Uma Introdução aos ARRESTADORES DE Centelhas E A PREVENÇÃO DOS FOGUETES DE Júpiter

História
Pára-centelhas têm sido usados nos Estados Unidos desde o início do século XIX, quando telas foram colocadas nas pilhas de locomotivas Júpiter, que eram notórias para iniciar incêndios. A primeira legislação que exigia pára-centelhas foi aprovada em 1905 e aplicada a motores e caldeiras operadas em, através de, ou perto de terras cobertas de florestas, escovas ou gramíneas.

O esforço do Serviço Florestal do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA) no combate a incêndios relacionados a equipamentos começou na década de 1920, com motores de combustão externa (burros a vapor) usados na exploração madeireira.

No início da década de 1950, o Serviço Florestal do USDA se interessou em reduzir o número de incêndios causados por equipamentos de exploração madeireira a combustão interna. Este esforço foi baseado no relatório de 1934 de J.P. Fairbanks e Roy Bainer intitulado “Spark Arresters for Motorized Equipment”, publicado pela Universidade da Califórnia em Berkeley. A pesquisa demonstrou que partículas de escape com um diâmetro de 0,023 in ou maior eram responsáveis pela maioria das ignições.
Um pára-fagulhas é um dispositivo mecânico que prende ou destrói partículas de escape quentes expelidas de um motor de combustão interna. Como os supressores de centelhas evitavam muitos incêndios, leis foram posteriormente aprovadas para exigir supressores de centelhas em certos tipos de motores. O resultado do esforço do Serviço Florestal do USDA em 1950 levou ao estabelecimento de um programa de teste e qualificação de pára-centelhas no Centro de Tecnologia e Desenvolvimento de San Dimas (SDTDC), localizado em San Dimas, CA.

Em abril de 1968 a Sociedade de Engenheiros Automotivos (SAE), em conjunto com o Serviço Florestal do USDA e pequenos fabricantes de motores, publicou a Norma SAE J335. Ela estabelece o padrão para pequenos motores (motosserras, cortadores de fio, etc.) que não só proíbe a fuga de partículas de carbono maiores do que 0,023 em mas também regula as temperaturas admissíveis dos gases de escape e a temperatura superficial do sistema de escape. A Especificação de Serviço Florestal 5100-1 do USDA define especificações de desempenho para sistemas de escapamento de supressores de centelhas usados em motores de uso geral (geradores, motocicletas, equipamentos agrícolas, etc.).

Correntemente, um número significativo de estados, municípios, terras administradas federalmente e todas as regiões de Serviço Florestal do USDA exigem que todos os motores de combustão interna ou externa sejam equipados com um supressor de centelhas que atenda aos requisitos estabelecidos pela Norma SAE J335 ou pela Especificação de Serviço Florestal 5100-1 do USDA. O Código de Regulamentos Federais, 36 CFR 261.52, e as ordens escritas pelos oficiais da linha de Serviços Florestais do USDA explicam os requisitos.

Carbono e o Motor de Combustão Interna
Todos os motores de combustão interna produzem partículas de escape que são predominantemente carbono com contaminantes. Essas partículas originam-se de depósitos formados nas superfícies internas de um motor ou sistema de exaustão. Os gases de escape e partículas de carbono podem ser expelidos do bloco do motor a temperaturas superiores a 3.000 °F. As superfícies do sistema de exaustão podem atingir temperaturas de 1.000 °F. Os combustíveis selvagens, contudo, podem entrar em ignição a temperaturas de apenas 400 a 500 °F. Com estes números em mente, é evidente que os incêndios podem ser iniciados por combustíveis selvagens que entram em contacto com gases de escape quentes ou pelo contacto com as superfícies quentes do sistema de escape.

O estado de um motor, ou quão bem está afinado, pode afectar a sua capacidade de iniciar um incêndio devido à temperatura do seu escape e ao tamanho e quantidade de partículas de carbono que produz. O tipo e a qualidade do gás e do óleo, e a relação de mistura podem afectar o tamanho e a composição das partículas de escape. O design e a localização do sistema de escape em si pode afetar muito se um equipamento irá iniciar um incêndio florestal. A temperatura, umidade e densidade contribuem para a queima dos combustíveis selvagens.

Pára-armasters Categorias
Pára-armasters podem ser divididos em duas grandes categorias: motor pequeno multiposições (MSE) e motor de uso geral (GP). Os pára-centelhas de motores pequenos multiposições são concebidos para motores utilizados em equipamentos manuais, tais como motosserras, corta-fios, sopradores e roçadeiras. A maioria dos pára-centelhas MSE usa uma tela para prender as partículas de escape.

Os pára-centelhas GP são projetados para uso em motores em uma única posição, tais como tratores, motocicletas ou locomotivas ferroviárias. Há uma variedade de modelos de supressores de centelhas para motores de uso geral. Os tipos mais comuns são o supressor de centelhas, tela e disco.

Como funcionam os supressores de centelhas
Os supressores de centelhas funcionam com o princípio de prender ou pulverizar partículas de carbono que têm um diâmetro maior do que 0,023 pol. Embora nem sempre sejam 100% eficazes, um pára-fagulhas instalado e mantido adequadamente reduzirá significativamente o risco de incêndio. O tipo mais comum de supressor de centelhas irá aprisionar partículas de carbono no sistema de exaustão. Ele funciona através da triagem das partículas maiores de carbono para fora do exaustor. Através da força centrífuga, as partículas de carbono mais pesadas são lançadas contra as paredes internas do pára-faíscas e direcionadas para uma armadilha. Os tipos de peneiras mais comuns utilizam uma peneira ou um disco. Em um projeto do tipo disco, discos adicionais podem ser adicionados para reduzir a contrapressão e aumentar o fluxo de exaustão.

Turbocompressores, Superocompressores e Silenciadores
Turbocompressores usam gases de escape para girar uma turbina que funciona para girar um compressor. Os turbocompressores executam a função de supressores de centelhas quando 100% dos gases de exaustão passam pela turbina. Turbocompressores com comportas de escape permitem que uma parte do fluxo de escape contorne a roda da turbina e, portanto, não são qualificados como supressores de centelhas. Um motor turboalimentado com manutenção adequada não precisa de um supressor de centelhas.

Os supressores não usam os gases de escape, mas são acoplados diretamente ao motor. Motores equipados com sobrealimentadores requerem um supressor de centelhas.

Mufflers são projetados para reduzir o ruído emitido pelo motor e não são considerados supressores de centelhas eficazes. Os conversores catalíticos também não são considerados supressores de centelhas eficazes. Eles podem atingir temperaturas suficientemente altas para iniciar incêndios através do contato com a vegetação seca. Existem vários pára-centelhas de MSE que possuem um elemento catalisador para reduzir as emissões nocivas. Estes pára-faíscas foram testados de acordo com a SAE J335 e são qualificados.

Instalação e Manutenção, Quem é Responsável?
Manutenção dos pára-faíscas é essencial, porque a má manutenção geralmente resulta em um desempenho abaixo do padrão do equipamento e aumento do risco de incêndio. As leis e regulamentos não exigem que os pára-fagulhas sejam vendidos já instalados. Desde que o pára-faíscas seja fornecido como parte da venda, a exigência foi cumprida. O proprietário ou operador é responsável pela operação legal do equipamento que requer pára-centelhas. Não fazê-lo pode resultar em responsabilidade criminal e/ou civil.

Pára-centelhas ou silenciador, Como Dizer a Diferença?
Pára-centelhas devem incluir uma forma de remover o carbono retido. A maioria dos pára-raios GP tem uma vela de limpeza, e os pára-raios MSE têm um meio de limpar a tela. Os pára-faíscas também devem ter um nome de marca e um nome de modelo. Uma vez que um dispositivo é identificado como um supressor de centelhas, é então determinado se ele é qualificado. Etiquetas como “USDA Forest Service Approved!” não qualificam o pára-centelhas. O Serviço Florestal do USDA exige apenas que o fabricante rotule os supressores de centelhas por marca e modelo. Os supressores de centelhas da MSE são qualificados com a unidade de energia. Devido ao pequeno tamanho do supressor de centelhas, é difícil etiquetar as unidades com o número completo do sistema de exaustão e a marca. Os fabricantes só são obrigados a ter as etiquetas na própria unidade de potência.

Guia de Pára-Centelhas
A Guia de Pára-Centelhas é a única fonte de informação autorizada na indústria para informação sobre pára-centelhas qualificadas para uso em motores de combustão interna. Use o guia ao identificar os pára-fagulhas qualificados. Se o número do supressor de centelhas aparecer no guia, então o SDTDC avaliou o supressor.

Existem dois volumes na guia: Propósito Geral e Locomotiva, Volume 1, e Motor Pequeno Multiposição, Volume 2. Uma revisão do guia é publicada a cada ano. Portanto, cada volume é publicado a cada 2 anos. Um guia online, atualizado a cada trimestre, está disponível na Intranet de Serviços Florestais do USDA em http://www.fsweb.sdtdc.wo.fs.fed.us. É um banco de dados pesquisável que permite ao usuário fazer pesquisas poderosas.

Informações Adicionais
Esta dica técnica oferece uma ampla introdução aos pára-centelhas. Existem quatro outras Dicas Técnicas nesta série. Para mais informações sobre pára-centelhas, ou para receber cópias de outras dicas técnicas relacionadas, entre em contato:

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

Attn: Líder do Programa Pára-Centelhas ou http://www.fsweb.sdtdc.wo.fs.fed.us