Bico de Bunsen

Um queimador de Bunsen, em homenagem a Robert Bunsen, é um tipo de queimador de gás de ar ambiente usado como equipamento de laboratório; ele produz uma única chama aberta de gás e é usado para aquecimento, esterilização e combustão.

O gás pode ser gás natural (que é principalmente metano) ou gás liquefeito de petróleo, como propano, butano ou uma mistura. A temperatura de combustão alcançada depende em parte da temperatura de chama adiabática da mistura de combustível escolhida.

História

Em 1852, a Universidade de Heidelberg contratou Bunsen e prometeu-lhe um novo edifício de laboratório. A cidade de Heidelberg havia começado a instalar iluminação pública a gás de carvão e, assim, a universidade instalou tubulações de gás no novo laboratório.

Os projetistas do edifício pretendiam usar o gás não apenas para iluminação, mas também em queimadores para operações de laboratório. Para qualquer lâmpada de queimador, era desejável maximizar a temperatura e minimizar a luminosidade. No entanto, as lâmpadas queimadores de laboratório existentes deixavam muito a desejar não apenas em termos de calor da chama, mas também em relação à economia e simplicidade.

Enquanto o edifício ainda estava em construção no final de 1854, Bunsen sugeriu certos princípios de design ao mecânico da universidade, Peter Desaga, e pediu-lhe que construísse um protótipo. Princípios semelhantes foram usados em um projeto anterior de queimador de Michael Faraday, bem como em um dispositivo patenteado em 1856 pelo engenheiro de gás R. W. Elsner. O projeto Bunsen/Desaga conseguiu gerar uma chama quente, sem fuligem e não luminosa, misturando o gás com o ar de maneira controlada antes da combustão. Desaga criou fendas ajustáveis para o ar na parte inferior do queimador cilíndrico, com a chama acesa no topo. Quando o prédio foi inaugurado no início de 1855, Desaga havia feito 50 queimadores para os alunos de Bunsen. Dois anos depois, Bunsen publicou uma descrição e muitos de seus colegas logo adotaram o projeto. Queimadores de Bunsen são agora usados em laboratórios em todo o mundo.

Operação

As chamas do queimador de Bunsen dependem do fluxo de ar nos furos da garganta (no lado do queimador, não da válvula da agulha para o fluxo de gás): 1. furo de ar fechado (chama de segurança usada para iluminação ou padrão), 2. furo de ar ligeiramente aberto, 3. buraco de ar meio aberto, 4. orifício de ar totalmente aberto (tornando chama azul).

O dispositivo em uso atualmente queima com segurança um fluxo contínuo de gás inflamável, como gás natural (que é principalmente metano) ou gás liquefeito de petróleo, como propano, butano ou uma mistura de ambos.

A farpa da mangueira é conectada a um bocal de gás na bancada do laboratório com um tubo de borracha. A maioria das bancadas de laboratório é equipada com vários bicos de gás conectados a uma fonte central de gás, bem como bicos de vácuo, nitrogênio e vapor. O gás então flui para cima através da base através de um pequeno orifício no fundo do barril e é direcionado para cima. Existem fendas abertas na lateral do fundo do tubo para permitir a entrada de ar no fluxo usando o efeito Venturi, e o gás queima no topo do tubo quando aceso por uma chama ou faísca. Os métodos mais comuns de acender o queimador são usando um fósforo ou um isqueiro.

A quantidade de ar misturado com o fluxo de gás afeta a completude da reação de combustão. Menos ar produz uma reação incompleta e, portanto, mais fria, enquanto uma corrente de gás bem misturada com o ar fornece oxigênio em uma quantidade estequiométrica e, portanto, uma reação completa e mais quente. O fluxo de ar pode ser controlado abrindo ou fechando as aberturas na base do cano, semelhante em função ao afogador em um carburador.

Um queimador de Bunsen situado abaixo de um tripé

Se o colar na parte inferior do tubo for ajustado para que mais ar possa se misturar com o gás antes da combustão, a chama queimará mais quente, aparecendo azul como resultado. Se os orifícios estiverem fechados, o gás só se misturará com o ar ambiente no ponto de combustão, ou seja, somente após ter saído do tubo pela parte superior. Essa mistura reduzida produz uma reação incompleta, produzindo um amarelo mais frio, porém mais brilhante, que costuma ser chamado de "chama de segurança" ou "chama luminosa". A chama amarela é luminosa devido a pequenas partículas de fuligem na chama, que são aquecidas até a incandescência. A chama amarela é considerada "suja" porque deixa uma camada de carbono no que quer que esteja aquecendo. Quando o queimador é regulado para produzir uma chama quente e azul, pode ser quase invisível contra alguns fundos. A parte mais quente da chama é a ponta da chama interna, enquanto a mais fria é toda a chama interna. Aumentar a quantidade de fluxo de gás combustível através do tubo abrindo a válvula de agulha aumentará o tamanho da chama. No entanto, a menos que o fluxo de ar também seja ajustado, a temperatura da chama diminuirá porque uma quantidade maior de gás agora é misturada com a mesma quantidade de ar, privando a chama de oxigênio.

Geralmente, o queimador é colocado sob um tripé de laboratório, que suporta um béquer ou outro recipiente. O queimador geralmente é colocado em um tapete à prova de calor adequado para proteger a superfície da bancada do laboratório.

Um bico de Bunsen também é usado em laboratórios de microbiologia para esterilizar equipamentos e produzir uma corrente ascendente que afasta os contaminantes transportados pelo ar da área de trabalho.

Variantes

Existem outros queimadores baseados no mesmo princípio. As alternativas mais importantes ao bico de Bunsen são:

• Teclu queimador – A parte inferior do seu tubo é cônica, com uma porca de parafuso redonda abaixo de sua base. A lacuna, definida pela distância entre a porca e o fim do tubo, regula o afluxo do ar de uma forma semelhante às ranhuras abertas do queimador de Bunsen. O queimador Teclu fornece melhor mistura de ar e combustível e pode alcançar temperaturas de chama mais altas do que o queimador Bunsen.
• Burner Meker – A parte inferior do tubo tem mais aberturas com seção transversal total maior, admitindo mais ar e facilitando melhor mistura de ar e gás. O tubo é mais largo e seu topo é coberto com uma grade de arame. A grade separa a chama em uma matriz de chamas menores com um envelope externo comum, e também impede flashback para o fundo do tubo, que é um risco em altas razões de ar para combustível e limita a taxa máxima de entrada de ar em um queimador Bunsen convencional. As temperaturas da chama de até 1.100–1,200 °C (2,000–2,200 °F) são alcançáveis se forem utilizadas corretamente. A chama também queima sem ruído, ao contrário dos queimadores Bunsen ou Teclu.
• Queimador de Tirrill – A base do queimador tem uma válvula de agulha que permite a regulação da entrada de gás diretamente do queimador, em vez da fonte de gás. A temperatura máxima de chama pode atingir 1560 °C.