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Tactique et Pratique

Tactique (III)
- Paru le 22/12/2009
- Déjà lu 4622 fois.

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Cours formateurs flashover - Draguignan (Canjuers-France) 2009
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Tactique et Pratique bulletArticle: Choix des moyens (I)


Face à une maison en feu, il faut sortir des lances et arroser. Mais quelle lance prendre et comment arroser ? Quel que soit le pays, nous constatons que l'estimation des moyens hydrauliques se fait de façon empirique et que c'est souvent (presque toujours) l'habitude ou la facilité (les deux vont de paires) qui dirige le choix. Seule la vision d'un feu d'une ampleur très inhabituelle va provoquer un changement de matériel. Si par chance, l'adéquation «moyen ? besoin» est bonne, alors les choses se passent bien. Dans le cas contraire, les sapeurs-pompiers se retrouvent au service des grands brûlés ou à la morgue. Tout le monde pleure beaucoup, mais personne ne cherche à savoir comment déterminer cette adéquation. Au travers de deux articles, nous allons tenter de répondre à cette question. Le premier article sera consacré à la recherche rapide des moyens en fonction des locaux, tandis que le second article fera une analyse des locaux actuels et de leur évolution.

Absence de vue à long terme
Alors que le sapeur-pompier devrait être proactif, il est à peine réactif. Les accidents ne sont pas analysés. Comme d'habitude, les derniers morts au feu, qu'ils soient Français ou Belges (pour ne citer que ceux-là), ne feront rien avancer puisque les analyses, s'il y en a , resteront superficielles, de peur de devoir modifier les comportements, et ce malgré les grands discours qui promettent comme à l'accoutumé, que tout la lumière sera faite.

Pourtant, un jeune couple qui va construire une maison, va mettre du temps pour se renseigner. Ce jeune couple va chercher des plans, va les comparer, va définir ses choix etc? Entre le moment où ce jeune couple va avoir devant les yeux, pour la première fois, le plan de sa future maison, et le jour où des sapeurs-pompiers décéderont dans l'incendie de cette habitation, il s'écoulera plusieurs années. Ces années devraient être mises à profit par les secours. Un service incendie digne de ce nom ne doit pas découvrir le jour de l'intervention, que les maisons ont évolué. Ce jour-là, non seulement il sera trop tard, mais en plus l'écart entre le savoir du sapeur-pompier et la réalité des faits sera tel que le changement à opérer sera trop grand et ne sera certainement pas réalisé.

Or, à la vitesse à laquelle évolue les constructions, l'écart risque de se creuser. Nous sommes tout à fait dans la Fable de la Fontaine «Le lièvre et la tortue». Le service incendie pense qu'il a encore le temps d'évoluer, mais le jour ou cette évolution devient impérative, le service incendie fait comme le lièvre: il arrive trop tard.

En 1998, Stefan Särdqvist a réalisé une étude des feux de structures sur le secteur de Londres (Real Fire Data Fires in non-residential premises in London 1994-1997). Pour chaque feu, la surface a été notée, ainsi que le temps d'intervention, le temps d'extinction etc? Il a été constaté que dans 25% des cas, les feux devenaient plus violents malgré l'intervention des secours. En clair, dans 25% des cas, les moyens initiaux étaient insuffisants pour enrayer la progression. A la fin, les feux étaient évidemment éteints, mais les secours ne réussissaient à éteindre que lorsque la courbe de croissante du feu fléchissait d'elle-même.

Cette analyse de l'extinction permet déjà de se remémorer de nombreuses interventions sur lesquelles la courbe d'évolution du feu continue à croître alors même que les moyens sont engagés. Ce simple fait doit amener à un conclusion simple: les moyens choisis n'étaient pas les bons et le fait qu'après plusieurs heures le feu ait été éteint, ne constitue pas une preuve de l'efficacité de l'action.

Le bon jugement
Il n'y a pourtant que deux choses très simples à faire :
  • Mesurer les moyens à disposition
  • Mesurer les besoins
Et en schématisant nous pouvons dire qu'il n'y a que 4 situations envisageables:
  1. Les moyens sont insuffisants et on reste dehors
  2. Les moyens sont suffisants et on reste dehors
  3. Les moyens sont suffisants et on rentre
  4. Les moyens sont insuffisants et on rentre
Le cas numéro 1 n'a strictement rien de honteux, bien au contraire: le chef connaît les moyens de son véhicule et les capacités de son personnel, il juge l'ampleur du feu et estime que les moyens sont insuffisants par rapport à l'ampleur. Il décide donc de laisser le personnel dehors et celui-ci va arroser par la fenêtre. Les dégâts des eaux seront sans doute énormes, mais peu importe, la sécurité du personnel étant prioritaire.

Dans le second cas, les moyens sont suffisants, mais on reste dehors. Cela peut provenir de deux éventualités : soit le chef ne sait pas estimer la capacité de ces outils, soit il ne sait pas calculer la puissance d'un feu. Il lui est donc impossible de comparer les deux et, sans doute pris de peur, il ordonne de rester dehors. Dans un sens c'est une faute car il va certainement y avoir de gros dégâts des eaux qui auraient pu être évités, mais en même temps c'est l'assurance d'une sécurité maximale pour les intervenants, puisque ceux-ci fonctionnent en risque zéro.

Le troisième cas est le plus idéal: le chef a fait une comparaison correcte et il demande à son personnel d'entrer. Celui-ci dispose donc du matériel lui permettant à la fois d'assurer sa mission d'extinction, mais en même temps de disposer de moyens suffisants pour assurer sa propre sécurité ou celle des victimes éventuelles, même en cas de dégradation de la situation. Les moyens étant adaptés et l'attaque étant menée par l'intérieur, l'extinction sera rapide et sans dégâts des eaux.

La quatrième solution est à rapprocher de la seconde. Le chef a un niveau insuffisant pour comparer ses moyens avec ses besoins. Mais dans ce cas, sûr de lui, ou motivé par une formation inadaptée, il opte pour une attaque par l'intérieur. Il met donc son personnel en danger. Dans la plupart des cas, les choses se dérouleront sans doute assez bien, mais il y aura également des cas avec des blessés ou des morts. Et comme nous ajoutons aussi à ces blessés et morts le fait que la panique gagne toute l'équipe, il est clair que l'habitation sera totalement détruite. Non seulement il y aura des pertes en vie humaine, mais en plus l'extinction sera une catastrophe.

L'absorption thermique
Nous n'allons pas revenir sur les calculs d'absorption thermique de l'eau. Ceux-ci sont connus depuis longtemps et sont repris par exemple dans le document «Eau et feu». Ce sont des données scientifiques que nul ne peut contester. Un litre d'eau absorbe au maximum 2,6MW (cette unité de mesure étant pour une seconde).
Nous devons néanmoins considérer que cette valeur est assez supérieure à la réalité. Il faut compter avec la qualité du jet, sa surface de contact avec la zone à refroidir, et la qualité de la prestation du porte lance. En gros nous pouvons dire que la capacité d'absorption réelle est de l'ordre de 70 à 90% de cette valeur théorique (donc entre 1,82 MW et 2,34 MW). Nous devons aussi prendre en compte le fait que le porte lance aura le temps de «balayer» la zone donc qu'il absorbera de l'énergie pendant plus d'une seconde. Mais impossible de partir sur des durées très longues: pendant que le porte lance balaye le local, le feu continue, donc le brûle. L'opération la plus longue que l'on peut envisager c'est celle de la lettre la plus longue de l'attaque combinée, le Z, donc 3 secondes. En trois secondes soit l'énergie est absorbée et tout va bien soit tout n'est pas absorbé et dans ce cas, le porte lance est brûlé car il reste trop longtemps face à une puissance thermique contre laquelle il n'arrive pas à lutter.
Note : dans la suite du raisonnement, nous continuerons à parler de Watt et de MégaWatt ce qui est «scientifiquement» erroné. En effet, le Watt est une unité qui dépend du temps. Un Watt c'est un Joule par seconde. Il est donc possible de dire «nous aurons 2MW pendant 3 secondes» mais il n'est pas possible de dire «cela fera 6MW». Il serait plus juste de dire «nous avons 2MJoules par seconde, émis pendant 3 secondes , ce qui fait un total de 6MJoules». Mais d'un point de vue strictement pratique, nous ne pouvons pas définir notre action sur une seule seconde. En effet si une lance peut couvrir une toute petite surface en une seconde, dès que cette surface augmente un peu cela n'est plus possible. La seule solution va être d'ouvrir la lance plus longtemps et de balayer le volume. Il faudra le couvrir suffisamment lentement pour envoyer la bonne quantité d'eau, mais aussi suffisamment vite pour ne pas trop subir la chaleur et ne pas faire de dégâts des eaux. Nous allons donc «tricher» en faisant nos calculs sur 3 secondes. Un peu comme si  nous avions trois lances ouvertes en même temps pendant une seconde, puis que nous décalions l'ouverture de ces lances. Même si scientifiquement ce n'est pas «correct» le résultat nous donnera estimation suffisamment juste pour nosbesoins.

Ceci étant posé, le chef devra simplement regarder les lances dont il dispose. Il lui suffit de prendre chaque lance de son camion, de regarder le débit mini et le débit maxi, de les convertir en débit pour 3 secondes, et de leur appliquer la valeur de 1,82 MW ou 2,34 MW suivant le niveau de qualification de son personnel. Le chef a ainsi des lances qui ne sont plus graduées en «litres par minutes» mais en «Mega Watt» avec une absorption minimum (bas débit de chaque lance) et une absorption maximale (haut débit de chaque lance).

Débit en lpm 50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Débit en 3 sec. 2,5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
100% 6,5 13 26 39 52 65 78 91 104 117 130
90% 5,85 11,7 23,4 35,1 46,8 58,5 70,2 81,9 93,6 105,3 117
70% 4,55 9,1 18,2 27,3 36,4 45,5 54,6 63,7 72,8 81,9 91

Tableau d'absorption thermique de l'eau. Première ligne, débit de lance en Litres par Minute. En dessous, quantité d'eau pour 3 secondes, en litres. La troisième ligne donne l'absorption (en MW) avec un rendement théorique de 100% (2,6MW multiplié par la quantité d'eau sur 3 secondes). La quatrième et la cinquième ligne donnent l'absorption thermique corrigée (en MW) donc à 90 et 70%.

La puissance thermique

Calculons maintenant le besoin. Le plus simple est de le calculer avec les deux méthodes que nous connaissons: par le combustible et par le comburant. Nous aurons ainsi deux valeurs, sans doute différentes mais qui nous donnerons aussi une marge de manoeuvre.
Les ouvrages liés à la prévention estiment qu'une chambre dégage environ 550kW par m2 et un bureau environ 500. Nous prendrons donc la valeur la plus basse, donc 500kW/m2. Cette estimation est faite par le calcul de la charge calorifique moyenne, sous forme d'éléments solides.

Mais dans un local, il y a une très forte production de fumée donc un énorme volume de combustible gazeux. De plus, la consommation en comburant est très forte et rapidement c'est le comburant disponible qui va donner la puissance du feu. Nous avons alors un feu contrôlé par le comburant, sujet déjà traité ici.
Pour ce type de feu, nous ne pouvons pas calculer la puissance avec le combustible. Nous utiliserons donc le calcul de puissance par le comburant
La règle de Thorton indique qu'un gramme d'oxygène permettra d'assurer une combustion engendrant une puissance thermique de 13460 Joules. Dans un mètre cube d'air aux conditions atmosphérique «normale», il y a environ 280 grammes d'oxygène. Or, nous savons que la combustion consomme de l'oxygène : au départ il y a en 21% dans l'air, mais lorsque la concentration descend à 14% il n'y a plus de feu possible. Sur les 21% d'oxygène, il n'y a donc qu'un tiers utilisable pour la combustion. Puisqu'il y a 280 grammes d'oxygène dans un mètre cube, nous en déduisons que seuls 93 grammes seront utilisés pour la combustion (donc 1/3 de 280 grammes).

Avec ces 93 grammes d'oxygène utilisable, notre mètre cube d'air pourra donc produire :
Q=13460*93=1256000 J

Si cette énergie est produite en une seconde, elle dégagera donc :
 P=Q/t=1256000W soit 1,256MW.

Nous avons ici la puissance pour 1m3, mais estimer le volume d'un local n'est pas forcément aisé. Sachant que la majorité des habitations ont des plafonds de 2.40m, nous allons ramener cette valeur à une puissance en fonction de la surface au sol. Nous obtenons donc une estimation de l'ordre de 1,256MW x 2,40 = 3MW par mètre carré. Cette valeur dépend aussi de la température de l'air, mais en prenant 3MW, nous avons une estimation en phase avec la réalité (le document «Eau et feu» prend comme base 3,3MW ce qui, nous le verrons ne change pas grand chose au raisonnement).
Nous avons donc une grande marge puisque le calcul par le combustible nous donne 0,5MW /m2, soit 6 fois moins. Mais en même temps, cette puissance de 0,5MW ne concerne que le solide et l'enjeu du feu de local, c'est le gazeux. Cependant, afin d'avoir des données assez réalistes, nous allons opter pour 3 estimations de puissance : la valeur par le combustible (0,5MW/m2), la valeur par le comburant (3MW/m2) et une valeur intermédiaire (1,25MW/m2).
Il est à noter également que la dimension des ouvertures va influer sur la puissance. Mais là encore, difficile de juger de cela en intervention. L'exemple du feu de Bully-les-Mines est à ce niveau tout à fait intéressant (cf. article sur la position de protection) : lorsque le binôme est entré dans le local, les deux fenêtres étaient fermées. Pensant que le foyer était éteint, le binôme a ouvert une fenêtre. Le feu est alors reparti et par l'effet de chaleur, a provoqué la rupture de la seconde fenêtre. En une trentaine de secondes le local est donc passé de «les deux fenêtres sont fermées» à «les deux fenêtres sont ouvertes». Il nous faut donc prévoir des moyens en fonctions des cas les plus défavorables, compte tenu du caractère évolutif des situations.

Note : concernant la puissance du feu, nous ne nous intéressons pas à la puissance moyenne, mais bien aux pointes. Une étude Canadienne ayant porté sur les potentiels calorifiques des feux, a estimé que les salles-à-manger contenaient un potentiel moyen de 600MJ/m2. Mais cette étude a trouvé des salles-à-manger à 1300MJ/m2. Un essai de feu avec un potentiel de 881/MJ/m2a montré une pointe de puissance à 1,5MW. Nous pouvons donc estimer que notre courbe à 1,25MW est une courbe assez représentative, même si dans quelques cas, elle sera trop juste. Ce point n'est cependant pas trop gênant compte tenu des plages de débits des lances.

Superposer les courbes
Il nous reste maintenant à comparer les puissances produites avec les puissances absorbables. Pour cela nous allons utiliser deux graphismes, réalisés simplement avec Excel. Sur les deux, nous allons tracer les puissances émises en fonction de la surface au sol. Nous aurons trois courbes : une bleue qui montrera l'évolution de la puissance en partant de l'hypothèse basse à savoir 0,5MW/m2, une verte qui sera réalisée avec l'hypothèse moyenne donc 1,25MW/m2 et la troisième, en rouge, avec l'hypothèse haute donc 3MW/m2.

Sur le premier graphique avec ces trois courbes, nous superposerons les capacités d'absorption, en fonction des débits avec un rendement de 70%.  Nous tracerons la capacité d'absorption à 50 lpm, 100 lpm, puis de 100 en 100, jusqu'à 1000 lpm.
Sur le second graphique, nous superposerons les capacités d'absorption, avec les mêmes débits mais avec un rendement de 90%.

Comment utiliser les graphiques?
C'est assez simple. Si nous estimons que le personnel est très compétent, nous utiliserons le graphique avec le rendement de lance à 90%, sinon nous utiliserons le rendement de lance à 70%. Ensuite il suffira de regarder la surface maximale du local à traiter (axe du bas des graphiques) et de remonter jusqu'à la courbe de puissance que l'on choisit. Nous aurons ainsi la puissance potentielle du feu et le débit qui au minimum devra être utilisé. Mais attention à la courbe de puissance qui est choisie :
  • Les tracés bleus sont des tracés faibles, qui sous-estiment la puissance thermique des feux actuels. En effet, cette estimation (0,5MW/m2) est basée sur une estimation par le combustible alors que les feux actuels sont dépendants du comburant. Utiliser les tracés bleus est donc particulièrement dangereux!
  • Les tracés rouges sont des tracés extrêmes en terme de puissance. Sachant qu'ils correspondent à une ventilation maximale du feu, nous pouvons nous en servir dans le cas de vent violent, ou dans le cas de feu en immeuble de grande hauteur car dans ce cas la rupture d'une fenêtre aboutira rapidement à une très grande montée en puissance.
  • Les courbes vertes sont utilisables dans la majorité des cas. Elles donnent une bonne idée des puissances thermiques que les intervenants sont à même de rencontrer aujourd'hui, et donnent au chef une idée des moyens à mettre en ?uvre pour assurer à la fois une qualité d'extinction optimale et une bonne sécurité de son personnel.
Bien évidemment, vous pouvez refaire vos propres courbes avec des rendements de lance inférieurs, mais en tout cas difficile d'utiliser un rendement de 100%, ce qui serait totalement surréaliste ! Quant aux calculs des puissances, nous avons ici les deux extrêmes et une valeur intermédiaire, ce qui  nous donne une plage de valeurs en phase avec la réalité.

En haut, courbe pour un rendement de lance à 70%. En dessous, rendement à 90%. Cliquez sur les images pour les zoomer.

Quelques constatations?
Il est évident que les puissances thermiques sont rapidement très importantes, quelle que soit la courbe prise donc quelle que soit la méthode de calcul. La seule manière de justifier l'usage des lances à petit débit (maximum 200 lpm) consiste à prendre les hypothèses les plus dangereuses : sous estimer le feu en utilisant les courbes bleues et sur estimer la compétence du personnel avec un rendement à 90%.
Et encore, même dans cette hypothèse extrême, une telle lance se fait déborder au-delà de 47m2, ce qui, comme nous le verrons dans le prochain article de la série, n'est plus si grand que cela pour une «pièce à vivre» !
Nous constatons en plus que ces courbes valident la méthode de type «attaque combinée». En effet, le ZOT est pratiqué à fort débit, mais ne permet pas de lutter contre un feu dans un local de plus de 40m2. Si nous prenons les courbes vertes, et que nous regardons la surface qu'il est possible de traiter à 500lpm, en 3 secondes (durée du Z) nous obtenons effectivement des surfaces de l'ordre de 37 à 47m2.
Ces courbes valident en plus les observations faites par Paul Grimwood et que l'on retrouve dans les documents Américains, à savoir qu'au-delà d'une surface de l'ordre de 40 à 50m2, même une lance à 500lpm sera insuffisante. Ceci est confirmé de deux manières : d'abord par le lien entre la puissance des lances et le volume concerné, mais également par le lien entre la portée de ces lances et le volume concerné. Une zone de 60m2 ne pourra pratiquement pas être balayé par une lance à 500lpm, à moins d'avoir un jet très serré ce qui diminuera fortement le rendement de la lance.
Enfin, nous notons que l'estimation minima (donc avec les courbes bleues) ne prend réellement en compte que la surface. Dans le cas des estimations par le comburant (courbes rouges), qui correspondent beaucoup mieux aux feux actuels, c'est le volume qui devraient être utilisé. Nous avons simplifié en estimant que les plafonds étaient à 2,40m, mais dans le cas d'un volume plus haut, notre estimation sera en dessous de la réalité.

Conclusion
Une simple estimation de la surface de la plus grande pièce d'une habitation doit suffire au chef pour estimer les moyens hydrauliques nécessaires. Bien évidemment, comme les feux sont évolutifs (voir par exemple la courbe du feu de Bully-Les-Mines dans l'article consacré à la position de protection), il est tout à fait possible que dans la grande majorité des cas, des moyens sous dimensionnés puissent suffire. Mais dans ce cas, c'est compter sur la chance et c'est un manque flagrant de professionnaliste, face à des feux dont la vitesse de progression est extrême et qui ne laissent pratiquement aucune chance à ceux qui ne choisissent pas les bons moyens hydrauliques.

Second article: différentes lances pour différentes surfaces et évolution actuelle des locaux.

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