Feux expérimentaux sur banc thermique (Madrid) INIA – UC3M – INRA-PIF

Fire Star conclusive symposium: Marseille March 18th 2005 1

Fire Star

Session 3.a:Travaux de laboratoire et feux

expérimentaux de terrain

Essais sur banc thermique, INIA – UC3M – INRA


Feux expérimentaux sur banc thermique (Madrid) INIA – UC3M – INRA-PIF

INIA, INRA et UC3M ont conduit 3 essais sur banc thermique, destinés à adapter des méthodes optiques de mesure des températures

OBJECTIFS

Comparaisons des températures mesurées avec:

• des caméras infrarouges• des thermocouples de 50 m et 1 mm

sur la surface d’une litière d’aiguilles de pin maritime


DISPOSITIFS EXPERIMENTAUX

Tunnel de vent INIA (Madrid)

Vitesse du vent: 0 et 2 m/s

Combustible: aiguilles de Pinus pinaster

2 kg/m², teneur en eau = 10 %


Surface de brûlage:largeur: 0.80 mlongueur: 3 m (essais sans vent)

6 m (essai avec vent)




Tunnel de vent INIA (Madrid)

Thermocouples: 2 TC 50 m (INRA)

2 TC 1 mm (INIA)

sur la surface de la litière,

reliés à 2 centrales d’acquisition DT500,

fréquence de mesure 10 Hz



Caméras INRA• 1 infrarouge TIR (Flir – SC2000)

• 1 caméra vidéo

Caméras UC3M

• Système Bi-spectral: MIR (Radiance 1t) + TIR (Merlin)

• Système Multispectral MIR (Thermosensorik)

• 1 caméra vidéo




Vues générales des

dispositifs expérimentaux


3 ESSAIS

FIRES1• Vitesse du vent: 0 m/s

• Longueur de la surface d’essai: 3 m

• Vue avant



• Vue avant



• Vue arrière

FIRES1

FIRES3

FIRES2



MESURES

Pour chaque essai• Variables microclimatiques

• Combustible: épaisseur, teneur en eau

Pendant les essais• Vitesse de propagation du feu

• Hauteur et angle de la flamme

• Images infrarouges

• Images vidéo

• Températures 2 TC 50 m

• Températures 2 TC 1 mm



Comparaison des températures mesurées avec

des thermocouples de diamètre 1 mm et 50 m

• Quand le front de feu “traverse” les TC, les températures mesurées avec des TC de 50 m sont plus fluctuantes que les mesurées avec des TC d’1 mm

• Pendant la période de refroidissement, les températures des TC de 50 m descendent plus rapidement que les températures des TC d’1 mm

Test FIRES3 - 04031103 TC1 (y=5.5 m) and TC2 (y=6.5 m)

0

200

400

600

800

1000

1200

0 200 400 600 800 1000

Time (s)

TC

te

mp

era

ture

(ºC

)

TC2_50 (°C)

TC2_1mm (°C)



Comparaison des températures mesurées avec

des thermocouples de diamètre 1 mm et 50 m


Les températures maximums sont différentes selon le diamètre des TCLes températures maximums sont différentes selon le diamètre des TC:

• 50 m TC > 1100 °C; 1 mm TC < 800 °C

• Les temperatures maximums ne sont pas enregistrées au même instant (différences entre 6 et 122 s)

1141.9 °C, 253.6 s

745.3 °C, 259.3 s

1318.8 °C, 372.1 s

712.5 °C, 418.9 s

1315.2 °C, 269.5 s

737.3 °C, 628.2 s

50 m TC2

1 mm TC2

No data

751.7 °C, 544 s

1352 °C, 269.5 s

734.8 °C, 391.7 s

1176 °C, 502 s

671.4 °C, 454 s

50 m TC1

1 mm TC1

FIRES 3FIRES 2FIRES 1


Comparaison des signaux infrarrouge et des températures mesurées avec des thermocouples


Signal IR (température du

combustible) > Thermocouple

(température du gaz)

10

30

50

70

90

110

130

150

170

190

210

230

250

0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 960 1020 1080 1140 1200T

(ºC

)

TC1_thick

IR1_uc3m

TC1_thin

TC in the flame

IR signal

Thermocouples

Zone de préchauffage

Sans vent




Zone de préchauffage

Avec vent

Signal IR (température du

combustible) Thermocouple

(température du gaz)10

30

50

70

90

110

130

150

170

190

210

230

250

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

TC2_thick

IR2_inra

TC2_thin

TC in the flame




Tunnel de vent INIA

Sans vent Signal IR (température du combustible) > Thermocouple (température du gaz)

Avec vent Signal IR (température du combustible) Thermocouple (température du gaz)

Banc INRA (DESIRE)

Sans pente Signal IR (température du combustible) > Thermocouple (température du gaz)

Avec pente Signal IR (température du combustible) Thermocouple (température du gaz)

Effet similaire du vent et de la pente




Signal IR (température du sol) >

Thermocouple (température du

gaz)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 780 840 900 960 1020 1080 1140 1200

t (s)

T(ºC

)

TC2_thick

IR2_uc3m

IR2_inra

TC2_thin

TC in the flame

TC out of the flame

Zone de refroidissement

Vue arrière



CONCLUSIONS

Les thermocouples plus épais:

ne capturent pas toutes les fluctuations des températures des flammes

sous-estiment les températures des flammes

sur-estiment la température de l’air pendant la période refroidissement

travailler avec des thermocouples les plus fins possibles si on veut une bonne mesure de température du gaz

Contrainte: plus fragiles (feux sur le terrain)

Les thermocouples et les caméras IR ne mesurent pas les mêmes quantités:

bien choisir les dispositifs de mesure et bien interpréter les résultats

Documents

Feux expérimentaux sur banc thermique (Madrid) INIA – UC3M – INRA-PIF