Atmosphères explosives : faire voler un drone là où une seule étincelle peut être fatale

Une explosion nécessite trois éléments réunis : un combustible (gaz, vapeur ou poussière inflammable), de l’oxygène et une source d’inflammation. Un gaz ne brûle que lorsqu’il est mélangé à l’air dans une certaine plage (entre la limite inférieure et la limite supérieure d’explosivité, LIE et LSE). Dans une installation, on ne peut pas éliminer complètement le combustible et l’oxygène ; la sécurité repose donc sur l’exclusion des sources d’inflammation. Or un drone est un concentré de sources d’inflammation.

La série internationale IEC 60079 et les directives européennes ATEX classent les lieux selon la fréquence et la durée de présence d’une atmosphère explosive : zones 0/1/2 pour les gaz, zones 20/21/22 pour les poussières. Le Japon applique le même concept et nomme les zones gaz 0種場所, 1種場所 et 2種場所. Chaque zone fixe le niveau de protection contre les explosions exigé pour le matériel qui y est introduit.

Les modes de protection comprennent la sécurité intrinsèque (Ex i), qui limite l’énergie du circuit en deçà de ce qui peut enflammer le gaz ; les enveloppes antidéflagrantes (Ex d), qui contiennent une explosion interne ; et la surpression interne (Ex p), qui remplit l’enveloppe d’air propre. Le matériel doit aussi correspondre au groupe de gaz (IIA/IIB/IIC) et à une température de surface maximale (classe de température T1–T6). Au Japon, le matériel électrique protégé contre les explosions utilisé en zones dangereuses doit en principe passer un examen de type (型式検定).

On rencontre des atmosphères explosives autour des équipements des installations de procédé, au niveau des brides et des vannes des tuyauteries d’usine, à l’intérieur et sur le toit des réservoirs de stockage, dans les égouts où s’accumulent méthane et sulfure d’hydrogène, et dans les mines avec le méthane et la poussière de charbon. Ce sont tous des lieux dangereux pour les personnes, d’où l’intérêt des drones — et aussi ceux où la préparation avant l’entrée d’un drone est la plus lourde.

• Obtenez d'abord le plan de zonage : superposez la trajectoire de vol au plan de classement des zones dangereuses de l'exploitant. Décollage, atterrissage et changements de batterie se font toujours en zone non dangereuse.
• Inscrivez-le sur le permis de travail : un drone est souvent traité comme l'introduction d'une source d'inflammation ou d'un équipement électrique. Notez l'aéronef, les batteries, la zone et l'heure de vol sur le permis et ne volez qu'une fois approuvé.
• Mesurez le gaz avant l'entrée, pendant le vol et jusqu'à la fin : mesurez les gaz inflammables (en % de la LIE), l'oxygène, et le sulfure d'hydrogène ou le monoxyde de carbone. De nombreux sites arrêtent le travail quand les gaz inflammables dépassent une fraction donnée de la LIE (p. ex. 10 %) selon leurs propres normes.
• Décidez d'abord des critères d'interruption : si une alarme gaz se déclenche, où l'aéronef se pose-t-il ? Planifiez la récupération d'un aéronef à batterie qui tombe dans une zone.
• Gérez les batteries : n'utilisez jamais de packs endommagés ou gonflés, chargez hors des zones classées, et suspectez un emballement thermique dans toute batterie accidentée.

Au Japon, la loi sur la sécurité et la santé au travail et son ordonnance restreignent le matériel électrique dans les lieux présentant un risque d’explosion ou d’incendie, et le matériel protégé contre les explosions est soumis à un examen de type. Pour l’utilisation de drones dans les complexes pétrochimiques et installations similaires, l’Agence de gestion des incendies et des catastrophes, le ministère de la Santé, du Travail et des Affaires sociales et le ministère de l’Économie, du Commerce et de l’Industrie ont publié conjointement des lignes directrices (première édition en 2019, Ver3.0 en 2022) qui traitent de la prise en compte des zones dangereuses et des conditions d’exploitation. Les vols en extérieur sont aussi soumis aux règles de vol aéronautiques. Vérifiez séparément les procédures relevant de l’aéronautique, de la sécurité au travail et des services d’incendie (matières dangereuses).

En Europe, les directives ATEX couvrent à la fois les équipements (2014/34/UE) et les lieux de travail (1999/92/CE) ; au niveau international, IECEx gère un système de certification des équipements protégés contre les explosions. Voir aussi : manque d’oxygène et gaz toxiques, espaces confinés, chaleur, réglementations dans le monde.

• Drones antidéflagrants capables de voler : envelopper batterie, moteurs et radios dans une protection à sécurité intrinsèque ou antidéflagrante fait exploser le budget de poids et d'autonomie ; peu d'aéronefs ont atteint la certification.
• Intérieur des zones 0/1 en service : la demande pour regarder à l'intérieur sans arrêt est forte, mais l'arrêt et le dégazage restent la norme.
• Latence et biais des mesures de gaz : les détecteurs mettent du temps à réagir et le souffle des hélices brasse le gaz, de sorte que le lieu et le moment de la mesure ne correspondent pas forcément à ceux où se trouve l'aéronef.
• Récupération après un crash : qui récupère un aéronef tombé dans une zone classée, et comment ? De nombreux sites n'ont encore aucune procédure.

Des batteries et une électronique légères à sécurité intrinsèque sont devenues réalisables, et des aéronefs certifiés effectuent des rondes régulières au-dessus des zones 2. Ils embarquent des détecteurs de gaz ; lorsqu’ils détectent une fuite, ils se retirent d’eux-mêmes hors de la zone et signalent l’emplacement et la concentration aux exploitants. Seule la règle à l’intérieur des réservoirs en zone 0 reste « arrêter, vider, mesurer d’abord » — et une limite aussi claire est en soi ce qui protège les personnes. Telle est la perspective de la rédaction.