- AsproCivil

Curso de Gestão da Segurança
e Protecção Civil
Disciplina: Ciência do Fogo
Docente: Engª Alexandra Henriques
Fenomenologia da
Combustão
Discentes:
Heliodoro Neves
António Geraldes
José C. Costa Velho
Abril de 2009
Fenomenologia da Combustão
Índice
Página
Agradecimentos
3
Introdução
4
Objectivos
5
Demonstrações
Conclusões
CGSPC <> Heliodoro Neves <> António Geraldes <> José Carlos da Costa Velho
Abril de 2009
…6 a 24
25
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Fenomenologia da Combustão
Agradecimentos
À professora pelo incentivo e pela oportunidade que nos
deu em podermos ser criativos e termos tido a oportunidade de
exercer na prática experiências no âmbito da fenomenologia da
combustão.
Ao Regimento de Sapadores Bombeiros pelo apoio que
nos deu nomeadamente na cedência do Carmody Combustible
Hazard Trainer
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Fenomenologia da Combustão
Introdução
As actividades práticas são um excelente veículo da
aprendizagem. É através deste método , bastante facilitador
que o nosso grupo de trabalho se propõe desenvolver diversas
demonstrações
no
intuito
de
interpretação
e
compreensão
proporcionar
dos
uma
melhor
fundamentos
da
fenomenologia da combustão.
Entendemos que o conhecimento destes fundamentos
contribui de forma muito significativa e até determinante não
só para a tomada de decisões das acções que devem ser
desenvolvidas na prevenção, combate e extinção dos incêndios ,
mas sobretudo como evitar a eclosão de um incêndio.
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Objectivos
Com este trabalho pretendemos facilitar a compreensão
dos fundamentos do fenómeno designad o por «fogo», as
potenciais causas do início de fogos e explosões e potenciar a
aplicação de meios e métodos de extinção de incêndios.
Por outro lado a aquisição dos conhecimentos atrás
enunciados sensibilizam as pessoas para as questões da
prevenção em larga escala, seja nas escolas, em casa ou no
local de trabalho.
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1. Demonstrações
As demonstrações que se seguem abordam os seguintes temas:
a)
b)
c)
d)
1.1.
A química do fogo
Raio de acção da explosão e do
Os vários factores que afectam a combustão
Fontes de calor
Equipamentos
As demonstrações que a seguir se descrevem só serão realizáveis em segurança se
utilizados os equipamentos listados e por pessoas que já estão familiarizadas com os
perigos de produtos combustíveis.
A lista de equipamentos que se segue constitui Carmody Combustible Hazard Trainer
model 700-1 denominado por “Kit de fogo” e que é propriedade do Regimento de
Sapadores Bombeiros.
1- Caixa de armazenamento do conjunto (Kit)
2- Guia do instrutor
3- Descarga de electricidade estática e retentor elástico
4- Toalha de mesa em amianto
5- Aparelho Gerador de electricidade estática.
6- Prato de plástico acrílico e disco de alumínio
7- Gerador de electricidade (voltagem seleccionável)
8- Contentor de armazenamento fechado
9- Triângulo de Fogo
10- Lamparina de Álcool
11- Dois copos graduados de 250 mililitros
12Químicos para extinção de fogo – Areia e pós secos ABC e dois misturadores (de
líquidos).
13Mapa de resumo do Combustible Hazard Trainer model e uma mola em forma
de seta
14Recipientes com a capacidade de um quarto de galão (Vermelho para gasolina,
Verde para querosene e amarelo para desperdícios).
15- Quatro onças (28,35 Gramas) de álcool metílico
16- Uma Onça de Cristais de permanganato de potássio
17- Duas lâmpadas eléctricas de 100 Watts.
18- Borrifador de água em nevoeiro
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19- Pulverizador (vaporização mecânica do querosene)
20- Uma onça de glicerina
21- Tampa larga
22- Dispositivo de fricção para fazer faísca
23- Tampa pequena
24- Seringa para injecção hipodérmica
25- Conta Gotas
26- Almofariz e pilão
27Quadrado de seis polegadas (15 cm) de protecção contra o fogo refrescante
28- Quadrado de seis polegadas (15 cm) de cartolina
29- Corrente com quatro polegadas (10 cm) de comprimento
30- Cadinho e tampa de aço inox
31- Quadrado de seis polegadas (15 cm) de madeira dura
32- Conjunto de cabo de voltagem (110 ou 220 Volts)
33- Bloco de papel para câmara de electricidade estática
34- Caçarola de seis polegadas (15 cm)
35Elemento e cabo de aquecimento de baixa voltagem, (fornecem-se elementos
separados)
36Um par de condutores de alta voltagem, com 36 polegadas de comprimento
37- Dispositivo para fazer faísca de alta voltagem
38Tubo de vidro de sílica (resistente ao fogo) com 1,5 polegadas de diâmetro e
vinte polegadas de comprimento com calço de borracha.
39- Lâmpada eléctrica (arrombador)
40- Cilindro de explosão de alta voltagem (Vela de ignição)
41- Instrumento para demonstração dos vapores de gasolina
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1.2.
Demonstração 1
Título – A química do fogo (A)
Objectivos: Demonstrar que só os vapores ardem.
Equipamento:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
O triângulo do fogo
Quadrado de madeira
Quadrado de cartolina
Copo graduado (2)
Querosene
Gasolina
Lamparina de álcool
Fósforos
Copo graduado com tampa
O que é que causa o fogo? – Ou uma explosão, que é definida como uma ocorrência de
combustão num espaço confinado? A maioria das pessoas pensa no fogo em termos
de combustível ou material que está a arder.
Através do uso do “triângulo do fogo”, esta demonstração vai mostrar que três
factores, vapor de combustível, oxigénio e uma causa ou ignição têm de estar
presentes antes que aconteça um fogo ou uma explosão.
Embora a combustão seja mais complexa do que indica o triângulo do fogo, este será
suficiente pata transmitir um conceito básico sobre o fogo ou explosão.
Na realidade, todos os combustíveis, sejam líquidos ou sólidos, têm de ser vaporizados
e misturados com ar ou oxigénio antes que ardam. Além disso, conforme o
combustível utilizado, a fonte de ignição deve produzir calor suficiente para que a
porção considerável da mistura de combustível chegue à temperatura de ignição.
Procedimento
1. Monte o “triângulo de fogo” e explique que todas as pernas são necessárias para
que o triângulo fique completo, e provoque um fogo.
2. Acenda a lamparina de álcool, segure no quadrado de madeira na horizontal e
passe a chama pela parte posterior e por baixo da aresta. Note que a madeira não
arde.
3. Repita o passo nº 2, mas use o quadrado de cartolina em vez do quadrado de
madeira. Note que este também não arde, mas simplesmente acumula fuligem
provocada pela chama.
4. Explique que demonstrou que a madeira e a cartolina, por si só, não ardem.
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5. Deitar 12 mm de querosene num dos copos graduados. Depois deite um fósforo
aceso no querosene. Explique que, embora o querosene seja um material
combustível, o fósforo é apagado da mesma forma que se tivesse sido posto na
água. Para mostrar que não é por causa do fósforo ter caído no líquido que se faz
com que ele se apaga, segure um fósforo acesso mesmo por cima do querosene.
Note que continua a não arder.
6. Continue, colocando uma quantidade de gasolina equivalente no segundo copo
graduado e deite o fósforo na gasolina. Os vapores da gasolina inflamam-se
imediatamente. Extinga imediatamente a chama cobrindo o copo com a tampa
plana.
7. Pergunte à audiência se alguém sabe porque é que a madeira, a cartolina e o
querosene (todos conhecidos como combustíveis comuns) não arderam enquanto
a gasolina sim.
8. Explique que na verdade não era a gasolina que estava a arder, mas sim os vapores
que ele expele.
9. Sublinhe que “vapores de combustível” formam a base do “triângulo do fogo”, e
que para produzir o fogo são necessários vapores de combustível de uma ou de
outra categoria.
10. Pergunte se não há dúvidas ou perguntas e encoraje a discussão sobre a
demonstração.
11. Logo que seja oportuno, faça com que pelo menos um ou dois alunos, façam a
demonstração. As pessoas que são sépticas são muitas vezes convencidas com esta
técnica.
1.3.
Demonstração 2
Título – A química do fogo (A)
Objectivos: Demonstrar que só os vapores ardem.
Equipamento:
1) O triângulo do fogo
2) Copo graduado com 6 mm de querosene no fundo. (pode-se usar o querosene
e o copo de 1ª demonstração, mas parte do querosene pode deitar-se fora,
pois para esta demonstração é necessário só um pouco.
3) Suporte
4) Quadrado de 6 polegadas “guarda-fogo refrescante”
5) Lamparina de álcool
6) Fósforos
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Não esquecer que os “vapores de combustível”são um dos três factores que pode
causar o fogo. Nesta demonstração vai ser aquecida uma pequena quantidade de
querosene, mais para mostrar que só os vapores de um combustível é que ardem, e
que estes vapores constituem um perigo sério. Note que um barril ou tanque exposto
ao sol é um risco potencial.
Procedimento
1) Ponha o guarda-fogo no suporte, e coloque o copo que contem o querosene
em cima do guarda-fogo e ponha a lamparina por baixo do guarda-fogo, a uma
distância apropriada para o aquecimento.
2) Acenda a lamparina e sublinhe que, ao mesmo tempo que a temperatura sobe,
são emitidos vapores do querosene. (isto acontece por volta dos 120 0F (480C),
dependendo do grau do querosene.
3) Quando o querosene estiver aquecido, Deite um fósforo aceso no copo. Os
vapores de querosene inflamam-se da mesma maneira que os vapores de
gasolina se inflamaram na experiência nº 1.
4) Discuta os assuntos, “ Ponto de Inflamação” e “Ponto de fogo” (Veja definições
no apêndice B nas ultimas folhas deste manual). Compare ponto de inflamação
e o ponto de fogo nos líquidos inflamáveis típicos. Discuta-os em relação á
temperatura de inflamação de outros materiais combustíveis.
5) Note que o aquecimento necessário para vaporizar líquidos não é o mesmo que
é necessário para inflamar os vapores, sendo o ultimo a “Energia do Calor”
suporte do “triângulo do fogo”.
1.4.
Demonstração nº 3
Título – A química do fogo
Objectivos: Demonstrar que combustíveis líquidos podem ser mecanicamente
vaporizados sem serem elevados à temperatura do combustível até ao seu ponto
de Inflamação.
Equipamento:
1. Atomizador contendo uma pequena quantidade de querosene.
2. Lamparina com álcool
Introdução:
No manuseamento e utilização de combustíveis líquidos, a exposição ao ar de grandes
camadas de líquido deve ser evitada. Lembre-se, que não são os próprios líquidos que
ardem ou explodem, mas sim a mistura que se forma da exposição dos vapores com ar
quando estes evaporam. Por conseguinte, estes líquidos devem ser manuseados e
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armazenados em contentores fechados para evitar a exposição a baixos pontos de
inflamação.
Procedimento:
1. Remova todo o equipamento excepto a lamparina de álcool para mais ou
menos metade da base de amianto.
2. Ponha a lamparina de álcool no centro da área livre e acenda-a.
3. Agarre o atomizador como mostra, e vaporize o querosene directamente para a
chama da lamparina de álcool. O querosene vaporizado irá inflamar à medida
que passa por cima da chama.
1.5.
Demonstração nº 4
Título – A química do fogo (D)
Objectivos:
1. Demonstrar a necessidade de ar ou de oxigénio para que haja combustão.
2. Para demonstrar que a “Energia térmica” tem de estar presente se queremos
que o fogo resulte.
Equipamento:
1.
2.
3.
4.
O “Triângulo do Fogo”
Cabo de alta voltagem e uma provisão de energia
Copo graduado com ½ polegadas de gasolina
Tampa do copo
Introdução:
O ar, ou oxigénio no ar, é essencial para a criação do fogo. Consequentemente, sempre
que o ar esteja presente, juntamente com líquidos inflamáveis ou materiais
combustíveis, existe um potencial perigo de fogo. Bidões de gasolina quase vazios,
desperdícios, montes de jornais velhos, pó e lixo acumulado fazem parte desta
categoria.
O que é importante é que se lembrem que os vapores do combustível e o calor, por si
só, não causam um fogo, mas que o ar ou oxigénio tem de estar misturados com o
vapor dos combustíveis para formar uma mistura inflamável.
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Procedimento
1. Ligar o cabo de alta voltagem à provisão de energia por meio de cabos
condutores de alta voltagem.
Nota: O interruptor eléctrico do lado direito da provisão de energia deve ser
ligado de maneira a que o equipamento de alta voltagem possa funcionar a
partir do interruptor coberto do lado esquerdo da unidade.
2. Segure os eléctrodos dos cabos de alta voltagem mesmo por cima de (cerca de
3 mm) da superfície da gasolina que está no copo.
3. Ligue o interruptor de alta voltagem. O dispositivo do cabo deve arquear, mas
não ocorrerá combustão.
4. Desligue o cabo de alta voltagem
Nota. Não retire os eléctrodos antes de desligar a corrente.
5. Pergunte aos alunos se sabem porque é que não ocorreu inflamação. Sublinhe
que havia vapores de gasolina, porque a gasolina tem uma temperatura de
vapor de – 450 F (-70 C). A energia térmica estava utilizável aos 5 000 Volts, no
entanto não houve fogo por causa da falta de ar ou oxigénio suficiente.
6. Repita a demonstração, mas desta vez segure os eléctrodos dos cabos de alta
voltagem mesmo por cima da boca do copo e não dentro do copo. A
Inflamação acontecerá por causa da mistura suficiente do ar com o vapor do
combustível. Extinga o fogo imediatamente colocando a tampa em cima do
copo.
7. Ponha o “ar – oxigénio” ao lado do “triângulo do fogo”, sublinhe que
mostramos agora como “vapor de combustível” e o “ar – oxigénio”são
necessários para causar o fogo, e que agora só é necessário a “energia térmica”
estar ao lado do “triângulo do fogo” para causar inflamação.
8. Agora sublinhe que o que resta do “triângulo do fogo”é a “energia térmica”.
Explique que este elemento foi presente em todas as demonstrações feitas até
agora, tanto com chama exposta, ou com um arco eléctrico.
9. Coloque o que resta do lado do “triângulo do fogo”em posição
1.6.
Demonstração nº 5
Título – Limite de Explosão e Combustibilidade
Objectivos:
1. Demonstrar que a explosão é uma combustão num espaço confinado
2. Demonstrar que a proporção vapor – ar para um dado combustível tem de
estar dentro do seu limite de combustibilidade antes que ocorra a explosão.
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Equipamento:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
O “Triângulo do Fogo”
Fonte de alimentação
Cabos eléctricos de alta voltagem
Cilindro de explosão de alta voltagem
Tampa de borracha
Corrente
Conta gotas
Tampa de plástico larga
Introdução
O termo “de limite de combustibilidade” está relacionado com a mistura combustível –
ar ou vapor – ar que é necessária para a combustão. A demonstração nº 4, por meio do
arco voltaico de alta voltagem perto da superfície da gasolina, provou que os vapores
da gasolina não farão combustão a não ser que haja ar suficiente. No caso da gasolina,
os vapores da gasolina concentrados no ar tem de ser entre 1,4% e 7,6% para produzir
uma explosão de fogo. O termo “explosão” não significa mais do que combustão que
ocorre num espaço limitado.
Procedimento
Nota: Antes de começar esta demonstração, tenha a certeza que o interruptor de alta
voltagem na fonte de alimentação está na posição OFF (desligado).
1. Deite duas ou três gotas (mais não) de gasolina no cilindro de explosão
juntamente com a corrente.
2. Rolhe o tubo com a tampa de borracha e abane tudo rapidamente para
assegurar a vaporização da gasolina.
3. Segure a tampa larga de plástico 8 e 10 polegadas acima da tampa de borracha
e ligue o interruptor (ON). Ocorrerá uma grande explosão.
4. Sugira que, como esta explosão resultou somente com duas ou três gotas de
gasolina – Porque não obter uma grande explosão triplicando o número de
gotas usadas.
5. Limpe os resíduos da1ª combustão do tubo e repita a demonstração usando 6
gotas de gasolina. Em circunstâncias normais, não ocorrerá nenhuma explosão.
(accione o interruptor de alta voltagem várias vezes para provar que a corrente
está ligada ao cilindro de explosão).
6. Desligue a alta voltagem e retire os cabos condutores. Depois retire a rolha do
tubo e inverta-o por alguns segundos. Torne a por a rolha, volte a montar o
equipamento, e mais uma vez ligue o interruptor de alta voltagem.
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7. Normalmente, uma quantidade razoável de vapores de gasolina teria caído do
tubo quando foi invertido para ajustar a mistura de ar – vapor para o limite de
combustibilidade da gasolina. Se a explosão não ocorreu, esvazie mais vapor do
tubo e tente outra vez.
8. É, naturalmente, possível despejar demasiado vapor de gasolina do tubo e
reduzir a mistura ar – vapor abaixo do limite de combustibilidade. No entanto,
um pouco de prática, não terá dificuldades em executar esta demonstração.
1.7.
Demonstração nº 6
Título – Explosão e limite de combustibilidade
Objectivos: Proporcionar uma demonstração visual de uma explosão
Equipamento:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Triângulo do fogo
Tubo de plástico limpo
Duas rolhas de borracha
Corrente
Gerador de faísca
Conta gotas
Gasolina
Introdução
Observe que, tendo acabado de ouvir uma explosão, poderá ser interessante ver uma.
Muitas pessoas não sabem que uma explosão pode ser vista.
Procedimento
1. Usando o conta-gotas, deite 4 a 6 gotas de gasolina no tubo, juntamente com a
corrente.
2. Tape, com a tampa de borracha que sobra o outro extremo do tubo e sacuda a
corrente vigorosamente através do tubo todo para que haja distribuição igual
dos vapores da gasolina.
3. Mantenha o tubo na posição horizontal, tire uma das rolhas e ligue o gerador
de faísca por fricção no extremo aberto do tubo.
4. A explosão consequente pode ser vista prontamente pelos alunos enquanto a
chama queima rapidamente através do tubo. Pode ser observado que o grau de
velocidade do fogo é aproximadamente de 60 Mil/h (96 Km/h
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1.8.
Demonstração nº 7
Título – Explosão e limite de combustibilidade
Objectivos: Demonstrar Perigos adicionais que podem ocorrer no manuseamento de
combustíveis de “Vapor pesado”.
Equipamento:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Triângulo do fogo.
Recipiente especial de metal para gasolina
Tubo acrílico transparente
Suporte do depósito
Copo graduado
Lamparina de álcool
Gasolina
Peça de pano com aproximadamente 1 ft2 (30X30 cm)
Introdução
Na demonstração nº 6, os vapores de gasolina eram “vertidos” do tubo explosão. Isso
foi possível porque os vapores de gasolina são 3 vezes e meia mais pesados que o ar. O
reconhecimento desta característica particular da gasolina, ou de qualquer outro
combustível com uma característica semelhante, é muito importante no
manuseamento seguro do produto.
Outros líquidos inflamáveis com vapores mais pesados do que o ar são o álcool, a
naftalina, a benzina, o querosene, acetato de amido e bissulfato de carbono. Os gases
industriais como o acetileno, o monóxido de carbono, hidrogénio e o gás natural são
mais leves que o ar. Embora estes gases não procurem o nível mais baixo possível, eles
constituem um perigo de explosão, particularmente numa área limitada.
Dois passos importantes a tomar na prevenção de explosões são:
1. Impedir a formação de misturas explosivas de vapor de combustível e ar.
2. Eliminar todas as fontes de combustão
O equipamento para manusear e armazenar gases combustíveis deve estar de acordo
com as normas existentes e deve ser inspeccionado regularmente por indivíduos
qualificados. Muitas vezes uma ventilação adequada ajuda a impedir a acumulação
excessiva de gases e vapores perigosos. O método de ventilação deveria ser
determinado, tendo em consideração o peso do vapor a ser disperso. Por exemplo, As
janelas e as portas devem estar localizadas onde é mais provável que ocorra a
concentração de gases. Motores e equipamentos à prova de explosão devem ser
instalados se necessário.
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E extensão para a qual poderá expandir esta demonstração depende do ambiente para
o qual os alunos estão a ser preparados. Um comentário apropriado é que as
características realçadas nesta demonstração causou, e continua a causar numerosos
acidentes trágicos. Um exemplo clássico é quando a gasolina, ou produto similar,
tendo o vapor pesado é espalhado numa área, e os vapores pesados flutuam de valas
drenadas, sistemas de ventiladores, ou fossas, para uma área de ignição que se
encontra a uma distância considerável (às vezes milhas) da área onde foi espalhado e
causa um fogo ou explosão nessa mesma área.
Esta demonstração não só mostra as características do vapor de combustível pesado,
mas mostra também um gráfico da propagação da chama e explosão parcial – as quais
os alunos vêm. Esta demonstração visual consolida a aprendizagem dos alunos e
aumenta a atenção no que diz respeito ao material apresentado.
Outras características dos combustíveis são anotadas no quadro/tabela.
Estes incluem cor, odor, gravidade específica e no caso dos combustíveis líquidos a
miscibilidade e imiscibilidade (capacidade de se misturarem). Devem ser feitos
comentários sobre estas características de acordo com os combustíveis e ambiente no
qual os alunos estarão envolvidos. Será talvez apropriado mencionar que muitos
combustíveis ou por outro lado materiais perigosos, que na sua forma pura não têm
cor, ou odor, neste caso são-lhes atribuídos cor, ou cheiro para avisar as pessoas que
eles estão presentes.
Procedimento
1. Monte o dispositivo, posicionando a lamparina de álcool aproximadamente 25
a 50 mm do canal de plástico.
2. Acenda a lamparina de álcool
3. Deite uma pequena quantidade de gasolina, cerca de 6 mm ou menos no copo
graduado (proveta); depois absorva esta gasolina com um pedaço de pano com
cerca de 1 ft2 (30X30 cm).
4. Coloque o pano saturado na panela de metal, tomando cuidado para não
bloquear a saída, tapar a panela imediatamente.
Nota: Coloque-se atrás do equipamento e virado par a aula. Não se coloque entre o
equipamento e a aula.
5. No espaço de alguns segundos os vapores de gasolina, que normalmente são
invisíveis, mas que neste caso podem tornar-se visíveis ao passarem de um
extremo a outro de panela, projectam-se para a chama da lamparina de álcool
e farão combustão. A chama, ou fica ou recuará para a panela, dependendo das
correntes de ar na sala.
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6. É natural que ocorra uma pequena explosão dentro da panela, que mesmo com
tampa só fica parcialmente fechada. Esta explosão pode destapar a panela e
um flash de chama pode ser expelido. Embora o fogo não continue é
aconselhado precaução, pois o ar dentro da panela é limitado. No entanto os
vapores descerão novamente pelo tubo aberto e serão postos em combustão
pela lamparina de álcool. Esta sequência continuará até que a maior parte da
gasolina seja queimada. Ao subir a tampa da panela e deixar que o pano por
alguns momentos e depois fechá-la, gerará o fogo e vapor de gasolina
carregado de fumo que sairá da tampa da panela através do tubo para a
chama, por isso os alunos ao observarem o fumo serão capazes de antecipar o
ponto no qual os vapores entrarão em combustão e irão para cima e para baixo
do tubo.
1.9.
Demonstração nº 8
Título – Gravidade específica da combustão
Objectivos: Demonstrar que diferenças na gravidade específica podem afectar a
combustão
Equipamento:
1.
2.
3.
4.
5.
Triângulo do fogo
Copo com água
Gerador de faísca por fricção
Tampa de plástico do copo
Conta gotas
Introdução
Gravidade específica neste livro é definida como:
“A relação entre o peso de qualquer volume de uma substância e o peso de um
volume igual de qualquer substância designada como Standard ou unidade, tal como,
água para sólidos e líquidos e ar e hidrogénio para gases”
As diferenças na gravidade específica afecta a miscibilidade (capacidade de se
misturarem) dos líquidos. Por exemplo: a gravidade específica óleo ou da gasolina faz
com que estes líquidos flutuem na água, assim sendo, é mais um risco que temos de
ter em consideração quando trabalhamos com estes líquidos.
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Procedimento
1. Encha um dos copos com água.
2. Coloque algumas gotas de gasolina na água e acenda os vapores emitido pela
gasolina.
3. Observe que, por causa da sua pequena gravidade específica, a gasolina
permanece na superfície da água onde vaporiza e se torna um risco.
1.10.
Demonstração nº 9
Título – Miscibilidade e combustão
Objectivos: Demonstrar que a miscibilidade afecta as características de combustão dos
líquidos.
Equipamento:
1.
2.
3.
4.
5.
Triângulo do fogo
2 Copos
Gerador de faísca por fricção
Tampa de plástico do copo
Conta gotas
Introdução
A miscibilidade, tal como a gravidade específica, afectam as características de
combustão dos líquidos envolvidos. Consequentemente uma compreensão da
miscibilidade potencial dos diferentes combustíveis líquidos e as características das
misturas resultantes, é importante para assegurar o seu manuseamento seguro. Um
bom exemplo é a mistura de gasolina e querosene. Já foi demonstrado (demonstração
nº 1) que o querosene não entra em combustão às temperaturas normais de uma sala
e que a gasolina, porque está constantemente a emitir vapores, inflama-se
rapidamente quando exposta a uma fonte de energia, e a mistura ar vapor está no
limite de combustibilidade.
Procedimento
1. Coloque uma pequena porção de querosene num copo e uma porção
equivalente de gasolina no 2º copo.
2. Usando o gerador de faísca por fricção, gera-se faíscas em várias partes perto
da boca do copo, para demonstrar que não há vapores presentes acima do
querosene, e por isso não há combustão quando se utiliza o gerador de faísca
por fricção.
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3. Usando novamente o gerador de faísca por fricção gera-se uma faísca na boca
do copo de gasolina para mostrar que os vapores combustíveis estão
presentes. Extinga a chama cobrindo o copo com uma tampa de plástico.
4. Coloque uma pequena porção de gasolina no querosene e agite
completamente para estabelecer a miscibilidade dos líquidos.
Nota: Muitos alunos pensam que a nova mistura terá características diferentes dos
dois materiais originais, mas que estão provavelmente entre as características de
ambos. Isto é verdade, no que diz respeito a items como a gravidade específica,
contudo características mais críticas, como o ponto de inflamação não estão
necessariamente combinadas. De facto, embora uma pequena quantidade de gasolina
tenha sido acrescentada ao querosene, há vapores de combustível a serem emitidos
da nova mistura. Estes são vapores de gasolina (ponto de inflamação (-70C) e farão
combustão da mesma maneira como se fossem aqueles vapores da gasolina pura que
fazem combustão. (demonstração nº 1).
5. Friccione com o gerador de faísca por fricção sobre o copo que contem a
mistura, para demonstrar a presença dos vapores de combustível descritos
acima. Dependendo da configuração do recipiente e de outras condições, como
o movimento do ar, etc., o calor que se desenvolve dos vários vapores de
gasolina que arde pode fazer com que o querosene se evapore rapidamente
(temperatura do vapor 1000F (380C) e a chama resultante terá uma nova
característica no que diz respeito à cor, devido à combustão da gasolina e do
querosene.
1.11.
Demonstração nº 10
Título – Fontes de calor
Objectivos: Demonstrar que uma lâmpada Incandescente eléctrica vulgar e leve
constitui uma boa fonte de combustão.
Equipamento:
1.
2.
3.
4.
5.
Triângulo do fogo
Fonte de alimentação
Frigideira com seis polegadas
Esmagador de lâmpada
Tampa de plástico grande
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Introdução
A corrente eléctrica não tem de ser em forma de arco voltaico para provocar um fogo.
O objectivo desta demonstração é demonstrar que uma lâmpada incandescente
eléctrica vulgar, quando partida, torna-se uma potente fonte de ignição. Muitos fogos
desastrosos começaram como resultado de uma quebra acidental de lâmpadas
eléctricas incandescentes. Apesar de uma lâmpada incandescente inquebrável, mesmo
de 100 Watts ter uma superfície relativamente quente, a temperatura não atinge,
normalmente, 4950F (2570C) e por isso não pode por em ignição os vapores da
gasolina, como tal vai ser posta na frigideira durante a demonstração.
Nota
Sob certas condições, uma lâmpada leve intacta, especialmente de alta voltagem, pode
constituir perigo de incêndio. As lâmpadas incandescentes nunca devem estar em
contacto com papel, tecidos, teias de aranha, desperdícios ou outro tipo de material
inflamável.
O filamento da lâmpada, através do qual passa a corrente eléctrica desenvolve uma
temperatura demasiado alta e se a lâmpada se parte, os vapores da gasolina explodem
rapidamente.
Procedimento
1. Ligar o interruptor na fonte de alimentação para a posição ON.
Nota: Quando estiver a fazer a demonstração esmague a lâmpada longe dos alunos e
de si para evitar a remota possibilidade que um fragmento de vidro possa passar
através do quebra lâmpadas e causar ferimentos.
2. Coloque umas gotas de gasolina (apenas o bastante para formar uma película
fina) na frigideira.
3. Com uma mão segure o quebra lâmpadas pela parte de cima e coloque-o com
firmeza na frigideira.
4. Com a mão livre puxe e liberte o martelo que tem uma mola elástica. Ao
libertar o martelo parte-se a lâmpada e o vapor da gasolina entra em ignição
imediatamente
5. Extinga o fogo imediatamente colocando a tampa larga sobre a frigideira.
Aviso
Assegure-se que a fonte de alimentação está em OFF antes de tocar a extremidade
aberta da lâmpada ou tentar remover os restos da cavidade.
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Nota:
Ao colocar a lâmpada nova nesta unidade não de esqueça de colocar a barreira do lado
oposto ao martelo para garantir que a lâmpada seja quebrada, pois muitas lâmpadas
de alta qualidade resistem a serem partidas.
1.12.
Demonstração nº 11
Título – Fontes de calor
Objectivos: Verificar que a electricidade de baixa voltagem, não produtora de faísca ou
de arco voltaico é mesmo assim uma potencial fonte de ignição
Equipamento:
1.
2.
3.
4.
5.
Triângulo do fogo
Fonte de alimentação
Elemento de aquecimento de baixa voltagem
Copo
Tampa do copo
Introdução
O tipo de fonte de calor usado nesta demonstração, excepto quando ajustado a uma
baixa voltagem, é equivalente a uma chapa quente vulgar, a um aquecimento radiante
ou um equipamento similar, muitas vezes usado na industria e particularmente
comum nos utensílios domésticos. Ferro de soldar sobrecarregados são potenciais
fontes de ignição deste tipo.
Procedimento
1. Com a fonte de alimentação em OFF, ligue-a â linha de voltagem doméstica de
110 Volts.
2. Ligue o elemento de aquecimento de baixa voltagem ao receptáculo respectivo
na fonte de alimentação.
3. Coloque cerca de 1 polegada de gasolina no copo.
4. Coloque a fonte de alimentação no ON e ligue o reóstato controlado para a
posição em sentido inverso ao movimento dos ponteiros do relógio à esquerda.
5. Segure o elemento de aquecimento sobre a boca do copo e aumente a
potência até que o elemento aquecedor atinja a temperatura suficiente para
por em combustão os vapores de gasolina.
Nota 1 - Quando o reóstato volta à posição dos ponteiros do relógio o elemento
aquecedor fica incandescente com um laranja vermelho muito brilhante em poucos
segundos, mesmo que só 6 volts tenham sido aplicados ao elemento aquecedor. Ao
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rodar o controlo do reóstato no sentido contrário aos ponteiros do relógio, pode
demonstrar que uma voltagem reduzida, abaixo dos 6 volts afectará directamente a
temperatura da superfície do fio eléctrico e consequentemente a sua cor. Com uma
incandescência vermelha mal vidente no elemento, a temperatura da superfície
excederá 4950F (2570C), necessários para por em combustão os vapores de gasolina
que estão na boca do copo.
Nota 2 – Se só for colocada uma pequena porção de gasolina no copo não segure o
elemento imediatamente acima da superfície do líquido, pois a falta de oxigénio nessa
altura impedirá a combustão como foi demonstrado na experiência nº 4.
1.13.
Demonstração nº 12
Título – Fontes de calor
Objectivos: Demonstrar que a combustão espontânea é uma fonte de auto inflamação
Equipamento:
1.
2.
3.
4.
Triângulo do fogo
Almofariz de pilão
Cadinho de aço inox com tampa
Permanganato de Potássio (KMnO4) e glicerina
Introdução
Uma fonte frequentemente mencionada de energia de auto inflamação que muitas
vezes não é compreendida e é negligenciada, é a combustão espontânea, ou mais
correctamente, o fogo ou explosão causado pelo calor produzido por reacção química,
que ocorre na presença da mistura vapor – ar e combustível.
A reacção química pode causar calor e combustão. A proporção da reacção, ou o
período de tempo requerido pelos diferentes materiais pode produzir calor suficiente
para a auto inflamação sempre que o combustível que está disponível varia
consideravelmente. A demonstração fornecida com o Kit requer poucos segundos.
Talvez as mais perigosas formas de combustão espontânea sejam aquelas que
requerem dias ou mesmo semanas para se auto inflamarem, dependendo das
condições ambientais. Se os químicos, que são uma fonte potencial de combustão
espontânea, são produzidos ou usados na sua sala, é importante que os alunos
conheçam este perigo. Os produtos de petróleo e muitos outros usados na indústria
não se inflamarão através da combustão espontânea, contudo vários materiais usados
na produção e manutenção são fontes potenciais deste tipo de combustão.
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Notas de precaução
1. Para esta experiência use apenas a tampa do cadinho de aço inoxidável.
2. Usar a quantidade de materiais especificados e da maneira estabelecida
adiante.
3. Depois de ocorrer a combustão não tente extinguir o fogo. Se tiver usado a
quantidade de material prescrito, a chama apenas durará alguns segundos.
4. Tenha muito cuidado ao dispor do resíduo. A tampa do cadinho permanecerá
quente até que lhe seja dado alguns minutos para arrefecer.
5. Armazene sempre o permanganato de potássio e a glicerina nos recipientes
fornecidos e quando não estiverem em uso guarde estes recipientes nos
compartimentos de armazenamento ao dispor. Embora ambos os materiais se
possam obter em quase todas as farmácias, há restrições em várias áreas no
que diz respeito ao transporte ou ao carregamento do permanganato de
potássio por correio ou por avião. Estas restrições variam de acordo com as
quantidades do material em questão, a forma como se apresenta o material
(cristalino, pó, etc.) e o recipiente no qual é transportado.
Nota: O permanganato de potássio fornecido ao professor é um cristalino de forma
relativamente comum e por isso não reagirá prontamente à glicerina. Recomenda-se
que pulverize uma pequena quantidade, não mais que ¼ de colher de chá antes da
demonstração para não prejudicar a apresentação pois moendo os cristais na presença
da audiência reduz o impacto da demonstração.
Procedimento
1. Coloque a tampa do cadinho de aço inoxidável, com a área achatada ajustada e
inclinada para o cadinho, no como do cadinho.
2. Coloque o permanganato de potássio em pó no centro do cadinho. Disponha
este material em círculo aproximadamente a metade de ¾ de uma polegada de
diâmetro com uma pequena depressão no centro.
3. Encha a depressão formada no nº 2 com glicerina do conta gotas.
Precauções
Depois de ter acrescentado a glicerina afaste as suas mãos do cadinho. Dependendo
da maneira fina que o permanganato de potássio tiver sido colocado (o material mais
finamente colocado reagirá mais rapidamente), a mistura começará rapidamente a
fumegar e como a reacção é cada vez mais violenta dará lugar a um fogo bastante
grande. O resíduo deve ser examinado para ter a certeza que ocorreu a combustão
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completa. Se alguma porção de permanganato de potássio parecer não ter sido
afectada, è aconselhável colocar uma ou duas gotas de glicerina para assegurar uma
completa reacção e combustão.
1.14.
Demonstração nº 13
Título – Extinção do Fogo Por remoção do calor
Objectivos: Mostrar que a remoção do calor extingue um fogo
Equipamento:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Triângulo do fogo
Copo
Ecrã de arrefecimento
Isqueiro de fricção
Tampa de Plástico
Gasolina
Introdução
Nesta demonstração um fogo será extinto pela remoção de um dos três elementos do
Triângulo do Fogo, o calor. Esta demonstração e as seguintes não se destinam a
ensinar técnicos de combate ao fogo, mas sim a apresentar os princípios nos quais se
baseiam as técnicas de combate ao fogo e o equipamento
Se o calor de um fogo, que causa a sua propagação quando os outros dois elementos
para a combustão estão presente, for reduzido abaixo da temperatura de auto
inflamação o fogo extinguir-se-á.
Nota de precaução
É aconselhável que não deixe desenvolver uma chama muito grande, lembre-se que
uma quantidade considerável de gasolina está disponível no copo e o calor vai
aumentando cada vez mais, o que causará que cada vez mais vapores de gasolina
sejam emitidos e estes vapores sustentarão a chama cada vez maior. À medida que a
chama aumenta em magnitude a relativa capacidade de absorção do calor do ecrã é
reduzida.
Procedimento
1. Encha o copo de gasolina até cerca de 6 mm da borda superior.
Nota: Se lhe perguntarem porque é que o copo está cheio quase até à borda
(aumentando assim a quantidade de combustível e consequentemente o perigo
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relativo em fazer esta demonstração). Se o copo estivesse apenas meio cheio ou ainda
menos não seria possível arrefecer a chama perto da superfície de gasolina, como é
necessário para extinguir completamente o fogo. Se fosse usado um recipiente mais
pequeno, cadinho de aço inoxidável, esta demonstração não seria tão impressionante.
2. Acenda os vapores de gasolina com o isqueiro de fricção
3. Coloque o quadrado de rede metálica sobre a chama, removendo
simultaneamente a perda de calor do triângulo do fogo. Observe que a chama
não passa pelo ecrã, e como o ecrã está colocado em cima do copo, o fogo
extingue-se.
2. Conclusões
A utilização do Carmody Combustible Hazards Trainer permitiu a
aquisição de um conhecimento mais profundo sobre a temática da
fenomenologia da combustão.
Percebeu-se ainda os perigos que representam as fontes de calor e os
materiais perigosos sobretudo pelas suas características .
Este trabalho alerta também para a necessidade de incrementação de
medidas preventivas contra o risco de Incêndio.
Lisboa, 28 de Abril de 2009
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