Polycopié De Cours [625090]

SECURITE DES
INSTALLATIONS ET DES
EQUIPEMENTS INDUSTRIELS
Cours L3 HS I
Dr. BENKHEDJA BENTATA HOUARIA
UNIVERSITE DES SCIEN CES ET DE LA TECHNOL OGIE D’ORAN – MB-

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Contenu de la matière

 Chapitre I ………………………….. ………………………….. ………………………… 1
Rappel du contexte du dispositif normatif de la sécurité des installations et des équipements
industriels ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 2
 Chapitre II ………………………….. ………………………….. ……………………….. 4
Technologie et définitions ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 5
 Chapitre III ………………………….. ………………………….. ……………………… 4
Sécurité des installations ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 5
 Chapitre IV ………………………….. ………………………….. ………………………. 4
Sécurité des machines et équipements : distance de sécurité, protecteurs, autres dispositifs de
sécurité (détecteurs, arrêts d’urgences,…) ………………………….. ………………………….. ………………. 5
 Chapitre V ………………………….. ………………………….. ……………………….. 4
Sûreté de fonctionnement des machines : Circuits de commandes automates programmables,
systèmes instrumentés de sécurité ………………………….. ………………………….. …………………………. 5

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Objectifs :

Diagnostiquer les situations de dangers dans les installations ou bien
lors de l’utilisation des machines, définir les zones de sécurité,
comprendre le fonctionnement et l’usage des machines

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Notations

APD : Analyse préliminaire des dangers
APR : Analyse préliminaire des risques
HAZID : HAZard Identifi cation – Identifi cation des risques (APR, procédés, construction, …).
HAZOP : HAZard & Operability – Analyse des risques et opérabilité – HAZOP quantifi ée. What –
If – Check -List : complémentarité avec la méthode HAZOP, intérêts et limites.
LOPA (Layer Of Protection Analysis) : principe, détermination des IPL (Independant Protection
Layers), évaluation d u besoin d’une SIF (Safety Instrumented Function), avec SIL (Safety
Integrity Level) associé. Préparation et animation des revues. Complémentarité avec la méthode
HAZOP, intérêts et limites.
APD : Analyse Préliminaire des Dangers,
AMDE : Analyse des Modes de Défaillances et de leurs Effets,
MDS : Méthode du Diagramme de Succès, MTV Méthode de la Table de Vérité,
MAC : Méthode de l’Arbre des Causes,
MCPR : Méthode des Combinaisons de Pannes Résumées,
MACQ : Méthode de l’Arbre des Conséquences,
MDCC : Méthode du Diagramme Causes -Conséquences,
MEE : Méthode de l’Espace des Etats.

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Chapitre I
Rappel du contexte du dispositif normatif de la sécurité des installations et des
équipements industriels

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I.1. Rappels

I.1.1 Sécurité :
La sécurité peut être définie comme un état de confiance vis -à-vis de risques encourus. La
sécurité peut concerner :
– sécurité (individuelle),
– sécurité des installations industrielles,
– sécurité des produits.
La sécurité vise à réduire les risques , sur le plan environnemental , social , économique , générés
par l'activité de l'entreprise sur un plus long terme.
Nous allons étudier seulement les aspects liés à la sécurité industrielle les équipements , les
installation s dont il faud ra éviter la défaillance ou la détérioration. Les mesures de sécurité
peuvent être classées en :
1. Mesures de sécurité actives : Elles ont pour but de réduire la probabilité des
incidences, de réduire le nombre d' accidents , de la même façon que la prévention
primaire réduit le risque de déclaration ou d'incidence des maladies ;
2. Mesures de sécurité passives : Elles ont pour but de réduire les conséquences des
accidents , de la mê me façon que la prévention secondaire réduit les conséquences et
les suites des maladies, une fois que celles -ci sont déclarées. Un exemple typique de
sécurité passive est la ceinture de sécurité . La loi impose aux automobilistes de
s'attacher à leur siège avec une ceinture de sécurité .

I.1.2 Installations :
Une installation constitué d’un ensemble d’appareils qui se trouvent dans un même lieu.
I.1.3 Équipements industriels :

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La notion d' équipement représente l'ensemble des accessoires fonction nels, appareils ou
machines .
En générale des machines qui représente un ensemble de pièces ou d'organes liés entre eux,
dont au moins un est mobile, auxquels sont associés, selon les besoins, des actionneurs, des
circuits de commande et de puissance, réunis de façon solidaire en vue d'une application définie,
notamment pour la transformation, le traitement, le déplacement e t le conditionnement d'un
matériau.

Sécurité des installations et des équipements industriels

I.1.4 Process
Ensemble des étapes ou des réglages , secrets ou non, qui permettent le bon fonctionnement d’un
procédé industriel .

I.1.5 Normalisation/réglementation
Le mot norme vient du latin « norma » qui désigne un état, moyen, considéré comme une
règle à suivre. Le choix d'appliquer une norme est un acte volontaire du concepteur, du fabricant
ou de l'utilisateur de matériel. Ainsi, il doit être clair que, lors de l'établissement d'une norme,
même si des valeurs limites sont données, elles ne doivent être considérées que comme des
valeurs de référence. Les spécifications techniques détaillées des produits ou des matériels
auxquels elles s'appliquent. Elles visent à harmoniser uniquement les exigences essentielles
auxquelles doivent satisfaire les produits pour un organisme de normalisation qu’il soit locale ou
international comme :
Algérie : l’institut Algérien de Normalisation (IANOR)
France : l’insti tut Algérien de Normalisation ( AFNOR)
Europe : CEN, CENELEC et l'ETSI …
ISO est considéré comme le principal organisme mondial de normalisation.
Exemples de normes :
Normes Algériennes

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• NA 5268/NF P 98 -086:1992 travaux publics
• NA 464/NFP18 -594: 2004 Granulats
• NA 778/NFP18 -011:1985 Bétons
• NA 5225/EN 12606 -2:1999 Bitumes
Normes canadiennes
• CSA Z432 Sécurité des machines
• CSA Z434 Sécurité des robots industriels
• CSA Z460 Maîtrise des énergies dangereuses
Normes américaines
• ANSI B11 Série de normes particulières à certaines machines

Une structuration en 3 niveaux :
Normes de type A : normes fondamentales de sécurité, contenant des notions fondamentales, des
principes de conception et des aspects généraux relatifs aux machines
Normes de type B : normes qui traitent
Normes de type C : normes de sécurité par catégorie de machines, qui traitent des spécifications
de sécurité détaillées s’appliq uant à une machine particulière ou à un groupe de machines
– Iso :
C’est l’abréviation de l'Organisation internationa le de normalisation (ISO) , qui est classés par
domaines. Certaines normes peuvent apparaître dans plusieurs domaines exemple :
 ISO 9000 : Systèmes de management de la qualité – principes essentiels et vocabulaire
 ISO 9001 : Systèmes de management de la qualité – Exigences
 ISO 9004 : Systèmes de managemen t de la qualité – Lignes directrices pour l'amélioration
des performances
 ISO 14001 : Environnement
I.1.6 Danger :
Danger , ou phénomène dangereux représente t oute situation dans laquelle une personne est
exposée à un ou plusieurs causes capables de provoquer une lésion ou une atteinte à la santé.

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Il faut faire la différence entre danger et risque , entre sécurité et sûreté .
I.1.7 Zone dangereuse :
Toute zone située à l’intérieur ou autour d ’une machine et qui présente un risque pour la santé, la
sécurité ou l’intégrité physique des travailleurs.

– Quelques phénomènes associés aux éléments à risque :
On peut citer : Batteries, Charges explosives, Fluides sous pression, Générateurs électriques,
Pompe, Ventilateurs, Interrupteurs, dispositifs de mise en route, Énergie sous toutes ses formes,
Catalyseurs chimiques, Combustibles, Conteneurs sous pression, Dispositifs de chauffage,
Machines tournantes, Objets susceptibles de tomber, Etc.
1. DOMAINE MEC ANIQUE Fissuration , Déformation, Usure , Corrosion
sous tension , Oxydation, Précontraintes ,
Cisaillement , Frottement , Vibration,
Adhérence , Réaction …etc.
2. DOMAINE “HYDRAULIQUE –
PNEUMATIQUE – GAZ”
Coup de bélier , Onde de choc , Turbulence ,
Couplage fluide – Structure , Vaporisation ,
Condensation , Solidification …etc.
3. DOMAINE CHIMIQUE
Absorption , Auto -ignition , Ionisation,
Électrolyse , Décomposition , Polymérisation ,
Affinité , Corrosion , Précipitation …etc.

I.2. Technologie
La technologie est l'étude des outils et des techniques. Le terme désigne tout ce qui peut être dit
aux diverses périodes historiques sur l' état de l'art en matière d' outils et de savoir -faire. Il inclut
l'art, l'artisanat , les métiers , les sciences appliquées et éventuellement les connaissances . Par
extension, il désigne les systèmes ou méthodes d'organisation qui permettent telle ou telle
technologie, ainsi que tous les domaines d'études et les produits qui en résultent.

 Le schéma fonctionnel :
Le schéma fonctionnel , appelé aussi schéma -bloc, schéma de principe ou en anglais block
diagram , est la représentation graphique simplifiée d'un procédé relativement complexe
impliquant plusieurs unités ou étapes. Il est composé de blocs connectés par des lignes d'action . Il
est utilisé principalement en automatique , en traitement du signal , en génie chimique et en
fiabilité .

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I.2.1 Un schéma de procédé :

Un schéma de procédé (process flow diagram ou PFD en anglais) est un diagramme utilisé en
ingénierie (génie chimique , systèmes de transport, etc.) pour décrire les flux de matières et les
équipements principaux d'un procédé. Seuls les équipements e n contact direct avec les produits
chimiques ainsi que les moyens de transport de ceux -ci (pompes, tuyaux,…) sont représentés.

I.2.2 Schéma P&ID :

Un schéma tuyauterie et instrumentation (en anglais Piping and instrumentation diagram ou
Process and instrumentation diagram , abrégé P&ID) est un diagramme qui définit tous les
éléments d'un procédé industriel. Il est le schéma le plus précis et le plus complet uti lisé par les
ingénieurs pour la description d'un procédé.
Il se distingue du schéma de procédé par l'ajout des éléments de contrôle, les armatures, les
détails sur l'isolation et la protection des installations et la position coordonnées des installations
les unes par rapport aux autres.

I.2.3 Symboles :

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Les installations ainsi que les vannes et les éléments de contrôle sont décrits par des symboles.

I.2.4 Notation :

Propriété
mesurée Indication Enregistrement
Contrôle Contrôle
Régulation Affichage
et Contrôle
Débit (Flow
rate) F FI FR FC FIC FRC
Niveau (Level) L LI LR LC LIC LRC
Pression
(Pressure) P PI PR PC PIC PRC
Analyse Q QI QR QC QIC QRC Tuyau
Tuyau isolé
Pompe
(général)
Réacteur à
double
manteau
Citerne
Réacteur
avec demi –
tubes

Ventilateur
Bouteille de
gaz
Colonne
Four ,
incinérateur
Tour de
refroidissement
Séchoir ,
évaporateur
Échangeur de
chaleur
Échangeur de
chaleur
Échangeur
de chaleur à
plaques
Vanne
Vanne de
contrôle
Vanne
manuelle

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qualitative
(Quality)
Radiation
(Radiation) R RI RR RC RIC RRC
Température
(Temperature) T TI TR TC TIC TRC
Poids (Weight) W WI WR WC WIC WRC

Quelques exemples :

MV (Manipulated Output Value) ; PV=Process Variable (mesure) ; LSH=Level S witch High
LSL=Level Switch Low ; PSH=Pressure Switch High ; PSL=Pressure Switch Low
PSV=Pressure Safety Valve (soupape)

 Schéma de quelques instruments :

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 Panneaux et Pictogrammes :

La réglementation sur le contenu des étiquettes liées aux produits et mélanges chimiques a
changé, en application du nouveau règlement européen CLP (classification, labelling, packaging).
Celui -ci s’aligne sur le règlement international ad opté par les Nations unies (GHS).
Neuf pictogrammes seront désormais utilisés en fonction des dangers représentés. Les nouvelles
étiquettes remplacent les célèbres carrés orange.

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Les 28 classes de danger définies par le règlement CLP :
 Classes de danger physique : explosibles, gaz inflammables, aérosols inflammables, gaz
comburants, gaz sous pression, liquides inflammables, matières solides inflammables,
substances et mélanges autoréactifs, liquides pyrophoriques, matières solides
pyrophoriques, su bstances et mélanges auto -échauffants, substances et mélanges qui, au
contact de l’eau, dégagent des gaz inflammables, liquides comburants, matières solides
comburantes, péroxydes organiques, substances ou mélanges corrosifs pour les métaux
 Classes de dang er pour la santé : toxicité aigüe, corrosion cutanée/irritation cutanée,
lésions oculaires graves/irritation oculaire, sensibilisation respiratoire, sensibilisation
cutanée, mutagénicité sur les cellules germinales, cancérogénicité, toxicité pour la
reprod uction, toxicité systémique pour certains organes cibles (exposition unique),
toxicité systémique pour certains organes cibles (expositions répétées), danger par
aspiration
 Classes de danger pour l'environnement : danger pour le milieu aquatique, dangereux
pour la couche d'ozone
Analyse des accidents du travail :

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L’analyse des accidents du travail et des maladies professionnelles a pour but de déterminer la
régularité de leurs apparitions, l’analyse des traumatismes se fait à l’aide des méthodes
suivantes :
 Méthode statiques : cette méthode qui se base sur le calcul du nombre d’accidents pour
une durée de temps déterminée , cette méthode utilise deux facteurs qui sont :
– Le taux de fréquence : il représente le rapport entre le nombre d’accidents (A) avec arrêt
de travail pour une durée de temps déterminée (mois, jours, trimestre…) et le nombre
d’heures ouvrables ayant été travaillé par tous le personnel durant la même période .
𝑇𝑓= 𝐴×106
𝐻 (𝑒𝑞. 2)
– Taux de gravité : c’est le rapport du taux de fréquence est le nombre de journées perdue
(P) à cause des accidents et le nombre d’heures ouvrable ayant été travaillés pour tous le
personnel pour la même durée.
𝑇𝑔= 𝑃×103
𝐻 (𝑒𝑞.2)
 Méthode topographi que : consiste à répartir sur le plan de masse de l’usine tous les points
ou ont lieu des accidents afin de déterminer les zone dangereuses.
 Méthode monographique : elle consiste à étudier les conditions ou l’accident a eu lieu afin
de déterminer la cause exacte des accidents.

Analyse des affections professionnelles :

Afin d’évaluer le niveau des affections professionnelles dans l’industrie on a recours aux indices
statistiques suivants :
Intensité des affections professionnelles :
𝐼=𝑁1
𝑃1×100 (𝑒𝑞.3)
N1 : Nombre de travailleur atteints par des affections aigues
P1 : nombre de travailleurs total dans l’entreprise
Poids spécifique des affections professionnelles en fonction d’une nocivité donnée.
𝑃=𝑁2
𝑃2×100 (𝑒𝑞.3)

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N2 : nombre d’ouvriers atteints d’infections professionnelles à partir d’une nocivité donnée
P2 : nombre total d’ouvriers soumis à l’action de cette nocivité
Fréquence de naissance des maladies professionnelles à partir d’une nocivité
donnée
𝐹=𝑁3
𝑃3×100 (𝑒𝑞.3)

N3 : nombre de maladies professionnelles ayant apparues sous l’ action d’une nocivité déterminé
P3 : nombre total d’ouvriers soumis à l’action de la nocivité en question
Gravité des affections professionnelles
𝐺=𝑁4
𝑃4×100 (𝑒𝑞.3)

N4 : nombre de maladies professionnelles ayant entrainées une invalidité ou ayant eu une issue
fatal
P4 : nombre total de maladies professionnelles dans l’entreprise

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Chapitre II
Technologie s et appareils de mesures

II.1 But

Les appareils de mesures permettent de connaitre certains points d’une fabrication. Ils
donnent la possibilité d’agir sur le procédé de fabrication de manière à obtenir la qualité et la

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quantité de produits finis conformément à certaines spécific ations dans les meilleures conditions
de sécurité.
Pour cela les appareils donnent une information permettant d’effectuer des contrôles .

Principes de mesures
Un appareil de mesure, on dit aussi appareil de contrôle, peut être basé sur plusieurs méthodes les
méthodes sont :

Directe Indirecte D’opposition
Mesure d’une longueur avec
un mètre étalon Mesure par l’intermédiaire
d’une loi comme E=vt Balance à double plateaux

*Une mesure par opposition peut être en même temps directe ou indirecte .

II.2 Fonction d’un appareil de mesure ou de contrôle :
L’appareil peut remplir une ou plusieurs fonctions qui sont :
 Indication : l’appareil est indicateur lorsqu’il donne la mesure par l’intermédiaire d’une
aiguille se déplaçant sur un c adran gradué, ou l’inverse ; il peut être à indication continue
ou discontinue.
 Enregistrement : il donne la mesure par inscription sur papier (diagramme) continu ou
discontinu .
 Intégration : donne la somme des mesures instantanées. (ex : capteur d’électr icité)
 Signalisation : ce type d’appareil donne un signal sonore, lumineux, ou autre lorsque la
variable atteint une valeur critique définie préalablement.
 Régulation : la mesure est utilisée pour commander un servomécanisme pour effectuer
des corrections.
Analyse dimensionnelle :
L’analyse dimensionnelle est une méthode mathématique utile pour la vérification
d’équation, pour la recherche de la validité de formules empiriques ou vérifié des
relations physique entre elles.
grandeur Symbole unité
surface A m2

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volume V m3
vitesse V m/S
Accélération G ou gama m/s2
Vitesse angulaire W S-1
masse M Kg
puissance P Watt (Nm/s)
Viscosité cinématique Mu m2 / st= 10 -4 m2
Viscosité dynamique Nu Nm/s2
Débit Q m3/s
force F N

Instruments :
L'instrumentation est utilisée dans divers domaines et secteurs d'activités ( industrie , recherche et
développement , universités , etc.). Elle va par exemple permettre :
 d'automatiser ;
 de faire des tests sur des produits (exemple : crash test ) ;
 d'observer des phénomènes ( travaux pratiques dans l'éducation) ;
 de simuler des vieillissements (tests répétitifs) ;
 de faire des contrôles qualité (sur des chaînes de production ) ;
 d'alerter ou de surveiller.
La chaîne d'instrumentation se constitue de la manière suivante :
Grandeur physique → Capteur → Conditionnement et Traitement du signal → Exploitation.
Le capteur va transformer une grandeur ph ysique en signal (le plus souvent électrique)
exploitable. On distingue deux grandes familles de capteurs : passifs et actifs. Selon la famille, le
conditionnement va être différent.
1. Après un capteur passif

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Si le capteur est résistif (la grandeur physique fait évoluer une valeur de résistance), on pourra
utiliser un pont de résistances. Si le capteur est réactif (la grandeur physique fait évoluer une
valeur d'impédance), on pourra avoir recours à un montage potentiométrique ou un oscillateur.
2. Après un capte ur actif
Il faudra généralement amplifier le signal avec un amplificateur simple ou un amplificateur
d'instrumentation selon les cas.
Le capteur doit être :
Etendue de mesure : Valeurs extrêmes pouvant être mesurée par le capteur.
Résolution : Plus petite variation de grandeur mesurable par le capteur.
Sensibilité : Variation du signal de sortie par rapport à la variation du signal d'entré e.
Précision : Aptitude du capteur à donner une mesure proche de la valeur vraie.
Rapidité : Temps de réaction du capteur. La rapidité est liée à la bande passante.
Linéarité : représente l'écart de sensibilité sur l'étendue de mesure
Grandeur physique don t la variation peut modifier la réponse du capteur :
• Température : modifications des caractéristiques électriques, mécaniques et dimensionnelles •
Pression, vibrations : déformations et contraintes pouvant altérer la réponse • Humidité :
modification des propriétés électriques (constante diélectrique ou résistivité). Dégradation de
l’isolation électrique • Champs magnétiques : création de fém d’induction pour les champs
variables ou modifications électriques (résistivité) pour les champs statiques • Tensi on
d’alimentation : lorsque la grandeur de sortie du capteur dépend de celle -ci directement
(amplitude ou fréquence)

Procédés industriels
Un procédé industriel est un procédé de nature mécanique ou chimique destiné à produire
des objets ou à synthétiser des produits chimiques, en grande quantité et dans des conditions
techniquement et économiquement acceptables. Ils sont notamment esse ntiels aux industries dites
lourdes (par exemple, fabrication d'automobiles ou synthèse de l'essence ).
Les procédés industriels permettent d'obtenir en grande quantité des produits qui
autrement seraient relativement difficiles ou coûteux à obtenir. Ces produits peuvent alors être
considérés comme des « commodités », c'est -à-dire des produits d'usage banal et disponibles en

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très grandes quantités. En rendant les produits fabriqués nettement moins chers, les procédés
industriels permetten t en effet de les consommer à grande échelle, par exemple l' acier , issu d'un
procédé industrie l, est lui -même utilisé pour la fabrication de machines . La fabrication d'un
produit peut nécessiter l'utilisation de plusieurs procédés.
Il est fréquent que la mise en place d'un procédé i ndustriel ait un coût élevé. La rentabilité
de cet investissement est alors liée à la production en grande quantité.
En plus des produits désirés, l'utilisation des procédés i ndustriels engendrent souvent des
sous-produits qui peuvent parfois être néfastes pour l' environneme nt, voire la santé des êtres
vivants.

Appareils de mesures :
1- Mesure de température : elle peut être mesurée selon différentes techniques :
Méthodes optiques (rayonnement spectral) • Métho des mécaniques (dilatation d’un solide,
d’un liquide ou d’un gaz) • Méthodes élect riques (résistivité , fréquence de résonance d’un
quartz) .
Echelles de température (grandeur intensive)
Kelvin : °K, Celsius : T( °C)=T(°K) -273,15, Fahrenheit : T(°F)=9/5 T(°C)+32
Pour mesurer la température on utilise :
Les thermocouples , Les capteurs à résistance métallique , Les thermistances

2- Mesure de la pression
Grandeur dérivée du SI : Pression = Force/Surface cette grande ur est mesurée dans :- des
circuits hydrauliques – des circuits pneumatiques – contrôle de mise sous pression de

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récipients – contrôle de distribution de gaz ou de fluides … Elle utilise differents types
d’appareils comme : Pressostats ( Dispositif détectant le dépassement d'une valeur
prédéterminée, de la pression d'un fluide ), Manomètres, Baromètres, Capteurs de pression
à membrane ( Le corps d’épreuve d’un capteur de pression est l’élément assurant la
transformation de la pression en déplacement, déformatio n ou force), Capteurs de
pression différentielle, Capteurs de pression piézo -résistifs, Capteurs de pression
hydraulique, Tensiomètres…
Les différentes unités de la pression
1bar =105 Pa = 10,194m d’eau = 751,9 mmHg = 14,5 psi = 1,02 Kgf/cm2

3- Mesure de vit esse, débit et niveau de fluides
Le choix d’un capteur va dépendre de la nature de l’écoulement :
Nombre de Reynolds Re (permet de caractériser la nature de l’écoulement) :
Re= UD/v , U =Q/S (vitesse * diametre/viscosité cinematique)
Pour un tuyau, l’écoul ement (monophasique) est turbulent si Re>2 200

Tube de Pitot : en aéronautique et en sport automobile

U= (2(P1 -P2) /masse volumique)0.5

Pour un fluide gazeux : PV = nRT
Donc : la masse volumique = PM/RT

4- Mesure de niveau : il existe differents type d’appareils :
Capteurs de niveau à palettes, Capteurs de niveau à lames vibrantes, Capteurs de niveau
capacitifs, Capteurs de niveau à ultrason

5- Mesure de niveau :
La technologie de mesure dépend de :
• nature du fluide • vitesse du fluide • régime d’écoulement • viscosité
On a des appareils comme :

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Le rotamètre ou débimètre à billes (Ils permettent une mesure simple visuelle d'un débit gazeux,
liquide ou vapeur sur une gamme de 10-4 à 200 m3/h ).
Le débimètre à flotteur (Equilibre du flotteur sous l ’action de la force de poussée d’Archimède,
de la traînée et de son poids).

Le débimètre à turbine , Le débimètre à ultrasons , Le débimètre à effet Doppler , Le débimètre à
pression différentielle , Les capteurs à membrane : Capteurs potentiométriques , Capte urs à jauge
extensométrique , Capteurs capacitifs

Chapitre III
Sécurité des installations (3 semaines)

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III.1. introduction :
Une installation ou système est un ensemble de composants relie entre eux dans le meme lieu
pour un but definie, il y a les système en serie, les système en paralelle.les systemes mixtes et les
systemes complexes.
Sécurité des installations :
Mesures administratifs :
Ces mesures font l’objet de texte législatif et règlementaire obligatoire, en vue d’éviter les
accidents ou les diminuer de façon significatif (en termes de dégâts matériels et humaines).
Organisation internationale du travail (OIT) publie des documents intéressants dans le domaine
de prévention des risques industriels.
Mesures techniques :

Selon l'article 6.3 de la directive du 22 mai 2001, on entend par "mesures techniques"
"toute technologie, dispositif ou composant qui, dans le cadre normal de son
fonctionnement, est destiné à empêcher ou à limiter, en ce qui concerne les œ uvres ou
autres objets protégés, les actes non autorisés par le titulaire d'un droit d'auteur ou d'un
droit voisin du droit d'auteur prévu par la loi, ou du droit sui generis prévu au chapitre III
de la directive 96/9/CE".
La sureté de fonctionnement : FDS
La sureté de fonctionnement traduit la confiance qu’on peut accorder a un système, elle est
considère comme étant la science des pan nes elle se base sur la FMDS.
Fiabilité, maintenance , disponibilité, sécurité .
Sécurité dans une installation :
Dans l’ industrie il y a diffuent types de sécurité mécanique chimique électrique…etc.
Nous allons prendre l’exemple de l’installation chimique.
Sécurité dans une installation chimique
Dans les maladies on constate de types différents :
 Le schéma du processus accident el
 Schéma de processus chronique
 Systèmes Instrumentés de Sécurité (SIS)
Matériel et systèmes instrumentés de sécurité :

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Boucle TOR (Tout ou Rien) : capteurs (fi n de course, position, température, pression, débit,
niveau, feu et gaz, fuite HC liquides) Automates Programmables de Sécurité. Actionneurs
(vannes TOR, électrovannes, …). Systèmes d’arrêt d’urgence / Emergency Shut down system
(ESD) : différents niveaux d’arrêt d’urgence. Systèmes de dépressurisation d’urgence /
Emergency depressurization system (EDP). Feu et gaz : gestion du système feu et gaz ;
interaction avec les systèmes ESD, EDP, process. HIPS (High Integrity Protection System) :
nécessité et différents types.
Performance d’un système instrumenté de sécurité :
Architecture : liens entre les différents SIS (matrice causes et effets), Logigramme. Évaluation de
la performance d’un Système Instrumenté de Sécurité ( SIS). Niveau d’intégrité (SIL).
Application des normes IEC 61 508, IEC 61 511 et dérivées.
Détermination du besoin d’un sis :
Lien entre revues HAZOP et LOPA (Layer Of Protection Analysis). Utilisation des scénarios
HAZOP pour déterminer le besoin d’une Fo nction Instrumentée de Sécurité (SIF) et son niveau
d’intégrité de sécurité (SIL) requis. Utilisation de la matrice des risques pour déterminer le niveau
de SIL requis.
Maintenance et entretien :
Impact du niveau de SIL sur les contraintes d’entretien (mai ntenance, test partiel, essai réel)
Maîtrise de l’environnement en milieu industriel :
Importance de l’environnement pour l’entreprise
Objectif de l’entreprise : mise en place de l’ISO 14001, implication du personnel.
Protection de l’air :
Principaux polluants : particules, CO, CO2, SO2, NOx, C.O.V. (vapeurs d’hydrocarbures, de
solvants), C.F.C., … Impact sur l’environnement : effet de serre, pluies acides, ozone, …
Législation : normes, directives, quotas, procédures spéciales. Générate urs de pollution :
combustion, évaporation, fuites, émissions diverses. Actions préventives :
équipements/procédures/précaution d’opération pour réduire les émissions polluantes. Actions de
dépollution : traitement des fumées, récupération des vapeurs, …
Protection de l’eau, des sous -sols :
Nature des pollutions, impact sur l’environnement, aspects réglementaires. Origines et
pollutions : purges, fuites, opérations de vidange, lavage, incidents, … Détection des sources de

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pollution. Techniques de réduct ion : action sur les procédés, les matériels, organisation des
réseaux de collecte. Installations de traitements des eaux usées : prétraitement chimique,
déshuilage, traitement physico -chimique, épuration biologique, … Action des exploitants :
prévention , dépollution. Inventaire des procédés de traitement des sous -sols. Pollution et
réhabilitation des sols et des nappes phréatiques : mécanismes de contamination, méthodes
d’analyse, procédés de traitement.
Élimination des déchets :
Générateurs de déchets : station d’épuration, procédés de production, laboratoires, travaux
d’entretien. Évacuation des déchets : transport, mise en décharge, aspects, réglementation, coût.
Réduction des qu antités de déchets : séchage, incinération, réduction de consommation,
changement de conditions opératoires, recyclages, … Réhabilitation des sites et des friches
industrielles.
Protection contre le bruit :
Équipements générateurs de bruits : machines tournantes, équipements thermiques, vannes de
détentes, échappements. Nuis ances et conséquences sur l’être humain. Mesure des niveaux de
bruit. Techniques de réduction du bruit et actions des exploitants.

Gestion et traitement des déchets industriels

Contexte législatif et réglementaire : Directive s européennes. Lois et décret s. Arrêté
d’exploitation. Modes d’élimination possibles pour chaque type de déchet : traitements
physiques, traitements chimiques (neutralisation, …), traitem ents biologiques. Obligations légales
concernant l’élimination des déchets (valorisation, contra t avec les prestataires extérieurs, …).
Réglementaires concernant le transport. Mise en place du suivi. Traçabilité des déch ets (BSD,
cahier déchets, …). Coût de gestion des déchets. Mise en place des outils de gestion interne.
Organisation de la gesti on des déchets.

Mesures administratifs :
Afin de permettre aux services compétents de l’administration centrale d’assurer la sécurité
industrielle et le contrôle technique lors de la construction des installations énergétiques, les
sociétés et entreprises sont tenues de transmettre à la DIRECTION DE LA PROTECTION DU
PATRIMOINE (DPP) la documentation suivante :

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– Sécurité générale (Plan général et dessins des fondations des équipements et leur calcul,
Réseaux d’égouts, Description générale du process )
– Equipements électriques et mécaniques (électriq ues, mécaniques)
– Contrôles techniques (Réservoirs ; tuyauteries, soupapes, système anti -incendie)

Chapitre IV
Sécurité des machines et équipements : distance de sécurité, protecteurs,
autres dispositifs de sécurité (détecteurs, arrêts d’urgences,…)

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IV.1 Introduction

Sécuri té des machines et équipements consiste un point très important pour la sécurité au sein de
l’entreprise ou l’industrie, le fait d’opter pour des machines qui certifie une sécurité maximal de
l’appareil lui -même cela se reflétera automatiquement sur la sécurité de l’installation puis la
sécurité individu el et vis -vers-ça.

IV.2 Machines :
Dans l’industrie il existe différents type de machine on peut citez c omme exemple :
Pompe s et compresseurs (volumétriques, axiales, radiales, semi -radiales), chaudière, turbine à
vapeur, turbine à gaz, les fours, échangeurs de chaleurs, dessaleurs, moteurs ( électriques , à
combustion interne…)

IV.3Sécurité des machines

Le fournisseur est dans l’obligation de présenté la fiche technique de l’appareil ou de la machine
et de démonter son fonctionnement et les mesur e de sécurité qui la protège des dommages , tous
les instructions concernant l’appareil en q uestion rentre dans la garantie.
Exemple :

Plan de sécurité
Dans un schéma tuyauterie et instrumentation, les instruments de mesures sont indiqués ainsi que
leurs caractéristiques. On trouve 3 types de capteurs :

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 les indicateurs
 les enregistreurs
 les éléments de contrôle
V.4 Distance de sécurité :

Selon chaque appareil ou machine on peut définir ce qu’on appelle distance de sécurité, cette
mesure permet d’éviter de nombreux accidents de travail qui sont due en générale à la
négligence, fatigue, l’oublie du manipulateur.
Il existe plusieurs technique de mesure pour la détermination de ces distance, on prend comme
exemple le tableau pour les ouvertures régulières pour les membres supérieures (Personne>14 ans
, FN EN 294 P4.5.1) :

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IV.5 Protecteurs :

Nous utilisons le terme officiel normalisé de « RÉDUCTEUR », mais un réducteur de est très
sensible aux variations du paramètre à mesuré en amont et rég ule mal sans puisage .
a- De pression :
Cet appareil réduit la pression de l’eau qui le traverse, et permet d’obtenir à sa sortie une valeur
réglée et constante. Installé à l’entrée du réseau d’eau (pour un pavillon comme pour un
appartement) il protège toute l’installation des problèmes dus à un excès de pression : bruits dans
les canalisations, coups de bélier, éclaboussures, usures prématurées des appareils
électroménagers et des robinetteries.
Le réducteur de pression est un appareil totalement autonome.

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BP : de 9 à 50 mbar.
MP : 0.3 à 5 bar.
HP : > 5 bar.
Effet de la variation de pression :
– Contre -pression :
comme son nom lindique la contre diffusion represente une pression dun sens inverse de la
pression principale ce phenomene physique provoque une légere déformation de la
conduite qui subit cette action .

– Coup de bélier :
Phénomène de surpression (augmentation de la pression) ou une variation brus que de la
vitesse du fluide ou ouverture / fermeture rapide de la vanne ou demarage / arret de la
pompe, ceci peut provoquer la rupture d’une tuyauterie pour éviter ce phénomene on
pezut :
utiliser une vanne automatique de pompage
installer un bypass
insta ller un dispositif antibélier
la surpression liée au coup de bélier est donnée par la formule de Joukovski :
𝛿𝑃= 𝑍ℎ𝑄
La surpression est exprimé en Pa, le débit volumique est en (m3/s), Zh : represente
l’impédance hydraulique en (kg/m4 s)
𝑍ℎ=√𝜌𝐵𝑒𝑓𝑓
𝐴
La masse volumique en Kg/ m3, la section de la conduite en m2
Beff exprimé en (Pa) represente la compressibilité effective .

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Un risque de contre -pression ou coup de bélier existe dans le circuit aval, il est conseillé de
protéger le réducteur de pression par un clapet de non -retour placé immédiatement à sa sortie.

Cavitation :

On appelle cavitation la formation radiale de bulles de gaz ou devapeur dans un liquide soumis à
une depress ion. Si cette depression est suffisament elevée la pression peut devenir inferieure a la
pression de vapeur saturante et des bulles de vapeur sont susceptible de se former .
Origine de la cavitation :
La depression peut avoir trois origines differentes connues à ce jour :
Elle peut etre liée à un ecoulement de liquide à forte vitesse, par exemple par effet de venturi, ou
bien au voisinage d’une pale dans une pompe,
Elle peut etre liée aux variations de densite d’un liquide soumis à une onde acoustique en
generale des ultrasons de puissances on parle donc d’une cavitation acoustique
Elle peut etre liee a une exposition forte d’energie lumineuse.on pa rle alors de la cavitation
optique.
Consequence de la cavitation :
La cavitation est un phenomene à eviter abs olument car il entraine :
Une chute brutale de rendement,
Des vibrationd violentes,
Une erosion de la surface solide,
Le NPSH :
Le Net position head section ou hauteur d’aspiration nette positive est un parametre liee au
cavitation . de meme que la hauteur d’elevation le debit et la puissance il represente pour une
pompe une des donnees les plus importantes.
On distingue le NPSH de l’installation et le NPSH de la pompe, pour un fonctionnement sans
cavitation il faut que le NPSH installation >NPSH pompe
Cette cavitation doit etre remplie sur la totalité du domaine de fonctionnement admissible de la
pompe cet le cas lorsque le NPSH installation > 0.5 m du NPSHpompe

b- Thermique :

Les exigences relatives à l'utilisation de protecteurs et détecteurs thermiques incorporés dans les
enroulements statiques, ou autres emplacements adaptés, dans les machines à induction afin de
les protéger des graves dommages dus aux surcharges thermiques . Certaine norme s'applique aux
machines construites en accord avec les limites de tension spécifiées dans la protection des
paliers, collecteurs à bagues et autres organes mécaniques.

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Généralement la plupart des moteurs utilisent la classe d'isolation F avec l'échauffement de classe
B, ce qui correspond aux exigences industrielles les plus fréquentes.
Isolation classe F
thermique + 10 °K
Échauffement classe B
thermique + 10 °K
Température des différentes classes d'isolation

c- De niveau :

Arrêt d’urgences
Les machines et les installations doivent etre équipées d’un circuit d’arret d’urgence permetant de
maintenir la sécurité de l’appareil (machine) ou d’empecher un danger en cas d’urgence

Exemple :

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Chapitre V
Sûreté de fonctionnement des machines : Circuits de commandes automates
programmables, systèmes instrumentés de sécurité

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V.1. Définition

La sûreté de fonctionnement : est apparue comme une n écessit e au cours de la
révolution industrielle. Le terme (dependability ) est apparu sur des mote urs dans les ann ées 1930.
L’objectif de la sûreté de fonctionnement est d’atteindre le Graal de la conception de système :
zéro accident, z éro arrêt, zéro d éfaut (et m ême zéro mai ntenance). Pour pouvoir y arriver, il
faudrait tester toutes les utilisations possibles d’un produit pendant une grande période ce qui est
impensable dans le contexte industr iel voire même impossible `à réaliser tout court. La sûret é de
fonction nement est un domaine d’activit é qui propos e des moyens pour augmenter la fi abilit é et
la sûreté des syst èmes dans des délais et avec des couts raisonnables.

Tout système se définit par une ou plusieurs fonctions (ou missions) qu’il doit accomplir
dans des conditions et dans un en vironnement donnes. L’objet d’étude de la sûret é de
fonctionnement est la fonction. Une fonction peut être définit comme l’action d’une entité ou d e
l’un de ses composants exprim ée en termes de finalité. Il convient de distinguer les fonctions et la
struct ure (ou encore architecture mat érielle support).
– fonction princi pale : raison d’être d’un syst ème (pour un tél éphone portable, la fonction
principale est la communication entre 2 entit és) ;
– fonction s secondaires : fonctions assur ées en plus de la fonct ion principale (sms,
horloge, r éveil, jeux . . .);
– fonctions de protection : moyens pour assurer la s´sécuri té des biens, des personnes et
environnemen t ;
– fonctions redondantes : plu sieurs composants assurent la m ême fonction.

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Figure 1– Arbre de la sûret é de fonctionnement

exemple 1 : On consid ère le syst ème hyd raulique suivant. Il est destin é au transport de l’eau du
point 1 aux lieux de consommation 2 et 3. Il contient les vannes V1, V2 et V3, la pompe
centrifugeuse P0 et les tuyaux adjacents aux composants hydrauliques. Identifi er des fautes, des
erreurs et des défaillances possibles.

défaillance mineure (minor) Défaillance qui nuit au bon fonctionnement
sans causer de dommage notable ni pr ésenter
de risque important pour l’homme
défaillance signifi cative (major) Défaillance qui nuit au bon fonctionnement
d’un système en causant un dommage

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négligeable au syst ème ou à son
environnement sans pr ésenter de risque pour
l’homme
défaillance critique (hazardous) Défaillance qui entra ıne la perte d’une (ou des)
fonction(s) essentielle(s) du syst ème et cause
des dommages importants au système en ne
présentant qu’un risque négligeable de mort ou
de blessure
défaillance catastrophique (catastrophic) Défaillance qui occasionne la perte d’une (ou
des) fonction(s) essentielle(s) du système en
causant des dommages importants au syst ème
ou à son environnement et/ou entraıne la mor t
ou des dommages corporels

La su reté de fo nctionnement sont parfois appelés FDMS pour Fiabilité, Disponibilité,
Maintenabilité et Sécurit é (RAMSS pour Reliability, Availability, Maintainability, Safety,
Security).

V.2. Méthodes d’analyse de sureté de fonctionnement :

Une analyse pr évisionnelle de su reté de fon ctionnement est un processus d ’étude d’un
système réel de fa çon à produire un mod èle abstrait du système relatif à une caractéristique de
sureté de fonctionnement ( FDMS ). Les éléments de ce modèle seront des évènements
susceptibles de se produire dans le système et son environne ment, par exemple :
– des défaillances et de s pannes des composants du syst ème,
– des ´ évènements liés à l’environnement,
– des erreurs humaines en phase d’exploitat ion.
Plusieurs méthodes d’analyse sont mises au point pour mieux assurer la sureté de
fonctionnement . Les principales sont :

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APD : Analyse Préliminaire des Dangers,
AMDE : Analyse des Modes de Défaillances et de leurs Eff ets,
MDS : Méthode du Diagramme de Succès, MTV M éthode de la Table de Vérit é,
MAC : Méthode de l’Arbre des Causes,
MCPR : Méthode des Combinaisons de Pannes Résum ées,
MACQ : Méthode de l’Arbre des Conséquences ,
MDCC : Méthode du Diagramme Causes -Cons équences ,
MEE : Méthode de l’Espace des Etats.

V.3. Taux de défaillance / Failure rate :
Consid érons un ensemble d’enti tés identiques et en fonctionne ment à l’ instant initial. On définit
le taux de défaill ance comme la proportion, ramen ée `a l’unité de tem ps, des entités qui ayan t
survécu `a un temps arbitraire t ne sont plus en vie `a l’instant (t + dt ).

Figure 2 : Taux de d éfaillance en fonction du temp s

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Soit Y la variable aléatoire désignant la dur ée de la panne du composant, alors :
M(t) = P(Y ≤ t).
MUT (Mean Up Time) : dur ée mo yenne de fonctionnement du syst ème apr ès répara tion
MDT (Mean Down Time) : dur ée moyenne de non foncti onnement du syst ème.
MTBF (Mean Time Between Failure) : durée moyenne entre 2 pannes.
On a MTBF = MUT+MDT. MTTR (Mean Time To Resto ration) : durée moyenne avant remise
en service. MTTR = E[Y ] =R∞ 0 tG(t)dt =R∞ 0 [1 − M(t)]dt.
Les diésèrent temps moyen s sont repr ésentés dans la figure 3 :

Figure 3 : Repr ésentation des temps moyens dans la vie en opération

V.3. les circuits :
Le c ircuit de commande est celui auquel l'opérateur a accès pour la marche et l'arrêt des
moteurs. Il comprend les boutons -poussoirs, les commutateurs, les relais, temporisés ou non et les
contacts auxiliaires des contacteurs.
Le circuit de puissance est celui dans lequel les moteurs sont branchés. Il comprend les
sectionneurs, les contacteurs, les relais thermiques et les moteurs.

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Figure 4 : Repr ésentation des deux circuits

V.4. Automate programmable industriel (API) :

Un API est un appareil dédié au contrôle d’une machine ou d’un processus industriel, constitué
de composants électroniques, un API est composée de trois grandes parties :
 Le processeur ;
 La mémoire ;
 Les interfaces Entrée/sorties (TOR)
L’alimentation d’un API est élaboré à partir d’un ré seau 220 VAC en courant alternatif ou d’une
source 24 VDC en courant continu.

V.5 Système instrumenté de sécurité (SIS) :

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C’est un système visant à mettre un procédé en position de repli de sécurité ( état stable de
sécurité ). Un SIS se compose de trois pa rties :
– Une parie capteur
– Une partie système de traitement logique (UTL)
– Une partie actionneur

Pour déterminer le SIL d’un SIS on a recours à des méthodes quantitatives et qualitatives,

Les méthodes les plus répandus sont :
Les équations simplifiées,
Les arbres de défaillances,
Les approches Markoviennes,

Les modes de fonctionnement

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Exercices d’applications :
Exercice 1
1. que veut dire : sécurité des installations et des équipements industrielles.
2. Donnez la signification des abréviations suivantes :
REACH/ CNAS/ CCR/ CDCIR/ GTT/ OTT/ BIT/ DPPR/ BRTICP/ CHS/ EPI/ HAZID/HAZOP/
SIS.
Exercice 2
– L’acide sulfurique , appelé jadis huile de vitriol ou vitriol fumant , est un composé chimique de
formule H2SO4. C'est un acide minéral dont la force (pKa = -3,0) est seulement dépassée par
quelques superacides .
– Le nitrate de potassium est un corps chimique ionique anhydre composé d' anions nitrates et
de cations potassium , de formule brute KNO3. Le nitrate de potassium es t une matière
comburante, qui active toute combustion.

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– Le benzène est un composé organique de formule br ute C6H6, fut déterminée aisément par
l'analyse de sa combustion, L'intoxication chronique par le benzène et ses homologues
(toluène , xylène et styrène essentiellement), appelée benzolisme ou benzénisme, génotoxique
et d’autres risques.
Exercice 3
1. quelles sont les fonctions d’un appareil de mesure ou de contrôle
2. Définissez l’erreur syst ématique lors de l’utilisation d’un appareil de mesure
3. Donnez la construction de base d’un appareil de mesure
4. Donnez la fonction des appareils suivants : manomètre à bourdon, manomètre à soufflet,
manomètre différentiel, thermocouple, débitmètre, ref ractomètre, densimètre, balance,
tensiomètre, piézomètre.
5. Quelles sont les méthodes de mesures de niveau
6. Quelle est la différence entre un capteur et un appareil de mesure
Exercice 4
De l’hydrogène s’écoule dans une conduite à 15°C un tube de Pitot relié à un manomètre
différentielle à eau a été placé sur lequel on observe une dénivellation de 20 cm, la pression
mesurée dans la conduite étant de 3atm.
Calculer les débits : Qm, Qv, Qp, de l’hydrogène dans sa conduite, on donne d= 0.6m

Exercice 5
Les tests de calibration d’un tube de Pitot sont porté sur le tableau suivant :
V(m/s) 0.75 0.90 1 .28 1.98 2.43
P(CMCE) 1.93 4.37 8.89 23.14 2.42
Calculez la constante K (correcteur de vitesse)
Exercice 6
De l’oxygène s’écoule dans une conduite de 60cm de diamètre interne en un point de
la conduite à t=50°C on a déposé un manomètre qui indique une pression totale de 2 bars

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absolus ainsi qu’un tube de Pitot relié à un manomètre différentiel à alcool sur lequ el on
observe une différence de niveau de 30 cm d’alcool.
– Quelle est la vitesse de l’oxygène dans la conduite ?
– Calculer les débits massiques, volumiques, et pondéraux de l’oxygène dans la
conduite.
Exercice 7
Afin de mesurer le niveau d’un liquide de densité 0.75 dans un réservoir fermé sous
pression on utilise un flotteur avec câble et contrepoids le volume du flotteur est de 10
dm3, sa masse et de 10Kg. Quelle est la masse du contrepoids si le niveau mesuré est de
10m de liquide.

Exercice 8
Soit à transférer de l’ammoniac liquide à une température de 5 °C
contenu dans un réservoir fermé. L’ammoniac est en état
d’ébullition avec P 0 = Pt.
Quelle est la valeur du NPSH req qu’il ne
faut pas dépasser pour travailler sans
risque de cavitation si la perte de charge
h’a est de 0,5 m ?

Exercice 9

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Soit à transférer de l’octane liquide à 20°C contenu dans un réservoir à pression
atmosphérique. La hauteur géodésique d’aspirati on e S est de 5 m et la pression
atmosphérique (p 0) s’exerçant sur la surface du liquide est de 1 bar abs. A 20 °C la masse
volumique de l’octane est de 700 kg/m3 et sa tension de vapeur (p t) est de 0,013 bar abs.
La perte de charge h’a dans la tuyauterie est estimée à 1 m.

1) Calculer le NPSH dis
2) Déduire le NPSH req maximal pour éviter le problème de cavitation.

References
1. Sûreté de fonctionnement des systèmes industriels A. Villemeur – Ed. Eyrolles (1988)
2. Maintenance industrielle AFNOR (1988)
3. Bnae RE Aéro 701.11 : Bureau de Normalisation de l’Aéronautique et de l’Espace. Guide
des méthodes courantes d’analyse de la sécurité d’un système missile ou spatial.
4. System Sa fety Engineering and Management H.E. Rola nd, H. Chesnut
5. Sécurité des systèmes C. Lievens – Cépadues Editions (1976)
6. MIL-STD-882-B – System Safety Program Requirements
7. Sécurité des machines. URL : http://www.schneider -electric.fr/sites/france/fr/solutions –
ts/oem/securite -machine/guide -securite.pag e
8. Les normes applicables _a la s_ecurit_e : _etat actuel et_evolutions https: //hal –
ineris.ccsd.cnrs.fr/ineris -00971995 Submitted on 3 Apr 2014

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