Simulation 3D d’incendie d’alcool : application

Par Bertrand GAZANION
Ingénieur Projets GANTHA
b.gazanion@gantha.com

Introduction

Cet article est le second d’une série de deux articles sur la simulation 3D des incendies industriels. Il est consacré à un cas d’application des méthodes de simulation utilisées par la société GANTHA. Ces méthodes ont été présentées dans le premier article, disponible ici : méthode de simulation.

Un des dangers d’un incendie industriel est le rayonnement. Les flammes de l’incendie émettent un rayonnement thermique intense qui représente un danger pour les personnes sur le site ou dans son voisinage, pour les secours, ainsi que pour les structures.

Les seuils réglementaires de rayonnement à prendre en compte pour déterminer l’impact des incendies sont définis par l’arrêté du 29 septembre 2005 relatif à l’évaluation et à la prise en compte de la probabilité d’occurrence, de la cinétique, de l’intensité des effets et de la gravité des conséquences des accidents potentiels dans les études de dangers des installations classées soumises à autorisation. Les principaux seuils réglementaires définis dans cet arrêté sont les suivants.

Seuils d’effets sur l’être humain

3 kW/m² effets irréversibles (danger significatif pour la vie humaine)
5 kW/m² effets létaux (danger grave pour la vie humaine)
8 kW/m² effets létaux significatifs (danger très grave pour la vie humaine)

 

Seuils d’effets sur les structures

8 kW/m² risque d’effet domino, c’est-à-dire de propagation de l’incendie
16 kW/m² dégâts très graves sur les structures hors béton
20 kW/m² dégâts très graves sur les structures béton

 

Cas d’application

La situation présentée est l’incendie d’un chai servant au stockage de spiritueux avec un degré d’alcool élevé. Le chai mesure plusieurs dizaines de mètres de côté et contient plusieurs centaines de milliers de litres d’alcool à 70°. Comme souvent dans ce genre de sites industriels, d’autres chais identiques sont implantés côte à côte. De plus, des cuves métalliques servant au stockage de produits alcoolisés sont situées à quelques mètres du chai incendié.

 

Résultats

Les images ci-dessous représentent les flammes déterminées avec les deux méthodes. Il est remarquable que la flamme déterminée par la méthode dite de la flamme solide est nettement plus haute que celle déterminée par la méthode dite de la flamme réelle. La flamme déterminée avec la méthode de la flamme réelle a une forme complexe qui évolue dans le temps sous l’effet de mouvements d’air induits par la forte chaleur dégagée et les appels d’air. Le rayonnement est simulé au moment où la flamme se trouve le plus près des cibles et a la plus grande intensité.

Le flux radiatif émis par les flammes est représenté ci-dessous dans un plan vertical. L’échelle de couleur reprend les principaux seuils d’effets sur les personnes et sur les structures. Seuls les flux radiatifs considérés dangereux pour la vie humaine au sens de la réglementation sont affichés.

Les flux radiatifs sont représentés sur les structures, et à hauteur d’homme (1,8 m du sol) pour déterminer leur impact sur les personnes. Cette représentation des flux radiatifs permet de mettre en évidence une zone de danger (flux supérieurs à 3 kW/m²) pour les personnes à proximité du chai incendié dans la simulation utilisant la méthode de la flamme solide. En revanche, cette zone de danger n’existe pas dans la simulation utilisant la méthode de la flamme réelle. L’impact radiatif est globalement plus faible en suivant cette seconde méthode.

Les images ci-dessous montrent plus en détail l’impact radiatif de l’incendie sur les cuves voisines du chai. Malgré des différences, un impact important est observable dans les deux cas avec des flux radiatifs supérieurs à 8 kW/m². Le danger est ici une vaporisation du liquide stocké, menant à une montée en pression et éventuellement à une explosion des cuves.

Comparaison

Les images présentées plus haut mettent en évidence les différences entre les flammes déterminées avec les deux méthodes, à savoir la méthode de la flamme solide et celle de la flamme réelle. Dans la mesure où la méthode de la flamme réelle prend en compte une physique plus riche, et qu’elle a fait l’objet d’une validation expérimentale dans le cadre d’une collaboration avec le BNIC (Bureau National Interprofessionnel du Cognac), nous pouvons considérer qu’elle approche plus la réalité que l’autre méthode. La méthode de la flamme solide surestime la flamme et donc son impact radiatif.

La comparaison de ces deux méthodes montre que la méthode de la flamme réelle est à privilégier dans le cas d’études d’incendies de nappes. Cependant, cela ne remet pas en cause l’intérêt de la méthode de la flamme solide pour l’incendie de sites industriels comportant de multiples zones de stockages avec des produits solides et variés, car dans ces cas la méthode de la flamme réelle n’est pas applicable.