Introducere în dispozitivele de oprire a scânteilor Dispozitivele de oprire a scânteilor și prevenirea incendiilor în zonele sălbatice

Istorie
Dispozitivele de oprire a scânteilor au fost folosite în Statele Unite încă de la începutul anilor 1800, când au fost amplasate ecrane pe coșurile de fum ale locomotivelor Jupiter, care erau renumite pentru faptul că declanșau incendii. Prima legislație care a impus instalarea de apărători de scântei a fost adoptată în 1905 și s-a aplicat la motoarele și cazanele exploatate în, prin sau în apropierea terenurilor acoperite cu păduri, tufișuri sau iarbă.

Efortul Serviciului Forestier al Departamentului de Agricultură al Statelor Unite ale Americii (USDA) de combatere a incendiilor provocate de echipamente a început în anii 1920 cu motoarele cu ardere externă (măgari cu aburi) utilizate în exploatarea forestieră.

La începutul anilor 1950, Serviciul forestier al USDA a devenit interesat de reducerea numărului de incendii provocate de echipamentele de exploatare forestieră cu ardere internă. Acest efort s-a bazat pe raportul din 1934 al lui J.P. Fairbanks și Roy Bainer intitulat „Spark Arresters for Motorized Equipment”, publicat de Universitatea din California la Berkeley. Cercetarea a demonstrat că particulele de eșapament cu un diametru de 0,023 in sau mai mare erau responsabile pentru majoritatea aprinderilor de incendii.
Un apărător de scântei este un dispozitiv mecanic care reține sau distruge particulele fierbinți de eșapament expulzate de un motor cu ardere internă. Deoarece apărătoarele de scântei au prevenit multe incendii, ulterior au fost adoptate legi pentru a impune apărătoarele de scântei pe anumite tipuri de motoare. Rezultatul efortului depus de USDA Forest Service în 1950 a dus la înființarea unui program de testare și calificare a descărcătoarelor de scântei la San Dimas Technology and Development Center (SDTDC), situat în San Dimas, California.

În aprilie 1968, Society of Automotive Engineers (SAE), în colaborare cu USDA Forest Service și producătorii de motoare mici, a publicat standardul SAE J335. Acesta a stabilit standardul pentru motoarele mici (ferăstraie cu lanț, mașini de tăiat fire etc.) care nu numai că interzice scăparea particulelor de carbon mai mari de 0,023 in, dar reglementează și temperaturile admise ale gazelor de eșapament și temperatura de suprafață a sistemului de evacuare. Specificația 5100-1 a USDA Forest Service definește specificațiile de performanță pentru sistemele de evacuare cu apărătoare de scântei utilizate la motoarele de uz general (generatoare, motociclete, echipamente agricole etc.).

În prezent, un număr semnificativ de state, municipalități, terenuri administrate la nivel federal și toate regiunile USDA Forest Service cer ca toate motoarele cu ardere internă sau externă să fie echipate cu un apărător de scântei care să îndeplinească cerințele stabilite de standardul SAE J335 sau de specificația 5100-1 a USDA Forest Service. Codul Reglementărilor Federale, 36 CFR 261.52, și ordinele scrise de ofițerii de linie ai USDA Forest Service explică aceste cerințe.

Carbonul și motorul cu ardere internă
Toate motoarele cu ardere internă produc particule de eșapament care sunt predominant carbon cu contaminanți. Aceste particule provin din depunerile formate pe suprafețele interne ale unui motor sau ale sistemului de evacuare. Gazele de eșapament și particulele de carbon pot fi expulzate din blocul motor la temperaturi care depășesc 3.000 °F. Suprafețele sistemului de evacuare pot atinge temperaturi de 1.000 °F. Cu toate acestea, combustibilii sălbatici se pot aprinde la temperaturi de numai 400 – 500 °F. Ținând cont de aceste cifre, este evident că incendiile pot fi declanșate de combustibilii sălbatici care intră în contact cu gazele de eșapament fierbinți sau de contactul cu suprafețele fierbinți ale sistemului de eșapament.

Starea unui motor, sau cât de bine este reglat, poate afecta capacitatea sa de a declanșa un incendiu datorită temperaturii gazelor de eșapament și a dimensiunii și cantității de particule de carbon pe care le produce. Tipul și calitatea gazului și a uleiului, precum și raportul de amestec pot afecta dimensiunea și compoziția particulelor de eșapament. Proiectarea și amplasarea sistemului de evacuare în sine pot afecta în mare măsură posibilitatea ca un echipament să declanșeze un incendiu de vegetație. Temperatura, umiditatea și densitatea contribuie la cât de bine vor arde combustibilii din zonele sălbatice.

Categorii de descărcătoare de scântei
Decuptoarele de scântei pot fi împărțite în două mari categorii: motoare mici multipoziție (MSE) și de uz general (GP). Dispozitivele de protecție împotriva scânteilor pentru motoare mici cu mai multe poziții sunt concepute pentru motoarele utilizate pe echipamentele portabile, cum ar fi ferăstraiele cu lanț, mașinile de tuns cu fir, suflantele și mașinile de tăiat tufișuri. Majoritatea descărcătoarelor de scântei MSE utilizează un ecran pentru a reține particulele de eșapament.

Disparatoarele de scântei GP sunt concepute pentru a fi utilizate pe motoare aflate într-o singură poziție, cum ar fi tractoarele, motocicletele sau locomotivele de cale ferată. Există o varietate de modele de descărcătoare de scântei pentru motoare de uz general. Cele mai comune tipuri sunt capcana, ecranul și discul.

Cum funcționează descărcătoarele de scântei
Descopertoarele de scântei funcționează pe principiul captării sau pulverizării particulelor de carbon care au un diametru mai mare de 0,023 in. Deși nu sunt întotdeauna 100% eficiente, un descărcător de scântei instalat și întreținut corespunzător va reduce semnificativ riscul de incendiu. Cel mai comun tip de opritor de scântei va reține particulele de carbon în sistemul de evacuare. Acesta funcționează prin filtrarea particulelor mai mari de carbon în afara sistemului de evacuare. Prin forța centrifugă, particulele de carbon mai grele sunt aruncate împotriva pereților interiori ai descărcătorului și direcționate într-o capcană. Cele mai comune tipuri de filtrare utilizează un ecran sau un disc. În cazul unui design de tip disc, se pot adăuga discuri suplimentare pentru a reduce contrapresiunea și a crește debitul de evacuare.

Turbochargers, Superchargers, and Mufflers
Turbochargers utilizează gazele de eșapament pentru a roti o turbină care funcționează pentru a roti un compresor. Turbocompresoarele îndeplinesc funcția de opritor de scântei atunci când 100% din gazele de eșapament trec prin turbină. Turbocompresoarele cu porți de evacuare permit ca o parte din fluxul de gaze de eșapament să ocolească roata turbinei și, prin urmare, nu se califică drept apărătoare de scântei. Un motor turbocompresor întreținut corespunzător nu are nevoie de un apărător de scântei.

Supracompresoarele nu utilizează gazele de evacuare, ci sunt cuplate direct la motor. Motoarele echipate cu supraalimentatoare necesită un apărător de scântei.

Suflantele sunt concepute pentru a reduce zgomotul emis de motor și nu sunt considerate apărători de scântei eficace. Nici convertizoarele catalitice nu sunt considerate apărătoare de scântei eficiente. Acestea pot atinge temperaturi suficient de ridicate pentru a declanșa incendii prin contactul cu vegetația uscată. Există mai multe apărătoare de scântei MSE care au un element catalitic pentru a reduce emisiile nocive. Aceste descărcătoare de scântei au fost testate în conformitate cu SAE J335 și sunt calificate.

Instalarea și întreținerea, cine este responsabil?
O bună întreținere a descărcătoarelor de scântei este esențială, deoarece o întreținere necorespunzătoare are ca rezultat, de obicei, o performanță inferioară a echipamentului și un risc crescut de incendiu. Legile și reglementările nu impun ca descărcătoarele de scântei să fie vândute deja instalate. Atâta timp cât descărcătorul este furnizat ca parte a vânzării, cerința a fost îndeplinită. Proprietarul sau operatorul este responsabil pentru funcționarea legală a echipamentelor care necesită descărcătoare de scântei. Nerespectarea acestui lucru poate atrage răspunderea penală și/sau civilă.

Disparator de scântei sau amortizor, cum se face diferența?
Disparatoarele de scântei trebuie să includă o modalitate de îndepărtare a carbonului blocat. Majoritatea descărcătoarelor GP au un dop de curățare, iar descărcătoarele de scântei MSE au un mijloc de curățare a ecranului. De asemenea, descărcătoarele de scântei trebuie să aibă un nume de marcă și un nume de model. Odată ce un dispozitiv este identificat ca fiind un descărcător de scântei, se stabilește dacă acesta este calificat. Etichetele de genul „USDA Forest Service Approved!” nu fac ca descărcătorul să fie calificat. USDA Forest Service cere doar producătorului să eticheteze descărcătoarele de scântei în funcție de marcă și model. Descărcătoarele de scântei MSE sunt calificate împreună cu unitatea de alimentare. Din cauza dimensiunilor mici ale descărcătorului de scântei, este dificil să se eticheteze unitățile cu numărul complet al sistemului de evacuare și cu numele mărcii. Producătorii sunt obligați să aplice etichetele doar pe unitatea de alimentare propriu-zisă.

Ghidul aprinzătorului de scântei
Ghidul aprinzătorului de scântei este singura sursă industrială autorizată de informații privind aprinzătoarele calificate pentru utilizarea pe motoarele cu ardere internă. Utilizați ghidul atunci când identificați descărcătoarele de scântei calificate. Dacă numărul descărcătorului de scântei apare în ghid, înseamnă că SDTDC a evaluat descărcătorul.

Există două volume ale ghidului: General Purpose and Locomotive, volumul 1, și Multiposition Small Engine, volumul 2. O revizuire a ghidului este publicată în fiecare an. Prin urmare, fiecare volum este publicat o dată la 2 ani. Un ghid online, actualizat în fiecare trimestru, este disponibil pe intranetul USDA Forest Service la adresa http://www.fsweb.sdtdc.wo.fs.fed.us. Este o bază de date în care se pot face căutări care permite utilizatorului să facă căutări puternice.

Informații suplimentare
Acest sfat tehnic oferă o introducere amplă în ceea ce privește descărcătoarele de scântei. Există alte patru sfaturi tehnice în această serie. Pentru mai multe informații despre descărcătoarele de scântei sau pentru a primi copii ale altor sfaturi tehnice conexe, contactați:

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

Attn: Conducătorul programului pentru descărcătoare de scântei sau http://www.fsweb.sdtdc.wo.fs.fed.us

.