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Gaz O2 et son capteur

Introduction à l'oxygène gazeux

L'oxygène gazeux est un composé chimique dont la formule est O2. Il peut être très difficile à détecter lorsque les niveaux d'O2 sont en dehors des concentrations normales, car il est incolore, inodore et insipide. L'oxygène est un excellent agent oxydant et peut provoquer ou intensifier des incendies lorsqu'il est combiné avec de nombreux composés différents dans l'atmosphère. L'oxygène n'est pas combustible en soi, mais il est un élément clé du triangle du feu qui conduit à la combustion d'autres composés ou matériaux. La plus grande menace que représente l'oxygène est son insuffisance ; les carences en oxygène créent des circonstances extrêmement dangereuses. Il est donc impératif de tester fréquemment les niveaux d'oxygène dans les espaces confinés, afin que les travailleurs ne soient pas exposés à des situations dangereuses. L'enrichissement en oxygène est un autre facteur de risque en raison du risque accru de combustion et d'explosion.

L'oxygène gazeux (O2) est un composé chimique de formule O2, constitué de deux atomes d'oxygène liés entre eux. Il peut être très difficile de détecter les niveaux d'O2 lorsqu'ils sont en dehors des concentrations normales, car il est incolore, inodore et insipide. L'oxygène est un excellent agent oxydant et peut provoquer ou intensifier des incendies lorsqu'il est combiné avec de nombreux composés différents dans l'atmosphère. L'oxygène n'est pas combustible en soi, mais il est un élément clé du triangle du feu qui conduit à la combustion d'autres composés ou matériaux. La plus grande menace que représente l'oxygène est son insuffisance ; les carences en oxygène créent des circonstances extrêmement dangereuses. Il est donc impératif de tester fréquemment les niveaux d'oxygène dans les espaces confinés, afin que les travailleurs ne soient pas exposés à des situations dangereuses. L'enrichissement en oxygène est un autre facteur de risque en raison du risque accru de combustion et d'explosion.

L'oxygène existe sous plusieurs formes, notamment sous forme moléculaire (O2), qui est la forme la plus courante dans l'atmosphère terrestre, et sous forme liquide, qui est utilisée dans diverses applications industrielles. L'oxygène pur est rarement présent dans la nature, mais il peut être produit par divers procédés. L'oxygène libre, qui n'est pas lié à d'autres éléments, joue un rôle crucial dans de nombreux processus biologiques et chimiques. Dans le corps humain, l'oxygène est essentiel à la respiration cellulaire et au maintien d'une bonne circulation sanguine. Les globules rouges du corps transportent l'oxygène vers les tissus et les organes, tout en éliminant le dioxyde de carbone, un déchet du métabolisme. L'oxygène produit par les plantes grâce à la photosynthèse a joué un rôle crucial dans l'évolution de la vie sur Terre, permettant aux organismes de développer des mécanismes d'utilisation de l'oxygène libre.

Le corps humain a besoin d'oxygène pour survivre, et notre système respiratoire extrait cet élément vital de l'atmosphère terrestre. L'oxygène produit par les plantes et les algues maintient l'air respirable dont nous dépendons. Une fois inhalé, l'oxygène se dissout dans notre circulation sanguine, facilitant ainsi la circulation sanguine cruciale dans tout notre corps. Bien que nous respirions généralement de l'oxygène gazeux à la pression atmosphérique, l'oxygène peut également exister sous d'autres formes. Par exemple, l'air liquide, lorsqu'il est séparé, produit de l'oxygène liquide. La composition de notre atmosphère, principalement composée d'azote et d'oxygène, ainsi que de traces d'autres gaz tels que les oxydes d'azote, crée une pression partielle spécifique d'oxygène que notre corps a évolué pour utiliser efficacement.

Dans les environnements industriels, il est essentiel de maintenir des niveaux d'oxygène sûrs. Une diminution de la teneur en oxygène peut se produire dans les environnements où des gaz inertes sont utilisés pour remplacer l'oxygène, tels que les espaces confinés ou lors de certains processus. Pour éviter les situations dangereuses, il est essentiel de disposer de détecteurs d'oxygène fiables, tels que ceux qui utilisent des capteurs électrochimiques. La plupart des capteurs d'oxygène, tels que les capteurs à base de zircone ou les capteurs optiques, sont conçus pour détecter les niveaux d'oxygène et alerter les travailleurs en temps réel. Ces capteurs sont capables de surveiller les conditions de l'air ambiant et sont sensibles aux variations de la pression partielle d'oxygène.

Dans les environnements où il y a des gaz d'échappement, ou là où il y a du monoxyde de carbone et d'autres gaz, la surveillance en temps réel devient encore plus importante. Les capteurs électrochimiques, comme les capteurs à zircone, peuvent donner des mesures précises même dans des conditions de haute résistance, ce qui permet d'alerter les travailleurs avant que les niveaux d'oxygène ne descendent à des seuils dangereux. En plus, on peut mesurer les niveaux élevés d'oxygène dissous pour évaluer la qualité des liquides dans des industries comme le traitement de l'eau.

Les capteurs d'oxygène sont conçus pour fonctionner dans diverses conditions ambiantes, des zones à forte humidité relative aux températures extrêmes. Grâce à leur longue durée de vie et à leur conception en couche mince, ces capteurs maintiennent des mesures précises au fil du temps. Ils sont particulièrement efficaces pour détecter l'appauvrissement en oxygène ou les atmosphères riches en oxygène, où les protocoles de sécurité doivent être strictement respectés. La surveillance continue à l'aide de ces capteurs avancés garantit que les niveaux d'oxygène restent dans des limites sûres, prévenant ainsi les risques liés à la carence en oxygène et maintenant un environnement de travail sûr pour tout le personnel.

Caractéristiques du gaz

  • Incolore  
  • Sans odeur 
  • Insipide (sans saveur)  
  • Paramagnétique (substance magnétisable) 
  • Réactif, peut former des oxydes avec tous les éléments à l'exception de l'hélium, du néon, de l'argon et du krypton. 
  • Modérément soluble dans l'eau  
  • CAS 7782-44-7
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Risques et sources liés à l'O2 industriel

  • Fusion, fabrication et affinage de l'acier et d'autres métaux.  
  • Fabrication de produits chimiques par oxydation contrôlée. 
  • Usines pétrochimiques et raffineries.
  • Propulsion par fusée.  
  • Assistance médicale et biologique.  
  • Déplacement dans les brasseries et distilleries
  • Extraction, production et fabrication de produits en pierre et en verre. 
  • Assainissement et traitement des eaux usées.
  • Soudage et découpe au gaz.
  • Forgeage
  • Traitement thermique 

Il est généralement admis que le manque d'oxygène est la principale cause de décès dans les espaces confinés.

(Association nationale de protection contre les incendies)

Scénarios à haut risque

  • Le manque d'oxygène est extrêmement dangereux, en particulier dans les espaces confinés, en raison de l'activité microbienne (fermentation), de la rouille des réservoirs, etc. 
  • Les sauveteurs potentiels courent un risque, car ils peuvent ne pas être conscients du danger lié au manque d'oxygène sur le lieu d'un accident impliquant un collègue.
  • Les processus industriels qui utilisent de l'azote gazeux (N2), tels que ceux utilisés dans les secteurs pharmaceutique, électronique, minier et agroalimentaire, présentent un risque élevé en raison du fait que ce gaz remplace l'oxygène.
  • Comme l'azote gazeux est inerte et non toxique, et qu'il représente 78 % de l'air, on utilise souvent des détecteurs d'oxygène pour détecter des niveaux élevés de N2.
  • Il peut être difficile de détecter les niveaux dangereux en raison de l'absence d'indicateurs sensoriels (odeur, goût, couleur).
  • Les atmosphères pauvres en oxygène contiennent moins de 19,5 % d'oxygène en volume (OSHA). 
  • Les niveaux d'oxygène doivent être mesurés avant d'entrer dans des réservoirs, des cuves ou d'autres espaces confinés, et surveillés pendant que des travailleurs s'y trouvent.
  • Peut s'accumuler dans les espaces confinés (égouts, sous-sols, fosses de travail, etc.), créant ainsi un environnement enrichi en oxygène présentant un risque d'explosion plus élevé.

Informations sur le capteur O2

Type : électrochimique à pompe
Plage : 0 % à 25 % en volume (résolution de 0,1 %)
Gaz d'étalonnage : 18 % en volume 

Niveaux d'alarme

Alarme de niveau bas : 19,5 %d'
Alarme de niveau haut : 18 %

Alarme de niveau bas d'enrichissement : 23,5 %d'
Alarme de niveau haut d'enrichissement : 25 %

Appareils Blackline capables de détecter l'O2

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Risques pour la santé et manipulation de l'O2

concentration
symptômes/effets
Plus de 23 %
Le risque de toxicité de l'oxygène, d'inflammabilité et de combustion avec d'autres éléments est très élevé. La zone n'est pas sûre sans précautions.
19,5 % - 23 %
Concentrations atmosphériques d'O2 généralement considérées comme sûres. 20,9 % est le niveau d'oxygène idéal dans l'atmosphère.
17 % - 19,5 %
Officiellement considérée comme une atmosphère pauvre en oxygène. Aucun travailleur ne doit pénétrer dans une zone présentant cette concentration sans protection suffisante (appareils respiratoires à adduction d'air). Des symptômes tels que des vertiges sont possibles, mais peu probables.
14 % - 17 %
Des étourdissements, de la fatigue, une altération du jugement, une accélération du rythme cardiaque, une diminution de la capacité d'attention et un évanouissement sont tous possibles si vous travaillez dans une zone où ces concentrations sont présentes. La zone n'est pas sûre sans protection.
10 % - 14 %
Le manque d'oxygène dans l'organisme empêche le bon fonctionnement des muscles et des fonctions motrices. Des nausées et des vomissements peuvent survenir et il peut être impossible de quitter les lieux avant de s'effondrer. Altération de la coordination, du jugement et de la perception. Les lèvres commencent à bleuir.
8 % - 10 %
Les lèvres sont complètement bleues. Risque d'évanouissement ou de perte de conscience. Le visage devient livide et il devient très difficile de bouger.
6 % - 8 %
Si vous passez 6 minutes dans cette concentration, vous avez 50 % de chances de mourir. Si vous passez 8 minutes dans cette concentration, vous avez 100 % de chances de mourir.
4 % - 6 %
Risque de tomber dans le coma et de souffrir de convulsions. La respiration s'arrêtera, entraînant la mort.
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PREMIERS SECOURS
  • En général, le rétablissement est rapide si la victime est éloignée du lieu où elle a été exposée à un excès ou à un manque d'oxygène et si elle reçoit à nouveau des niveaux normaux d'oxygène.
  • Le repos est toujours recommandé, quelle que soit la gravité de l'exposition. 
  • Dans les cas graves, il convient de recourir à la sédation, à un traitement anticonvulsivant et à l'administration d'oxygène supplémentaire. 
  • Si un incendie/une explosion a été provoqué(e) par un excès d'O2, traitez les brûlures comme vous le feriez normalement. 
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EN CAS DE DÉVERSEMENT ACCIDENTEL
  • Isolez la zone présentant un excès/une carence en oxygène. 
  • Évacuer tout le personnel de la zone. 
  • Coupez la source d'oxygène (si possible, et si le problème est un excès d'O2).
  • Éliminez toutes les sources d'inflammation (si cela peut se faire en toute sécurité) et ventilez la zone. 
  • Informez le personnel de sécurité de l'incident et contactez les services d'urgence si la fuite est incontrôlable. 

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