É FOGO (Parte 04/04)
Um dos segredos da boa combustão é ter uma mistura bem-feita de oxigênio com combustível. E, quanto menor o tamanho das unidades do combustível, maior será sua superfície de contato com o ar e mais rápida a queima. Assim, se uma bolinha de madeira leva 1 segundo para queimar, uma bolinha dez vezes menor vai levar apenas 1 centésimo de segundo para completar a reação. Um pedaço de madeira queima muito mais lentamente que a mesma quantidade de serragem e é por isso que ocorrem explosões em serrarias quando há muito pó no ar. O mesmo pode acontecer com pó de carvão em minas.
Uma das mais surpreendentes pesquisas do laboratório no deserto do Novo México valeu-se de madeira e carvão para proteger — sim, proteger — do fogo um pacote de material radiativo. A embalagem protetora do material foi feita para resistir a quedas de avião seguidas de incêndio. Trata-se de uma cápsula de titânio, material resistente mecanicamente, envolto por madeira recoberta de aço inoxidável. A madeira serve para absorver o impacto da queda, mas com o calor ela se torna carvão. O carvão não pega fogo, pois falta oxigênio para isto, já que ele está dentro do invólucro de aço. Abrigado do oxigênio que o faria entrar em combustão, o carvão termina por servir como isolante térmico do material radiativo; como é poroso, os espaços de ar nos poros impedem a transmissão de calor.
O laboratório brasileiro de Cachoeira Paulista também está começando a recorrer ao laser para o estudo da combustão. Os pesquisadores têm um laser de feixe vermelho instalado para estudar o tamanho das gotas de combustível dos motores que servirão a foguetes e satélites. As gotas são atropeladas pelo feixe de luz, que passa por um complicado sistema de lentes; com isso elas causam uma diminuição da energia incidindo nos sensores fotoelétricos. Conforme o tamanho da gota, a energia contada pelos sensores será menos ou mais intensa. O pesquisador responsável pela instalação desse laser, o físico Jerônimo dos Santos Travelho, trabalhou nos Estados Unidos no estudo da fuligem de propelentes e tem um doutorado em combustão.
Outro aspecto importante para o desenvolvimento de motores de engenhos especiais é a instabilidade da combustão, um efeito indesejado numa câmara de reação de um motor. Pesquisas sobre instabilidade também são feitas pelo pessoal do lNPE em combustores de resíduo asfáltico, um subproduto do petróleo, da madeira ou do carvão. Tubos de amostragem retiram os gases e os enviam aos equipamentos de análise, onde se vê até que ponto foi completa a queima. Isto permite evitar combustão imperfeita em motores de foguetes, que precisam funcionar impecavelmente. Qualquer alteração no processo pode afetar a trajetória do veículo.
As experiências com queima de propelentes nos laboratórios do INPE se realizam em instalações protegidas. Mas acidentes acontecem. O teto da sala de testes tem um rombo de 30 centímetros por onde passou uma tampa metálica que não fora convenientemente atarraxada durante uma experiência com um propelente sólido. Do tamanho de um lápis, o combustível foi suficiente para arremessar a tampa a cerca de 2 mil metros de altura, segundo calculou o chefe do laboratório, o engenheiro e também doutor em combustão, João Andrade Alexandre de Carvalho Júnior. As explosões ou detonações não passam de combustões aceleradas — o que se sabe pelo menos desde 1866, quando o sueco Alfred Nobel inventou a dinamite. Apesar da natureza das suas pesquisas, nem Walter Gill nem João Andrade se chamuscaram até agora. Como diz o americano, “a gente trata os incêndios com respeito depois de ver o que eles podem fazer”.
Para saber mais:
Ciência e magia dos fogos de artifício
(SUPER número 12, ano 4)
Bruxas: as mulheres em chamas
(SUPER número 2, ano 7)
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