Une introduction aux pare-étincelles LES Pare-étincelles ET LA PRÉVENTION DES INCENDIES EN MILIEU SAUVAGE

Histoire
Les pare-étincelles sont utilisés aux États-Unis depuis le début des années 1800, lorsque des écrans étaient placés sur les cheminées des locomotives Jupiter, qui étaient réputées pour déclencher des incendies. La première législation exigeant des pare-étincelles a été adoptée en 1905 et s’appliquait aux moteurs et aux chaudières exploités dans, à travers ou à proximité de terrains couverts de forêts, de broussailles ou d’herbes.

L’effort du service forestier du département de l’agriculture des États-Unis (USDA) dans la lutte contre les incendies liés à l’équipement a commencé dans les années 1920 avec les moteurs à combustion externe (ânes à vapeur) utilisés dans l’exploitation forestière.

Au début des années 1950, le service forestier de l’USDA s’est intéressé à la réduction du nombre d’incendies causés par les équipements forestiers à combustion interne. Cet effort était basé sur le rapport de 1934 de J.P. Fairbanks et Roy Bainer intitulé « Spark Arresters for Motorized Equipment », publié par l’Université de Californie à Berkeley. Les recherches ont démontré que les particules d’échappement d’un diamètre de 0,023 po ou plus étaient responsables de la majorité des départs de feu.
Un pare-étincelles est un dispositif mécanique qui piège ou détruit les particules d’échappement chaudes expulsées par un moteur à combustion interne. Comme les pare-étincelles ont permis d’éviter de nombreux incendies, des lois ont ensuite été adoptées pour exiger l’installation de pare-étincelles sur certains types de moteurs. Le résultat des efforts déployés par le service forestier de l’USDA en 1950 a conduit à l’établissement d’un programme d’essai et de qualification des pare-étincelles au San Dimas Technology and Development Center (SDTDC), situé à San Dimas, CA.

En avril 1968, la Society of Automotive Engineers (SAE), en collaboration avec le service forestier de l’USDA et les fabricants de petits moteurs, a publié la norme SAE J335. Elle établit la norme pour les petits moteurs (tronçonneuses, coupe-bordures, etc.) qui non seulement interdit l’échappement de particules de carbone supérieures à 0,023 po, mais réglemente également les températures admissibles des gaz d’échappement et la température de surface du système d’échappement. La spécification 5100-1 du service forestier de l’USDA définit les spécifications de performance des systèmes d’échappement à pare-étincelles utilisés sur les moteurs à usage général (générateurs, motocyclettes, équipement agricole, etc.).

À l’heure actuelle, un nombre important d’États, de municipalités, de terres gérées par le gouvernement fédéral et toutes les régions du service forestier de l’USDA exigent que tous les moteurs à combustion interne ou externe soient équipés d’un pare-étincelles répondant aux exigences établies par la norme SAE J335 ou la spécification 5100-1 du service forestier de l’USDA. Le code des règlements fédéraux, 36 CFR 261.52, et les ordres rédigés par les agents hiérarchiques du service forestier de l’USDA expliquent ces exigences.

Le carbone et le moteur à combustion interne
Tous les moteurs à combustion interne produisent des particules d’échappement qui sont principalement du carbone avec des contaminants. Ces particules proviennent de dépôts formés sur les surfaces internes d’un moteur ou d’un système d’échappement. Les gaz d’échappement et les particules de carbone peuvent être expulsés du bloc moteur à des températures supérieures à 3 000 °F. Les surfaces du système d’échappement peuvent atteindre des températures de 1 000 °F. Les combustibles sauvages, quant à eux, peuvent s’enflammer à des températures de seulement 400 à 500 °F. En gardant ces chiffres à l’esprit, il est évident que des incendies peuvent être déclenchés par des combustibles sauvages entrant en contact avec des gaz d’échappement chauds ou par contact avec les surfaces chaudes du système d’échappement.

L’état d’un moteur, ou la façon dont il est réglé, peut affecter sa capacité à déclencher un incendie en raison de la température de son échappement et de la taille et de la quantité de particules de carbone qu’il produit. Le type et la qualité de l’essence et de l’huile, ainsi que le rapport de mélange, peuvent affecter la taille et la composition des particules d’échappement. La conception et l’emplacement du système d’échappement lui-même peuvent avoir une grande influence sur le déclenchement d’un incendie de forêt par une pièce d’équipement. La température, l’humidité et la densité contribuent toutes à la façon dont les combustibles sauvages brûleront.

Catégories de pare-étincelles
Les pare-étincelles peuvent être divisés en deux grandes catégories : les petits moteurs à positions multiples (MSE) et l’usage général (GP). Les pare-étincelles multiposition pour petits moteurs sont conçus pour les moteurs utilisés sur des équipements portatifs, tels que les tronçonneuses, les coupe-bordures, les souffleurs et les débroussailleuses. La plupart des pare-étincelles MSE utilisent un écran pour piéger les particules d’échappement.

Les pare-étincelles GP sont conçus pour être utilisés sur les moteurs en position unique, comme les tracteurs, les motos ou les locomotives de chemin de fer. Il existe une variété de conceptions de pare-étincelles pour les moteurs à usage général. Les types les plus courants sont le piège, l’écran et le disque.

Comment fonctionnent les pare-étincelles
Les pare-étincelles fonctionnent sur le principe du piégeage ou de la pulvérisation des particules de carbone qui ont un diamètre supérieur à 0,023 po. Bien qu’ils ne soient pas toujours efficaces à 100 %, un pare-étincelles correctement installé et entretenu réduit considérablement le risque d’incendie. Le type le plus courant de pare-étincelles piège les particules de carbone dans le système d’échappement. Il fonctionne en filtrant les plus grosses particules de carbone dans l’échappement. Grâce à la force centrifuge, les particules de carbone les plus lourdes sont projetées contre les parois intérieures du pare-étincelles et dirigées vers un piège. Les types de filtres les plus courants utilisent un écran ou un disque. Dans une conception de type disque, des disques supplémentaires peuvent être ajoutés pour réduire la contre-pression et augmenter le débit d’échappement.

Turbochargeurs, superchargeurs et silencieux
Les turbocompresseurs utilisent les gaz d’échappement pour faire tourner une turbine qui travaille pour faire tourner un compresseur. Les turbocompresseurs remplissent la fonction de pare-étincelles lorsque 100 % des gaz d’échappement traversent la turbine. Les turbocompresseurs équipés de vannes de décharge permettent à une partie du flux d’échappement de contourner la roue de la turbine et, par conséquent, ne sont pas considérés comme des pare-étincelles. Un moteur turbocompressé correctement entretenu n’a pas besoin de pare-étincelles.

Les surcompresseurs n’utilisent pas les gaz d’échappement mais sont directement couplés au moteur. Les moteurs équipés de superchargeurs nécessitent un pare-étincelles.

Les silencieux sont conçus pour réduire le bruit émis par le moteur et ne sont pas considérés comme des pare-étincelles efficaces. Les convertisseurs catalytiques ne sont pas non plus considérés comme des pare-étincelles efficaces. Ils peuvent atteindre des températures suffisamment élevées pour déclencher des incendies au contact de la végétation sèche. Il existe plusieurs pare-étincelles MSE qui possèdent un élément catalytique pour réduire les émissions nocives. Ces pare-étincelles ont été testés selon la norme SAE J335 et sont qualifiés.

Installation et maintenance, qui est responsable ?
Un bon entretien des pare-étincelles est essentiel, car un mauvais entretien entraîne généralement des performances inférieures à celles de l’équipement et un risque accru d’incendie. Les lois et règlements n’exigent pas que les pare-étincelles soient vendus déjà installés. Tant que le pare-étincelles est fourni dans le cadre de la vente, l’exigence est satisfaite. Le propriétaire ou l’exploitant est responsable de l’utilisation légale de l’équipement qui nécessite des pare-étincelles. Le non-respect de cette obligation peut entraîner une responsabilité pénale et/ou civile.

Pare-étincelles ou silencieux, comment faire la différence ?
Les pare-étincelles doivent inclure un moyen d’éliminer le carbone piégé. La plupart des pare-étincelles GP ont un bouchon de nettoyage, et les pare-étincelles MSE ont un moyen de nettoyer l’écran. Les pare-étincelles doivent également porter un nom de marque et un nom de modèle. Une fois qu’un dispositif est identifié comme un pare-étincelles, il faut déterminer s’il est qualifié. Les étiquettes telles que « USDA Forest Service Approved ! » ne rendent pas le pare-étincelles qualifié. L’USDA Forest Service exige seulement que le fabricant étiquette les pare-étincelles par marque et modèle. Les pare-étincelles MSE sont homologués avec le groupe moteur. En raison de la petite taille du pare-étincelles, il est difficile d’étiqueter les unités avec le numéro complet du système d’échappement et le nom de la marque. Les fabricants sont seulement tenus d’avoir les étiquettes sur l’unité motrice elle-même.

Guide des pare-étincelles
Le guide des pare-étincelles est la seule source d’information de l’industrie qui fait autorité sur les pare-étincelles qualifiés à utiliser sur les moteurs à combustion interne. Utilisez le guide pour identifier les pare-étincelles qualifiés. Si le numéro du pare-étincelles apparaît dans le guide, alors le SDTDC a évalué le pare-étincelles.

Le guide comporte deux volumes : Usage général et locomotive, volume 1, et Petit moteur multiposition, volume 2. Une révision du guide est publiée chaque année. Par conséquent, chaque volume est publié tous les 2 ans. Un guide en ligne, mis à jour tous les trimestres, est disponible sur l’intranet du service forestier de l’USDA à l’adresse http://www.fsweb.sdtdc.wo.fs.fed.us. Il s’agit d’une base de données consultable qui permet à l’utilisateur de faire des recherches puissantes.

Informations supplémentaires
Ce conseil technique offre une large introduction aux pare-étincelles. Il y a quatre autres conseils techniques dans cette série. Pour plus d’informations sur les pare-étincelles, ou pour recevoir des copies des autres conseils techniques connexes, contactez :

USDA Forest Service
San Dimas Technology and Development Center
444 East Bonita Ave.
San Dimas, CA 91773

Attn : Chef du programme pare-étincelles ou http://www.fsweb.sdtdc.wo.fs.fed.us

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