niveau de performance 3 pour ce test d'énergie thermique particulier sera requis.

La raison pour laquelle le test de chaleur rayonnante a quatre niveaux de performance est de prendre en compte les applications où les risques de chaleur rayonnante sont plus extrêmes ou "très élevés", comme ceux que l'on peut rencontrer en travaillant à proximité d'un four où l'on a un niveau élevé de chaleur rayonnante. le port de vêtements aluminisés et où les matériaux tissés en aramide ou traités contre le feu utilisés pour les vêtements de travail standard contre le feu ne sont pas suffisants.

Une solution pratique de classification de la résistance à l'énergie thermique et des vêtements pour la sélection de vêtements de travail non feu.

À l'aide de ces informations, il est maintenant facile de produire un modèle de base pour la sélection de vêtements de travail non feu, en tenant compte des niveaux de risque et des niveaux de performance des tests de transfert d'énergie thermique.

Le processus de base pour sélectionner un vêtement approprié pour une application donnée est d'abord d'identifier le type d'énergie thermique pour déterminer le test de résistance à l'énergie thermique auquel il doit être soumis, puis d'identifier le niveau de risque pour indiquer le niveau de performance dans ce test d'énergie thermique que le vêtement doit atteindre au minimum.

Le diable est dans les détails... Choisirez-vous la voie la plus facile ou la plus difficile ?

Il y a quelques années, j'ai écrit un article sur ma page Linkedin à propos d'un casse-tête régulier et permanent pour les fabricants d'EPI.

Nous avons une culture qui désire de plus en plus des réponses simples et les responsables de la sécurité sont des personnes occupées qui ont peu de temps pour s'attarder sur les détails. L'un des nombreux défis que doivent relever les fabricants d'EPI est le suivant : lorsqu'un client potentiel cherche une réponse simple et facile à une question telle que celle que nous avons abordée au début.

"Quelle est la tolérance à la chaleur de ce vêtement ?"
(ou en d'autres termes, "Ce vêtement protégera-t-il contre des températures de X Celsius ?")

La question est de savoir s'il faut donner la réponse facile ou difficile, d'autant plus que les pressions commerciales font que la tentation de prendre la voie facile et de donner la réponse facile est forte.

Pourtant, les deux réponses simples et évidentes à cette question ("oui" ou "non") sont, au mieux, trompeuses et, au pire, tout simplement fausses - mais ce sont les réponses que certains fabricants sont prêts à donner pour obtenir une commande rapide. Il est plus facile de prendre le chemin le plus facile... (bien que cela risque toujours d'entraîner des problèmes plus importants par la suite).

Mais le diable est toujours dans les détails, et pour répondre correctement à cette question et à de nombreuses autres questions similaires relatives aux EPI, il faut tenir compte des détails - souvent complexes.

En ce qui concerne les vêtements de travail non feu, il est essentiel de comprendre le rôle des différents types de transfert d'énergie thermique afin d'évaluer si un vêtement peut prévenir les brûlures dans une application donnée.

Un thème récurrent dans nos blogs et livres électroniques est qu'il ne suffit pas de s'assurer que les EPI sont certifiés selon une norme. Dans le cas des vêtements de travail anti-friction, cela se manifeste par le fait apparemment évident qu'un vêtement certifié EN 11612 peut ne pas convenir à toutes les applications anti-friction.

C'est un exemple classique ; les normes EN contiennent souvent des détails importants qui peuvent fournir au responsable de la sécurité efficace des informations et des outils utiles pour l'aider à s'assurer que l'EPI approprié est sélectionné et que les travailleurs sont correctement protégés.