A. Notions de combustion - Propagation

1 - LE FEU

1.1.        Définition :

Le feu est la manifestation visible de la combinaison d’un corps combustible avec un corps comburant, en présence d’une énergie d’activation.

Cette combinaison s’appelle une combustion.

La combustion est une réaction exothermique (dégageant de la chaleur) entre l’oxygène de l’air et certaines substances (solides, liquides ou gazeuses) dites combustibles, l’air étant le comburant.

1.2.        Triangle du feu :

Traditionnellement, le phénomène du feu est schématiquement représenté par le triangle du feu dont les trois côtés figurent respectivement le combustible, le comburant et l’énergie d’activation.

Ces trois éléments sont simultanément nécessaires à la création et au maintien du phénomène. La soustraction de l’un d’eux et d’un seul entraîne l’extinction. C’est ce que l’on constate en supprimant soit le combustible, soit le comburant, soit l’énergie (par refroidissement par exemple).

2 - ENERGIE D’ACTIVATION

L’énergie d’activation est l’énergie nécessaire pour déclencher la combustion.

Elle peut être :

-       thermique         :         feux nus...

-       chimique          :         action de l’oxygène sur certains éléments

-       biologique        :         bactéries (fermentation)

-       mécanique        :         frottements

-       électrique         :         électricité dynamique : isolement, mauvais contacts

                                      électricité statique : frottement

3 - COMBUSTION

3.1. Combustion des gaz :

Lors d’un incendie, il n’y a que les gaz qui brûlent, que ce soient des gaz de distillation provenant de corps chauffés à l’état solide ou des vapeurs de liquides inflammables.

Le mélange « gaz combustibles » avec l’oxygène de l’air est inflammable à deux conditions :

-       que l’énergie d’activation soit suffisamment élevée,

-       que la concentration du mélange soit comprise entre certaines limites.

3.2. Combustion des liquides :

Sauf cas rares, ce sont les vapeurs inflammables dégagées par les liquides qui brûlent.

3.3. Combustion des solides :

On distingue deux types de combustion des solides, caractérisé par leur vitesse de réaction :

-       la combustion vive et la combustion lente,

-       la combustion spontanée.

3.3.1 Combustion vive et combustion lente :

La combustion vive est une réaction qui entraîne un dégagement important de calories avec une forte élévation de température et une émission de flammes.

La combustion lente est une réaction qui entraîne un faible dégagement de calories avec peu d’élévation de température et une absence de flammes.

3.3.2 Combustion spontanée :

La combustion spontanée a lieu sans cause apparente d’échauffement.

Elle concerne les amas de chiffons gras, les stockages de charbon etc...

4 - FACTEURS AFFECTANT LA VITESSE DE COMBUSTION

4.1       Etat de division de la matière :

Pour une même masse, la vitesse de combustion est fonction du rapport surface/volume du combustible (un tas de copeaux brûle plus vite qu’une bûche).

4.2       Disposition de la matière et des matières :

La vitesse de propagation dépend :

-       de facteurs géométriques (épaisseur, surface, forme, etc...),

-       de dispositions dans l’espace (position horizontale, verticale).

4.3       Autres facteurs :

-       Température
-       Humidité de l’air
-       Teneur en oxygène
-       Inhibition

5 - PROPAGATION DE LA COMBUSTION

5.1. Par transmission de la chaleur

5.1.1         Rayonnement :

Tout corps chauffé émet de l’énergie sous forme d’ondes électromagnétiques et un tel rayonnement  peut être absorbé par un corps sous forme d’énergie thermique. Cette émission ou réception est d’autant plus importante que le corps est opaque.

5.1.2         Conduction :

C’est le mode de transmission de la chaleur dans la masse du matériau.

La transmission de chaleur se fait de proche en proche sans aucun transfert de la matière.

5.1.3         Convection :

La convection est le transport de chaleur par mouvement d’un fluide.

C’est le phénomène qui contribue le plus souvent à la propagation des sinistres par le déplacement des gaz chauds sur des distances importantes et à des niveaux différents.

Exemples :

-       transport d’un feu du sous-sol dans les combles,
-       transport d’un feu par les gaines.

5.2 Par déplacement des substances en combustion

5.2.1           Par les gaz :

Dans un feu où la combustion est souvent incomplète, il subsiste des nappes de gaz imbrûlés. La combustion de ces nappes peut se poursuivre sur une distance notable avec parfois rupture de flamme, puis réinflammation à une distance variable par un nouvel appel d’air. C’est souvent le cas des cuves d’hydrocarbures enflammés.

Les distances d’action de ce mode de transfert peuvent être grandes, ce qui peut faire croire à l’existence de plusieurs foyers.

5.2.2           Par les liquides :

Le transfert direct est de plus en plus limité, les cuvettes de rétention permettant d’éviter ce problème.

5.2.3.          Par les solides :

La propagation se fait par brandons ou escarbilles.

Brandons : fragments de solides en ignition pouvant franchir suivant la force du vent des distances souvent importantes.

Ce mode de propagation caractérise les feux de forêts : 100 à 150 mètres.

Escarbilles : petites particules incandescentes. Leur danger se limite à quelques mètres.

6 -  ETUDE DES CAUSES D’ECLOSION DES INCENDIES - EXPLOSIONS -

6.1            Causes humaines :

-       imprudence de fumeur,
-       ignorance, inconscience,
-       négligence,
-       malveillance.

6.2            Causes naturelles :

-       foudre,
-       soleil (effet de loupe, surppression des bouteilles de gaz, de pétrole liquéfié...),
-       fermentation (fourrages, fumiers).

6.3            Causes énergétiques :

-       étincelles, arcs électriques,
-       frottements,
-       réactions chimiques exothermiques,
-       échauffement anormal de conducteurs électriques sous tension,
-       électricité statique (camion dépotant ou se remplissant d’un liquide inflammable).