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Acéto, bougies et point chaud
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Je poste ici un document réalisé il y a quelques temps, pour donner des éléments chiffrés sur les efficacités comparées de l'acéto, de l'éthanol et des bougies pour réaliser un "point chaud" sous terre. C'est un peu long mais, j'espère, instructif...
Commentaires (constructifs) bienvenus...


Acétylène, bougies et point chaud

Introduction
Le débat entre les tenants de l’acéto et ceux des LED pour s’éclairer sous terre n’est pas nouveau. Certains ne conçoivent pas la spéléo sans la fragrance d’aventure de l’acéthylène (ou plutôt des impuretés qui s’y mêlent, l’acéthylène pur n’ayant quasiment pas d’odeur…), sa couleur orangée qui rend si bien sur les photos, son éclairage panoramique… Elements relevant d’un choix personnel, orienté par des valeurs esthétiques, sentimentales ou pratiques tout à  fait recevables, comme l’est aussi le choix des LED pour leur autonomie, leur absence d’odeur (si si, certains y sont sensibles !) leur robustesse, leur lumière focalisée...
Par contre, est-il un utilisateur de LED qui ne se soit déjà  fait tancer par un défenseur des Dudules concernant l’utilisation de l’acéto pour créer un point chaud, cet espace indispensable en conditions de survie pour y maintenir un blessé, ou bien attendre les secours sans risquer l’hypothermie sévère ? Si l’on explique qu’on descend avec de l’alcool gélifié ou bien des bougies, on récolte, au mieux, un sourire incrédule, au pire une moquerie bien sentie, avec pour conclusion « tes bougies c’est de la merde, rien ne vaut l’acéto pour un point chaud, fin de l’histoire… ». Et pourtant…

Quelques chiffres…

S’il est vrai qu’une acéto placée sous une couverture de survie réchauffe l’air à  une douce température, est-ce pour autant l’unique moyen de faire un point chaud sous terre ?

Il est reproché, à  juste titre, aux LED de ne pas dégager –suffisamment- de chaleur pour créer un point chaud. En revanche, les éclairages à  LED sont extrêmement légers et dotés d’une très grande autonomie (près de 60h d’éclairage « raisonnable » avec 4 piles AA pour le module 14 LED de Petzl, et jusqu'à  150h d’éclairage « de survie »). Leur poids plume permet ainsi facilement d’emporter une réserve d’énergie calorifique quelconque que l’on pourra utiliser, le cas échéant, pour constituer un point chaud. La petite démonstration chiffrée qui suit illustrera les avantages de sources alternatives au carbure comme générateurs de chaleur sous terre.

La Dudule

Considérons d’abord la Dudule de base, chère à  de nombreux spéléos, et ses possibilités calorifiques.
Une Ariane vide pèse 305 g, et dispose d’un réservoir d’eau de 160 cm3 ainsi que d’un compartiment de 400 cm3 pour le carbure. Le carbure de calcium en bloc à  une densité de 2,22 g/cm3.
Le compartiment « carbure » d’une Ariane pourrait contenir 400*2,22=890 g de carbure, si celui-ci se présentait sous forme d’un bloc unique aux dimensions précises du réservoir. Ce n’est évidemment pas le cas, admettons un facteur de remplissage de 50% pour fixer les idées.
Nous disposons donc d’environ ~ 440 g de carbure, qui constituent 6,9 moles (La « mole » est l’unité de base servant à  quantifier les quantités de matière en chimie. Une mole d’un produit contient 6x10^23 molécules du produit en question ; la masse molaire du carbure de calcium est de : 64 g/mole). C’est suffisant pour tenir près de 9h, une Ariane consommant environ 50 g de carbure par heure.

Production de l’acéthylène
La réaction entre le carbure et l’eau est :
CaC2 + 2 H2O → C2H2 + Ca(OH)2 + 129 kJ/mol
Pour faire réagir complètement nos 6,9 moles de carbure (=440 g), il faut 2*6,9=13,8 moles d’eau, soit 247 g (masse molaire de l’eau : 18 g/mole). La réaction produit 6,9 moles d’acétylène, soit une masse de 179 g (masse molaire de l’acéthylène : 26 g/mole). Pour fixer les idées, l’acéthylène dégagé représente d’environ 154 litres (une mole de n’importe quel gaz occupe 22,4 L à  la pression atmosphérique). La réaction est fortement exothermique (elle libère de l’énergie sous forme de chaleur, voilà  pourquoi la dudule chauffe !), soit 129 kJ pour 1 mole de carbure. Avec nos 440 g de carbure (6,9 moles), la quantité libérée est de 890 kJ (nous y reviendrons plus tard).

Combustion de l’acéthylène
La combustion d’une mole d’acétylène libère, dans des conditions idéales, 1300 kJ/mole.
2 C2H2 + 5 02 → 4 C02 + 2 H20 + 2600 kJ

Pour 6,9 moles d’acéthylène, l’énergie libérée lors de la combustion est : 6,9 moles*1300 kJ/mole = 8937 kJ, soit environ 9 MégaJoules ( 9 MJ).

Récapitulons :
Pour produire ces 9 MJ de chaleur, il nous aura fallu trimbaler : 440 g de carbure, 247 g d’eau, 305 g d’Ariane (eh oui !) soit un total de ~1 kg.

Si l’on visite une cavité active, on peut négliger le poids de l’eau (même si on la porte bel et bien à  un moment ou un autre, dans le kit ou bien dans la dudule à  la ceinture !). Disons, dans ce cas : 440 g de carbure + 305 g d’Ariane =745 g pour 9 MJ

Si l’on veut être exhaustif, il faut ajouter à  ces 9 MJ les 890 kJ directement produits par la réaction entre l’eau et le carbure, qui représentent 10% environ de chaleur « en plus », soit un total de 9,9 MJ.

Systèmes alternatifs
Maintenant, voyons ce qu’on pourrait obtenir avec des combustibles alternatifs, comme de l’alcool à  réchaud ou des bougies de paraffines.

Ethanol

L’éthanol (C2H60, masse molaire : 46 g/mole), cher aux cataphiles :mrgreen: , possède un pouvoir calorifique similaire à  celui de l’acétylène : C2H60 + 2 02 → C02 + 3H20 + 1300 kJ/mole
On le trouve en grandes surfaces sous une forme gélifiée pour réchauds à  fondue, commode à  emporter, dans un tube métallique par exemple.

Avec 745 g d’éthanol (soit le poids de notre Ariane et son plein de carbure), nous disposons de 16 moles d’éthanol. Leur combustion générera 16*1300=21 MJ. C’est 212% de l’énergie libérée par notre Dudule (rappel : 9,9 MJ), à  masse transportée égale.

Bougies

La paraffine solide utilisée pour les bougies courantes a pour formule C25H52. Son pouvoir calorifique est de 46 MJ/kg.
745 g de bougies (un beau stock !) libéreront 34,3 MJ lors de leur combustion, soit 346% de l’énergie d’une Dudule chargée de même poids (rappel : 9,9 MJ).

Chaleur instantanée

Il est souvent opposé par les tenants de l’acéto pour les points chauds, qu’une bougie unique ne permet pas de constituer un point chaud efficace, ou du moins que l’élévation de température y est plus lente qu’avec une acéto. Ils ont raison : si le ratio chaleur produite/poids des bougies est bien meilleur que celui de l’acéto, il reste vrai que la combustion d’une seule bougie libère –instantanément- moins de chaleur qu’une acéto bien réglée. Mais il suffit alors de disposer plusieurs bougies sous le point chaud.

A titre indicatif, une bougie « cierge » de 45 g (le modèle courant en grande surface) brà»le environ 6h30. Avec 745 g de bougies (soit plus de 16 bougies !), on a une durée de combustion cumulée d’environ 110 heures !


Chaleur instantanée d’une bougie unique VS acéto

On peut calculer que la combustion d’une bougie « cierge » produit 322 kJ/h (45g en 6h30, avec un pouvoir calorifique : 46 MJ/kg).

Un bec acéto classique débite 14 L d’acéthylène/heure. 14 L représentent 0,625 moles d’acéthylène (car 1 mole=22,4 L). La combustion de ces 14 L libère 812 kJ/h, soit 252% de l’énergie dispensée par une bougie (322 kJ/h, voir plus haut).

Avec 3 bougies (3*322 kJ/h=966 kJ/h), on dispose d’une source calorifique supérieure à  une acéto munie d’un bec « 14L ».
Un bec 21L fournit 33% de débit supplémentaire par rapport à  un 14L, soit 1218 kJ/h, environ l’équivalent de 4 bougies allumées.

En conclusion

Expérience faite, 3 bougies sous une couverture de survie tendue en tente forment un bon point chaud qui rivalise avec une acéto. Le poids nécessaire est de 45 g*3=135 g (plus le briquet, OK !), soit à  peine le poids de 2 mousquetons Zycral. Une Dudule, une fois amorcée, ne s’éteint pas à  volonté (la réaction ne s’arrête que plusieurs minutes après fermeture totale du pointeau). Le point chaud à  la bougie, en revanche, s’allume et s’éteint à  volonté en fonction des besoins.
Un module Duo 14 LED (Petzl) pèse 180 g, 4 piles AA environ 100 g, soit un total de 280 g. Avec 3 bougies (135 g), on peut réaliser un point chaud qui durera entre 6h et 18h selon le nombre de bougies choisi (3 à  1), tout aussi efficace qu’un point chaud à  l’acéto. Pour un total de 400 g (Duo14 LED+ bougies), vous avez près de 100 h de lumière avec vos LED (sans compter la lumière des bougies, ~20 heures de rab) et de quoi faire un point chaud. N’oubliez quand même pas un briquet, voire 2, dans une poche plastique ou un bidon étanche !

EDIT : qq fautes de frappes

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interressant ton cour de physique 8)
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tu oublie un point important mon ami et bien plus varaible
as tu pensé au feux de cire?
(paske là  je peux te dire que ton point chaud tu l'as et vite!)
Tu me passe la fin de ta boite de cassoulet?et j'te passe la fin de ma bière!
‎"Le monde sera toujours assez grand pour satisfaire les besoins de tous mais il sera toujours trop petit pour satisfaire l'avidité de quelques uns." -Gandhi-
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obezeman a écrit :tu oublie un point important mon ami et bien plus varaible
as tu pensé au feux de cire?
(paske là  je peux te dire que ton point chaud tu l'as et vite!)
Tu me passe la fin de ta boite de cassoulet?et j'te passe la fin de ma bière!

Si c'est pour faire un point chaud pour un blessé, plus difficile de faire tenir des bougies qu'une dudule fixé au casque......sans parler qu'il y a bcp de mouvement dans ce type d'événement......
Au plaisir d'une rencontre hazardeuse,
Au coin de la galerie apres le mur,
Proche de la pierre.
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zarg a écrit :...sans parler qu'il y a bcp de mouvement dans ce type d'événement......

Dans l'idéal des mouvements y'en a le moins possible autour du blessé. :roll:
Qui n'a point bu,

Boira

Ronflard - Pièces détachées
F2R - Sois répute


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C'est pour cette raison, qu'en tant qu'utilisation de Leds, j'ai toujours des bougies et un briquet. Le tout dans un sac étanche.



Par contre ... Je ne sais pas si vous pensez comme moi mais j'ai l'impression que la qualité du carbure ne fait que se dégrader.
Le club commande des futs de 100kg tous les 5 ans je dirais ... Et le dernier qu'on a reçu (Commandé via Expé) et bien ... c'est de la merde. Des morceaux enormes et des impuretés en quantité importe (Il y a de tout dans les morceaux de carbure sauf du carbure). L'eclairage n'est pas genial et on passe notre temps à  dégrasser les becs.
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zarg a écrit :Si c'est pour faire un point chaud pour un blessé, plus difficile de faire tenir des bougies qu'une dudule fixé au casque......sans parler qu'il y a bcp de mouvement dans ce type d'événement......
+1 pr toi
d'un autre côté, y a pas bcp de place ss un point chaud de tte façon, donc les mouvements...
Sinon, faut demander au blessé de tenir les bougies, c'est le plus simple :mrgreen:

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Salut,

Ce petit cours me fait penser à  un post que j'avais bien aimé, certainement sur ck : on y détaillait les températures de couleurs des différentes sources usuelles sous terre.
Impossible de remettre la main dessus.

Si qqun a ça sous le coude, je suis preneur !

Merci.
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GSAKA a écrit :C'est pour cette raison, qu'en tant qu'utilisat(eur) de Leds, j'ai toujours des bougies et un briquet. Le tout dans un sac étanche.
Marrant pr un mec qui à  l'air fondu de dudules... tu les collectionne mais tu les descends pas sous terre :?:

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moi jle comprends vachement bien
faut nettoyer aprés toussa toussa
‎"Le monde sera toujours assez grand pour satisfaire les besoins de tous mais il sera toujours trop petit pour satisfaire l'avidité de quelques uns." -Gandhi-
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GSAKA a écrit :la qualité du carbure ne fait que se dégrader.
Se dégrader continuellement, je ne sais pas. Mais il y a clairement eu un fossé entre la qualité qu'avait le carbure français et le carbure roumain qu'on nous écoule depuis quelques années.
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Speleojuanito a écrit :
GSAKA a écrit :C'est pour cette raison, qu'en tant qu'utilisat(eur) de Leds, j'ai toujours des bougies et un briquet. Le tout dans un sac étanche.
Marrant pr un mec qui à  l'air fondu de dudules... tu les collectionne mais tu les descends pas sous terre :?:

Rêve. J'descends pas mes lampes sous terre. Je vais les rayer et comme le dit si bien Obezeman, il faut les nettoyer après. Icon_lol

Georges a écrit :
GSAKA a écrit :la qualité du carbure ne fait que se dégrader.
Se dégrader continuellement, je ne sais pas. Mais il y a clairement eu un fossé entre la qualité qu'avait le carbure français et le carbure roumain qu'on nous écoule depuis quelques années.

Exact ... (C'est p'te bien du carbure roumain et pas du carbure polonais comme dit precedement. Mea culpa)
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:mrgreen:


Pièces jointes Miniature(s)



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Tomato
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Il n'y a qu'un détail ennuyeux: je ne connais pas grand monde qui descend avec des bougies.

Il y a déjà  assez de choses à  trimballer comme matos...
SaphiR, ours parmi les ktaphiles...
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