La LIE et la LSE des gaz et vapeurs : Définition, intérêt, application. Ce qu’il faut retenir.

LIE LSE

Conditions d’inflammabilité et d’explosivité des gaz et vapeurs

L’inflammation (éventuellement explosive) d’une atmopshère contenant des gaz ou des vapeurs combustibles se produit lorsque ces derniers sont mélangés à de l’air, de l’oxygène ou un gaz comburant en proportion convenable et qu’un apport d’énergie suffisant ou l’élévation à une température donnée permet d’amorcer la réaction de combustion.

Concentrations limites d’inflammabilité dans l’air : domaine d’explosivité

Les concentrations limites d’inflammabilité définies ci-après constituent les limites du domaine d’explosvité des gaz et vapeurs.

LIE (Limite Inférieure d’Explosivité)

La LIE appelée aussi LII (Limite Inférieure d’Inflammabilité) d’un gaz ou une vapeur est la concentration minimale au-dessus de laquelle il (elle) peut être enflammé(e). Elle s’exprime en % volume.

LSE (Limite Supérieure d’Explosivité)

La LSE appelée aussi LSI (Limite Supérieure d’Inflammabilité) est la concentration maximale d’un gaz ou d’une vapeur dans le mélange au-dessus de laquelle il (elle) peut être enflammé(e). Elle s’exprime en % volume.

Domaine d’explosivité délimité par la LIE et la LSE.

Ce schéma est extrait du Guide INRS – ED 911 – Les mélanges explosifs, gaz et vapeurs.

Facteurs qui influencent la lse et de la lie

Conditions de mesure

La nature et l’énergie des sources d’inflammation, les dimensions du récipient d’essai, le sens de propagation de la flamme peuvent influer légèrement sur les résultats des tests.

La nature et l’énergie des sources d’inflammation, les dimensions du récipient d’essai, le sens de propagation de la flamme peuvent influer légèrement sur les résultats des tests.

La pression du gaz

Les variations normales de pression atmosphérique sont sans effet sur les limites d’inflammabilité. Lorsque la pression baisse en-dessous de la pression atmosphérique, l’étendue du domaine d’inflammabilité diminue car la LIE augmente et la LSE baisse.

Lorsque la pression augmente, le domaine d’inflammabilité peut s’étendre ou au contraire se réduire.

Les effets des variations importantes de pression sont difficiles à prévoir car ils sont caractéristiques de chaque mélange.

Influence de la température initiale du gaz

Les variations ordinaires de la température ambiante n’ont pas d’effet sur le domaine d’explosivité. Lorsque la température initiale du gaz augmente, la flamme peut plus facilement se propager à la couche de gaz voisine. Ainsi, lorsque la température initiale augmente, la LIE du mélange baisse. 

Les effets du confinement sur l’inflammabilité des vapeurs d’un liquide

Dans une enceinte confinée contenant du liquide, la concentration des vapeurs est déterminée par la tension de vapeur saturante. Lorsque la température dépasse la température du point d’éclair, la concentration en vapeurs dépasse la LIE. La concentration reste dans le domaine d’inflammabilité jusqu’à ce que la tension de vapeur saturante corresponde à la LSE. 

Influence de la pression et de la température sur l’inflammabilité des vapeurs en présence de liquide dans un réservoir clos

Lorsque la pression totale augmente sans que la température ne change, l’atmosphère à l’intérieur du réservoir s’appauvrit en vapeurs.

Enrichissement en oxygène des gaz ou vapeurs mélangés avec l’air

  • Diminution de la température d’auto-inflammation.
  • La LIE et le point d’éclair ne changent pas.
  • La LSE est augmentée
  • L’EMI (Energie Minimum d’Inflammation) est considérablement abaissée.

Mélange de gaz et vapeurs inflammables

La relation de Le Châtelier s’applique :

Si n1/N1 + n2/N2 + n3/N3 = 1 avec n1, n2, n3 les pourcentages de chaque gaz et N1, N2, N3 les LIE (ou LSE) de chaque gaz, alors la LIE ou LSE est atteinte.

Attention : Cette loi ne s’applique pas à tous les mélanges.

Influence sur le risque ATEX

ATEX : définition

Une ATEX est une ATmosphère Explosive, c’est à dire une atmosphère dans laquelle le mélange air / combustible est tel qu’une source d’inflammation déclenche la combustion qui se propage à l’ensemble du mélange. Lorsque la proportion du mélange combustible (inflammable) et air se situe à l’intérieur du domaine d’inflammabilité, il se forme une ATEX. 

Prévention du risque d’incendie et d’explosion

Conformément aux exigences de la Directive ATEX (DIRECTIVE 1999/92/CE relative à la protection en matière de sécurité et de santé des travailleurs susceptibles d’être exposés au risque d’atmosphères explosives), l’employeur a l’obligation de mettre en place des mesures de prévention et de protection contre le risque d’explosion. 

Exemples de stratégie de sécurité

  • L’utilisation d’un gaz neutre comme l’azote afin de réduire en proportion le taux de comburant.
  • La réduction du pourcentage de vapeurs ou gaz combustibles dans l’air en augmentant la ventilation.
  • La détection du taux de gaz en utilisant un explosimètre calibré sur le domaine d’inflammation du gaz à surveiller. 

Exemples de lie et lse de quelques gaz et vapeurs courants

Les plages sont exprimées en pourcentage du volume dans l’air. Les domaines d’inflammabilité sont aussi désignés comme des plages d’explosivité dans le langage courant.

Hydrogène : Plage d’explosivité de l’hydrogène (LIE-LSE hydrogène)

  • LIE de l’hydrogène : 4%
  • LSE de l’hydrogène : 75%

Méthane : Plage d’explosivité du méthane (LIE-LSE du CH4)

  • LIE du méthane : 5%
  • LSE du méthane : 15%

Propane : Plage d’explosivité du propane (LIE-LSE propane)

  • LIE du propane : 2.1%
  • LSE du propane : 9.5 %

Butane : Plage d’explosivité du butane (LIE-LSE butane)

  • LIE du butane : 1.8%
  • LSE du butane : 8.4 %

Hexane : Plage d’explosivité de l’hexane (LIE -LSE hexane)

  • LIE de l’hexane : 1.1%
  • LSE de l’hexane : 7.5 %

Hydrogène sulfuré : Plage d’explosivité H2S (LIE – LSE H2S)

  • LIE de H2S : 4%
  • LSE de H2S : 46 %

Monoxyde de carbone : Plage d’explosivité CO (LIE- LSE monoxyde de carbone)

  • LIE de CO : 12.5%
  • LSE de CO : 74.2 %

L’erreur à éviter : Ne pas confondre les comburants et les combustibles.

Le domaine d’inflammabilité de l’oxygène n’existe pas, tout comme la limite inférieure d’explosivité de l’oxygène.

Par définition, ces données ne concernent que les combustibles et inflammables. 

Tableau de données d’inflammabilité extraites de la base CARATEX gaz et vapeurs, fourni par le site de l’INRS :  

Nom LIE (% volume) LSE (% volume)
acétonitrile 3 16
benzène 1,3 7,9
butane 1,8 8,4
cyclohexane 1,3 8
dichlorométhane 13 22
diéthylamine 1,8 10,1
éthanol 3,3 19
hydrazine 2,9 100
hydrogène 4 75
toluène 1,2 7,1
white spirit 1,1 6,5

Données d'inflammabilité CARATEXLes données sont issues de la base CarAtex gaz et vapeurs fournie par l’INRS. Plus de 1000 substances sont référencées.

Pour accéder à la base de données, cliquez sur le lien suivant :

Données Atex des gaz et vapeurs.