Qu’appelle-t-on risques sanitaires ?
La simulation des risques sanitaires consiste à étudier la dispersion d’un polluant qui présente une menace pour la santé.
Ces risques se caractérisent par l’émission de polluants, sous forme de gaz ou de particules fines dans l’air ambiant. Nos experts réalisent des modélisation CFD à l’intérieur d’un bâtiment ou dans l’atmosphère.
Sous l’effet des facteurs climatiques : flux d’air, précipitations, gradients de température, etc. les polluants se dispersent aléatoirement. Ils peuvent être transportés sur quelques mètres ou à des distances de plusieurs kilomètres.
Dans l’environnement naturel, la pollution atmosphérique peut avoir des conséquences sur la santé à court et long terme.
En extérieur, les risques sanitaires peuvent être localisés, comme des rejets de cheminées dans l’atmosphère, ou accidentels, telles que la rupture d’une canalisation de gaz sous pression ou d’un rejet d’urgence.
La crise sanitaire liée au COVD-19 a mis en évidence l’importance de la qualité de l’air intérieur dans les bâtiments – principal facteur dans la limitation de la transmission aéroportée des polluants.
Les bureaux d’études spécialisés en simulation des risques sanitaires peuvent anticiper ces problématiques en les modélisant à l’aide de l’outil CFD.
En quoi la simulation CFD permet-elle de diminuer les risques sanitaires ?
La CFD intervient lorsque les outils usuels de simulation ne permettent pas de déterminer avec précision la dispersion spatiale des polluants.
Le but est d’évaluer la dispersion des polluants dans l’air en prenant en compte les variations des conditions extérieures étudiées (température, vitesse, pression), ainsi que les obstacles à l’écoulement qui peuvent générer des turbulences et profiter à la diffusion et à la dispersion des polluants.
Contrairement à des méthodes numériques statistiques qui utilisent des moyennes ou des approximations de la turbulence et donc de la diffusion des polluants, la simulation CFD des risques sanitaires permet de résoudre l’écoulement de manière très détaillée dans le temps et dans l’espace.
L’aspect temporel est très important dans l’analyse de la pollution atmosphérique et notamment au niveau des retombées à hauteur d’homme et sur le sol. GANTHA a développé des modèles numériques permettant de calculer des dispersions avec une précision temporelle allant de la seconde à l’année.
Comme pour le confort thermique, du traitement de données est nécessaire pour analyser les concentrations de polluants et établir des cartographies spatiales représentatives de l’impact des rejets d’un site industriel.
La précision des résultats varie en fonction de la finesse du maillage de calcul, allant de quelques centimètres à plusieurs mètres – utile pour l’étude des polluants dispersés au gré du vent.
Quelques exemples de simulation des risques sanitaires
Ecoulement du vent et panaches de fumées
Santé et sécurité sur une plateforme gazière
Nous avons modélisé la probabilité que les gaz toxiques rejetés par les turbines et par les cheminées viennent polluer les cabines des opérateurs. Ingérés à trop forte dose, ces gaz présentent un risque sanitaire pour les opérateurs.
D’autre part, ils peuvent perturber le fonctionnement des équipements si les températures sont trop importantes. Ils peuvent également encrasser les grilles d’aspiration et réduire le rendement de ces derniers.
L’outil de CFD a permis d’optimiser la disposition des équipements techniques de la plateforme par rapport aux équipements émetteur de gaz polluants. La santé du personnel est ainsi préservée.
Dans un deuxième temps, nous avons simulé l’impact des gaz chauds sur les conduits de GNL implantés dans le mât de torche. Il s’est avéré que dans certaines conditions de vent particulières, les gaz à haute température s’écoulaient autour du mat, provoquant un échauffement inhabituel. Il a donc été proposé de protéger le mât de torche en partie basse avec des matériaux isolants résistant aux gaz de combustion.
Risques sanitaires accidentels dans une usine.
Nous avons modélisé la rupture franche d’une canalisation de gaz propulseur à l’intérieur d’une usine sous forme d’un nuage lagrangien (suivi de particules liquides).
Le but de la simulation des risques sanitaires est de déterminer le temps de réponse optimal des capteurs de ventilation d’urgence pour évacuer le nuage toxique.
Lorsque la rupture se produit, le polluant est libéré sous haute pression, se dispersant sous forme de nuage concentré en gaz et en microgouttelettes liquides qui s’évaporent.
Dans ce cas, l’objectif de la simulation numérique était de concevoir une ventilation d’urgence assez efficace pour limiter l’ingestion du gaz toxique pouvant nuire à la santé des opérateurs.
Les capteurs ont été modélisés comme des sondes dans la simulation et lorsque le seuil de déclenchement est dépassé, l’arrivée de produit est instantanément coupée laissant alors la ventilation d’urgence évacuer les polluants gazeux.
La simulation des risques sanitaires a permis :
- d’optimiser la position des capteurs afin de réduire le délai de détection,
- d’optimiser les éléments de ventilation d’urgence (débit, position des buses, etc.),
- d’estimer le temps d’évacuation du gaz et le retour à un seuil ne présentant pas de risque pour la santé.
Rupture d’une canalisation de gaz