VOLTAR | PÀGINA ANTERIOR | PÀGINA SEGUINTE

TESTES e ENSAIOS



A propósito de teste e ensaios ha toda uma literatura química e física, com procedimentos suportados por aparelhos e instrumentos de alto custo.Os métodos e equipamentos que vamos descrever são soluções de custo insignificante, não sendo portanto o mais recomendado tendo disponibilidade de um laboratório moderno.
Em pirotecnia a fotometria e a calorimetria são importantes. A fotometria , essencialmente medição de luz, pode ser aplicada de modo
simples.
Para medir a luz de um artefato primeiro providenciamos um tubo de l0 metros de comprimento. Medida exata e diâmetro de l0 a 50 cm, colocando em uma extremidade uma foto-celula(Foto-resistiva ou foto-voltaica). Ligamos a um voltímetro que mede a corrente ou voltagem da célula. se necessário usar fontes de alimentação estáveis, tipo baterias..
Na parte externa do tubo, oposta a célula, ascende-se uma lâmpada e marca-se o valor que o voltímetro acusar. depois duas, treis e mais lâmpadas , anotando os valores para traçar um gráfico ou tabela. Em seguida queimamos um corpo pirotécnico e pelo valor que acusar no voltímetro estabelecemos um paralelo em Watts. Ou seja, o pirotécnico A equivale a iluminação de um lâmpada de X watts. Usando a tabela dos fabricantes de lâmpadas, podemos transformar em CD (candelas) o poder
luminico das lâmpadas. Se o pirotécnico A oscila entre l,8 e 2 mil candelas, o voltímetro acusara uma marca igual as lâmpadas elétricas de 2 ou 2.5 mil watt, conforme diz a tabela do fabricante .
A pratica de ensaios dessa natureza demostrara os cuidados que devem ser tomados; um mostrador em branco no voltímetro para anotações; curva de comportamento nas tabelas dos fabricantes de lâmpadas, etc.
No calorímetro a cor será localizada dentro do espectro. Como um aparelho espectrometro é difícil , usamos fototransistores comuns que colocamos em volta de uma amostra de material que queimamos. O voltimetro acusa um valor referencial. No mercado ha diversos tipo de transistores sensíveis a luz que , cada um com suas características , basta escolher na folha de especificações do fabricante aquele mais sensível ao comprimento de anda desejada( ou seja a cor desejada). O uso de filtro na lente do transistor estabelece a equivalência com o expectro dos valores anotados.
O aparelho a ser montado é pequeno 20x 40 cm e a amostra deve ser menor que uma grama. Uma chama, de gaz. butano ( ou propano de isqueiro) ou de álcool serve para calibrar o ponto zero da escala de medição. Para o valor máximo de cor usa-se uma solução de água e sal puro do produto que fornece a cor desejada. Dissolve-se nitrato de estrôncio em água, uma grama em l00 de água e com uma bomba pulverizadora ( spray ) pulveriza-se a água sobre a chama do gaz. ou álcool. O valor que o voltímetro acusar é o valor máximo de cor. Depois de calibrado , máximo e mínimo queima-se a amostra em ensaio. temos assim um valor referencial. Queimar apenas algumas gramas, ajustando a distancia conveniente.
Para efeitos de controle de qualidade de produção uma amostra da linha de produção foi retirada e realizamos os testes. Anotamos os valores numéricos atingidos . Dias depois retiramos outra amostra da mesma linha e repetimos exatamente os mesmos testes . Os valores tem de ser iguais. Digamos que no teste de luz encontramos intensidade luminica menos e no colorimetro a cor acusa uma valor maior. Isso indica provavelmente um erro de composição química. Com certeza o combustível metálico foi diminuído e aumentou-se os oxidantes (sais da cor).
Claro que ha tolerância, em tabela feita a propósito. Deve haver também mais de um teste. Convém colocar sensores, (foto-celulas, etc) em ângulos diferentes, tendo sempre duas ou treis medições concomitantes para observar desvios.

Velocidade de queima

A velocidade de queima é medida usando-se um tubo prensado, sempre igual,e medindo quantos centímetros queimam em um minuto. Usa-se um tubo de papelão fino com uma polegada de diâmetro e 10 a 15 centímetros de comprimento.

Pode ser um teste apenas visual. Querendo aumentar a precisão, pode-se usar um iniciador elétrico e um sensor de fim de queima . Para tanto fazemos dois furos no tubo distantes um do outro exatamente l0cm. Transversais, diametrais de 2 ou 3 milímetros de diâmetro. Em um furo colocamos um fio de níquel cromo e no outro um fio fino de cobre. O fio de cobre deve ser o fio que conduz eletricidade ate um relógio elétrico. O fio de níquel cromo ascende o misto quando eletrificado .E o outro fio rompe-se , queima-se quando o fogo nele chega, parando o relógio por falta de eletricidade. Com uma ligação certa, o fio de níquel quando eletrificado ascende o misto e liga o cronometro, e o fio de cobre que se rompe quando o fogo chega nele , para o cronometro. , deixando marcado o tempo transcorrido.
Para medir velocidade de queima de pólvora usa-se o mesmo processo.. Um relógio elétrico, que liga com o fio de niquel-cromo que inicia o rastilho. E um fio de cobre ou fusível no fim do rastilho que para o cronometro quando o fogo chega nele eo queima . Rastilho é um montinho continuado de pólvora de 5 ou mais metros, sobre uma tábua limpa ou superfície de alvenaria. Observar que deve haver de 2 a quatro gramas de pólvora total por metro de rastilho. Menos resulta errático, mais salta fogo e atrapalha o teste. Mistos rápidos também podem usar esse teste.

OUTROS TESTES

DENSIDADE
Usa-se mercúrio, enchendo um becker. Coloca-se a amostra medida e pesada dentro. pesamos a quantidade de mercúrio que transborda do becker, e calculamos a densidade do misto

UMIDADE
A maioria dos testes simples saio baseados em pesar a amostra de uma ou duas gramas, e colocar embaixo de uma lâmpada , com termômetro, esperando que ela aqueça a amostra e a umidade se evapore.Depois é só pesar novamente. O peso faltante é a umidade que havia. Cuidado com produtos sublimáveis. Na pólvora negra percebe-se logo o cheiro de enxofre que esta ëvaporando".
SOLÚVEIS
Determina-se o teor de solúveis de um misto,pulverizando e pesando amostras iguais em vários solventes. primeiro água para retirar os nitratos e cloratos solúveis. Depois em solventes orgânicos para combustíveis e gomas. Os pós metálicos aparecem filtragem de malha 80 ou mais fina. A secagem dos solventes permite separar quantitativamente os compostos. No mais segue-se os métodos tradicionais de química analítica qualitativa e quantitativa .

CORES e VELOCIDADE
Em casos especiais recolhe-se uma amostra de miligramas na extremidade de um bastão de vidro , ou fio de platina e leva-se a chama de gás. Aparece a cor do misto. E a velocidade de queima. Útil quando se suspeita que o produto é um explosivo.
TERMPERATURA E CALOR
O teste de temperatura, entre outros que pode ser realizados, com aparelhos sensores , como os modernos termômetros a lazer, são úteis
também com fios fusíveis. Um fio comum de solda com 20% de chumbo derrete a l80*; se tiver menos chumbo derrete a um valor menor, digamos l60*. O uso de diversos tipos de fio iguais e uma solução muito boa.
O calor produzido pode ser medido por uma bomba calorimetria improvisada. Colocamos um recipiente com água em uma capela ,ou local fechado, e embaixo queimamos a amostra , como se esquenta uma panela. medindo a temperatura da água antes e depois temos um referencial. Um litro de água a 25* inciais é aquecida a 60* após a queima de 5 gramas de misto A. Resta só calcular o numero de calorias. Os mistos de produção de calor, tipo escorvas e iniciadores , são sempre lentos, basta fazer uma tabela própria de referencia com um produto conhecido. O tempo de teste e a condução do calor são importantes.
DURABILIDADE
Ensaios de durabilidade ou estabilidade são sempre ciclo térmico, ou seja colocam-se em um refrigerador por tantas horas ,e depois e em uma estufa por igual tempo. repete-se o ciclo varias vezes. Intervalos de uma hora, com l5 minutos entre um e outro, Ha testes de seis horas , por 14 dias de duração. temperatura de menos l0* e de mais 60*.
Como a ação térmica dessore os pirotécnicos estes testes são para avaliar a durabilidade, ou seja o envelhecimento. Uma embalagem apropriada diminui os efeitos rápidos do choque térmico, mas no ciclo longo a embalagem não faz diferença .Usando só a estufa também acusa bons resultados. Só queima-se o produto depois que a temperatura voltou ao normal. A base do teste é facilitar a degeneração e acelerar a combinação dos produtos. É o melhor teste para saber da qualidade e confiabilidade de um misto.

Para finalizar este resumo ha os testes físicos, voltados para a periculosidade. O teste de forca da pólvora, ou espoleta pode ser medido colocando-se uma quantidade uma quantidade em um tubo fixo e tampando o tubo com um peso grande. Ascendendo o misto o peso é arremessado. A distancia do arremesso serve de referencia para a forca exercida. Uma espoleta comum pode arremessar um peso de duas gramas a mais de oitenta metros, portanto se colocarmos um peso de 250grs. a distancia será de penas alguns centímetros Medimos e guardamos. Cinco gramas de misto lançam um peso a 35 cm. Outro misto lança o mesmo peso a 45 cm , indicando mais energia. Importante ser o mesmo tubo. para polvoras , usar quantidades pequenas.
O teste de atrito, usa um pêndulo, como u pêndulo, de u relógio, metálico, que passa esfregando tangencialmente sobre uma mesa de granito onde esta o pó de misto Passando varias vezes, numa vez ascende. Esse tempo e o numero de passadas determinam a sensibilidade ao atrito. O pêndulo é movido a distancia, e deve ter seu eixo a mais de um metro do
ponto de atrito, A sapata de esfregamento pode ser mudada para materiais diferentes.
A prensagem é um teste de aperto. Usa-se um pouco de misto entre duas partes metálicas. Com comando a distancia inicia-se a prensagem . Primeiro lentamente , até ascender. depois rapidamente.Assim como no atrito, a velocidade de prensagem , assim como a velocidade do pêndulo alteram o resultado. Usa-ase dois discos de l0cm de diâmetro, pesando mais de dois quilos cada. Uma grama de misto sobre o disco inferior, no centro em montinho, e abaixa-se o disco superior até acusar 20t. este teste exige repetições.
O teste de impacto consistem deixar cair sobre uma amostra de material um peso. Usa-se geralmente uma guia vertical e um peso que cae sobre uma superfície rígida, não amortecida, onde esta o misto ou artefato. Avalia-se pela alterada queda , quando ascende ou explode.

Empuxo


O teste de empuxo de foguetes é feito medindo-se a forca em quilos que ele exerce. O banco de ensaios consiste de um pedestal com um sensor. O foguete ou motor é colocado horizontalmente e preso ao sensor. Durante a queima ele faz forca para soltar-se e aperta o motor. Este aperto é medido eletricamente , fazendo-se um gráfico. este sensor é contraído a partir de uma peca (stranger) minúscula que ligada a um circuito em ponto, de baixíssima corrente, acusa desequilíbrio da ponte elétrica sempre que flexionado ou movido. Quem acusa o desiquilibrio é o voltimetro. Na pratica esse sensor , do tamanho de uma moeda é colado na extremidade de uma lamina ou barra de torcao.Esta barra é fixa por uma extremidade a uma base imóvel. na outra extremidade da barra estão motor foguete, preso por um suporte. Fazem-se as ligações da ponte de equilíbrio elétrico com potenciometros manten-se a zero o circuito. nas treis pernas da ponte , na quarta esta ligado o sensor. Quando o motor faz forca o sensor sente a flexão da barra, um movimento mínimo, imperceptível, e desequilibra a ponte elétrica. O voltímetro acusa o desequilíbrio da corrente. Um dinamômetro simples.
O sensor de uma balança eletrónica comum serve A aplicação elétrica facilita o uso de um registrador gráfico, porque na pratica a pressão é intermitente. A velocidade de exaustão dos gases é medida em um voltímetro, ligado no circuito de um micro-dinamo movido por uma hélice na frente do fluxo de gases.


Empuxo médio:
É o quociente da impulsão total pelo tempo de ação
Fmed = S Fdta
t a (S = integral)
Impulso Total: [ I t ]
É a integral da curva de Empuxo x Tempo de ação-{ A área sombreada do desenho.}
I t = S Fdta
Impulsão especifica do Propelente: [ I sp ]
É o quociente de impulsão total pelo propelente:
isp= ___it____ ou Iesp. empuxo . tempo
Mg (prop) Peso
Tempo de Ação: [ ta ] É o tempo durante o qual a pressão da câmara d combustão é igual ou superior a l0% do máximo.

Teste de Fumaças

Os testes de avaliação de fumaças são difíceis. Normalmente fazem-se com amostras do composto fumigeno. Usa-se 10 gramas do composto ou da massa do artefato fumigeno em uma embalagem similar. Queima-se no interior de um ambiente fechado, climatizado, e verifica-se a densidade da fumaça com o auxilio de um facho de luz detectado por uma foto-celula. Monitorar a persistência da fumaça dentro do ambiente é importante.
Construtivamente é um facho de luz apropriado, com lente , posto de um lado do ambiente , e uma fotocelula do lado aposto. A fumaça interfere na recepção da luz indicando a densidade da fumaça visível.
Outra forma é queimar a peça original completa frente a um tubo com ventilação forcada , A fumaça produzida é obrigada a passar pelo tubo onde ha um raio de luz transversal medido por fotocelula. Com o ventilador em velocidade certa de metros cúbicos deslocados por minuto, e um facho de luz apropriado pode-se avaliar a quantidade de fumaça passando, e sua densidade .

Tamanho de Particulas
Gráfico ilustrando o efeito do tamanho das partículas de Magnésio

Isso significa que partículas menores aumentam a área total de queima acelerando a velocidade de queima da vela. Aumenta também a luz produzida.