DESCRIÇÃO
O simulador é fabricado em chapa de aço inoxidável e em acrílico. O
conjunto é constituído por dois compartimentos, os quais estão sobrepostos um
sobre o outro, sendo a parte superior destinada à realização das várias
experiências e a parte inferior onde se encontram os dispositivos eléctricos e
reguladores de entrada de gás.
O compartimento superior é em acrílico laminado (6 mm), e apesar de
estar preparado para as várias experiências que se podem realizar, este não
suporta chamas de longa duração projectas directamente para as paredes,
bem como o uso de oxigénio injectado com a finalidade de aumentar a
violência das chamas. Este compartimento possui várias escotilhas de alívio de
pressão, duas das quais estão colocadas no topo do simulador, e uma terceira
porta (25 x 25 cm), a qual permite ter acesso ao interior da câmara para uma
melhor explicação da teoria sobre o “FlashOver”.
No compartimento inferior estão localizados o motor, o transformador do
arco eléctrico, a instalação de gás e um relógio eléctrico. Esta parte é
completamente ventilada, pois um dos painéis é uma porta em grelha de aço
inoxidável.
O motor apenas permite a dispersão dos gases no interior do
compartimento, sendo a ignição obtida através de um arco eléctrico de ½ “. O
transformador que funciona como fonte de ignição, produz um arco eléctrico,
criado por dois eléctrodos cerâmicos, os quais ficam situados junto ao “solo” do
compartimento superior.
O relógio eléctrico entra em funcionamento assim que o gás começa a
fluir para o interior da “câmara”, sendo o tempo controlado através das marcas
existentes na régua deslizante, que se encontra no painel frontal. A escala de
leitura está graduada de 0 a 2 minutos. Quando a entrada de gás é forçada, ou
seja, sempre que a válvula de compensação é libertada, os limites de
inflamabilidade são alterados, sendo o limite inferior de inflamabilidade
alcançado aproximadamente aos 35 segundos e o limite superior de
inflamabilidade em 2 minutos.
Na instalação de gás consta uma mangueira de entrada, o qual está
conectada em série a uma válvula reguladora (solenóide), uma porta de
entrada de gás com regulação “standard”, válvula manual e de compensação.
Esta última, normalmente está fechada, sendo apenas libertada quando
necessário.
Adicionalmente existe uma caixa, também em acrílico laminado, que
serve para simular a existência de um compartimento adjacente.
O comando portátil vem equipado com um cabo com 2 metros de
comprimento e três botões luminosos (vermelhos), cujas funções servem para
ligar e desligar o motor e iniciar o arco eléctrico, a válvula reguladora de gás
(solenóide) e o relógio eléctrico funcionam em simultâneo por intermédio de um
interruptor especial. Este dispositivo está também equipado com um sistema de
relé que efectua um bloqueio automático do simulador, o qual fecha a porta de
entrada de gás, quando esta ultrapassa um tempo de funcionamento superior
aproximadamente a 3 minutos (ex.:caso o operador se esqueça de fechar a
mesma), perante esta situação o simulador só poderá ser novamente
manipulado passados 2 minutos.
Todo o simulador está pintado exteriormente de amarelo excepto as
escotilhas de alívio de pressão, as quais são fabricadas em aço inoxidável com
reforço de cobre em virtude das altas temperaturas que poderão suportar
durante as várias simulações. Este equipamento possui ainda quatro suportes
metálicos e quatro bases de borracha, para facilitar o seu transporte e correcto
posicionamento durante a realização das simulações.
O simulador funciona com corrente eléctrica de 230 V CA 50/60Hz, com
ligação à terra.
Sistema de Combustão
Combustível:
Normalmente é utilizado o gás propano. Pode-se utilizar qualquer
combustível com fins experimentais, mais recomenda-se a não utilização dos
seguintes:

Hidrogénio H2 (pressão de explosão demasiado elevada)

Acetileno C2H2 (pressão de explosão demasiado elevada)

Monóxido de Carbono CO (muito venenoso)

Gases que contenham Hidrogénio N em qualquer das suas
formas, por exemplo N2O, CN, H3N (venenosos e
corrosivos).
Pressão de Entrada:

Pressão de entrada máxima 1,5 bar (150 kPa)

Pressão normal de entrada: 3 - 6 kPa (300-600mm c.a.)
Deve-se instalar a botija de gás com a válvula de controlo de pressão na
parte superior.
Assegure-se de que não ultrapassa a pressão máxima de entrada.
Instalação para trabalho
A válvula solenoide está normalmente fechada e é accionada por
controlo remoto.
O gás distribui-se desde a válvula solenoide através da torneira de fluxo
standard. Esta torneira deve ser ajustada mecanicamente de maneira a que se
alcance o limite inferior de inflamabilidade em 30 segundos aproximadamente.
Isto significa aproximadamente 7 litros por minuto. Esta torneira deve ser
ajustada em função da pressão de entrada. A torneira está ajustada de fábrica
a 7 litros por minuto a uma pressão de 3 kPa.
Aumento de fluxo (Forçado)
Para conseguir misturas ricas num curto período de tempo, a torneira de
fluxo standard complementa-se com uma torneira manual para fluxo forçado,
que funciona manualmente com uma alavanca de abertura e fecho. Durante a
entrada de fluxo standard pode-se accionar esta alavanca várias vezes para
conseguir misturas mais ricas.
Dependendo da pressão de entrada, a torneira proporciona um fluxo
entre 6 a 10 vezes maior que o fluxo standard. O tempo necessário para
alcançar o limite superior de inflamabilidade (LSI) é:
Pressão de entrada
Tempo até ao LSI (segundos)
3kPa
Aproximadamente 40 segundos
15 kPa
Aproximadamente 20 segundos
Alimentação e controle remoto
Alimentação
230V 50/60 Hz CA
A ligação á terra é absolutamente necessária
Comando portátil
O comando portátil possui botões luminosos de cor vermelha para a
ignição e para o motor.
Possui um botão de controlo de gás para a válvula solenoide de entrada
de gás. Possui também um circuito de relé para desligar automaticamente
depois de cada operação e um circuito de desligar automático. Este circuito de
desligar automático fecha a entrada de gás em caso de ficar aberta mais de 3
minutos caso o operador se esqueça de a fechar. Neste caso o sistema
demora 2 minutos para repor o sistema automático, sendo no entanto possível
operar manualmente.
RELÓGIO ELÉCTRICO
Funciona apenas quando se inicia a entrada de gás para o interior da
câmara do simulador, pois está conectado em paralelo com a válvula
reguladora de gás (solenóide), sendo accionado por um motor que funciona
como relógio mediante um sistema de transmissão por correia.
Em funcionamento normal, os limites de inflamabilidade são alcançados
aproximadamente aos 30 segundos, para o limite inferior de inflamabilidade, e
aos 2-3 minutos o limite superior de inflamabilidade.
O acerto do relógio é efectuado através de um regulador, o qual se
encontra num dos painéis laterais.
ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS
Material exterior
Aço inoxidável
Visor
acrílico laminado de 6 mm
Alimentação
230 V 50/60Hz CA
Conexão à terra absolutamente necessária
Consumo máximo 3 Amp
Combustível
normalmente PROPANO
Expressamente proibido o uso de hidrogénio ou
acetileno
Pressão máxima de entrada: 1,5 Bar (150 KPa)
Pressão normal de entrada: 3 – 6 KPa (300 – 600
m.c.a.)
Dimensões
500 mm x 750 mm x 800 mm
Peso
aproximadamente 50 Kg
Acessórios
cabo de alimentação com ligação à terra
Estudos teóricos
realizados na empresa “Giro-brand ab.”
Fabricante
“Giro-brand ab.”
Suécia
Regras de Segurança
1. Requisitos iniciais
Trabalhe com o Aquário somente em espaços amplos e ventilados. O
Aquário produz uma onda de pressão que pode provocar danos em janelas,
etc, se se trabalhar em espaços fechados. Deve posicionar-se o Aquário a
pelo menos 1 metro das paredes, a 2 metros da parede do lado onde se
encontra a porta do Aquário e a 2 metros do tecto. Nunca deve ser utilizado
perto de materiais inflamáveis.
2. Alarmes de Fogo
Se o local está equipado com detectores de fumo, deve-se isolar ou cobrir
os mesmos.
Não se esqueça de os destapar uns minutos após a demonstração.
3. Interruptores de Alimentação
Antes de ligar o equipamento á rede eléctrica, certifique-se de que todos os
interruptores se encontram na posição de desligados, tanto na entrada geral
como no comando.
4. Tampas de alivio de pressão
Certifique-se de que as tampas de alívio de pressão na parte superior estão
a funcionar correctamente, não se deve colocar nada na parte superior do
Aquário, nem mesmo uma folha de papel.
Não se esqueça de que estas tampas podem alcançar temperaturas muito
elevadas quando o Aquário se encontra em funcionamento por longos
períodos. È conveniente ter um par de luvas junto do operador.
5. Combustivel, Propano, GPL
Quando não se vai operar com o Aquário ou esteja sem supervisão,
assegure-se de que fecha a válvula da botija de gás ou que desconecta a
válvula para evitar a possibilidade de ocorrer uma fuga de gás.
Testes do Aquário antes de colocar em funcionamento
Coloque o Aquário fixo numa mesa grande ou com rodas. A altura ideal
para mesa é de 800 mm.
Retire todos os equipamentos destinados ás demonstrações que se
encontram no interior.
Aplique todas as regras de segurança descritas anteriormente.
Depois de verificar que todos os interruptores de alimentação se encontram
desligados, em posição OFF, ligue o cabo de alimentação ao Aquário. Utilize
unicamente um cabo com ligação á terra.
Verifique se todos os botões do comando funcionam correctamente.
Ligue a botija de gás e abra a válvula principal.
Coloque a escala indicadora de tempo a zero com o comando giratório
situado na lateral.
SIMULAÇÕES POSSÍVEIS
Teste de pré-demonstração
Mantenha as escotilhas de alívio de pressão e a porta lateral que estão
situadas no compartimento superior fechadas.
Coloque em funcionamento o arco eléctrico e o motor.
Proceda à abertura do gás, estando desde logo preparado para fechá-lo,
aguarde aproximadamente 30 segundos, ou seja, até que seja atingido, o limite
inferior de inflamabilidade.
Assim que a explosão ocorrer, feche o gás e desligue o arco eléctrico e
o motor.
Volte a fechar as escotilhas de alívio de pressão e a porta lateral.
Nota:
Se a explosão não ocorrer no período de tempo estipulado, ou se por outro
lado, esta ocorre demasiado cedo, poderá corrigir o erro regulando o fluxo de
entrada de gás….
DIFERENTES TIPOS DE IGNIÇÃO
Antes de realizar as várias simulações, assegure-se que todos os alunos
conhecem e compreendem os limites de inflamabilidade e como a energia
libertada depende da mistura de combustível e ar.
FONTE DE IGNIÇÃO DESCOBERTA
1. Quando há uma fonte de ignição descoberta, a ignição tem lugar no
momento em que é alcançado o limite inferior de inflamabilidade, pelo
que a energia libertada é relativamente pequena.
2. Feche a porta e as escotilhas de alívio de pressão. Reinicie o relógio
eléctrico.
3. Ligue o arco eléctrico e o motor.
4. Abra o gás.
5. Aguarde até que o gás….., feche a entrada de gás e desligue o motor e
o arco eléctrico.
6. Volte a fechar a porta e escotilhas de alívio de pressão.
FONTE DE IGNIÇÃO INTERMITENTE
Quando a fonte de ignição não está permanentemente presente, a
explosão irá ocorrer quase de certeza mais tarde, pois o limite superior de
inflamabilidade muito provavelmente será ultrapassado, pelo que a energia
libertada será considerável.
1. Feche a porta e as escotilhas de alívio de pressão. Reinicie o
relógio eléctrico.
2. Ligue o motor mas mantenha o arco eléctrico desligado.
3. Abra o gás.
4. Mantenha a entrada de gás aberta, por um período 20% superior
à simulação efectuada com a fonte de ignição descoberta
(aproximadamente 45 segundos).
5. Ligue o arco eléctrico.
6. Aguarde até que o gás se inflame, feche a entrada de gás e
desligue o motor e o arco eléctrico.
7. Volte a fechar a porta e escotilhas de alívio de pressão.
FONTE DE IGNIÇÃO OCULTA
Quando a fonte de ignição está presente mas encontra-se relativamente
afastada da saída de gás, a explosão irá ocorrer forçosamente mais tarde, ou
seja, terá lugar apenas quando for atingido o limite inferior de inflamabilidade
referente à zona que se encontra “protegida”. Pelo facto de ocorrer mais
tardiamente, a energia libertada será considerável.
1. Coloque a tela/caixa adicional em acrílico laminado, de modo a cobrir o
arco eléctrico, deixando apenas uma pequena abertura entre a mesma e
o painel frontal do simulador (aproximadamente 4 mm).
2. Feche a porta e as escotilhas de alívio de pressão. Reinicie o relógio
eléctrico.
3. Ligue o motor e o arco eléctrico.
4. Abra o gás.
5. Observe como a ignição do gás que se encontra no interior da tela/caixa
adicional em acrílico laminado se propaga até atingir o gás que se
encontra no compartimento principal.
6. Uma vez ocorrida a explosão, feche o gás e desligue o arco eléctrico e o
motor.
7. Volte a fechar a porta e as escotilhas de alívio de pressão.
Chamas dependentes da energia
Misturas Pobres
Abaixo do Limite Inferior de Inflamabilidade só haverá chama se se
adicionar energia de outra fonte ou se se pré aquecer a mistura.
1. Feche a porta e as tampas de alívio de pressão. Reinicie o relógio.
2. Ligue o motor e o arco eléctrico.
3. Abra o gás.
4. Feche a entrada de gás e desligue o motor quando se alcançar 75% do
limite inferior de Inflamabilidade. (normalmente aos 20-25 segundos)
5. Apague a luz da sala para que se possa observar a chama que aparece
sobre o arco eléctrico. Comprove que pode acender e apagar a chama
com o arco eléctrico controlando com o interruptor. Obviamente a chama
está fora do campo de Inflamabilidade e depende de uma fonte de
energia externa.
6. Abra a válvula de gás e deixa que a mistura vá enriquecendo até atingir
o campo de inflamabilidade.
7. Quando ocorrer o flashover, feche a entrada de gás e desligue o arco
eléctrico e o motor.
8. Volte a fechar as tampas de alívio de pressão.
Misturas Ricas
Acima do limite Superior de inflamabilidade só haverá chama se se
adicionar energia de outra fonte ou se se pré aquecer a mistura.
1. Feche a porta e as tampas de alívio de pressão. Reinicie o relógio.
2. Ligue o motor mas não o arco eléctrico.
3. Abra o gás
4. Abra a válvula de fluxo forçado aproximadamente por 40 segundos.
5. Corte a entrada de gás.
6. Coloque-se na zona posterior e ligue o arco eléctrico. Se a mistura for
rica, a cor da chama será amarelo escuro. Esta chama pode-se acender
e apagar tal como se fazia com a chama da mistura pobre. Dado que se
encontra acima do limite superior de inflamabilidade, depende sempre
de uma fonte de energia externa para ocorrer.
7. Desligue o arco eléctrico e ligue o motor. Ventile o Aquário e a sala se
achar necessário.
Flashover/Backdraft
O Aquário permite criar diversas situações de flashover/backdraft.
Contudo devem-se observar certas medidas de segurança dado que estas
experiências nem sempre se limitam ao interior do Aquário.
Backdraft Normal
1. Coloque a caixa transparente adicional sobre o arco eléctrico, deixando
uma abertura entre a caixa e o vidro do Aquário (20 cms).
2. Feche a porta e as tampas de alívio de pressão. Reinicie o relógio.
3. Ligue o motor mas não o arco eléctrico.
4. Abra o gás.
5. Abra a válvula de débito constante ou forçado durante aproximadamente
40 segundos.
6. Corte a entrada de gás.
7. Afaste-se do Aquário e ligue o arco eléctrico. Se a mistura for rica, a cor
da chama será amarelo escuro. Estudando a chama poderá deduzir em
quanto supera a mistura o limite superior de inflamabilidade.
8. Abra a porta mantendo-se ligeiramente afastado. Use o ventilador para
ventilar o compartimento adequadamente com ar. Observe a chama no
interior da caixa interior, para estar preparado quando ocorrer a ignição.
9. Quando tiver ocorrido o Backdraft, desligue todos os interruptores e
ventile o Aquário o mais rápido possível.
PODER DE EXTINÇÃO DO COMBUSTÍVEL
Está será a simulação mais difícil e perigosa de se realizar, pelo que
deverá ser realizada com cuidados redobrados e num ambiente amplamente
seguro.
Ao adicionar cada vez mais combustível à mistura, de modo a superar o
limite superior de inflamabilidade, está mesma mistura poderá ter um
comportamento similar ao de um agente extintor muito eficaz. Para o
demonstrar, comece por produzir um pequeno volume de uma mistura
enriquecida à volta do arco eléctrico. Quando se aumenta a percentagem de
combustível, a mistura acaba por extinguir o próprio arco eléctrico.
1. Mantenha a porta e as escotilhas de alívio de pressão abertas durante
toda a simulação. Reinicie o relógio eléctrico.
2. Ajuste a abertura do arco ao máximo possível, de modo que permaneça
operacional.
3. Coloque a tela/caixa adicional em acrílico laminado o mais próximo
possível do arco eléctrico.
4. Conecte um tubo de borracha (diâmetro aprox. 6 mm), à menor saída de
gás do simulador, colocando a outra extremidade ligeiramente no interior
da tela/caixa adicional em acrílico laminado, junto ao “solo”.
5. Abra o gás aproximadamente durante 20 segundos.
6. Feche o gás, e ligue o arco eléctrico de modo a comprovar que o limite
superior de inflamabilidade foi superado.
7. Continue permitindo a entrada de gás para o interior do simulador até
que o arco eléctrico seja extinto. Comprove que o carbono resultante do
combustível não criou uma ponte condutora sobre a abertura dos
eléctrodos, se tal ocorrer, desligue o simulador da corrente eléctrica,
retire o carbono dos eléctrodos de modo a colocar o simulador
novamente operacional.
8. Uma vez realizada a extinção, ventile adequadamente o simulador com
os devidos cuidados de modo a que se possa realizar novas simulações.
Perante a maioria dos combustíveis, será este, o método de extinção que
permite manter o limite superior de inflamabilidade tão baixo, de tal modo que a
decomposição das moléculas do combustível ocorre antes que a oxidação
devolva a energia ao combustível.
Por outro lado, esta é a razão pelo que as misturas ricas e os gases
combustíveis quentes não se incendeiam até que se adicione um grande
volume de ar (oxigénio).