Éclosion et développement du feu

Éclosion et développement du feu

Partie 1 : Le feu et ses conséquences · Séquence 1

Cette séquence aborde successivement le feu, l'incendie et introduit le rôle central de la combustion dans la propagation. C'est la base théorique sur laquelle repose tout le reste du programme SSIAP 1 : sans comprendre comment un feu naît et se propage, il est impossible de comprendre pourquoi le règlement de sécurité impose telles ou telles dispositions constructives.

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1 : Le triangle du feu

La réaction chimique de combustion ne peut se déclencher que si trois éléments sont réunis simultanément. C'est ce que l'on représente par le triangle du feu :

• UN COMBUSTIBLE, la matière capable de brûler : elle peut être solide, liquide, gazeuse, métallique, ou encore de l'huile de cuisson.
• UN COMBURANT, l'élément qui, en se combinant au combustible, rend la combustion possible : il s'agit de l'oxygène présent dans l'air ambiant, ou d'un peroxyde.
• UNE ÉNERGIE D'ACTIVATION : l'énergie nécessaire pour amorcer la réaction chimique ; elle provient d'une source d'origine thermique, chimique, biologique, mécanique ou électrique.

Si l'un de ces trois côtés vient à manquer, la combustion ne peut se produire (ou s'arrête). C'est ce principe, à l'envers, qui fonde les quatre modes d'action des agents extincteurs détaillés plus bas (§ 7) : chaque mode d'extinction consiste à supprimer un côté du triangle, ou à interrompre la réaction elle-même.

Info +, la vitesse de combustion dépend de plusieurs facteurs :

• l'état de la matière (copeaux, paille, particules…) ;
• sa disposition (forme, épaisseur, surface, orientation verticale ou horizontale) ;
• la température : la vitesse est multipliée par 2 pour chaque hausse de 10 °C ;
• d'autres facteurs comme l'humidité ou la teneur en oxygène.

Exemple terrain : un tas de sciure de bois (grande surface exposée, faible densité) s'enflamme et se consume bien plus vite qu'une bûche du même poids, c'est pour cette raison que les silos de stockage de matières divisées (farine, sciure, granulés) sont classés parmi les locaux à risques particuliers.

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2 : Les combustibles

Les combustibles se répartissent en 3 familles selon leur état : solide, liquide et gazeux.

2.1 : Combustibles solides

Exemples : charbon, bois, paille.

Ils se caractérisent par leur pouvoir calorifique, c'est-à-dire la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion complète d'un kilogramme de matériau.

• Unité : kilojoules par kilo (kJ/kg).

2.2 : Combustibles liquides

Exemples : GPL, fioul, acétone.

L'inflammabilité d'un combustible liquide dépend de la quantité de vapeur qu'il émet. On les caractérise par leur point-éclair :

Le point-éclair est la température minimale à laquelle la concentration de vapeur émise par le combustible devient suffisante pour qu'il s'enflamme au contact d'une flamme, mais sans persistance de la combustion lorsqu'on retire la flamme.

Ces liquides sont répartis en plusieurs catégories selon la proximité de leur point-éclair avec 0 °C.

2.3 : Combustibles gazeux

Exemples : butane, propane, ammoniac, hydrogène.

La combustion d'un gaz peut devenir explosive lorsque la concentration du mélange air/gaz se situe entre deux bornes :

• la limite inférieure d'explosivité (LIE) ;
• la limite supérieure d'explosivité (LSE).

En dessous de la LIE, le mélange est trop pauvre en gaz pour qu'une réaction se déclenche. Au-dessus de la LSE, le mélange est trop riche en gaz et ne contient pas assez d'oxygène.

Info +

• Le butane a une limite d'inflammabilité dans l'air comprise entre 1,8 % et 8,4 %. C'est le gaz vendu en bombonne pour les habitations.
• L'hydrogène a une limite d'inflammabilité entre 4 % et 75 % : une plage d'explosivité très large qui le rend particulièrement dangereux.
• L'essence a un point-éclair de -38 °C ; l'acétone un point-éclair de -20 °C.
• La température d'auto-inflammation est de 456 °C pour l'essence contre 465 °C pour l'acétone.

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3 : Les comburants

Le principal comburant est l'OXYGÈNE (O₂) présent dans l'air ambiant.

Info +, il existe d'autres comburants, plus rares :

• Peroxydes : employés dans l'industrie du caoutchouc et du plastique, ce sont des composés riches en oxygène ;
• Sels oxygénés : les chlorates (présents dans les désherbants) et les nitrates (présents dans les engrais) ;
• l'ozone.

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4 : L'énergie d'activation

L'énergie qui déclenche la combustion peut avoir plusieurs origines :

Origine	Exemples
Thermique	feu nu, séchage
Chimique	phosphore + air
Biologique	fermentation bactérienne (silo à grains, à farine)
Mécanique	frottements
Électrique	dynamique (court-circuit, défaut d'isolation) ou statique (frottement)

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5 : L'incendie et les modes de propagation

Un incendie est un feu échappant au contrôle de l'homme ; il est non maîtrisable dans le temps et dans l'espace.

Repère historique : l'incendie de San Francisco en 1906.

Les grandes causes de départ de feu

• Causes humaines : l'imprudence des fumeurs (l'extrémité d'une cigarette allumée dépasse 700 °C), l'ignorance, la négligence et la malveillance.
• Causes naturelles : la foudre (directement ou par les surtensions qu'elle provoque), le soleil (par effet de loupe), la fermentation (certaines matières s'auto-échauffent et peuvent s'enflammer spontanément : charbon de bois, farine de poisson, fourrage, fumier).
• Causes énergétiques : l'électricité (installations vétustes, étincelles), les frottements, les réactions chimiques exothermiques, l'électricité statique.

(Sources citées dans le manuel : INRS 2006 ; données sur les feux de forêts, les principaux lieux de départ de feux et un zoom sur l'habitation.)

Les 5 modes de propagation du feu

Le feu peut se propager de cinq façons. Sur le terrain, un même sinistre combine souvent plusieurs de ces modes en même temps (un feu d'appartement se propage par convection vers le palier, tout en rayonnant vers l'immeuble d'en face) :

1. CONDUCTION : transfert de chaleur au travers de la matière elle-même, dans la masse du matériau. Exemple : en chauffant l'extrémité d'une conduite métallique, on peut enflammer un carton qui touche l'autre extrémité.

2. CONVECTION, transfert de chaleur par les gaz et les fumées de combustion : chauds, ils s'élèvent et vont rencontrer des obstacles froids. Exemple : lors d'un incendie dans la cave d'un immeuble, les étages sont épargnés, mais la fumée chaude monte jusqu'au toit et l'embrase à ce niveau.

3. RAYONNEMENT : transfert de chaleur par ondes électromagnétiques. Le corps chauffé émet de l'énergie sous forme d'infrarouge, qui peut être absorbée par un autre corps. Selon la température, la distance et la quantité de particules dans la fumée, cette énergie peut suffire à déclencher une combustion à distance. C'est le phénomène qui explique que, face à un feu, le côté exposé est chaud tandis que le côté opposé reste froid. Exemple : on ressent la chaleur à plusieurs mètres d'un feu de cheminée ; si elle est très élevée, elle peut enflammer les combustibles voisins.

4. PROJECTION : transfert de chaleur par des particules incandescentes. Des objets enflammés ou incandescents se déplacent dans l'air, portés par le vent s'ils sont légers ou projetés par une explosion, et créent de nouveaux foyers à distance. Exemple : lors d'un feu de forêt, une feuille enflammée est emportée par le vent et embrase un nouvel arbre.

5. ÉPANDAGE : propagation par la combustion d'un liquide inflammable qui s'écoule au sol et enflamme les combustibles rencontrés sur son passage. Exemple : un fût enflammé laisse son liquide s'écouler jusqu'à d'autres combustibles.