DEFINITIONS

LE TRIANGLE DU FEU

Un chimiste considère un feu comme une série complexe de réactions chimiques impliquant l’oxydation du combustible, qui contient habituellement du carbone. Physiquement, un feu est évidemment caractérisé par une flamme visible, la chaleur et la fumée.

Pour qu’un incendie se déclare, il faut réunir trois éléments :
 Le combustible : propane, bois, huile, ...,
 Le comburant : généralement l’oxygène de l’air,
 La chaleur : fer à souder, cigarette, flamme, chaufferette, lampe, … Ces trois éléments constituent le triangle du feu.

L’extinction peut être réalisée en isolant l’une des trois composantes des deux autres.

La représentation physique du feu est utile, mais on ne peut ignorer les réactions chimiques nécessaires à son développement. Les composantes de base du feu devraient également inclure les réactions en chaîne non refrénées à l’intérieur de la flamme et à la surface de l’élément combustible.

Cela ouvre la voie à la possibilité d’une quatrième technique d’extinction : l’inhibition de la réaction en chaîne (suppression de la flamme) avec des produits chimiques ignifuges.

LA COMBUSTION

La combustion est une réaction physico-chimique exothermique rapide entre un réactif réducteur appelé COMBUSTIBLE (comportant du C et de l’H) et un réactif oxydant appelé COMBURANT, déclenchée par une énergie d’activation donnant des produits de combustion gazeux portés à haute température.

L’équation générale est :

[| Energie d’activation|] combustible + comburant --- --- --- --- --- --- --- > gaz + fumée (résidus) + lumière + chaleur

Le comburant, c’est-à-dire l’oxygène de l’air dans un incendie ou une explosion, est un capteur d’électrons c’est donc un oxydant.

Lorsqu’il se fixe sur la molécule d’un corps, il lui enlève des électrons, et par conséquent, entraîne une augmentation de la charge électrique positive de la molécule oxydée.

L’énergie indispensable à l’abandon des électrons est appelée "énergie d’ionisation". Sans entrer dans le détail des réactions chimiques, il faut toutefois signaler que les halogènes tels que le brome, l’iode, le chlore, le fluor sont de puis ants oxydants.

Le combustible est un libérateur d’électrons, c’est donc un réducteur. Lorsqu’il réagit avec une molécule en lui cédant certains électrons, il provoque l’augmentation de la charge électrique négative de la molécule réduite.

Une réaction de combustion est obligatoirement exothermique (H négatif), elle doit être suffisamment rapide pour que les produits de combustion gazeux soient portés à haute température et donne une flamme visible. C’est la combustion vive. Si la température des gaz de combustion n’atteint pas 500°C, la flamme est invisible, on parle de combustion lente.

Les produits de la combustion s’élèvent au-dessus de la flamme sous forme de fumée et de chaleur. La fumée est composée de particules solides (suie), de gouttelettes de liquides et de gaz, dont certains peuvent être toxiques. Parmi les gaz produits, l’oxyde de carbone est certainement le plus important ; cependant, du cyanure d’hydrogène et de l’acide chlorhydrique peuvent également se dégager lorsque du polyuréthanne ou du chlorure de polyvinyle brûle. Étant très légers, la fumée et ses gaz toxiques peuvent se propager dans des endroits passablement éloignés du foyer et présenter la première menace véritable aux occupants d’un bâtiment. C’est pourquoi elle constitue la principale cause de décès par le feu.

La combustion à flamme vive se différencie facilement d’un autre type de combustion appelé feu couvant. Essentiellement, le feu couvant se caractérise par de faibles températures et une vitesse de combustion très lente. Il se produit lorsque des gaz volatils s’échappant de la surface de l’élément combustible ne sont pas suffisamment chauds ou en quantité suffisante pour s’enflammer, mais la chaleur dégagée est suffisante pour que la pyrolyse de l’élément combustible se poursuive.

L’énergie d’activation

Pour déclencher le phénomène de combustion, un apport d’énergie, dite énergie d’activation, est nécessaire. Il peut s’agir d’une flamme, d’une étincelle, d’un frottement, d’une source de chaleur. C’est la quantité de chaleur dégagée par cet apport d’énergie qui est à l’origine de la combustion, mais la chaleur n’est en fait qu’une manifestation de l’énergie.

La source de chaleur apporte l’énergie d’activation nécessaire au démarrage de la réaction chimique de combustion ; au cours d’un incendie, la chaleur produite par le feu lui-même est responsable de l’entretien de cette réaction.

Limite d’inflammabilité

Les concentrations limites d’un gaz ou d’une vapeur combustible, dans l’air ou dans tout autre comburant en aval et en amont desquelles la propagation de la flamme n’est pas possible, sont appelées ‘ limites nd’inflammabilité ». Si le mélange est trop pauvre en combustible, l’inflammation ne se produit pas. Le pourcentage est alors audessous de la limite inférieure d’inflammabilité (LII). Au-dessus de ce seuil, le mélange combustible-comburant pourra brûler tant que l’on n’aura pas dépassé un taux maximum de combustible au-delà duquel le mélange serait trop pauvre en comburant ;

ce second seuil est la limite supérieure d’inflammabilité (LSI). L’intervalle entre la limite inférieure et la limite supérieure d’inflammabilité s’appelle ‘ domaine d’inflammabilité » ou ‘ intervalle d’inflammabilité ». Celui-ci varie fortement selon les gaz ou vapeurs combustibles, la température, le taux d’oxygène et la pression. Une matière combustible sous forme gazeuse ou de vapeur ne peut exploser que si elle est mélangée à de l’air avec une concentration comprise entre LII et LSI. Ces valeurs sont généralement exprimées en pourcentage du volume de gaz inflammable dans le volume total du mélange.

Point d’inflammation

Supérieur au point éclair de quelques degrés, c’est la température à laquelle le liquide inflammable émet suffisamment de vapeurs pour former avec l’air un mélange inflammable qui, une fois allumé, est capable de rayonner assez de chaleur vers la surface du liquide pour que la combustion puis-se s’entretenir d’elle-même.

Point éclair

Un liquide est dit « inflammable » lorsqu’il émet des vapeurs qui, en mélange dans les proportions du domaine d’inflammabilité avec un comburant, sont susceptibles de s’enflammer. La condition principale pour qu’il puisse y avoir combustion est que le liquide émette des vapeurs en quantité suffisante pour atteindre une concentration supérieure à la limite inférieure d’inflammabilité. Il existe donc, pour chaque liquide, une température à partir de laquelle se forment des vapeurs en quantité suffisante pour former avec l’air un mélange inflammable pouvant être allumé, mais insuffisamment pour que la combustion amorcée ne puisse se poursuivre d’elle-même si la source d’inflammation est supprimée.

Température d’auto-inflammation (auto-ignition)

En l’absence de source d’allumage, un mélange gazeux compris dans les limites d’inflammabilité peut s’enflammer spontanément s’il est porté à une certaine empérature. Il s’agit de la température d’auto-inflammation. Il n’est pas nécessaire d’activer la totalité d’un mélange pour le faire brûler. Cette inflammation d’une partie du mélange libère une énergie suffisante pour activer le solde.