Mesures de contrôle des émissions d'échappement des moteurs diesel en milieu de travail

D'Emploi et Développement social Canada

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Cette ligne directrice a été élaborée par le Programme du travail pour aider les milieux de travail assujettis à la règlementation fédérale en matière de santé et de sécurité au travail à comprendre, gérer et  contrôler adéquatement l’exposition des employés aux émissions d’échappement des moteurs diesel (EEMD) en milieu de travail, et permettre l’identification des lieux de travail où ce risque peut-être présent. Cette ligne directrice sera particulièrement utile pour les spécialistes de l’hygiène industrielle et les professionnels de santé et sécurité qui pourraient recommander ou mettre en place différentes mesures de contrôle appropriées pour permettre aux milieux de travail assujettis à la règlementation fédérale de se conformer aux exigences réglementaires canadiennes en matière de santé et de sécurité au travail.

1. Introduction

Les moteurs diesel, en raison de leur utilisation de mélange pauvre et à cause des températures et des pressions élevées faisant partie de leur processus de combustion, produisent des taux importants d’oxyde d'azote, et la réduction de ces composés s’avère un défi unique. Les moteurs diesel modernes qui sont sur les routes font généralement appel à la réduction sélective non catalytique afin de respecter les lois concernant les émissions, car les autres méthodes comme la recirculation des gaz d'échappement ne peuvent pas réduire suffisamment les émissions d’oxyde d'azote pour convenir aux nouvelles normes dans bon nombre de pays. Toutefois, les fines particules présentes dans les émissions d’échappement (parfois visibles sous la forme d’une fumée opaque et foncée) ont toujours fait l’objet de plus importantes préoccupations, puisqu’elles présentent différents dangers pour la santé et qu’elles sont rarement produites en grandes quantités dans les moteurs à étincelles. En 2012, on a rapporté, à la suite d’essais dans des conditions réelles, que même si l’oxyde d'azote total produit par les voitures à essence a diminué d’environ 96 % grâce à l’utilisation du catalyseur, les voitures à moteur diesel produisent toujours des émissions d’oxyde d'azote à une quantité comparable à celles d’il y a 15 ans, ce qui équivaut à des émissions d’oxyde d'azote environ 20 fois plus élevées que celles des voitures à essenceNote de bas de page 1.

Outre l’oxyde d'azote, les moteurs diesel produisent du carbone (de la suie), des oxydes de soufre (par exemple du dioxyde de soufre), des aldéhydes, des cétones, des alcools, de l’azote, des hydrocarbures, des hydrocarbures aromatiques polycycliques et de l’eau. Les moteurs diesel produisent de très faibles quantités de monoxyde de carbone, puisqu’ils brûlent le carburant dans le surplus d’air, même à plein régime.

La quantité et la composition des émissions d’échappement des moteurs diesel varient selon :

  • le type de moteur;
  • la composition du carburant;
  • l’entretien et le réglage du moteur;
  • la température du moteur;
  • la charge de travail du moteur.

Par ailleurs, trois types de fumée visible peuvent émaner de la combustion de diesel. La fumée blanche (gouttes d’eau et carburant non brûlé) s’échappe lorsque le moteur est démarré à froid, la fumée bleue (huile et carburant non brûlé) provient de moteurs mal entretenus et mal réglés et la fumée noire (suie, huile et carburant non brûlé) indique des problèmes mécaniques. La teneur en suie varie de 60 à 80 %, selon le carburant utilisé et l’état du moteurNote de bas de page 2.

2. Exposition aux émissions d’échappement des moteurs diesel en milieu de travail

Les travailleurs sont principalement exposés aux gaz d’échappement des moteurs diesel lorsqu’ils respirent les gaz et la suie, qui entrent dans leurs poumons. Les expositions répétées aux gaz d’échappement des moteurs diesel peuvent entraîner le cancer des poumons ou de la vessie, la bronchite chronique, la bronchopneumopathie chronique obstructive et l’asthme. Selon Carex Canada, 897 000 travailleurs canadiens sont exposés aux gaz d’échappement des moteurs diesel en milieu de travail chaque annéeNote de bas de page 3.

Les sources principales de l’exposition des travailleurs aux émissions d’échappement des moteurs diesel sont les véhicules lourds qui utilisent le diesel comme les camions, les trains/locomotives, les autobus et les chariots élévateurs à fourche. Par conséquent, les employés des types d’emplacement de travail suivants sont les plus touchés parmi les secteurs relevant de la compétence fédérale :

  • camionnage interprovincial et lieux d’entretien et de réparation de véhicules;
  • voies ferrées, lieux de réparation de compagnies ferroviaires et tunnels ferroviairesNote de bas de page 4;
  • garages d’autobus et lieux d’entretien et de réparation de véhicules;
  • postes de péage, entrepôts et garages;
  • véhicules de piste et matériel auxiliaire d’aéroport, service de transport de bagages.

3. Exigences législatives fédérales

La partie X (Substances dangereuses) du Règlement canadien sur la santé et la sécurité au travailNote de bas de page 5, publié en tant que partie II du Code canadien du travail, exige que lorsqu’il existe une possibilité que la santé et la sécurité d’un employé soient menacées par l’exposition à des substances dangereuses (y compris les émissions d’échappement des moteurs diesel) dans le lieu de travail, une enquête soit menée afin d’évaluer ces risques. Une fois l’enquête terminée, il est également exigé que l’exposition de l’employé à la substance dangereuse soit éliminée ou réduite grâce à la mise en œuvre de mesures d’ingénierie et, au besoin, d’autres mesures telles les mesures administratives et l’utilisation d’appareils de protection respiratoire. L’entretien adéquat des mesures de contrôle mises en œuvre, ainsi que la formation des employés, est aussi nécessaire.

4. Limite d’exposition en milieu de travail

Le Règlement régit les limites d’exposition aux substances dangereuses en milieu de travail. L’alinéa 10.19(1)(a) stipule qu’aucun employé ne doit être exposé à une concentration d’agent chimique dans l’air dans une concentration excédant la valeur établie pour cet agent chimique par l’American Conference of Governmental Industrial Hygienists dans sa publication intitulée Threshold Limit Values and Biological Exposure IndicesNote de bas de page 6.

Toutefois, en raison d’un désaccord parmi les experts concernant quels composants des gaz d’échappement des moteurs diesel il faut mesurer pour obtenir une juste évaluation de l’exposition, l’American Conference of Governmental Industrial Hygienists ne propose aucune valeur limite d’exposition pour les émissions d’échappement des moteurs diesel.

En 2012, le Centre International de Recherche sur le Cancer, qui relève de l’Organisation mondiale de la Santé, a classé les émissions d’échappement des moteurs diesel sous la catégorie des agents cancérigènes pour l’homme (Groupe 1), et ce, sur la base d’indications suffisantes que l’exposition à ces gaz augmente le risque de cancer des poumons et d’indications limitées qu’elle augmente le risque de cancer de la vessieNote de bas de page 7.

La règle générale veut que les expositions aux agents cancérigènes soient réduites au minimum. Les employés qui sont ou peuvent être exposés aux agents cancérigènes reconnus pour les humains et pour lesquels il n’y a aucune valeur limite d’exposition ni aucune limite d’exposition en milieu de travail doivent disposer de l’équipement approprié pour éliminer ou, à tout le moins, réduire autant que possible toute exposition à l’agent cancérigène.

5. Mesures de contrôle

Parmi les moyens permettant de réduire l’exposition aux émissions d’échappement des moteurs diesel, on compte :

  • modifier le moteur;
  • installer des filtres à particules pour moteurs diesel;
  • mettre en œuvre la recirculation des gaz d’échappement;
  • avoir recours à la réduction sélective non catalytique;
  • utiliser d’autres carburants, comme le méthoxyméthane ou le diesel à faible teneur en soufre;
  • entretenir correctement le moteur et le système d’échappement.

La publication du Health and Safety Executive intitulée Control of diesel engine exhaust emissions in the workplaceNote de bas de page 2 représente une excellente source de renseignements.

Elle désigne les entrepôts, les dépôts et les garages d’autobus comme des endroits où l’exposition aux émissions d’échappement des moteurs diesel en milieu de travail est courante. Elle donne en outre des exemples de bonnes pratiques de travail pour contrôler les émissions de gaz d’échappement des véhicules au diesel, comme les chariots élévateurs à fourche, les locomotives, les autobus et les camions, et d’endroits où il risque d’y avoir une accumulation des émissions d’échappement des moteurs diesel, comme les entrepôts, les dépôts de locomotives, les garages d’autobus, les sites d’essai de véhicules, les casernes de pompiers, etc. Bon nombre de ces solutions s’appliquent aussi aux moteurs à essence.

Substituer le diesel par un autre carburant plus sécuritaire (par exemple le méthoxyméthane ou le diesel à faible teneur en soufre) ou par une technologie de remplacement, par exemple les véhicules ou l’équipement à batterie, serait la façon la plus efficace de réduire l’exposition. Par contre, dans bien des cas, ces solutions sont soit inapplicables ou impossibles; il faut donc considérer d’autres options ou une combinaison d’options.

Les trois mesures d’ingénierie les plus efficaces pour éliminer ou réduire l’exposition aux émissions d’échappement des moteurs diesel sont l’utilisation de :

  • filtres d’échappement de moteur;
  • ventilation par aspiration à la source d’échappement;
  • ventilation avec apport d’air neuf.

De plus, il est possible d’utiliser des mesures administrativesNote de bas de page 8, comme :

  • modifier les méthodes de travail, par exemple, en limitant les vitesses et en utilisant des routes à sens unique afin de limiter la congestion routière, ou en empêchant ou interdisant l’utilisation superflue des moteurs au ralenti et la surcharge des moteurs;
  • modifier les activités, en limitant par exemple la quantité d’équipement fonctionnant au diesel et la puissance moteur totale en activité dans une zone donnée, et s’assurer que l’utilisation des véhicules dans la zone ne surpasse pas la capacité du système de ventilation;
  • modifier la disposition des lieux de travail, par exemple en désignant des zones où il est interdit d’utiliser les moteurs diesel ou interdites au personnel;
  • laisser les portes et les fenêtres du garage ouvertes (si la température le permet).

Si nécessaire, l’utilisation des appareils de protection respiratoire aidera les employeurs à réduire les émissions d’échappement des moteurs diesel produites dans le milieu de travail et le nombre d’employés qui y sont exposés.

Remarque : Puisque le travail dans les mines et en mer entraîne des exigences particulières, cette ligne directrice ne s’applique pas aux émissions des véhicules et des appareils diesel utilisés dans ces situations. Elle ne s’applique pas non plus au contrôle des émissions d’échappement des moteurs en espaces clos.

6. Équipement de protection respiratoire

Lorsqu’une substance dans l’air entraîne un danger, le Règlement canadien sur la santé et la sécurité au travailNote de bas de page 9 exige que l’employeur fournisse un appareil de protection respiratoire répertorié dans la liste d’équipements homologués (Certified Equipment List) du National Institute for Occupational Safety and Health et que cet appareil soit sélectionné, réglé, entretenu et utilisé conformément à la norme de l’Association canadienne de normalisation Z94.4, Choix, utilisation et entretien des appareils de protection respiratoire. On ne devrait cependant utiliser l’appareil de protection respiratoire qu’en dernier recours.

7. Surveillance et vérification de l’efficacité des mesures de contrôleNote de bas de page 10

Puisqu’il n’y a aucun consensus scientifique à savoir quelles composantes des gaz d’échappement des moteurs diesel il faut mesurer pour évaluer l’exposition des employés et, puisqu’il n’y a aucune valeur limite d’exposition ni aucune limite d’exposition en milieu de travail établie pour les émissions d’échappement des moteurs diesel, il est essentiel que les mesures de contrôle utilisées pour éliminer ou réduire l’exposition des employés aux agents cancérigènes soient d’une efficacité maximale.

Même si la quantité et la composition des émissions d’échappement des moteurs diesel varient selon le type de moteur, la composition du carburant et bien d’autres facteurs, certains indicateurs peuvent offrir une évaluation fiable des mesures d’ingénierie et d’autres mesures à utiliser pour s’assurer que les employés sont en toute sécurité.

Comme il en est fait mention dans l’introduction, il y a trois types de fumée visible qui peuvent émaner de la combustion de diesel : la fumée blanche (gouttes d’eau et carburant non brûlé), la fumée bleue (huile et carburant non brûlé) et la fumée noire (suie, huile et carburant non brûlé). Par ailleurs, la teneur en suie varie selon le carburant utilisé et l’état du moteur.

Afin de mener une enquête concernant un danger et d’évaluer l’efficacité des mesures de contrôle utilisées ou afin d’élaborer un programme de prévention des risques en milieu de travail, une personne qualifiée doit répondre aux questions suivantes :

  1. Les employés sont-ils ou pourraient-ils être en danger dans leur milieu de travail en raison d’une exposition aux émissions d’échappement des moteurs diesel?
  2. Combien d’employés pourraient être exposés aux émissions d’échappement des moteurs diesel?
  3. Quelles sont les sources d’exposition et quels employés sont touchés?
  4. Quelle serait la durée d’une possible exposition?
  5. Y a-t-il eu des plaintes? Si c’est le cas, quels sont les symptômes constatés, s’il y a lieu?
  6. A-t-on pris des échantillons sur des personnes ou dans la zone? Quels agents chimiques dans l’air (par exemple, l’oxyde d'azote, le carbone élémentaire ou le dioxyde de soufre) ont été échantillonnés? Quelles sont leurs concentrations? Leurs concentrations dépassent-elles les valeurs limites d’exposition ou les limites d’exposition en milieu de travail établiesNote de bas de page 10?
  7. Quelle est la concentration de dioxyde de carbone dans le lieu de travail? Cette concentration dépasse-t-elle une moyenne de 1000 parties par million pondérée dans le temps sur 8 heures?
  8. Qu’a fait l’employeur en vue du contrôle des émissions de moteurs diesel afin d’empêcher les employés d’y être exposés?
  9. Un programme de surveillance médicale est-il établi dans le milieu de travail au bénéfice des employés? Qu’est-ce qui est inclus dans le programme (par exemple des examens d’embauchage/périodiques, des examens médicaux, des niveaux d’intervention, de l’éducation sanitaire)?
  10. Le programme d’éducation des employés est-il élaboré et mis en œuvre dans le milieu de travail?
  11. Combien de pièces d’équipement ou de véhicules fonctionnant au diesel sont en marche dans une zone donnée? La puissance moteur totale dépasse-t-elle ou pourrait-elle dépasser la capacité du système de ventilation des lieux?
  12. Les moteurs fonctionnent-ils à plein régime? Les laisse-t-on tourner au ralenti? Pourquoi? Peut-on imposer une limite de régime ou restreindre l’utilisation superflue des moteurs au ralenti?
  13. Y a-t-il des zones désignées pour les déplacements du personnel ou pour l’utilisation des moteurs diesel? Est-il possible de modifier la disposition des lieux de travail?
  14. Lorsque possible, les portes et les fenêtres du garage sont-elles laissées ouvertes?
  15. Aperçoit-on de la fumée blanche, bleue ou noire dans le lieu de travail? Les moteurs sont-ils entretenus et réglés régulièrement? Si on aperçoit de la fumée noire, les moteurs ont-ils été inspectés pour déceler des problèmes mécaniques?
  16. Y a-t-il des dépôts de suie visibles dans le lieu de travail? À quels endroits et dans quelles proportions? Quel est le type de carburant utilisé? Dans quel état est le moteur?
  17. En fonction des observations faites, les mesures de contrôle présentes dans le milieu de travail sont-elles adéquates? Si elles ne le sont pas, quelle stratégie de contrôle faudrait-il adopter pour éliminer ou réduire le niveau d’exposition?

8. Mesures d’ingénierie

Filtres d’échappement de moteurNote de bas de page 11

Les filtres d’échappement de moteur sont conçus pour retirer les particules du flux d’échappement. Ces filtres sont installés dans le système d’échappement ou sur le tuyau d’échappement. L’un des systèmes de filtrage que l’on retrouve sur le marché se compose d’un filtre de céramique poreux, d’une soupape de dérivation et d’un module de commande électronique. La soupape de dérivation est installée dans le tuyau d’échappement et, lorsque le moteur est mis en marche, elle dirige les gaz d’échappement dans le filtre de céramique. Ce filtre « nettoie » les particules de gaz d’échappement du moteur diesel. Après une attente d’entre 20 secondes et 3 minutes environ (un temps suffisant pour laisser le véhicule quitter le garage), le module électronique surpasse le filtre et dirige les gaz d’échappement directement dans le tuyau d’échappement. Lorsque le véhicule est mis en marche arrière de façon à reculer dans le garage, le module dirige à nouveau les gaz d’échappement dans le filtre. Le filtre de céramique pèse entre 20 et 30 livres (entre 9 et 14 kilogrammes) et peut recueillir environ 2 livres de particules (environ 30 heures de fonctionnement) avant de nécessiter un entretien. Dans l’industrie minière, les filtres de céramique réduisent les concentrations de particules de diesel d’environ 90 %.

Un autre type de filtre à particules est le filtre-piège. Celui-ci permet de réduire les concentrations de particules de diesel d’au moins 80 %.

Il existe également un troisième type de filtre à particules qui est un système de contrôle des émissions de moteur diesel à deux étages conçu pour réguler les émissions en proximité, ou dans des endroits appelées zones exemptes de smog (Smog Free Zones)Note de bas de page 12. Les gaz d’échappement des moteurs diesel sont interceptés dans le tuyau d’échappement, avant qu’ils puissent entrer dans l’air ambiant. Au moyen de signaux radio, le mode de filtration s’active automatiquement lorsque le véhicule entre dans la zone exempte de smog et continue de filtrer les émissions jusqu’à ce que le véhicule la quitte. La filtration a lieu aussi longtemps que le véhicule se trouve dans un rayon de 100 mètres autour d’un transpondeur de fréquences radio (qui est par exemple installé dans un atelier de réparation), et non seulement au démarrage du moteur ou en marche arrière, ni pendant 100 secondes (ou moins) seulement. La filtration a également lieu lorsque le véhicule fonctionne au ralenti ou lorsqu’il avance ou recule, aussi longtemps que nécessaire. À proximité des transpondeurs de fréquences radio, les gaz d’échappement des moteurs diesel sont redirigés vers le filtre en aval du silencieux, réduisant ainsi les émissions de 99 %. Le silencieux sert également de pare-étincelles. Le filtre se trouve en aval du silencieux et forme le dernier piège d’échappement, ce qui n’a aucun effet sur la garantie du moteur.

Ventilation par aspiration à la source d’échappement

La ventilation par aspiration à la source d’échappement consiste à fixer un boyau au tuyau d’échappement et à le relier à un ventilateur (figure 1) (figure 2), qui achemine les gaz d’échappement à l’extérieur du lieu de travail. Les boyaux que l’on trouve sur le marché peuvent comporter diverses caractéristiques. Parmi ceux-ci, il y en a qui sont munis d’une fonction de débranchement automatique, qui débranche le boyau du tuyau d’échappement aussitôt que le véhicule sort du garage. On peut également installer un rail au plafond pour empêcher les boyaux de traîner au sol. Ces boyaux sont suspendus au rail à l’aide d’un balancier qui remonte automatiquement le boyau lorsqu’il n’est pas utilisé. On trouve des boyaux de diamètres différents qui se relient à des tuyaux d’échappement de tailles différentes.

La ventilation par aspiration à la source d’échappement présente l’avantage d’évacuer non seulement les particules de diesel, mais aussi les émissions gazeuses, comme les oxydes d’azote et de soufre. Le boyau qui se branche au tuyau d’échappement capture les gaz d’échappement lorsque le véhicule quitte le garage, mais il n’a aucune emprise sur ces gaz lorsque le véhicule entre à nouveau dans le garage, à moins que l’employé y fixe le tuyau avant l’entrée du véhicule. Cette mesure comporte un désavantage en ce qu’il exige que les employés se souviennent de fixer le boyau au tuyau d’échappement.

Pour les véhicules qui se trouvent dans les garages d’entretien, l’American Conference of Governmental Industrial Hygienists recommande soit les systèmes au plafond ou sous le plancher illustrés dans la figure VS-85-01 [figure 3] du document Industrial Ventilation. A Manual of recommended Practice for DesignNote de bas de page 13. Les volumes de gaz d’échappement en fonction des types de moteurs sont présentés dans la figure VS-85-02 (figure 4).

Exemples de mesures d’ingénierie servant à contrôler les émissions d’échappement des moteurs diesel en milieu de travail (figures 1 à 4).

La figure 1 et la figure 2, démontrent le système d’extraction des gaz d’échappement aérien.

Figure 1 : Boyau flexible à longueur fixe avec système d’évacuation des gaz d’échappement

Description

Dans la figure 1, un tuyau flexible est fixé au tuyau d’échappement d’un véhicule ou d’un camion pour capter les émissions d’échappement du moteur diesel, tandis que l’autre extrémité est connectée à un ventilateur qui évacue ces émissions hors de la zone de travail.

Figure 2 : Boyau fixe et système d’extraction des gaz d’échappement de type entonnoir

Description

Dans la figure 2, un tuyau flexible est suspendu à un rail muni d’un équilibreur qui permet d’enrouler automatiquement le tuyau lorsqu’il n’est pas utilisé. À l’une des extrémités, le tuyau est fixé au tuyau d’échappement d’un camion au moyen d’un entonnoir, ce qui permet de recouvrir partiellement le tuyau d’échappement et de capter les émissions d’échappement, tandis que l’autre extrémité est connectée à un ventilateur qui évacue ces émissions hors de la zone de travail.

Figure 3 : Ventilation par aspiration à la source d’échappement, sous le plancher et au-dessus du plancher

Description

La figure 3 présente les systèmes de ventilation locale d’échappement du tuyau d’échappement, au‑dessus du plancher et sous le plancher qui captent les émissions du tuyau d’échappement. Les deux systèmes évacuent les émissions d’échappement au‑dessus du toit.

Dans le système sous le plancher, l’une des extrémités d’un conduit souple est fixée au tuyau d’échappement d’un véhicule (la figure ne montre qu’une partie du conduit flexible). L’autre extrémité est connectée au moyen de plaques de plancher simples ou doubles à fermeture automatique (ces plaques ressemblent aux prises murales d’une maison équipée d’un système d’aspirateur central) à des tuyaux de drainage du conduit principal longeant le plafond juste sous le plancher du garage ou de tranchée situé dans le plancher du garage. Des raccords collés conviennent pour les tuyaux de drainage d’une tranchée. De plus, ils doivent être inclinés et drainés aux fins de rinçage. Le raccord qui relie le conduit principal au tuyau de drainage doit être placé à un angle compris entre 30 et 40 degrés. Le conduit principal est connecté au puisard ou bien sécher. Les émissions d’échappement provenant du conduit principal passent directement par le ventilateur et elles sont évacuées au‑dessus du toit. Pour ce type de système, la taille du conduit principal doit offrir un débit maximal de 2 000 pieds par minute. Ce conduit doit être raccordé au puisard ou bien sécher, qui est lui-même raccordé au conduit d’évacuation au‑dessus du toit. Ce système d’échappement du tuyau d’échappement est semblable à un aspirateur central résidentiel, à la différence que l’air qui circule dans le système est évacué à l’extérieur du bâtiment au lieu d’être recyclé dans le garage.

Dans le cas du système au‑dessus du plancher, le conduit principal (dont la taille doit offrir un débit maximal de 2 000 pieds par minute) est situé sous le toit, dans la chambre de répartition d’air/plenum. Pour les tuyaux d’échappement doubles, un tuyau en « Y » peut être utilisé; il devrait y avoir deux prises par stalle/décrochage. Les connecteurs qui raccordent le conduit principal aux tuyaux qui sont suspendus au conduit de ventilation principal sont installés à un angle compris entre 30 et 45 degrés et le point de raccordement au tuyau doit se situer à une hauteur de 10 à 12 pieds du plancher. Le tuyau peut être muni d’un contrepoids. Tous les joints du conduit principal doivent être soudés. L’extrémité de ce conduit est raccordée au ventilateur au moyen d’un joint flexible et les émissions d’échappement sont évacuées au‑dessus du toit. Une hauteur minimale de la pile de décharge/échappement de 5 pieds est nécessaire.

Figure 4 : Volumes de ventilation par aspiration

Description

La figure 4 décrit les volumes de ventilation d’échappement.

Pour les moteurs en fonction directement connectés à un système d’échappement du tuyau d’échappement, les volumes de ventilation des émissions d’échappement sont déterminés par la cylindrée du moteur, le nombre de tours par minute du moteur et la température du système d’échappement, ce à quoi l’on ajoute un coefficient de sécurité de 20 %. Ces volumes sont mesurés en pieds cubes effectifs par minute.

Qe = (1,2) multiplié par (Deng multiplié par N) multiplié par [(460 degrés Fahrenheit plus Teng)

divisé par 530 degrés Fahrenheit)]

Où : Qe = émissions d’échappement (en pieds cubes effectifs par minute)

Teng = température du tuyau d’échappement du moteur (en degrés Fahrenheit)

Deng = cylindrée du moteur (en pieds cubes)

N = nombre de tours par minute du moteur

Pour les moteurs à essence ou au propane, ces températures varient entre 350 et 800 degrés Fahrenheit selon l’utilisation du véhicule. Les températures des gaz d’échappement des moteurs diesel sont supérieures.

L’expression « sous charge » indique que le moteur génère davantage de puissance et il est possible que la température des gaz d’échappement soit plus élevée que lorsque le moteur tourne au ralenti. Les températures des gaz d’échappement seront comprises entre 1 000 et 1 400 degrés Fahrenheit, au lieu de 350 à 900 degrés Fahrenheit.

À titre d’exemple, un moteur de 15 litres qui effectue 1 000 tours par minute génèrerait 530 pieds cubes standards par minute. Si la température des gaz d’échappement est de 1 300 degrés Fahrenheit (soumis à une charge importante), cela correspondrait à 1 758 pieds cubes effectifs par minute. En ajoutant le « coefficient de sécurité » de 20 %, l’on obtiendrait 2 110 pieds cubes effectifs par minute.

Qe = (1,2) multiplié par {15 litres multipliés par (0,0353 pied cube divisé par le nombre de litres) multiplié par 1 000} multiplié par {(460 degrés Fahrenheit plus 1 300) divisé par 530 degrés Fahrenheit} = 2 110 pieds cubes effectifs par minute

Si la température des gaz d’échappement est connue, le même calcul peut être effectué pour n’importe quel moteur.

Ventilation avec apport d’air neuf (ventilateur d’aspiration) 

Dans un système de ventilation avec apport d’air neuf (figure 5), l’air contaminé d’émissions d'échappement des moteurs diesel est évacué vers l’extérieur, tandis qu’un apport d’air frais circule dans le garage à partir de portes ouvertes ou d’ouvertures d’admission d’air. L’air est évacué à l’aide d’un ventilateur situé sur le plafond ou sur un mur. Le ventilateur d’aspiration doit être dirigé vers l’arrière du garage, à l’opposé des portes d’entrée, afin que l’air de l’extérieur entre par les portes ouvertes et circule tout le long du bâtiment avant d’être évacué. Les ventilateurs d’évacuation devraient se trouver au haut des murs (ou dans le plafond). Si les portes du garage ne peuvent pas être gardées ouvertes pendant que le ventilateur d’aspiration fonctionne, un ventilateur refoulant peut être installé dans le bâtiment, à l’opposé du ventilateur d’aspiration, afin d’apporter de l’air frais dans le garage.

L’American Conference of Governmental Industrial Hygienists recommande un débit de ventilation avec apport d’air neuf de 100 pieds cubes par minute pour chaque cheval-puissance des moteurs diesel. Le débit de ventilation avec apport d’air neuf recommandé tient compte des conditions de fonctionnement normal.

La ventilation avec apport d’air neuf comporte un inconvénient majeur en ce qu’elle ne permet pas de capturer les émissions à la source. Il se peut donc que les employés soient quand même exposés à certaines émissions d'échappement des moteurs diesel.

Figure 5 : Ventilation générale dans un garage (par exemple naturelle et mécanique)

Description

La figure 5 montre la ventilation générale dans un garage, qui se fait de façon naturelle en été et en hiver, et de façon mécanisée.

Ventilation naturelle pendant la période estivale : L’air frais entre dans le garage par une fenêtre ouverte, de même que par deux conduits ou bouches d’aération situés au‑dessus et au‑dessous de la fenêtre. L’air contaminé par les gaz qui s’échappent des véhicules est relâché dans l’atmosphère par les évents de toit. Les portes du garage sont ouvertes pour laisser pénétrer l’air frais.

Ventilation naturelle pendant la période hivernale : L’air frais entre dans le garage sous forme d’air d’appoint, grâce aux deux conduits d’aération situés au‑dessus et au‑dessous de la fenêtre, respectivement. La fenêtre et les portes du garage sont fermées. L’air contaminé par les gaz qui s’échappent des véhicules est relâché dans l’atmosphère par les évents de toit.

Ventilation mécanisée : L’air frais entre dans le garage par une porte de garage ouverte, de même que par les conduits d’aération aménagés au‑dessus du plancher du garage dans les murs qui se trouvent à l’avant et à l’arrière des véhicules. L’air contaminé par les gaz qui s’échappent des véhicules est relâché dans l’atmosphère au moyen de ventilateurs d’extraction installés dans les murs opposés du garage, sous le toit ou au niveau de ce dernier.

Autre système de ventilation par aspiration à la source d’échappement 

Outre la ventilation avec apport d’air neuf et la ventilation naturelle, la ventilation par aspiration à la source d’échappement ou par extraction peut s’avérer nécessaire dans les stations de train qui comportent des quais couverts ainsi que dans les ateliers de maintenance et de réparation afin de retirer les émissions d’échappement des moteurs diesel produites des zones où les employés respirent.

Recirculation des gaz d’échappementNote de bas de page 1

Pour ce qui est des moteurs à combustion interne, la recirculation des gaz d’échappement est une technique de réduction des émissions d’oxyde d'azote utilisée tant pour les moteurs à essence que pour les moteurs diesel. La recirculation des gaz d’échappement consiste à réacheminer une partie des gaz d'échappement d’un moteur vers ses cylindres. Ce processus dilue l’oxygène dans le flux d’air entrant et intègre des gaz inertes dans la combustion, qui absorbent la chaleur afin de réduire les températures maximales dans les cylindres. Les oxydes d'azote sont produits dans une mince bande de haute température et de haute pression.

Dans un moteur diesel, les gaz d’échappement remplacent une partie de l’excès d’oxygène dans le mélange précombustion. Puisque les oxydes d'azote se forment principalement lorsqu’un mélange d’azote et d’oxygène est soumis à de hautes températures, la diminution de la température de la chambre de combustion causée par la recirculation des gaz d’échappement réduit la quantité d’oxyde d'azote produite par la combustion (quoiqu’au prix d’une partie de l’efficacité du moteur). De plus, les gaz réintroduits à partir des systèmes de recirculation des gaz d’échappement contiendront des concentrations quasiment équilibrées d’oxyde d'azote et de monoxyde de carbone: leur petite quantité qui se trouve d’abord dans la chambre de combustion empêche la production nette totale de ces gaz et d’autres polluants lorsqu’ils sont mesurés dans un temps moyen. De nos jours, la plupart des moteurs doivent faire appel à la recirculation des gaz afin de respecter les normes d’émission.

Convertisseurs catalytiquesNote de bas de page 1

Un convertisseur catalytique est un dispositif de contrôle des émissions qui transforme les substances toxiques présentes dans les émisions de gaz d'échappement en substances moins toxiques à l’aide de la catalyse d’une réaction d’oxydoréduction. Les convertisseurs catalytiques sont utilisés dans les moteurs à combustion interne à essence ou au diesel, y compris les moteurs à mélange pauvre. Puisqu’ils mélangent l’oxygène avec du monoxyde de carbone et des hydrocarbures non brûlés afin de produire du dioxyde de carbone et de l’eau, et puisqu’ils réduisent la quantité d’oxydes d’azote, les convertisseurs catalytiques sont utilisés dans les systèmes d’échappement des chariots élévateurs, des camions, des autobus et des locomotives.

Réduction sélective non catalytiqueNote de bas de page 1

La réduction sélective non catalytique  est une méthode servant à réduire les émissions d’oxyde d'azote. La réaction qu’elle utilise fait appel à des radicaux d’ammoniac qui se lient aux oxyde d'azote avant de se décomposer. Pour être efficace, cette réaction requiert un temps de réaction suffisant dans une certaine plage de température, qui se trouve normalement entre 1 400 et 2 000 Fahrenheit (entre 760 et 1 090 centigrade). À des températures plus basses, la réaction entre les oxydes d'azote et l’ammoniac n’a pas lieu. Parmi les autres exigences qui compliquent le procédé, on compte le mélange insuffisant d’ammoniac et d’oxyde d'azote pour effectuer la réaction d’oxydoréduction. Par conséquent, même si la réduction sélective non catalytique peut en théorie offrir la même efficacité d’environ 90 % que la réduction sélective catalytique ces contraintes particulières de température, de temps et de mélange produisent souvent des résultats moins importants en réalité. Toutefois, la réduction sélective non catalytique présente un avantage économique par rapport à la réduction sélective catalytique, puisqu’elle n’entraîne pas les coûts relatifs au catalyseur.

Autres mesures  de contrôle

D’autres mesures de contrôle devraient être considérées pour réduire davantage l’exposition des employés aux gaz nocifs, par exemple :

  • modifier les bourrelets de calfeutrage de toutes les portes entre le garage et les bureaux adjacents pour empêcher l’infiltration d’émissions d’échappement des moteurs diesel;
  • garder une pression positive dans les bureaux ou les postes de péage (s’il y a lieu) et y acheminer suffisamment d’air frais provenant d’une source non contaminée.

9. Pratiques de travail

En plus des mesures d’ingénierie, les bonnes pratiques de travailNote de bas de page 11 peuvent aider à réduire les émissions d’échappement des moteurs diesel et donc l’exposition des travailleurs, par exemple :

  • toujours ouvrir les portes du garage avant de démarrer les véhicules;
  • garder les portes du garage ouvertes (si la température le permet) pendant au moins 10 minutes après le fonctionnement du véhicule;
  • effectuer un entretien périodique des moteurs des véhicules afin de réduire les émissions d’échappement des moteurs diesel au minimum;
  • considérer la mise en œuvre d’un programme de modernisation afin de reconstruire les moteurs diesel lorsqu’ils nécessitent une révision générale de façon à ce qu’ils produisent moins de particules de diesel;
  • tenir compte du rendement mécanique et des données d’émission au moment de choisir de nouveaux moteurs.

10. Éducation et formation des employés

Le Règlement canadien sur la santé et la sécurité au travail exige que les employeurs élaborent et mettent en œuvre un programme de formation des employés visant la prévention et le contrôle des risques dans le lieu de travail. Tous les employés qui sont ou pourraient être à risque en raison d’une exposition aux émissions d’échappement des moteurs diesel sont tenus de recevoir des instructions et une formation concernant les risques qu’elles représentent pour la santé et l’utilisation adéquate des mesures de contrôle.

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