Estudo dos limites de inflamabilidade em mistura etanol-ar-diluente

Abstract

Os limites superior e inferior de inflamabilidade são as concentrações máximas e mínimas de um combustível no ar, respectivamente, na qual uma chama pode se propagar, eles são considerados ferramentas chaves na predição do fogo, avaliando a possibilidade de explosão e projeto de sistemas de proteção. Existe interesse em encontrar os limites de inflamabilidade do etanol misturado com um diluente para pressões reduzidas para o futuro uso desse biocombustível em aplicações aeronáuticas tendo em conta a altitude típica de um avião comercial (<40 000 ft.). Neste trabalho foi desenvolvido experimentalmente a inflamabilidade do combustível líquido: Etanol hidratado e utilizou-se como gás diluente o nitrogênio. A bancada experimental usada, consiste de um recipiente esférico de 20 litros como câmara de aquecimento, uma fonte de ignição por faísca localizada na parte central da câmara. O líquido foi injetado com uma seringa de precisão de 1ml de volume para logo se evaporar no interior da câmara, o nitrogênio e ar foram injetados usando pressões parciais. O método para medir a inflamabilidade foi baseado na ignição elétrica e observação visual da propagação da chama conforme norma ASTM E-681. Primeiro os limites superior e inferior de inflamabilidade foram determinados para elevada temperatura (60℃) e pressão ambiente (101,325 kPa) para comparar os resultados com os dados publicados na literatura científica. Depois procedeu-se trabalhar com pressões reduzidas (80, 60, 40 e 20 kPa) para essa mesma temperatura, finalmente foram realizados testes para uma temperatura maior (110℃) para avaliar a influência da temperatura sobre os limites de inflamabilidade de misturas etanol-ar-diluente, os resultados foram plotados como função da relação e adição de nitrogênio e esses gráficos seguem a mesma tendência de trabalhos publicados na literatura científica.

The upper and lower limits of flammability are the maximum and minimum concentrations of a fuel in the air, respectively, in which the flame can spread; they are considered key tools for predicting fire, evaluating the possibility of explosion and protection system design. There is interest in finding the flammability limits of ethanol mixed with a diluent to reduced pressure for future use this biofuel in aeronautical applications having regard the typical height of a commercial aircraft (<40, 000 ft.). In this experimental work was carried flammability of the liquid fuel: Ethanol hydrate and used as a diluent gas nitrogen. The experimental apparatus consists of a 20 liters spherical vessel as heating chamber, a spark ignition source located in the central part of the chamber. The liquid was injected with a 1 ml syringe precision volume immediately evaporates in the chamber; nitrogen and air were injected using partial pressures. The method for flammability measuring was based in both visual observation electric ignition and flame propagation as defined by ASTM E-681. First, the upper and lower flammability limits were determined to a high temperature (60 ℃) and ambient pressure (101.325 kPa) to compare the results with data published in the scientific literature. After, we proceeded to work at reduced pressures (80, 60, 40 and 20 kPa) to same temperature. Finally, tests were carried out for a higher temperature (110 ℃) to evaluate the influence of temperature on the flammability limits ethanol-air-diluent mixtures, the results were plotted as a function of the relationship and adding nitrogen and these graphs follow the same trend of papers published in scientific literature.