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Par curiosité j'ai réalisé quelques expériences de combustion en atmosphère viciée consistant à faire brûler dans un bidon divers combustibles. Le bidon, en acier, est cylindrique (diamètre 36 cm); fermé à une extrémité et posé debout sur sa hauteur de 60cm. Une plaque de verre épaisse permet d'obturer la face supérieure tout en permettant l'observation de flammes. L'expérimentation a consisté à faire brûler simultanément au moins deux combustibles afin de déterminer, de proche en proche la capacité de chacun à brûler en atmosphère viciée.

Un limité évidente à l'expérimentation est que les flammes s'asphyxient elles mêmes du fait des produits de la combustion. La composition de l'atmosphère viciée qui règne dans le bidon au moment de l'extinction n'est pas connue. Elle comprend nécessairement une proportion notable de gaz carbonique, de la vapeur d'eau (qui a tendance à se condenser), quelques fois des particules de carbone (noir de fumée) et un taux d'oxygène appauvri. Il est quasi certain que des phénomènes d'inertage interviennent et, qu'en particulier, ces phénomènes ne sont pas identiques dans les expérimentations successives.

Essai n°1
Cet essai, renouvelé, a permis de caller les autres expérimentations. Dans le bidon était disposé, allumé simultanément (ou presque) :
  - une lampe à alcool (alcool éthylique dénaturé : 4% de butanol, 1% d'isopropanol antiseptique à 70% sur l'étiquette)
  - un réchaud Bleuet avec un cartouche butane
  - une bougie

Durant plusieurs essais, et même en remontant ceux qui s'éteignent en premier (pour apprécier le risque d'une stratification), c'est toujours la lampe à alcool (très rapidement) qui s'éteint en premier, puis la bougie et, beaucoup plus tard le réchaud butane. C'est pourtant le butane qui fait la plus grande source de chaleur dans le bidon (la flamme la plus puissante). Quand le butane est sur le point de s'éteindre, on observe, comme le briquet, une flamme bleue, plus grande, qui vole au dessus du brûleur; dans le langage commun on dit que la flamme cherche l'oxygène. La flamme de la bougie diminue progressivement de taille et finit par s'éteindre. La starification doit être contrebalancée par les courants thermiques car la plaque de verre finie par chauffer.

Essai n°2
  - alcool à brûler du commerce 94-95°
  - un réchaud Bleuet avec un cartouche butane
  - une bougie

La lampe à alcool et la bougie se sont éteintes en même temps ou presque (plusieurs essais) et le butane toujours bien plus tard.

Essai n°3
  - pétrole lampant (Kerdane)
  - un réchaud Bleuet avec un cartouche butane
  - une bougie

Deux types de flammes du pétrole ont fait l'objet d'essais distincts :
  - soit une flamme assez puissante fumeuse (simple mèche)
  - soit une petite lampe tempête (flamme claire).

La bougie s'éteint toujours en premier et le pétrole un petit peu après (comparable pour les deux types de flammes). Le butane s'éteint encore beaucoup plus tard. Il est à noter qu'avec la flamme fumeuse du pétrole, la flamme du butane était jaune mais le phénomène d'extinction a été similaire.

Essai n°4
  - pétrole lampant dans la lampe (non fumeuse),
  - lampe à alcool 94-95°,
  - bougie
  - butane.

Cette fois, lors d'essais renouvelés, la bougie et la lampe à pétrole s'éteignent quasiment en même temps; la lampe à alcool très peu de temps après et le butane toujours beaucoup plus longtemps après.

Essai n°5
  - pétrole lampant dans la lampe (non fumeuse),
  - lampe à mèche avec de éther sulfurique (du commerce),
  - bougie
  - butane.

L'éther brûle avec une flamme bleue à peine visible. La bougie et la lampe à pétrole s'éteignent quasiment en même temps; nettement plus tard éther et enfin, toujours beaucoup plus tard le butane.

Essai n°6
  - pétrole lampant dans la lampe (non fumeuse),
  - essence ordinaire dans la lampe à mèche (fumeuse).
  - bougie
  - butane.

La bougie et le pétrole s'éteignent à peu près en même temps : la flamme de la lampe à pétrole, comme celle de la bougie, devient de plus en plus petite. L'essence, qui fumait beaucoup, s'éteint ensuite, puis très longtemps après le butane (flamme jaune due aux particules de fumée)

Essai n°7
  - butane (réchaud sur une cartouche)
  - propane

Cette essais a été un peu plus difficile à réaliser car le propane ne venait pas d'une cartouche (ça n'existe pas) mais d'une bouteille de 12 kg équipée d'un détendeur, poursuivi par un tuyau qui passait entre la glace épaisse et le bidon; un étanchéisation imparfaite étant réalisée à la jonction. Les deux flammes étaient jointives de telle façon qu'un brûleur puisse rallumer l'autre. On observe que la flamme du brûleur propane s'évanouit pour se rallumer au contact de la flamme du butane. Ensuite, aucune flamme ne tourne au dessus du brûleur propane, en même temps que la flamme du butane devient de plus en plus évaporée.

Essai n°8
Idem essai n°7 mais le propane a été remplacé par du butane venant d'une bouteille de 13 kG. Mêmes constatations.

Essai n°9
  - acétylène
  - butane (réchaud sur une cartouche)

Dans le bidon est mis en place un brûleur acéto (l'Ariane étant à l'extérieur du bidon). On observe que la flamme du butane danse au dessus du brûleur et finit par s'évanouir alors que la flamme de l'acéto est inchangée. L'expérience est arrêtée pour ne pas laisser le butane s'accumuler dans le bidon car je craignais une explosion lors du retrait de la glace du fait que l'acétylène brûlait toujours.

Essai n°10
  - acétylène
  - butane

Cette fois le butane vient d'une bouteille de 13 kg externe (avec détendeur); on peut donc, de l'extérieur du bidon fermer l'arrivée du butane. On observe le même phénomène que dans l'essai n°9. On coupe alors l'arrivée du gaz et l'essai se poursuivre avec la seule combustion de l'acétylène. Il faut très très longtemps avant que la flamme de l'acéto prenne une teinte jaune et commence à filer. Ensuite, le filage produit de plus en plus de fumée noire et la flamme se réduit de plus en plus en devenant orange. L'essai a été stoppé avant extinction totale pour constater que l'acéto fonctionnait normalement en la remettant à l'air libre. A l'ouverture, le bidon était rempli de fumée noire mais le débit d'acétylène n'avait pas varié et la flamme de l'acéto est redevenue identique à celle du début de l'expérience.

Essai n°11
  - mélange butane/propane (cartouche Campingaz)
  - butane seul

Le mélange provient d'une cartouche Campingaz (APRAGAZ) dit cartouche Butane / Propane CV300. Le butane d'une cartouche perforable Bleuet classique (butane seul). Le brûleur sur la CV300 s'éteint nettement après le brûleur de butane seul

Conclusion :

Si la liste ordonnée des limites d'inflammabilité (concentration maximale de gaz combustible dans l'air) classait :
  - kérosène 5 %
  - Essence 7.6 %
  - Butane 8,8 %
  - Propane 9,5 %
  - Alcool 19 %
  - Ether 36 %
  - Acétylène 81-83 %

On observe que la combustion dans une atmosphère viciée, pauvre en oxygène et encombrée des gaz de combustion, classe par une pondération subjective (comparaison des moments d'extinction) :
  - Alcool (75 %) 3
  - Alcool (95 %), bougie, Kérosène 7
  - Essence 10
  - Ether 24
  - Butane et propane 36
  - Mélange Butane+propane CV300 45
  - Acétylène 80

Il ne sert donc à rien de chercher à déduire quoique ce soit du tableau inflammabilité pour déterminer ne serait-ce que l'ordre de résistance de la combustion d'une substance dans une atmosphère pauvre en oxygène.

Remarque :
Nous avions constaté, en mine (absence de CO2), qu'un Lumogaz, sur une cartouche de mélange buatane-propane CV300, reste allumé alors que le briquet butane ne veut plus s'allumer. L'essai n°11 montre que ce phénomène est reproductible en atmosphère confinée (malgré l'absence de manchon d'éclairage). Il est possible que ces cartouches CV300 contiennent d'autres constituants que du butane et du propane. J'ai consulté Campingaz sur ce sujet qui m'a pas répondu le 5 mars (à suivre). Il est envisageable que ces cartouches CV300 contiennent un GPL du genre de ceux utilisés en automobile (arrêté du 24 janvier 1994 norme NF EN 589) : gaz de pétrole pouvant être stocké et/ou manipulé en phase liquide dans des conditions de pression modérées et à température ambiante, composé principalement de propane et de butanes, avec de faibles proportions de propène, de butènes et de pentanes/pentènes.

Dernière modification par Amm (05/03/2012 13:59:28)

Jef2192 a écrit:

D'où as tu noté que dans une cavité ordinairement non gazée, la moindre petite crue faisait apparaître du CO2 ?

Par exemple, J'ai fréquenté assez souvent l'Igue des Combettes (Lot). Il y a une petite rivière au fond mais la venue d'eau est suffisamment réduite, en amont, pour qu'elle puisse encore être parcourue en période de crue sans danger. Quand il y a une crue, il y a du CO2, (on s'essouffle) et le briquet ne s'allume plus. Rien de tout ça en période normale.

Le détecteur ALTAIR4 est cher car il est multigaz (il analyse plusieurs gaz simultanément). L'ALTAIR est moins cher car il est monogaz, il faut choisir le gaz que tu veux mesurer et les seuils d'alarme. Mieux vaudrait choisir le 10071364 dont le seuil est à 18 % dont 3% de CO2.

On trouverait certainement des détecteurs équivalents dans la même gamme de prix chez d'autres fabricants de détecteurs.

Amm a écrit:

Jef2192 a écrit:

D'où as tu noté que dans une cavité ordinairement non gazée, la moindre petite crue faisait apparaître du CO2 ?

Par exemple, J'ai fréquenté assez souvent l'Igue des Combettes (Lot). Il y a une petite rivière au fond mais la venue d'eau est suffisamment réduite, en amont, pour qu'elle puisse encore être parcourue en période de crue sans danger. Quand il y a une crue, il y a du CO2, (on s'essouffle) et le briquet ne s'allume plus. Rien de tout ça en période normale.

interessant,ça ...

et à votre avis, cela vient d'ou, cette augmentation de CO2 , en période de crue ??

Titou des Garrigues

bisounours83 a écrit:

et à votre avis, cela vient d'ou, cette augmentation de CO2 , en période de crue ?? Titou des Garrigues

Concernant l'Igue des Combettes, c'est mon observation (2 fois renouvelée). D'autres prétendent avoir constater l'inverse (diminution en période de crue) dans d'autres cavités. Savoir pourquoi relèverait, certainement, d'une étude compliquée à mettre en œuvre et qui ne semble pas intéresser les chercheurs. J'ai citée cette observation parce qu'on peut avoir besoin d'un point chaud lors d'un blocage. De toutes façon, dans la plus grande partie des cavités d'Ardèche, en dessous de 40-50m, le briquet ne s'allume plus (même en plein hivers et un vent violent à l'extérieur).

Il faut bien se garder de confondre constatations et hypothèses; c'est pour ça que j'ai essayé de relater, dans le détail, mon expérimentation. J'espérai trouver un combustible présentant une caractéristique intermédiaire, en matière d'inflammabilité, entre le butane du briquet et l'acétylène de nos lampes. J'espérai, par exemple, que l'éther qui apparaît, dans les tableaux de limites d'inflammabilité, comme moins exigeant que le butane soit une solution. L'essai en atmosphère auto-confinée ne me laisse aucun espoir (idem pour l'alcool).

Nos lampes acéto sont trop résistantes au manque d'oxygène et le briquet, à mon avis, trop sensible pour une exploration raisonnable.

Je connais une carrière, avec un accès oblique, qui est très gazée au fond mais dont la concentration en oxygène diminue lentement durant le parcourt de la galerie d'accès. C'est là que j'avais constaté l'impossibilité d'allumer ma bougie ni avec le briquet (qui fonctionnait encore) ni avec l'acéto que l'on portait. Des copains ont vérifié : il n'y a pas de CO2 dans cette carrière de gypse. C'est un terrain d'expérimentation intéressant en Ile de France (mais un peu loin de chez moi) car les volumes sont suffisamment importants pour être loin des conditions d'auto-confinement de mon bidon.

Pratiquement, si quelqu'un avait un mesureur d'oxygène, j'aimerai bien y comparer le fonctionnement d'un Lumogaz sur cartouche CV300 et contrôler l'hypothèse butane.