Un’introduzione ai parascintille SPARK ARRESTERS E LA PREVENZIONE DEGLI INCENDI DELLA SELVAGGIA

Storia
I parascintille sono stati usati negli Stati Uniti fin dall’inizio del 1800 quando vennero collocati sulle ciminiere delle locomotive Jupiter, che erano famose per appiccare incendi. La prima legislazione che richiedeva l’uso di parascintille fu approvata nel 1905 e si applicava ai motori e alle caldaie utilizzati in, attraverso o vicino a terreni coperti da foreste, cespugli o erba.

Lo sforzo del Servizio Forestale del Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti (USDA) nel combattere gli incendi legati alle attrezzature è iniziato negli anni ’20 con i motori a combustione esterna (asini a vapore) usati nel taglio del legname.

Nei primi anni ’50, l’USDA Forest Service si interessò a ridurre il numero di incendi causati da attrezzature per il taglio del legname con motore a combustione interna. Questo sforzo era basato sul rapporto del 1934 di J.P. Fairbanks e Roy Bainer intitolato “Spark Arresters for Motorized Equipment”, pubblicato dall’Università della California a Berkeley. La ricerca ha dimostrato che le particelle di scarico con un diametro di 0,023 pollici o più grandi erano responsabili della maggior parte delle accensioni degli incendi.
Un parascintille è un dispositivo meccanico che intrappola o distrugge le particelle di scarico calde espulse da un motore a combustione interna. Poiché i parascintille hanno impedito molti incendi, sono state successivamente approvate delle leggi per richiedere i parascintille su certi tipi di motori. Il risultato dello sforzo dell’USDA Forest Service del 1950 ha portato alla creazione di un programma di test e qualificazione dei parascintille presso il San Dimas Technology and Development Center (SDTDC), situato a San Dimas, CA.

Nell’aprile 1968 la Society of Automotive Engineers (SAE) in collaborazione con l’USDA Forest Service e i produttori di piccoli motori ha pubblicato il SAE Standard J335. Ha stabilito lo standard per i piccoli motori (motoseghe, tagliasiepi, ecc.) che non solo proibisce la fuoriuscita di particelle di carbonio superiori a 0,023 pollici, ma regola anche le temperature ammissibili dei gas di scarico e la temperatura superficiale del sistema di scarico. La specifica 5100-1 dell’USDA Forest Service definisce le specifiche di prestazione per i sistemi di scarico dei parascintille usati sui motori di uso generale (generatori, motociclette, attrezzature agricole, ecc.).

Attualmente, un numero significativo di Stati, comuni, terreni gestiti a livello federale e tutte le regioni dell’USDA Forest Service richiedono che tutti i motori a combustione interna o esterna siano dotati di un parascintille che risponda ai requisiti stabiliti dalla norma SAE J335 o dalla specifica 5100-1 dell’USDA Forest Service. Il Code of Federal Regulations, 36 CFR 261.52, e gli ordini scritti dagli ufficiali di linea dell’USDA Forest Service spiegano i requisiti.

Il carbonio e il motore a combustione interna
Tutti i motori a combustione interna producono particelle di scarico che sono prevalentemente carbonio con contaminanti. Queste particelle provengono da depositi formati sulle superfici interne di un motore o di un sistema di scarico. I gas di scarico e le particelle di carbonio possono essere espulsi dal blocco motore a temperature superiori a 3.000 °F. Le superfici del sistema di scarico possono raggiungere temperature di 1.000 °F. I combustibili selvatici, tuttavia, possono incendiarsi a temperature di soli 400-500 °F. Con queste cifre in mente, è evidente che gli incendi possono essere innescati da combustibili selvatici che entrano in contatto con i gas di scarico caldi o dal contatto con le superfici calde del sistema di scarico.

Le condizioni di un motore, o quanto bene è messo a punto, possono influenzare la sua capacità di innescare un incendio a causa della temperatura del suo scarico e la dimensione e la quantità di particelle di carbonio che produce. Il tipo e la qualità del gas e dell’olio, e il rapporto di miscelazione possono influenzare la dimensione e la composizione delle particelle di scarico. Il design e la posizione del sistema di scarico stesso possono influenzare notevolmente il fatto che un pezzo di equipaggiamento possa innescare un incendio selvaggio. La temperatura, l’umidità e la densità contribuiscono tutti a quanto bene bruceranno i combustibili selvatici.

Categorie di parascintille
I parascintille possono essere divisi in due grandi categorie: motore piccolo multiposizione (MSE) e uso generale (GP). I parascintille multiposizione per piccoli motori sono progettati per motori utilizzati su attrezzature portatili, come motoseghe, tagliacorde, soffiatori e decespugliatori. La maggior parte dei parascintille MSE utilizza uno schermo per intrappolare le particelle di scarico.

I parascintille GP sono progettati per l’uso su motori in una singola posizione, come trattori, motociclette o locomotive ferroviarie. Ci sono una varietà di disegni di parascintille per motori di uso generale. I tipi più comuni sono la trappola, lo schermo e il disco.

Come funzionano i parascintille
I parascintille funzionano sul principio di intrappolare o polverizzare le particelle di carbonio che hanno un diametro maggiore di 0,023 pollici. Anche se non sono sempre efficaci al 100%, un parascintille installato e mantenuto correttamente riduce significativamente il rischio di incendio. Il tipo più comune di parascintille intrappola le particelle di carbonio nel sistema di scarico. Funziona vagliando le particelle di carbonio più grandi fuori dallo scarico. Attraverso la forza centrifuga, le particelle di carbonio più pesanti sono gettate contro le pareti interne del paracadute e dirette in una trappola. I tipi di vagliatura più comuni usano uno schermo o un disco. In un design a disco, possono essere aggiunti dischi aggiuntivi per ridurre la contropressione e aumentare il flusso di scarico.

Turbo, compressori e silenziatori
I turbocompressori usano i gas di scarico per far girare una turbina che lavora per far girare un compressore. I turbocompressori svolgono la funzione di parascintille quando il 100% dei gas di scarico passa attraverso la turbina. I turbocompressori con porte di scarico permettono a una parte del flusso di scarico di bypassare la ruota della turbina e, quindi, non si qualificano come parascintille. Un motore turbo correttamente mantenuto non ha bisogno di un parascintille.

I sovralimentatori non usano il gas di scarico ma sono direttamente accoppiati al motore. I motori dotati di compressori richiedono un parascintille.

I silenziatori sono progettati per ridurre il rumore emesso dal motore e non sono considerati parascintille efficaci. Anche i convertitori catalitici non sono considerati efficaci parascintille. Possono raggiungere temperature abbastanza alte da innescare incendi attraverso il contatto con la vegetazione secca. Ci sono diversi parascintille MSE che hanno un elemento catalitico per ridurre le emissioni nocive. Questi parascintille sono stati testati secondo la SAE J335 e sono qualificati.

Installazione e manutenzione, chi è responsabile?
Una buona manutenzione dei parascintille è essenziale, perché una cattiva manutenzione di solito si traduce in prestazioni al di sotto della norma e in un maggiore rischio di incendio. Le leggi e i regolamenti non richiedono che i parascintille siano venduti già installati. Finché il parascintille è fornito come parte della vendita, il requisito è stato soddisfatto. Il proprietario o l’operatore è responsabile del funzionamento legale dell’attrezzatura che richiede gli scaricatori di scintille. L’inosservanza di ciò può risultare in responsabilità penale e/o civile.

Spark Arrester o silenziatore, come distinguere la differenza?
I parascintille devono includere un modo per rimuovere il carbonio intrappolato. La maggior parte dei parascintille GP hanno un tappo di pulizia, e i parascintille MSE hanno un mezzo per pulire lo schermo. I parascintille devono anche avere una marca e un nome di modello. Una volta che un dispositivo è identificato come parascintille, si determina se è qualificato. Etichette come “USDA Forest Service Approved!” non rendono il parascintille qualificato. L’USDA Forest Service richiede solo al produttore di etichettare i parascintille per marca e modello. I parascintille MSE sono qualificati con l’unità di potenza. A causa delle piccole dimensioni del parascintille, è difficile etichettare le unità con il numero completo del sistema di scarico e il nome della marca. I produttori sono tenuti ad avere le etichette solo sull’unità di potenza stessa.

Guida ai parascintille
La Guida ai parascintille è l’unica fonte autorevole dell’industria per le informazioni sui parascintille qualificati da usare sui motori a combustione interna. Usare la guida per identificare i parascintille qualificati. Se il numero del parascintille appare nella guida, allora la SDTDC ha valutato il parascintille.

Ci sono due volumi della guida: General Purpose and Locomotive, Volume 1, e Multiposition Small Engine, Volume 2. Una revisione della guida viene pubblicata ogni anno. Pertanto, ogni volume viene pubblicato ogni 2 anni. Una guida online, aggiornata ogni trimestre, è disponibile sull’USDA Forest Service Intranet a http://www.fsweb.sdtdc.wo.fs.fed.us. Si tratta di un database ricercabile che permette all’utente di effettuare ricerche potenti.

Informazioni aggiuntive
Questo Tech Tip offre un’ampia introduzione ai parascintille. Ci sono altri quattro suggerimenti tecnici in questa serie. Per ulteriori informazioni sui parascintille, o per ricevere copie di altri suggerimenti tecnici correlati, contattare:

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

Attn: Spark Arrester Program Leader o http://www.fsweb.sdtdc.wo.fs.fed.us