L'OSHA demande au personnel de maintenance de verrouiller, d'étiqueter et de contrôler les sources d'énergie dangereuses. Certaines personnes ignorent comment procéder, chaque machine étant différente. Getty Images
Parmi les utilisateurs d'équipements industriels, le verrouillage et l'étiquetage (LOTO) ne sont pas une nouveauté. À moins que l'alimentation électrique ne soit coupée, personne n'ose effectuer une quelconque maintenance de routine ni tenter de réparer la machine ou le système. Il s'agit simplement d'une exigence de bon sens et de l'Administration de la sécurité et de la santé au travail (OSHA).
Avant d'effectuer des tâches de maintenance ou de réparation, il est simple de débrancher la machine de sa source d'alimentation – généralement en coupant le disjoncteur – et de verrouiller la porte du tableau électrique. L'apposition d'une étiquette identifiant les techniciens de maintenance est également simple.
Si l'alimentation ne peut pas être verrouillée, seule l'étiquette peut être utilisée. Dans les deux cas, avec ou sans verrouillage, l'étiquette indique que la maintenance est en cours et que l'appareil est hors tension.
Mais ce n'est pas la fin du jeu. L'objectif global n'est pas simplement de couper l'alimentation électrique. Il s'agit de consommer ou de libérer toute l'énergie dangereuse – pour reprendre les termes de l'OSHA, de la contrôler.
Une scie ordinaire présente deux dangers temporaires. Une fois la scie éteinte, la lame continue de tourner quelques secondes et ne s'arrête que lorsque l'énergie emmagasinée dans le moteur est épuisée. La lame reste chaude quelques minutes, le temps que la chaleur se dissipe.
Tout comme les scies stockent l'énergie mécanique et thermique, le fonctionnement des machines industrielles (électriques, hydrauliques et pneumatiques) peut généralement stocker de l'énergie pendant une longue période. Selon la capacité d'étanchéité du système hydraulique ou pneumatique, ou la capacité du circuit, l'énergie peut être stockée pendant une durée étonnamment longue.
Diverses machines industrielles consomment beaucoup d'énergie. L'acier AISI 1010 standard peut supporter des forces de pliage allant jusqu'à 45 000 PSI ; les machines telles que les presses plieuses, les poinçonneuses et les cintreuses de tubes doivent donc transmettre une force en tonnes. Si le circuit alimentant la pompe hydraulique est fermé et déconnecté, la partie hydraulique du système peut encore fournir 45 000 PSI. Sur les machines utilisant des moules ou des lames, cette pression est suffisante pour écraser ou sectionner des membres.
Un camion-nacelle fermé avec une benne en l'air est tout aussi dangereux qu'un camion-nacelle ouvert. Ouvrir une mauvaise vanne et la gravité prendra le dessus. De même, le système pneumatique peut conserver une grande quantité d'énergie lorsqu'il est désactivé. Une cintreuse de tubes de taille moyenne peut absorber jusqu'à 150 ampères de courant. Dès 0,040 ampère, le cœur peut s'arrêter de battre.
Libérer ou consommer l'énergie en toute sécurité est une étape clé après la mise hors tension et la mise hors tension. La libération ou la consommation d'énergie dangereuse en toute sécurité nécessite une compréhension des principes du système et des détails de la machine à entretenir ou à réparer.
Il existe deux types de systèmes hydrauliques : en boucle ouverte et en boucle fermée. En milieu industriel, les pompes les plus courantes sont à engrenages, à palettes et à pistons. Le vérin de l'outil en fonctionnement peut être à simple ou double effet. Les systèmes hydrauliques peuvent être équipés de trois types de vannes : à commande directionnelle, à régulation de débit et à régulation de pression ; chacun de ces types comporte plusieurs types. De nombreux éléments doivent être pris en compte ; il est donc nécessaire de bien comprendre chaque composant afin d'éliminer les risques liés à l'énergie.
Jay Robinson, propriétaire et président de RbSA Industrial, a déclaré : « L’actionneur hydraulique peut être actionné par une vanne d’arrêt à passage intégral. » « L’électrovanne ouvre la vanne. Lorsque le système fonctionne, le fluide hydraulique s’écoule vers l’équipement à haute pression et vers le réservoir à basse pression », a-t-il expliqué. « Si le système produit 2 000 psi et que l’alimentation est coupée, l’électrovanne se mettra en position centrale et bloquera tous les orifices. L’huile ne peut pas circuler et la machine s’arrête, mais le système peut supporter jusqu’à 1 000 psi de chaque côté de la vanne. »
Dans certains cas, les techniciens qui tentent d’effectuer des opérations d’entretien ou de réparation de routine sont directement exposés à un risque.
« Certaines entreprises ont des procédures écrites très courantes », a expliqué Robinson. « Nombre d'entre elles stipulent que le technicien doit débrancher l'alimentation électrique, la verrouiller, la marquer, puis appuyer sur le bouton START pour démarrer la machine. » Dans cet état, la machine peut ne rien faire – ni charger la pièce, ni la plier, ni la découper, ni la former, ni la décharger, ni rien d'autre – car elle ne le peut pas. La vanne hydraulique est actionnée par une électrovanne, qui nécessite de l'électricité. Appuyer sur le bouton START ou utiliser le panneau de commande pour activer un élément du système hydraulique n'active pas l'électrovanne non alimentée.
Deuxièmement, si le technicien comprend qu'il doit actionner manuellement la vanne pour relâcher la pression hydraulique, il risque de relâcher la pression d'un côté du système et de penser avoir libéré toute l'énergie. En réalité, d'autres parties du système peuvent encore supporter des pressions allant jusqu'à 1 000 psi. Si cette pression apparaît du côté de l'outil, les techniciens seront surpris de poursuivre leurs activités de maintenance et risquent même de se blesser.
L'huile hydraulique ne se comprime pas trop (seulement environ 0,5 % pour 1 000 PSI), mais dans ce cas, cela n'a pas d'importance.
« Si le technicien libère de l'énergie côté actionneur, le système peut déplacer l'outil sur toute sa course », a expliqué Robinson. « Selon le système, la course peut être de 1/16 pouce ou de 16 pieds. »
« Le système hydraulique est un multiplicateur de force. Un système produisant 1 000 psi peut donc soulever des charges plus lourdes, par exemple 3 000 livres », a expliqué Robinson. Dans ce cas, le danger ne réside pas dans un démarrage accidentel. Le risque est de relâcher la pression et d'abaisser accidentellement la charge. Trouver un moyen de réduire la charge avant d'intervenir sur le système peut sembler logique, mais les registres des décès de l'OSHA indiquent que le bon sens ne prévaut pas toujours dans ces situations. Dans l'incident OSHA 142877.015, « Un employé remplace… fait glisser le flexible hydraulique qui fuit sur le boîtier de direction, débranche la conduite hydraulique et relâche la pression. La flèche est tombée rapidement et a heurté l'employé, lui écrasant la tête, le torse et les bras. L'employé a été tué. »
Outre les réservoirs d'huile, les pompes, les vannes et les actionneurs, certains outils hydrauliques sont également équipés d'un accumulateur. Comme son nom l'indique, il accumule l'huile hydraulique et permet de réguler la pression ou le volume du système.
« L'accumulateur est composé de deux éléments principaux : l'airbag à l'intérieur du réservoir », explique Robinson. « L'airbag est rempli d'azote. En fonctionnement normal, l'huile hydraulique entre et sort du réservoir à mesure que la pression du système augmente et diminue. » L'entrée et la sortie du fluide, ou son transfert, dépendent de la différence de pression entre le système et l'airbag.
« Il existe deux types d'accumulateurs : les accumulateurs à choc et les accumulateurs volumétriques », explique Jack Weeks, fondateur de Fluid Power Learning. « L'accumulateur à choc absorbe les pics de pression, tandis que l'accumulateur volumétrique empêche la pression du système de chuter lorsque la demande soudaine dépasse la capacité de la pompe. »
Afin de travailler sur un tel système sans se blesser, le technicien de maintenance doit savoir que le système dispose d'un accumulateur et comment libérer sa pression.
Concernant les amortisseurs, les techniciens de maintenance doivent être particulièrement vigilants. L'airbag étant gonflé à une pression supérieure à celle du système, une défaillance de la valve peut entraîner une augmentation de la pression dans le système. De plus, ils ne sont généralement pas équipés d'une vanne de vidange.
« Il n'existe pas de solution miracle à ce problème, car 99 % des systèmes ne permettent pas de vérifier l'encrassement des soupapes », a déclaré Weeks. Cependant, des programmes de maintenance proactive peuvent offrir des mesures préventives. « On peut ajouter une soupape après-vente pour évacuer le fluide là où une pression est générée », a-t-il ajouté.
Un technicien constatant un faible niveau d'accumulateur dans les airbags pourrait vouloir en rajouter, mais cela est interdit. Le problème est que ces airbags sont équipés de valves de type américain, identiques à celles des pneus de voiture.
« L'accumulateur est généralement doté d'un autocollant avertissant qu'il ne faut pas ajouter d'air, mais après plusieurs années de fonctionnement, l'autocollant disparaît généralement depuis longtemps », a déclaré Wicks.
Un autre problème concerne l'utilisation de soupapes d'équilibrage, a expliqué Weeks. Sur la plupart des soupapes, la rotation dans le sens horaire augmente la pression ; sur les soupapes d'équilibrage, c'est l'inverse.
Enfin, les appareils mobiles requièrent une vigilance accrue. En raison des contraintes d'espace et des obstacles, les concepteurs doivent faire preuve de créativité dans l'agencement du système et le placement des composants. Certains composants peuvent être cachés et inaccessibles, ce qui rend la maintenance et les réparations de routine plus complexes que pour les équipements fixes.
Les systèmes pneumatiques présentent presque tous les dangers potentiels des systèmes hydrauliques. La principale différence réside dans le fait qu'un système hydraulique peut provoquer une fuite, produisant un jet de fluide avec une pression par pouce carré suffisante pour pénétrer les vêtements et la peau. En milieu industriel, les « vêtements » incluent les semelles des bottes de travail. Les blessures par pénétration d'huile hydraulique nécessitent des soins médicaux et une hospitalisation.
Les systèmes pneumatiques sont également intrinsèquement dangereux. Beaucoup de gens pensent que ce n'est que de l'air et les manipulent sans précaution.
« On entend les pompes du système pneumatique fonctionner, mais on ne prend pas en compte toute l'énergie qu'elles injectent dans le système », explique Weeks. « Toute énergie doit circuler quelque part, et un système hydraulique est un multiplicateur de force. À 50 psi, un cylindre d'une surface de 10 pouces carrés peut générer suffisamment de force pour déplacer une charge de 500 livres. » Comme nous le savons tous, les travailleurs utilisent ce système pour souffler les débris des vêtements.
« Dans de nombreuses entreprises, cela constitue un motif de licenciement immédiat », a déclaré Weeks. Il a précisé que le jet d'air expulsé par le système pneumatique peut peler la peau et d'autres tissus jusqu'aux os.
« Si une fuite se produit dans le système pneumatique, que ce soit au niveau du joint ou par un petit trou dans le tuyau, personne ne le remarquera généralement », a-t-il déclaré. « La machine est très bruyante, les ouvriers portent des protections auditives et personne n'entend la fuite. » Le simple fait de soulever le tuyau est risqué. Que le système soit en marche ou non, le port de gants en cuir est obligatoire pour manipuler les tuyaux pneumatiques.
Un autre problème est que, comme l’air est hautement compressible, si vous ouvrez la vanne sur un système sous tension, le système pneumatique fermé peut stocker suffisamment d’énergie pour fonctionner pendant une longue période et démarrer l’outil à plusieurs reprises.
Bien que le courant électrique – le mouvement des électrons dans un conducteur – semble s'éloigner de la physique, il n'en est rien. La première loi du mouvement de Newton s'applique : « Un objet immobile reste immobile, et un objet en mouvement continue de se déplacer à la même vitesse et dans la même direction, sauf s'il est soumis à une force déséquilibrée. »
Premièrement, tout circuit, aussi simple soit-il, résiste au passage du courant. La résistance entrave le passage du courant ; ainsi, lorsque le circuit est fermé (statique), elle le maintient dans un état statique. Lorsque le circuit est activé, le courant ne circule pas instantanément ; il faut au moins un court instant pour que la tension surmonte la résistance et que le courant circule.
Pour la même raison, chaque circuit possède une certaine capacité, similaire à la quantité de mouvement d'un objet en mouvement. La fermeture de l'interrupteur n'arrête pas immédiatement le courant ; celui-ci continue de circuler, au moins brièvement.
Certains circuits utilisent des condensateurs pour stocker l'électricité ; cette fonction est similaire à celle d'un accumulateur hydraulique. Selon la valeur nominale du condensateur, il peut stocker de l'énergie électrique pendant une longue période, ce qui est dangereux. Pour les circuits utilisés dans les machines industrielles, un temps de décharge de 20 minutes n'est pas impossible, et certains peuvent nécessiter plus de temps.
Pour la cintreuse, Robinson estime qu'une durée de 15 minutes peut suffire à dissiper l'énergie emmagasinée dans le système. Effectuez ensuite une simple vérification avec un voltmètre.
« Le branchement d'un voltmètre présente deux avantages », explique Robinson. « Premièrement, il permet au technicien de savoir si le système est encore alimenté. Deuxièmement, il crée un chemin de décharge. Le courant circule d'une partie du circuit à l'autre via le voltmètre, épuisant ainsi l'énergie encore stockée. »
Dans le meilleur des cas, les techniciens sont parfaitement formés, expérimentés et ont accès à tous les documents de la machine. Ils disposent d'un cadenas, d'une étiquette et d'une connaissance approfondie de la tâche à accomplir. Idéalement, ils collaborent avec des observateurs de sécurité afin de fournir une vision supplémentaire pour observer les dangers et fournir une assistance médicale en cas de problème.
Le pire scénario est que les techniciens manquent de formation et d'expérience, travaillent pour une société de maintenance externe et ne connaissent donc pas les équipements spécifiques, ferment les bureaux à clé le week-end ou pendant les quarts de nuit, et les manuels des équipements ne sont plus accessibles. C'est une situation catastrophique, et toute entreprise possédant des équipements industriels devrait tout mettre en œuvre pour l'éviter.
Les entreprises qui développent, produisent et vendent des équipements de sécurité disposent généralement d'une expertise approfondie en matière de sécurité spécifique à l'industrie. Les audits de sécurité des fournisseurs d'équipements peuvent donc contribuer à rendre le lieu de travail plus sûr pour les tâches de maintenance et de réparation de routine.
Eric Lundin a rejoint la rédaction du Tube & Pipe Journal en 2000 en tant que rédacteur associé. Ses principales responsabilités incluent la révision d'articles techniques sur la production et la fabrication de tubes, ainsi que la rédaction d'études de cas et de profils d'entreprises. Il a été promu rédacteur en chef en 2007.
Avant de rejoindre le magazine, il a servi dans l'US Air Force pendant 5 ans (1985-1990) et a travaillé pour un fabricant de tuyaux, de tuyaux et de coudes de conduits pendant 6 ans, d'abord en tant que représentant du service client, puis en tant que rédacteur technique (1994-2000).
Il a étudié à la Northern Illinois University à DeKalb, dans l'Illinois, et a obtenu une licence en économie en 1994.
Tube & Pipe Journal est devenu le premier magazine dédié à l'industrie des tuyaux métalliques en 1990. Aujourd'hui, il est toujours la seule publication dédiée à l'industrie en Amérique du Nord et est devenu la source d'information la plus fiable pour les professionnels des tuyaux.
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Date de publication : 30 août 2021