Foc i fred al servei de la pirotècnia

Luis Ventura i Martí

La flama freda és una flama la temperatura màxima de la qual està per davall dels 400 °C. Se sol produir en una reacció química d’unes certes mescles aire/combustible. De manera contrària a la flama convencional, la reacció no és tan exotèrmica i allibera xicotetes quantitats de calor, llum i diòxid de carboni. Les flames fredes són difícils d’observar i no són comunes en les activitats diàries, però són responsables de sorolls en motors de combustió interna produïts per combustions incompletes o erràtiques de combustibles de baix octanatge

Història

Les flames fredes van ser descobertes de manera accidental en 1810 per Sir Humphry Davy, qui es va adonar que uns certs tipus de flames no cremaven al contacte amb els seus dits ni provocaven la ignició d’un misto. També va descobrir que aquestes inusuals flames podrien convertir-se en flames convencionals, i que amb unes certes composicions i temperatures, no requerien fonts d’ignició externa, com a espurnes o superfícies calentes per a començar a cremar. Harry

Julius Emeléus va ser el primer a registrar les emissions del seu espectre, i en 1929 encunye el terme “diu freda”.

Paràmetres

Les flames fredes poden donar-se en hidrocarburs, alcohols, olis, àcids, ceres i fins i tot metà. No està clarament definit el concepte de flama freda en funció de la seua temperatura més baixa i es considera de manera convencional que és la menor temperatura a la qual la flama pot ser detectada per l’ull en una habitació fosca ( les flames fredes són difícilment visibles de dia ). Aquesta temperatura no depén tant de la proporció combustible/oxigen com de la pressió del gas, existint un llindar per davall del qual no es forma la flama. Un exemple és 50% n-butà–50% oxigen ( en volum ) que té una temperatura de flama freda (TLF) al voltant dels 300 °C a 165 mmHg. Una de les TLF més baixes, 80 °C, s’ha detectat en la mescla C2H5OC2H5 + O2 + N2 a 300 mmHg.

L’espectre de les flames fredes consisteix en múltiples bandes i estan dominades pel blau i el violeta - de manera que les flames normalment apareixen com a blava pàl·lid. El component blau s’origina de l’estat d’excitació del formaldehid (CH2O) que es forma en la reacció química en la flama:

CH3O• + •OH → CH2O* + H2O

CH3O• + CHnO• → CH2O* + ChnOH

Les flames fredes no comencen de manera instantània després d’aconseguir el llindar de pressió i temperatura, però tenen un temps d’inducció. Amb una major pressió, el temps d’inducció decreix i s’incrementa la intensitat de la lluentor. Amb l’increment de temperatura, la intensitat decau a causa de la desaparició dels radicals de peròxid necessaris per a les reaccions que generen lluentor.

Mecanisme

Mentre que en una flama normal les molècules es trenquen en xicotets fragments i es combinen amb l’oxigen per a produir diòxid de carboni, en una flama freda, els fragments són relativament grans i es recombinen fàcilment els uns amb els altres. Per tant, s’allibera molt menys calor, llum i diòxid de carboni; el procés de combustió és oscil·latori i pot mantindre’s prolongadament. Un increment típic de la temperatura després de la ignició és d’unes poques desenes de °C mentre que en una flama normal està amb vista als 1000 °C. La majoria de les dades experimentals poden ser explicats pel model que considera la flama freda com una reacció química lenta en la qual el ràtio de generació de calor és superior al de la pèrdua d’aquest. Aquest model també explica el caràcter oscil·latori de la flama freda: la reacció s’accelera a mesura que es genera més calor fins al punt en el qual la pèrdua de calor es fa apreciable i interromp temporalment el procés

Aplicacions

Les flames fredes són responsables dels “tustos” en motors. En un règim normal, el front de flama convencional viatja suaument per la cambra de combustió des de la bugia a través de la mescla aire/combustible. No obstant això, l’increment de pressió i temperatura pot produir flames fredes i iniciar un front secundari en la cambra abans de l’arribada del primari. Això produeix turbulències en el combustible i un colpege audible. L’eixida de potència disminueix i llevat que es desaccelere ràpidament, el motor pot patir danys en pocs minuts. La sensibilitat d’un combustible a la flama freda depén fonamentalment de la seua temperatura, pressió i composició. Com la temperatura i la pressió de la combustió estan perfectament determinades en el motor, la composició del combustible ha de ser controlada amb additius específics. Aquests estan principalment destinats a l’eliminació de radicals ( com CH2O* esmentat anteriorment ) de manera que eliminen la major font de flames fredes.

Pirot Cnia Calenta I Pirot Cnia Freda

Què és la pirotècnia calenta?

És coneguda com a pirotècnia calenta a tots aquells dispositius que han sigut creats i preparats per a causar una reacció en el seu interior que els permet generar flames, espurnes, entre altres. Això s’aconsegueix gràcies a la utilització d’algun element de combustió.

El principal objectiu de tots aquests elements és generar una reacció en la seua majoria explosiva, però que puga ser controlada des d’algun altre equip extern per a crear un espectacle o algun esdeveniment visual harmoniós, però controlat en tot moment.

D’igual manera, la pirotècnia calenta ofereix alguns esdeveniments visuals o de so molt cridaners que poden ser del grat de les persones o que exerceixen com a atractiu en qualsevol lloc obert d’entreteniment. Aquests elements de pirotècnia calenta també són coneguts com a focs artificials.

Els focs artificials són comunament emprats per a proveir a les persones d’un esdeveniment visual entretingut en festivitats, concerts, celebració de dates pàtries o especials. Fins i tot són els favorits per a marcar el final de l’any i el començament d’un nou.

Què és la pirotècnia freda?

La pirotècnia freda també és coneguda com a efectes especials o pirotècnia indoor i es refereix a productes molt ben pensats per a ser utilitzats principalment en llocs tancats i que oferisquen d’igual manera un gran espectacle, però sent molt menys perillosos que els elements de la pirotècnia calenta.

La pirotècnia freda va sorgir per la necessitat de crear efectes que imitaran una mica els resultats donats pels elements de la pirotècnia calenta, per exemple el soroll dels coets o el foc de les llums de bengala, però que aquests pogueren estar molt més prop de les persones.

Sobretot per a ser utilitzats en concerts o en llocs on el públic estiguera molt prop de l’escenari. Per això també se’l coneix a aquests dispositius com close proximity o indoor.

Les característiques principals d’aquesta mena de pirotècnia és que no posseeixen tant fum com el generat pels sistemes de pirotècnia calenta. No cremen, estan dissenyats en diferents grandàries perquè puguen ser amagats darrere d’un escenari, per exemple sense ser percebuts.

Aquest tipus d’artefactes són principalment utilitzats en llocs tancats com a teatres, estadis, salons i per a donar inici a inauguracions o llançaments d’algun producte i també recitals o concerts.

Aquesta pirotècnia és molt millor controlada igual que els seus efectes, per tant no és tan perillosa, encara que d’igual manera amerita ser manejada per persones que posseïsquen experiència en aquesta mena d’equips pirotècnics.