Le triangle du feu est un concept qui permet de comprendre la naissance des incendies et des les prévenir, il se compose de trois éléments clés : le combustible, le comburant, l’énergie d’activation. Pour qu’une combustion se produise, il faut que ces trois conditions soient remplies ; si l’un de ces éléments manque, le feu ne peut pas naître.
Le combustible est en fait ce que nous appelons le carburant. Le combustible est la matière qui brûle, et peut se présenter sous différentes formers :
Les combustibles solides brûlent à la surface en réagissant avec l’oxygène de l’air. Lors de la combustion de ces matériaux, il se produit ce que l’on appelle des braises, qui sont des morceaux incandescents de matière solide. Cependant, la combustion des combustibles solides est souvent imparfaite, ce qui signifie que tous les composants du matériau ne réagissent pas complètement avec l’oxygène. Cette combustion incomplète produit une flamme jaune et génère de la suie. La suie est une substance noire et fine composée de particules de carbone qui n’ont pas brûlé complètement. Vous la trouverez par exemple dans la cheminée d’une maison où du bois brûle.
Les combustibles liquides comme l’essence ou le diesel, ont besoin de se transformer en gaz pour brûler. Cette transformation se produit généralement lorsque des vapeurs de ces liquides entrent en contact avec une source d’énergie, telle qu’une étincelle. C’est pourquoi les moteurs à essence utilisent des bougies d’allumage pour enflammer ces vapeurs, déclenchant ainsi la combustion dans le moteur.
Les combustibles gazeux, le gaz peut être très explosif s’il est mélangé avec une quantité importante d’oxygène. Cela signifie que, dans les bonnes conditions, les gaz peuvent causer de violentes explosions. Cependant, lorsque le mélange d’air et de gaz contient moins d’oxygène, la combustion produit généralement des flammes fumeuses et pas très chaudes. Les flammes bleues se produisent généralement lorsqu’il y a une combustion efficace de gaz, comme le gaz naturel ou le propane. La couleur bleue est le résultat de la combustion complète du gaz, qui se produit à une température plus élevée que la combustion incomplète.
Le comburant est la substance qui alimente la combustion en fournissant de l’oxygène ou une autre substance qui réagit avec le combustible. Dans la plupart des cas, il s’agit de l’oxygène présente dans l’air, mais ca peut également être :
L’oxygène dans l’air est essentiel à la combustion, représentant environ 21 % de la composition de l’air que nous respirons. Une densité d’oxygène plus élevée dans l’air peut faciliter la combustion, et dans des environnements où la densité d’oxygène est plus faible la combustion peut être plus difficile à entretenir, voire impossible.
L’énergie d’activation est l’énergie nécessaire pour initier la combustion. Elle peut avoir diverses origines, notamment :
Pour initier la combustion, on distingue :
La température d’inflammation : La température d’inflammation (ou point d’inflammation) est la température minimale à laquelle un combustible est inflammable. Cela signifie qu’il faut une étincelle, une flamme ou une source de chaleur externe pour que la combustion se produise. Le combustible n’entrera pas en combustion de manière spontannée.
Exemple : Même à des températures aussi basses que -40°C, l’essence peut libérer suffisamment de vapeur prendre feu à l’aide d’une flamme.
La température d’ignition ou d’auto-inflammation : Chaque matériau, comme un liquide, un gaz ou un solide, a une température spécifique à la quelle il prend feu spontanément sans présence de flamme.
Exemple : Imaginez que vous allumez une allumette : lorsque la tête de l’allumette atteint une certaines température avec le frottement, elle s’auto-enflamme ; si vous mettez du papier au four celui-ci prendra feu à 230°c.
La suite de cette page abordera des aspects plus techniques et scientifiques, qui ne sont pas essentiels pour la formation incendie.
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Le tétraèdre du feu est une extension du triangle du feu qui ajoute une quatrième composante cruciale : les radicaux libres. Cette quatrième partie identifiée en 1980 est au cœur du processus de combustion.
Ce modèle décrit les quatre éléments nécessaires pour déclencher et maintenir un incendie : l’énergie d’activation, le combustible, le comburant et les radicaux libres.
Les radicaux libres, nés de l’incendie, accélèrent sa progression en générant une réaction en chaîne propageant les flammes rapidement.
Formation des Radicaux Libres : Lorsque la combustion commence, elle génère des réactions chimiques intenses. Ces réactions brisent les liaisons moléculaires des composants du carburant (par exemple, le bois, l’essence, etc.). Ce processus de rupture crée des fragments moléculaires instables, connus sous le nom de radicaux libres.
Augmentation de la Température : À mesure que les réactions en chaîne se multiplient, elles libèrent de plus en plus de chaleur. Cette augmentation de la température renforce la combustion en augmentant la vitesse à laquelle le carburant se consume.
Propagation de l’Incendie : Les radicaux libres contribuent ainsi à la propagation de l’incendie en créant de nouvelles réactions chimiques et en générant davantage de chaleur. Cela crée un effet d’auto-entretien, où le feu gagne en intensité et en taille, alimenté par les radicaux libres.
Interruption de la Réaction en Chaîne : Pour éteindre un incendie, il est possible d’interrompre la réaction en chaîne alimentée par les radicaux libres. C’est là qu’interviennent les agents extincteurs. Vous pouvez refroidir l’énergie d’activation avec un extincteur à eau classique. Ou alors utiliser un extincteur à poudre qui lui neutralise directement les radicaux libres ;
Lorsque l’on dit que la poudre chimique d’un extincteur à poudre « neutralise les radicaux libres », cela signifie qu’elle intervient pour stabiliser ces particules instables. La poudre chimique n’ajoute pas un électron manquant ni ne détruit la molécule de radical libre, mais elle interrompt leur réactivité en les recouvrant. La formation d’une couche protectrice sur la surface des radicaux libres agit comme un « bouclier », empêchant les radicaux libres de réagir avec d’autres molécules du carburant et de contribuer à la propagation de l’incendie.
Cette réaction chimique est la raison pour laquelle on ne peut rallumer la tige calcinée d’une allumette, car sans molécules à transformer en radicaux libres, la combustion n’est pas possible.
Il éxiste plusieurs types de combustion selon la vitesse de réaction :
Exemple : La respiration cellulaire
La respiration cellulaire est un processus biologique essentiel qui se produit dans nos cellules pour produire de l’énergie. Il s’agit d’un exemple de combustion très lente, car elle consiste en une série complexe de réactions chimiques à libérer de l’énergie dans notre corps.
Voici une explication simple du schéma de la respiration cellulaire dans une plante :
Exemple : Feux couvants, braises
Lorsqu’un feu de bois ou de charbon commence à se transformer en braises et à produire de la chaleur sans flamme, c’est un exemple de combustion lente. Les braises résultent d’une combustion partielle du combustible en raison du manque d’oxygène.
Exemple : Flamme de bougie, feu de bois
La flamme vive d’une bougie est un exemple de combustion rapide. La cire de la bougie réagit rapidement avec l’oxygène pour produire de la chaleur et de la lumière, générant ainsi une flamme.
Exemple : Déflagration
La déflagration est un type de réaction chimique qui libèrent de l’énergie sous forme d’onde de choc ; il se propage plus lentement que la vitesse du son (vitesse subsonique).
Un exemple courant de déflagration est la combustion dans un moteur à essence. Lorsque le carburant s’enflamme dans le moteur, il brûle rapidement, mais à une vitesse inférieure à la vitesse du son.
Exemple : Détonation
La détonation est un type de réaction chimique qui libèrent de l’énergie sous forme d’onde de choc ; il se propage plus vite que la vitesse du son (vitesse supersonique).
Un exemple de détonation simple est l’explosion d’une grenade ou de dynamite. Dans ce cas, la combustion se produit presque instantanément et se propage à une vitesse supérieure à la vitesse du son.
Lorsque le papier est chauffé, il commence à se décomposer, cet échauffement se nomme la pyrolyse ; c’est la destruction du combustible par la chaleur. Lors de cette phase, le combustible dégage de la fumée (des gaz de pyrolyse imbrûlés), qui est de couleur blanche.
Cette fumée est hautement inflammable car elle contient des gaz imbrûlés issus de la pyrolyse des matériaux ; lorsqu’elle se mélange à l’air, elle peut provoquer une explosion de fumée (Backdraft), ou un embrasement généralisé (flash over).
On retient alors que les fumées et les gaz issus d’un incendie ne sont pas de simple résidus ou des sous-produits de la combustion : Ils forment un combustible souvent au-dessus de la tête des intervenants.
Les gaz de pyrolyse peuvent se propager dans l’environnement, permettant à celui-ci de se développer rapidement.
