Que sont les capteurs et instrumentation atex zones explosibles ?
Les capteurs et instruments ATEX (du français 'ATmosphères EXplosibles') sont des matériels électriques et mécaniques conçus pour fonctionner sans risque d'inflammation en atmosphère contenant gaz, vapeurs, brouillards ou poussières inflammables. La directive européenne 2014/34/UE (transposée en France par le décret 2015-799 du 1er juillet 2015) impose le marquage CE Ex pour tout équipement destiné à zone explosible. Les zones gaz sont classées 0 (présence permanente > 1 000 h/an, intérieur bacs hydrocarbures), 1 (présence occasionnelle 10 à 1 000 h/an, brides et accouplements), 2 (présence accidentelle < 10 h/an, périphérie unités process) selon NF EN 60079-10-1. Les zones poussières sont classées 20, 21, 22 selon NF EN 60079-10-2 (silos farine, broyage charbon). Les modes de protection (NF EN 60079 parties 1 à 31) incluent Ex d antidéflagrant, Ex e sécurité augmentée, Ex i sécurité intrinsèque (ia/ib), Ex n zone 2 uniquement, Ex t poussières, Ex p surpression interne.
En France, le marché de l'instrumentation ATEX pour pétrole-gaz et pétrochimie est dominé par les grands intégrateurs internationaux. Endress+Hauser France (siège Cernay 68 dans le Haut-Rhin, 750 salariés, CA 250 M€/an) fabrique transmetteurs de pression Cerabar, débitmètres Coriolis Promass, débitmètres électromagnétiques Promag, sondes niveau radar Micropilot, capteurs température Omnigrad, tous certifiés ATEX/IECEx. Emerson Process Management (Argenteuil 95) propose la gamme Rosemount (transmetteurs pression 3051, débitmètres Micro Motion Coriolis, niveau radar 5400/5900). Pepperl+Fuchs France (Quincieux 69 dans le Rhône, 90 salariés) est leader des barrières de sécurité intrinsèquement sûres Ex i et systèmes Fieldbus. Bartec France (filiale Bartec Allemagne) couvre équipements électriques ATEX. Stahl France (R. Stahl) et CEAG / Cooper Crouse-Hinds France complètent l'écosystème français d'instrumentation pour zones Ex.
Spécifications techniques et procédés de production
Principales familles de capteurs et instruments ATEX pour sites pétroliers :
Familles de produits et caractéristiques
| Famille instrument | Modes ATEX courants | Plage typique | Fournisseur français |
|---|---|---|---|
| Transmetteurs pression | Ex ia IIC T4/T5/T6, zones 0/1 | -1 à 700 bar, ± 0,025 % | Endress+Hauser Cernay 68 (Cerabar), Emerson Rosemount 3051 |
| Débitmètres Coriolis | Ex d ia IIC T4, zones 1/2 | 0,01 à 2 700 t/h, ± 0,1 % | Endress+Hauser Promass, Emerson Micro Motion |
| Débitmètres ultrasoniques gaz | Ex d IIB+H2 T4, zones 1/2 | 1 à 100 m/s, ± 0,5 % | Emerson Daniel, SICK MAIHAK, Krohne |
| Niveau radar bacs hydrocarbures | Ex ia IIC T6, zones 0/1 | 0,1 à 80 m, ± 1 mm | Endress+Hauser Micropilot, Emerson Rosemount 5900 |
| Capteurs température RTD/TC | Ex ia ib IIC T6, zones 0/1/2 | -200 à +1 100 °C, ± 0,1 °C | Endress+Hauser Omnigrad, Pyro-Controle Lyon |
| Barrières sécurité intrinsèque | Ex ia [ia] IIC, montage zone sûre | 4-20 mA, HART, Fieldbus | Pepperl+Fuchs Quincieux 69, MTL Eaton |
Grades et conditionnements commerciaux
- Transmetteurs de pression Endress+Hauser Cerabar PMC71 (Cernay 68) : capteur capacitif céramique, plage -1 à 400 bar, précision ± 0,025 %, certifié ATEX II 1G Ex ia IIC T4/T5/T6 Ga (zone 0), sortie 4-20 mA HART ou PROFIBUS PA.
- Débitmètres Coriolis Emerson Micro Motion F-Series (Argenteuil 95) : mesure débit massique gaz/liquides DN 1 à DN 250, plage 0,01 à 2 700 t/h, précision ± 0,1 %, certifié ATEX II 2G Ex d ia IIC T4 Gb (zone 1) et SIL 3 selon IEC 61508.
- Niveau radar bacs Endress+Hauser Micropilot FMR62 (Cernay 68) : technologie FMCW 80 GHz, plage 0,4 à 80 m, précision ± 1 mm sur hydrocarbures, certifié ATEX II 1G Ex ia IIC T6 Ga (zone 0 bacs), interface HART et WirelessHART.
- Barrières sécurité intrinsèque Pepperl+Fuchs Quincieux 69 (KFD2 et HiC-Series) : interface 4-20 mA HART entre instrument zone 1 (Ex ia) et automate zone sûre, courant limité < 100 mA, tension < 28 V, certifié ATEX II (1)G [Ex ia] IIC.
- Capteurs température Pyro-Controle Lyon (groupe Spirax-Sarco) : sondes RTD Pt100 et thermocouples K/N/S, plage -200 à +1 100 °C, doigt de gant inox 316L ou Hastelloy, certifié ATEX II 1G Ex ia IIC T6 Ga avec transmetteur intégré tête.
Normes et réglementations
Référentiels normatifs et réglementaires applicables à l'instrumentation ATEX :
- Directive ATEX 2014/34/UE : directive européenne du 26 février 2014 sur les appareils et systèmes destinés à être utilisés en atmosphères explosives, marquage CE Ex obligatoire.
- Schéma IECEx : certification internationale IEC pour équipements atmosphères explosives, schéma CB reconnu hors UE (États-Unis, Canada, Australie, Russie, Moyen-Orient).
- NF EN 60079-0 : exigences générales équipements pour atmosphère explosive gaz, classification groupes IIA propane, IIB éthylène, IIC hydrogène/acétylène, classes T1 à T6 températures surface.
- NF EN 60079-1 : antidéflagrant Ex d, enveloppe résistant à l'explosion interne sans transmission vers atmosphère externe, applicable zones 1 et 2.
- NF EN 60079-11 : sécurité intrinsèque Ex i (ia zone 0, ib zone 1, ic zone 2), limitation énergie électrique sous seuils d'inflammation gaz.
- NF EN 60079-31 : protection par enveloppe Ex t pour poussières combustibles, applicable zones 20/21/22 (silos, broyage, manutention).
Procédés industriels détaillés
Étapes d'ingénierie et déploiement de l'instrumentation ATEX sur un site pétrolier :
Zonage ATEX et étude de risque
Étude de zonage ATEX par bureau d'études (Bureau Veritas, Apave, Dekra, Socotec) : analyse fuites potentielles gaz/vapeurs, calcul zones 0/1/2 selon NF EN 60079-10-1, cartographie HAZID, document DRPCE (Document Relatif à la Protection contre les Explosions).
Sélection mode de protection ATEX
Sélection des modes de protection selon zone : Ex ia obligatoire en zone 0, Ex d ou Ex e en zones 1, Ex n en zone 2 uniquement, Ex t pour poussières, Ex p pour locaux sous pression. Choix groupe gaz (IIA propane, IIB éthylène, IIC hydrogène) et classe T (T6 = 85 °C max surface).
Spécification des instruments
Spécification instruments par ingénierie process (Endress+Hauser, Emerson, Yokogawa, Schneider) : transmetteurs P/T/F/L avec certificat ATEX/IECEx, intégration HART ou Fieldbus PROFIBUS PA / Foundation Fieldbus, barrières Ex i Pepperl+Fuchs si automate zone sûre.
Câblage et armoires conformes
Câblage et armoires conformes ATEX : câbles armés acier galvanisé Ex e, presse-étoupes Ex d Hawke ou CMP, armoires inox 316L Ex e ou Ex d certifiées (Atex-Delvalle Mer 41, R. Stahl), montage selon NF EN 60079-14 (sélection et installation).
Mise en service et vérification
Mise en service et vérification ATEX selon NF EN 60079-17 (inspection et maintenance) : contrôle visuel, contrôle approfondi tous les 3 ans par personnel qualifié Ex 002, traçabilité dans registre ATEX, certification Bureau Veritas ou Apave.
Maintenance ATEX et réparation
Maintenance ATEX par personnel certifié Ex 002 / 003 / 004 / 005, réparation en atelier agréé selon NF EN 60079-19 (réparation, révision et reconstitution), remplacement composants Ex par pièces certifiées identiques, mise à jour registre.
Le marché français
Le marché français de l'instrumentation ATEX pour pétrole-gaz, pétrochimie et chimie représente environ 280 à 350 M€/an en 2024-2025, intégré dans un marché européen de 2,5 à 3 Md€/an. Les principaux clients sont les raffineries TotalEnergies (Donges 44, Gonfreville 76, Feyzin 69, Grandpuits 77), Petroineos Lavera 13, Esso Fos-sur-Mer 13, les terminaux GNL Elengy Montoir-de-Bretagne 44 et Fos-Cavaou 13, les pétrochimies Naphtachimie Lavera 13, INEOS Lavera 13 et Sabic Gendorf, ainsi que les sites Air Liquide Cryocap Port-Jérôme 76 (captage CO2) et les unités SAF biocarburants TotalEnergies La Mède 13 et Grandpuits 77.
Endress+Hauser France (Cernay 68, 750 salariés, CA 250 M€/an, filiale du groupe suisse Endress+Hauser présent dans 60 pays avec 16 000 salariés et CA 3,7 Md CHF) est le premier fournisseur d'instrumentation process en France avec une part de marché estimée à 25-30 %. Emerson Process Management (siège France Argenteuil 95, 600 salariés, CA 200 M€/an France) est numéro 2 avec gammes Rosemount, Micro Motion, Daniel. Yokogawa France et Siemens Process Industries complètent l'oligopole. Pepperl+Fuchs France (Quincieux 69, 90 salariés) leader des barrières Ex i et systèmes Fieldbus. Le segment IIoT industriel et capteurs sans fil WirelessHART (Emerson) ou WirelessNAMUR (Endress+Hauser) connaît une croissance de +15 %/an en remplacement de capteurs filaires.
Endress+Hauser investit 50 M€ entre 2024 et 2027 dans la modernisation de son site Cernay 68 (extension 5 000 m² production, nouvelle ligne assemblage débitmètres Coriolis Promass Q, certification cleanroom pour capteurs pharmaceutiques). Emerson développe la plateforme Plantweb Digital Ecosystem combinant capteurs intelligents, AMS Device Manager et analytique Edge IoT. Pepperl+Fuchs Quincieux 69 (CA France 40 M€/an, +8 %/an) renforce sa gamme Ethernet-APS (Advanced Physical Layer) successeur de Foundation Fieldbus et PROFIBUS PA. Le segment captage CO2 (CCS) crée un nouveau marché spécifique (capteurs CO2 supercritique 31 °C, 73 bar, débit CO2 dense) estimé à 100 M€ d'ici 2030 en France avec projets Dunkerque 59 et Port-Jérôme 76.
Applications et débouchés industriels
Programmes et référentiels publics encadrant la sécurité ATEX en France :
- Directive ATEX 1999/92/CE (Workplace) : exigences minimales pour la santé et la sécurité des travailleurs susceptibles d'être exposés au risque d'atmosphères explosives, transposition décret 2002-1553 du 24 décembre 2002.
- Directive ATEX 2014/34/UE (Product) : exigences appareils et systèmes destinés zones explosives, transposition décret 2015-799 du 1er juillet 2015, marquage CE Ex obligatoire.
- Code du Travail articles R. 4227-42 à R. 4227-54 : prévention du risque ATEX, élaboration du document relatif à la protection contre les explosions (DRPCE) obligatoire.
- Arrêté 8 juillet 2003 : règles techniques et reconnaissance des organismes notifiés pour la certification des appareils ATEX en France (LCIE, INERIS, Bureau Veritas).
- Programme INERIS sécurité industrielle : recherche et expertise sur risques ATEX, contribution normes IEC 60079, formation personnel Ex certifié.
Questions fréquentes
Qu'est-ce qu'un équipement ATEX ?
Un équipement ATEX est un appareil électrique ou mécanique conçu et certifié pour fonctionner en atmosphère explosive (gaz, vapeurs, brouillards ou poussières inflammables) sans risque de provoquer une inflammation. La directive européenne 2014/34/UE (transposée en France par décret 2015-799 du 1er juillet 2015) classe les équipements en 3 catégories : catégorie 1 (très haute sécurité, zone 0 gaz / zone 20 poussières, présence permanente atmosphère explosive), catégorie 2 (haute sécurité, zones 1/21, présence occasionnelle), catégorie 3 (sécurité normale, zones 2/22, présence accidentelle). Le marquage CE Ex est obligatoire avec format type 'CE 0080 Ex II 1G Ex ia IIC T6 Ga' indiquant la catégorie, le mode de protection, le groupe de gaz et la classe de température maximale de surface. La certification est délivrée par organismes notifiés (LCIE en France, PTB Allemagne, KEMA Pays-Bas) après tests selon normes NF EN 60079 (gaz) ou NF EN 60079-31 (poussières).
Quelle différence entre Ex d et Ex i ?
Ex d (antidéflagrant, 'flameproof') et Ex i (sécurité intrinsèque, 'intrinsic safety') sont deux modes de protection ATEX différents avec philosophies opposées. Ex d (NF EN 60079-1) utilise une enveloppe métallique robuste (fonte, aluminium, inox) suffisamment résistante pour contenir une explosion interne sans transmettre flammes/gaz chauds vers l'atmosphère extérieure. Applicable zones 1 et 2 gaz, convient à instruments puissance moyenne à élevée (moteurs, démarreurs, transmetteurs). Ex i (NF EN 60079-11) limite l'énergie électrique disponible sous le seuil d'inflammation du gaz (typiquement < 1,2 V, < 100 mA, < 25 µJ pour IIC hydrogène) via barrières de sécurité (Pepperl+Fuchs, MTL Eaton) placées en zone sûre. Applicable zones 0, 1, 2 (Ex ia = zone 0, Ex ib = zone 1, Ex ic = zone 2). Avantages Ex i : maintenance sous tension, câblage standard non armé, sécurité par conception. Inconvénients : limité aux instruments faible puissance (capteurs 4-20 mA, transmetteurs HART).
Qui sont les fournisseurs français d'instrumentation ATEX ?
Endress+Hauser France (siège Cernay 68 Haut-Rhin, 750 salariés, CA 250 M€/an, filiale groupe suisse) est leader avec gammes complètes : Cerabar pression, Promass Coriolis, Promag électromagnétiques, Micropilot radar niveau, Omnigrad température, tous certifiés ATEX/IECEx. Emerson Process Management (Argenteuil 95, 600 salariés France) propose Rosemount 3051 pression, Micro Motion débitmètres, niveau radar 5400/5900, vannes Fisher avec actionneurs Ex d. Pepperl+Fuchs France (Quincieux 69, 90 salariés) leader des barrières Ex i et systèmes Fieldbus PROFIBUS PA. Bartec France (filiale Bartec Allemagne) couvre équipements électriques ATEX. R. Stahl, CEAG/Cooper Crouse-Hinds, Atex-Delvalle Mer 41 (coffrets inox), Pyro-Controle Lyon (capteurs température). Côté barrières Ex i, MTL (Eaton) et Stahl complètent. Côté instrumentation française, Krohne France a une présence historique pour débitmètres.
Combien coûte la mise en conformité ATEX d'un site industriel ?
Le coût de mise en conformité ATEX d'un site industriel (raffinerie, pétrochimie, stockage hydrocarbures) varie considérablement selon la taille et l'état initial : de 0,5 M€ pour un dépôt pétrolier classique à 20-50 M€ pour une raffinerie. Une raffinerie typique 5-10 Mt/an dépense 2-5 M€/an en maintenance ATEX courante (inspection triennale NF EN 60079-17 par personnel Ex 002 certifié, remplacement composants vieillissants, mise à jour registre ATEX). Une remise à niveau majeure (passage capteurs analogiques anciens vers IIoT WirelessHART, modernisation barrières Ex i, remplacement câblage armé Ex e) représente 5-15 M€ tous les 15-20 ans. Le DRPCE (Document Relatif à la Protection contre les Explosions, obligatoire selon décret 2002-1553) coûte 30-150 k€ d'études par un bureau certifié (Apave, Bureau Veritas, Dekra, Socotec). La formation personnel Ex 001-005 (4 niveaux INERIS) coûte 800-2 500 €/personne. L'IRC (Inspection de Reconfirmation de Conformité) triennale par organisme habilité coûte 50-200 k€ pour une raffinerie complète.