dossier technique #1 les mousses extinctrices · cas d’emploi classique de la mousse ... vitesse...

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Dossier Technique#1

Les Mousses Extinctrices

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INDEX

Défintion

Moyens et Mise en oeuvre

Action Anti feu

Cas d’Emploi Classique de la mousse

Le “taux d’application”

Classification des Emulseurs

Viscosité

Foisonnement

Foisonnement et Efficacités

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Eau Sous Pression

EmulseurAir ou gaz

Définition :

La mousse est un assemblage de bulles constituées par une atmosphère d’air ou de gaz, emprisonnée dans une paroi mince de solution moussante.

Pour former de la mousse, il est nécessaire de réunir 3 élements :

Moyens et Mise en Oeuvre :

La production de mousse consistant à mélanger ces 3 composantes, l’eau, l’émulseur et l’air n’est pas réalisée par un mélange simultané de ces 3 élé-ments de base.

4 phases sont nécessaires :1. Mise à disposition de l’eau sous pression (pompage)2. Mélange de l’émulseur à l’eau (quelques %) en amont : pré mélange3. Transport du pré mélange jusqu’aux générateurs de mousse4. Mélange de l’air par les générateurs/déverseurs de mousse et déversement de mousse

Injection d’Emulseur

Injection d’Air, Formation et Déversement

de MousseEau Prémélange

Certaines solutions utilisent un générateur de mousse en amont des déver-seurs de mousse : L’aspiration d’air intervenant donc avant le déversement de mousse.

Cette solution est peu utilisée désormais, car peu économique à fort débit (plus gros tubes).

La solution actuelle étant d’intégrer les générateurs de mousse aux déver-seurs.

Emulseur Air ou Gaz

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Action Anti Feu :

La mousse est un assemblage de bulles constituées par une atmosphère d’air ou de gaz, emprisonnée dans une paroi mince de solution moussante.

Pour former de la mousse, il est nécessaire de réunir 3 élements :

Comburant(Air, ...) Combustible

Energie

La mousse va agir simultanément sur ces 3 éléments en :

• Empêchant l’émission de vapeurs hautement inflammables • Réduisant l’apport d’énergie par refroidissant du carburant et des sur

faces• Etouffant le feu par l’arrêt de l’apport d’oxygène extérieur (combu-

rant)

L’extinction d’un feu de liquide inflammable par la mousse est le résultat d’une compétition entre deux séries de phénomènes physiques:

Les phénomènes positifs :

• production de la mousse,• propagation de la mousse.• Effets sur le triangle du feu

Les phénomènes négatifs (de destruction de mousse) :

• décantation,• évaporation,• contamination,• destruction par le feu.

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Le type d’émulseur et les conditions d’intervention donnent trois possibilités:

1ère possibilité:

Si les phénomènes positifs l’emportent sur les phénomènes négatifs, l’extinction est possible.

2ème possibilité:

Si les phénomènes négatifs l’emportent sur les phénomènes positifs, l’extinction ne sera jamais obtenue.

3ème possibilité:

les phénomènes positifs et négatifs interviennent en même temps, à des vitesses normalement différentes, ce qui définit ou non l’extinction. Cependant, si les vitesses des deux phénomènes antagonistes sont égales, on aboutit à un état d’équilibre dit “état critique”.

La recherche sur les mousses extinctrices a permis d’améliorer grandement les qualités physiques et chimiques des émulseurs, afin de garantir une vitesse d’action des phénomènes positifs supérieure et de baisser la vitesse d’action des phénomènes négatifs, sous réserve d’une utilisation d’un ému-leur adapté au risque.

Ces points seront détaillés plus loin.

Cas d’Emplois Classiques de la mousse :

La mousse s’emploi dans les cas suivants en particulier:

• Les feux de liquides inflammables (alcools, hydrocarbures, solvants, …)• Les feux de produits chimiques, plastiques, …• Les feux de matière sèche (bois, pulvérulent, …)• Les feux de solides liquéfiables• Les feux en zones d’accès difficile• Les remplissages de volume pour l’extinction ou à titre préventif• …

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Taux d’Application :

Il est communément admis qu’un feu de liquide inflammable se définit par la surface libre exposée au feu, exprimée en m2. Cette surface libre devra en cas de feu être intégralement recouverte de mousse, appliquée à un certain débit pendant une certaine durée.

Cela nous donne 2 éléments clefs, qui ressortent en premier lieu dans une étude de protection incendie :

• Le taux d’application appliqué en L/m2/min (débit total/surface)• La durée de l’application de la mousse

Taux d’application critique :

Comme nous l’avons vu précédemment, s’il se détruit, en l’unité de temps, plus de mousse qu’il n’en est produit, l’extinction ne sera pas obtenue quelle que soit la durée de l’intervention.

On appelle taux critique d’application « le débit/unité de surface au-dessous duquel il n’est plus possible d’éteindre ».

Dans des conditions expérimentales bien définies, le taux critique est facile à déterminer. Il suffit de mesurer pour différents taux d’application, allant en décroissant, le temps d’extinction du foyer, et ceci jusqu’à obtenir des taux insuffisants pour assurer l’extinction.

La qualité de l’émulseur et son adaptation au risque et au combustible sont des points permettant de diminuer le taux critique, et donc d’améliorer les performances d’extinction à débit constant.

La qualité de l’émulseur permet ainsi de fait, dans le cadre de certains ré-férentiels, de diminuer le débit réel d’extinction.

Il conviendra de prendre en compte pour le choix de l’émulseur Puis du taux d’application de:

• La nature du liquide combustible,• La température du liquide combustible• L’épaisseur de la couche de mousse voulue sur le liquide en feu,• Le mode d’application de la mousse.

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Relation entre taux critique et taux réel Recommandé :

Il existe plusieurs référentiels donnant des taux d’application minimaux ou calculables selon les combustibles, les émulseurs et les moyens d’application :

• Instruction ministérielle de 1989 et Circulaire de 1999• Dossier technique 99/02 et cahiers technique « émulseurs » du GESIP• NFPA 11• NFPA 16• Règles FM ou d’assureurs• EN 13565-2 et future EN 1432

Attention : les dernières normes européennes viennent majorer souvent les taux d’application strictement réglementaires ou habituellement utilisés. Nous arrivons dans une période d’incertitude législative en Eu rope, dépendant de la mise en oeuvre ou non des dernières normes EN dans les législations nationales, et de l’amendement ou non des règlements existants.

Pour exemple de ce type de difficultés : l’instruction ministérielle de 1972/75 ne définit pas de taux d’application, mais de hauteur de mousse à atteindre sur un certain temps. Ce texte n’est pas abbrogé ...

Par ailleurs, des essais grandeur nature et l’expérience des derniers feux de grande ampleur en Europe tendent à démontrer l’incapacité à éteindre des feux de réservoirs et de cuvette de grande ampleur avec les taux réduits type GESIP à 2.5 l/min/m2 et même les taux NFPA 11 à 4.1 l/min/m2, à partir du moment ou le feu a pris une certaine dimension, avec des chaleurs importantes.

L’aspect “vitesse” reste donc un élément essenciel.

Cas particulier des Mousses “Haut Foisonnement” :

Un calcul donné par 2 règles :

• L’APSAD R12• La NFPA 11A

Ces 2 règles permettent de calculer les besoins en pré mélange sur la base non d’un taux d’application, mais d’un remplissage de volume.

Il s’agit d’un cas particulier d’application de la mousse.

Nous noterons un usage similaire avec la mousse moyen foisonnement quand l’effet recherché est un inertage de zone (remplissage).

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Classification des Emulseurs :

Les émulseurs peuvent être classés de plusieurs manières suivant :

• La nature de la “base moussante” de l’émulseur• Le type de combustible à éteindre• Le foisonnement obtenu

Nature de la base Moussante

On distingue deux familles d’émulseurs suivant la nature de la base mous-sante :

• Les émulseurs à base protéinique dont la base moussante est constituée par un hydrolsysat de protéines. Les matières premières utilisées peu-vent être diverses : poudre de corne et sabots de bovins, plume broyée, sang, protéine de pétrole... (Ces protéines, corne, sabot, sang, sont utili-sées comme engrais naturel biodégradable).

• Les émulseurs à base synthétique où la base moussante est un tensio-actif hydrocarboné, analogue à ceux que l’on trouve dans les cosmé-tiques et détergents ménagers.

Les deux familles coexistent car elles présentent des propriétés différentes.

L’avantage essentiel des émulseurs synthétiques est de pouvoir donner (suivant le matériel utilisé), tous les types de foisonnements (bas, moyen et haut).

Les mousses synthétiques présentent certains inconvénients, du fait de la na-ture chimique des bases moussantes hydrocarbonées :

• Efficacité réduite sur les feux très chauds• Moindre résistance à la ré inflammation

Les émulseurs à base protéinique, surtout destinés au bas foisonnement, don-nant des mousses à forte efficacité extinctrice sur les feux très chauds et une haute de résistance à la ré inflammation.

Ces qualités sont intéressantes pour la lutte contre les grands feux. Les émulseurs à base protéinique constituent donc la base de la protection de l’industrie pétrochimique et pétrolière.

Ils peuvent être utilisés aussi en moyen foisonnement, avec des générateurs très performants, mais ne sont pas du tout adaptés au haut foisonnement, du faible de leur foisonnement limité.



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Type de Liquide combustible à éteindre

On distinguera :

• Les émulseurs pour feux d’hydrocarbures uniquement,• Les émulseurs polyvalents (AR pour alcool résistant) destinés aux feux

d’hydrocarbures et de liquides polaires.

Foisonnement Obtenu

Les émulseurs à base protéinique sont utilisables en :

• Bas foisonnement• Moyen foisonnement

Tandis que les émulseurs synthétiques sont multi foisonnement

• Bas foisonnement• Moyen foisonnement• Haut Foisonnement

Classes d’Emulseurs

Les émulseurs sont classifiés pratiquement selon leur base : synthétique ou protéinique, puis par leur propriété filmogène ou non, epuis par leur résistance ou non aux produits polaire, et enfin par leur capacité à eteindre sur tel ou tel combustible

Emulseurs pour feux d’hydrocarbures

1 - Protéinique Standard 2 - Fluoroprotéinique 3 - Synthétique Standard 4 - AFFF synthétique filmogène 5 - FFFP fluoroprotéinique filmogène

Emulseurs Polyvalents pour feux d’hydrocarbures et de produits polaires :

1 - Protéinique Polyvalent = P-AR 2 - Fluoroprotéinique Polyvalent = FP-AR 3 - Fluorosynthétique AFFF Polyvalent = AFFF-AR 4 - Fluoroprotéinique Filmogène Polyvalent = FFFP-AR

Agents Mouillants :

• Les agents mouillants permettent à l’eau de pénétrer profondément dans les matières sèches, poreuses ou statifiées.



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Les Textes et normes applicables en France et en Europe de manière générale, donnent des méthodes de calcul des taux d’application basées sur :

1. Un taux d’application “fixe” qui dépend selon ma méthode de la perfor-mance de l’émulseur sur le liquide inflammable considéré

2. des coefficients multiplicateurs, qui pourront être le type d’émulseur, la situation d’extinction, les moyens d’extinction, les conditions climatiques, ...

Des organismes privés tels que le GESIP en France, donnent une méthode de calcul, reprise partiellement par la circulaire de 1999, l’EN 13565-2 en donne encore une autre, et la future EN 1432 en donne encore une autre.

Le GESIP tient un classement d’émulseurs qu’ils ont testés selon leurs mé-thodes sur feux tests, classement qui permet de calculer un taux d’pplication selon la circulare de 1999:

http://www.gesip.com/emulseurs.php

Viscosité :

Les émulseurs sont donnés, selon leur base moussante, selon qu’ils soient filmogènes, ou résistants aux produits polaires et alcools, avec des viscosités différentes.

Il existe des émulseurs agissant comme des fluides newtoniens (eau) ou non newtioniens (visco plastiques).

Ces éléments doivent être pris en compte pour le calcul des systèmes de dosage dans l’eau.

Foisonnement :

Le foisonnement est le rapport du volume de mousse / volume de prémélange engendré, ou au % d’émulseur près, le volume de mousse / volume d’eau

3 catégories de Foisonnement sont reconnues :

1. Bas Foisonnement : ratio de 0 à 202. Moyen Foisonnement : ratio de 20 à 2003. Haut Foisonnement : ratio de 200 et +

Ces 3 catégories représentent des usages différents, associés aux propriétés spécifiques des différents foisonnements.



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Foisonnement & Efficacités :

Nous avons vu que la mousse agit sur les 3 composantes du triangle du feu. Cependant, le besoin d’action sur ces 3 aspects n’est pas nécessairement égal.

Selon la capacité calorifique du combustible, sa volatilité, selon l’ampleur du sinistre ou le temps de mise en oeuvre des moyens d’extinction, il peut être nécessaire d’adapter le foisonnement.

En effet : le foisonnement modifie significativement 2 aspects essenciels :

1. la capacité à refroidir, c’est à dire à agir sur l’énergie d’activation2. la capacité à éteindre, notion plus floue, qui consiste à agir sur les 2

autres aspects du triange du feu

L’augmentation du taux de foisonnement reflète la diminution du volume d’eau par volume de mousse unitaire.

La capacité calorifique massique de l’eau est environ 4 fois supérieure à celle de l’air sec ou saturé en vapeur d’eau.

C’est à dire que pour 1 kg d’eau, il faut 4 fois plus d’énergie pour augmenter la température de 1°K que pour l’air.

Foisonnement & Refroidissement

Si l’on considère que la masse d’eau par unité de volume est aussi très supéri-eure à la masse d’air pour ce même volume, on comprend qu’à Débit volumique égal, le débit massique de l’eau est supérieur à celui de la mousse.

Or, la quantité de chaleur évacuée Q = Débit massique x Cp x ∆TLe débit massique ET le Cp étant très supérieurs dans le cas d’une mousse contenant beaucoup d’eau, ou pour l’eau pure, on peut en déduire que plus la mousse foisonne, moins elle refroidit.



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Foisonnement & Capacité à Eteindre

Le pouvoir extincteur est à définir séparément de celui de refroidissement.Le pouvoir extincteur, ou efficacité extinctrice, est définie par le temps nécessaire à la maîtrise du feu et par le temps pour obtenir une extinction complète. Cela correspond à jouer sur :

1. l’étouffement du feu2. l’isolement du carburant.

Un 3ème point, correspondant à l’énergie d’activation est à considérer : Contrairement au refroidissement qui réduit l’énergie d’activation, la mousse a un effet séparatif entre le carburant et l’énergie d’activation extérieure. C’est à dire que la mousse agit comme une protection contre une activation extérieure proche.

Le pouvoir extincteur de la mousse est TOUJOURS nettement meilleur que celui de l’eau dans le cadre des cas d’emploi listés précédemment, et avec un émulseur adapté.

Cette efficacité extinctrice perd néanmoins une partie de sa puissance avec les hauts foisonnements.

En effet : la mousse, en perdant de la densité, devient aussi plus fragile et donc moins résistante aux flammes, en particulier aux hautes températures, du fait de sa capacité calorifique qui se rapproche de celle de l’air.

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Diagramme de tendancepour information

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