« Définition et caractéristiques

Le feu est une réaction chimique exothermique auto-entretenue mettant en jeu un combustible et un comburant (très souvent l’oxygène de l’air). Il ne peut se déclarer que si une énergie minimale de départ, la source d’inflammation, est apportée. Le feu s’auto-entretient ensuite (plus ou moins bien) sous l’effet de la chaleur produite par la combustion.

Dans un feu, c’est toujours un gaz qui brûle. Il s’agit soit directement du combustible en jeu, soit des vapeurs provenant d’un liquide, soit des gaz de pyrolyse d’un solide. La puissance thermique dégagée par le feu, résultant du bilan énergétique de ce cycle de phénomènes, dépend de la réactivité du combustible et du comburant d’une part et, d’autre part des conditions dans lesquelles ils entrent en contact : proportions, qualités des surfaces d’échanges…

Si le combustible est peu dense (stockage de palettes vides par exemple), le feu gagnera facilement en puissance, surtout si un apport continu d’air est possible (en extérieur, ou entrepôt avec portes restées ouvertes). A l’inverse, si le comburant est rare ou si le combustible est très dense, le feu sera peu puissant. La température restera modérée et les gaz imbrûlés s’accumuleront. Quand cela se produit, il y a alors un grand danger lors de l’intervention des secours, car une ouverture dans un local confiné apportera d’un coup l’oxygène manquant, et les gaz s’embraseront brutalement (phénomène de « back draft »).

Comment un feu se déclenche

Les sources d’inflammation possibles sont variées. Les principales sont :

• flamme nue ou solide incandescent,
• point chaud provoqué par un effet Joule ou par une friction,
• foudre,
• étincelle électrique ou électrostatique,
• compression adiabatique d’un gaz (qui donc s’échauffe).

Les causes d’inflammation peuvent être naturelles (foudre), humaines (imprudence, malveillance) ou technologiques.

Les substances sont plus ou moins sujettes à l’inflammation en présence d’un comburant et d’une source d’énergie. On a recours aux grandeurs caractéristiques suivantes (elles sont établies d’après des normes) :

• point d’éclair : température d’un liquide à partir de laquelle il produit suffisamment de vapeurs pour s’enflammer en présence d’une source d’inflammation spécifiée (essence : – 46°C),
• température d’auto-inflammation : température à laquelle une substance s’enflamme spontanément, la source d’inflammation étant la chaleur de la substance (essence : 280°C),
• limite inférieure d’inflammabilité ou LII : concentration minimale d’un gaz dans l’air pour former un mélange capable d’être enflammé par une source d’inflammation spécifiée (hydrogène : 4%, méthane : 5%) ; en dessous de la LII, le mélange est dit « trop pauvre » en combustible pour brûler,
• limite supérieure d’inflammabilité ou LSI : concentration maximale d’un gaz dans l’air pour former un mélange capable d’être enflammé par une source d’inflammation spécifiée (hydrogène : 75%, méthane : 15%) ; au dessus de la LSI, le mélange est dit « trop riche » en combustible pour brûler.

2Les effets du feu2

L’essentiel de la chaleur produite par un feu est transmise par rayonnement électromagnétique. Ce rayonnement est exprimé comme une quantité d’énergie par unité de temps et de surface. On parle de flux thermique. Un feu d’hydrocarbure liquide rayonne environ 100 kW/m2. La boule de feu d’un BLEVE rayonne environ 200 kW/m2 à sa surface.

Le flux thermique est transmis dans toutes les directions. Une cible placée à une certaine distance n’en reçoit donc qu’une partie. De façon simplifiée, le flux thermique reçu décroît ainsi selon l’inverse du carré de la distance au feu. De plus, la fumée et l’air absorbent une partie de l’énergie émise.

Un feu de nappe d’hydrocarbure de surface 100 m2 produit ainsi un rayonnement perçu de 3 kW/m2 à une distance de 26 m de sa périphérie.

Les dommages du feu dépendent de la quantité d’énergie reçue par la cible. Un feu est caractérisé par une certaine puissance, le dommage dépendra donc de la durée d’exposition. La relation n’est pas proportionnelle : la résistance au feu est plus élevée pour les durées d’exposition courtes. C’est ainsi qu’il est possible de passer brièvement la main dans une flamme sans être brûlé. Cette remarque vaut aussi pour les structures.

Les valeurs seuils réglementaires pour l’évaluation des effets thermiques sur l’homme ou les structures, sont les suivantes :

• 3 kW/m² ou 600 [kW/m²]^4/3(exposition de 30 secondes) effets irréversibles
• 5 kW/m² ou 1000 [kW/m²]^4/3 (exposition de 60 secondes) premiers effets létaux
• 8 kW/m² ou 1800 [kW/m²]^4/3 effets létaux significatifs

2Comment prévenir les incendies et lutter contre eux2

Il s’agit de maintenir en permanence des conditions dans lesquelles le combustible, le comburant et la source d’inflammation ne se trouvent pas réunies :

• en supprimant le comburant : suppression de l’air par des toits flottants dans les bacs d’hydrocarbures, ou substitution par un ciel de gaz neutre pour les liquides hautement inflammables ou les liquides inflammables chauffés,
• en supprimant le combustible : ventilation suffisante des locaux susceptibles de contenir des gaz inflammables (maintien du mélange gaz-air en dessous de la LII), détection de fuites de gaz ou de liquides inflammables,
• en supprimant la source d’inflammation : éloignement ou suppression de toute source de chaleur, utilisation de matériels électriques isolés, adaptés aux atmosphères explosibles (ATEX), consignes de permis de feu et de permis de travaux.

Dans l’hypothèse ou un incendie se déclarerait, son extension doit être limitée, par exemple :

• en cantonnant ou en éloignant les capacités combustibles : cuvettes de rétention sous les récipients de liquides inflammables, éloignement des stockages, séparation par des murs coupe-feu, rideaux d’eau actionnés par une détection automatique,
• en combattant le feu par des systèmes de sauvegarde : détection automatique couplée à un réseau d’extinction (sprinklage), désenfumage par des ouvrants en partie haute de la toiture (évacuation des gaz chauds et partiellement imbrûlés),
• en construisant des structures stables au feu et non combustibles, afin d’éviter leur ruine prématurée et l’extension consécutive du sinistre,
• en se dotant de moyens de lutte contre l’incendie (extincteurs, protections individuelles, canons à eau ou à mousse, réserves d’eau et d’émulseur) et en adoptant une organisation efficace (plan d’urgence, appel des secours externes), et régulièrement testée lors d’exercices réalistes. »

Source developpement-durable