Fogos de artifício

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Antecedentes

Um fogo de artifício é um dispositivo que usa combustão ou explosão para produzir um efeito visual ou auditivo. A pirotecnia moderna também inclui dispositivos semelhantes a fogos de artifício, como foguetes, fósforos e até foguetes de combustível sólido usados ​​em voos espaciais.

Os primeiros ancestrais dos fogos de artifício foram tubos de papel ou bambu cheios de carvão vegetal e enxofre, usados ​​na China há dois mil anos. Esses tubos produziram um flash de fogo e fumaça quando acendidos, mas nenhuma explosão. Os verdadeiros fogos de artifício não existiam até que o salitre foi adicionado à mistura para criar a pólvora negra, o primeiro explosivo químico, mil anos depois. A pólvora negra foi provavelmente produzida pela primeira vez na China, mas alguns estudiosos sugerem que pode ter sido inventada pelos árabes.

Os chineses usavam pólvora negra para fogos de artifício, sinais e armas como bombas e foguetes. A pólvora negra foi introduzida na Europa no século 14 como um explosivo para fogos de artifício e armas de fogo. Foi aplicado a projetos de mineração e construção de estradas no final do século XVII. A pólvora negra foi usada como pólvora até ser substituída por nitrocelulose no final do século 19 e (para fins industriais) por dinamite no início do século 20, mas ainda é usado em fogos de artifício hoje.

Os fogos de artifício na China evoluíram de simples fogos de artifício para as exibições extravagantes testemunhadas por exploradores europeus no século 16. Na Europa, os fogos de artifício começaram com explosivos militares adaptados para uso na celebração de vitórias e progrediram para as elaboradas produções projetadas por pirotecnistas italianos nos séculos XVI, XVII e XVIII. (Mesmo hoje, a maioria das grandes empresas de bombeiros nos Estados Unidos são dirigidas por famílias ítalo-americanas.) Esses fogos de artifício italianos eram geralmente exibidos em cenários de madeira ricamente decorados, muitas vezes flutuando em corpos d'água, tanto para segurança quanto para refletir as belas exibições. Por outro lado, os fogos de artifício alemães da época costumavam ser disparados para o alto, assim como os fogos de artifício de hoje.

Embora os fogos de artifício dos mestres italianos fossem obras de arte extremamente complexas e impressionantes, a tecnologia da época limitava sua cor e brilho. Durante o século 19, a introdução do alumínio e do magnésio aumentou muito o brilho, enquanto o desenvolvimento do clorato de potássio pelo químico francês Claude-Louis Berthollet (que tentava melhorar a pólvora usada pelas tropas de Napoleão) tornou possível produzir mais intensos cores.

Os fogos de artifício chegaram ao Novo Mundo com os primeiros colonizadores e têm sido usados ​​para celebrar o Dia da Independência, 4 de julho, desde os primeiros dias dos Estados Unidos. Durante o início do século 20, esses fogos de artifício tornaram-se maiores, mais poderosos e perigosos. Entre 1900 e 1930, mais de 4.000 pessoas foram mortas por fogos de artifício. Os governos federal e estadual começaram a regulamentar o uso de fogos de artifício na década de 1930. Os explosivos são classificados como Classe A (substâncias perigosas como dinamite e TNT), Classe B (fogos de artifício usados ​​para exibições profissionais) e Classe C (fogos de artifício menores destinados ao uso privado). Os fogos de artifício da Classe C não devem conter mais de 50 miligramas de explosivo. Alguns estados permitem todas as classes C fogos de artifício, alguns permitem apenas fogos de artifício "Seguros e Sãos" (fogos de artifício Classe C que não se movem ou saem do solo ), e alguns estados ou condados e cidades proíbem o uso privado de todos os fogos de artifício. Alguns fogos de artifício muito perigosos, como bombas de cereja, M-80s e saudações de prata, são proibidos em todos os estados, mas continuam a ser produzidos e vendidos ilegalmente. A maioria das mortes e ferimentos causados ​​por fogos de artifício nos Estados Unidos hoje é causada por esses dispositivos ilegais.

Embora o uso privado de fogos de artifício seja fortemente restrito, as exibições públicas tornaram-se cada vez mais elaboradas. Os computadores estão acostumados a cronometrar fogos de artifício com precisão, para que possam ser coreografados no ritmo da música. Lasers às vezes são usados ​​para produzir efeitos visuais exclusivos. Hoje, fogos de artifício são produzidos e exibidos em todo o mundo, principalmente na Europa, América Latina, Estados Unidos e Japão.

Matérias-primas

Um fogo de artifício moderno consiste em uma concha de plástico, papel machê ou papel pesado envolvendo os compartimentos separados por papelão. Um pequeno compartimento na base da concha contém pólvora negra para impulsionar os fogos de artifício para o céu a partir de uma argamassa feita de ferro, alumínio, plástico ou papelão pesado. Um compartimento maior contém pedaços de uma mistura de produtos químicos que produzem luz e cor quando aquecidos. Esses pedaços são conhecidos como estrelas. Nos fogos de artifício americanos e europeus, as estrelas são misturadas com pólvora negra dentro de um compartimento cilíndrico. O pó preto explode para inflamar as estrelas e espalhá-las pelo céu. Nos fogos de artifício asiáticos, as estrelas circundam o pó preto em um compartimento esférico para produzir uma exibição mais simétrica. Em vez de pó preto e estrelas, um compartimento pode conter pó de flash, que produz uma luz brilhante repentina e um estrondo alto. Os vários compartimentos de um fogo de artifício são presos a fusíveis feitos de fios misturados com grãos de pólvora.

O pó preto consiste em uma mistura de sal-peter (nitrato de potássio), carvão e enxofre em uma proporção de 75 a 15 a 10 por peso. O pó instantâneo consiste em uma mistura de clorato de potássio ou perclorato de potássio, enxofre e alumínio. As estrelas consistem em um combustível que queima para fornecer calor, um agente de coloração que fornece cor quando aquecido e um oxidante para queimar o combustível. Os combustíveis podem ser de queima lenta, como carvão, dextrina (derivada do amido de milho) ou goma vermelha (uma secreção de árvore) para produzir uma tela escura e duradoura ou de queima rápida, como alumínio, magnésio ou titânio, para produzir uma tela brilhante e de curta duração. O açúcar pode ser usado como combustível para produzir fumaça. Os agentes corantes incluem alumínio, magnésio ou titânio (branco), carbono ou ferro (laranja), compostos de sódio (amarelo), compostos de cobre (azul), carbonato de estrôncio (vermelho) e nitrato de bário ou clorato de bário (verde). Os oxidantes são compostos contendo oxigênio altamente reativos, como perclorato de potássio ou perclorato de amônio. Eles também contêm cloro, que reage com os compostos de cobre, estrôncio e bário no agentes de coloração para produzir os cloretos instáveis ​​desses elementos que realmente fornecem a cor.

O processo de fabricação

Fazendo as estrelas

• 1 Os ingredientes usados ​​para preparar estrelas são obtidos de empresas fornecedoras de produtos químicos e armazenados em barris. No momento da mistura, os produtos químicos são retirados dos barris, pesados ​​e peneirados duas vezes em telas de latão para remover grumos. (O latão é usado porque não produz faíscas.) Os pós peneirados são colocados em uma grande folha de papel e cuidadosamente misturados à mão. Os pós também podem ser misturados dentro de um tambor rotativo ou um recipiente estacionário com pás rotativas. Esses dispositivos devem ser usados ​​com muito cuidado para evitar a geração de calor por fricção ou retenção de pedaços de pó entre as partes móveis.
• 2 O pó misturado é colocado em barris e levado da sala de mistura para a sala de corte. Água é misturada com ele para formar uma massa macia. Pedaços de massa são colocados em grandes formas de madeira forradas com papel em forma de pão. A massa é embalada firmemente na forma com um martelo de madeira. (A massa úmida é muito mais segura de manipular do que o pó seco.)
• 3 Os pães de massa, pesando cerca de 16 kg cada, são desenformados em uma bancada coberta com papelão grosso polvilhado com pó preto. Os pães são cortados em uma direção para formar fatias e, em seguida, cortados na outra direção para formar dados. As dimensões dos dados podem ser de 0,06-2 polegadas (0,16-5 cm). O pó preto adere aos dados úmidos e os ajudará a queimar quando os fogos de artifício forem acesos. Os dados podem secar em telas cobertas por papel.

Fazendo as rupturas

• 4 Os dados secos agora são estrelas. Eles são movidos para a sala de embalagem para serem colocados em recipientes de papelão. Um tubo oco de papelão é colocado no centro do recipiente cilíndrico e estrelas são gentilmente colocadas em volta dele. Um grande recipiente pode conter até 900 estrelas (cerca de 4,4 libras [2 kg]). Quando o recipiente está cheio, o pó preto é despejado dentro do tubo oco e o tubo é removido. O pó preenche os espaços entre as estrelas e servirá para acendê-las e espalhá-las. Uma tampa de papel é colocada no recipiente cheio, agora chamada de "quebra".
• 5 A quebra é enrolada com barbante pesado, um processo conhecido como cravação. O spiking é feito amarrando-se uma das pontas de um grande carretel de barbante na quebra e enrolando o barbante em volta dele. Quando a fratura está completamente coberta, a corda é cortada e amarrada. Algumas quebras não são pontiagudas, mas são feitas em vez de plástico ou papelão mais pesado para suportar o estresse de serem lançadas. Um fusível de tempo (um fusível curto e de queima lenta que faz com que a ruptura exploda um certo tempo depois de ser lançado) é inserido na ruptura e embrulhado em papel grosso. As quebras embrulhadas são movidas para a sala de colagem para serem embrulhadas em papel pesado e embebido em pasta em seguida, deixou-se secar por cerca de dois dias. O papel endurece à medida que a pasta seca para formar uma vedação forte e firme.
• 6 Alguns intervalos, conhecidos como saudações, são preenchidos com pólvora em vez de estrelas e pólvora negra. O pó instantâneo é misturado da mesma maneira que os produtos químicos usados ​​para fazer estrelas. Em seguida, é despejado em recipientes de papelão que são mais grossos e mais resistentes do que as outras quebras. Isso permite que mais pressão aumente antes de a saudação explodir, resultando em um estrondo mais alto. Essas saudações são então marcadas e coladas como outras quebras.

Fazendo as conchas

• 7 Os intervalos secos são movidos para a sala de acabamento para serem montados em cascas. As conchas mais simples consistem em um pequeno compartimento de pólvora negra combinado com uma única quebra. Devido à sua estrutura esférica, as conchas asiáticas sempre contêm apenas uma quebra. Como os invólucros americanos e europeus são cilíndricos, mais de uma quebra pode ser empilhada, de modo que o invólucro exibirá várias explosões de cores diferentes quando explodir. Os projéteis com múltiplas rupturas geralmente consistem em um pequeno compartimento de pólvora negra, três ou quatro rupturas coloridas e uma saudação. Algumas cápsulas grandes contêm até 10 quebras, e pelo menos uma cápsula gigantesca foi feita para conter 22 quebras. A concha é montada empilhando os componentes juntos, anexando um fusível de partida (um fusível longo e de queima rápida usado para acender a pólvora negra que lança os fogos de artifício), embrulhando-os em papel grosso e amarrando o pacote com um barbante. O fogo de artifício concluído é então rotulado e armazenado até que seja necessário.

Fazendo pequenos fogos de artifício

• 8 Os fogos de artifício pequenos, destinados ao uso privado, são feitos da mesma forma que os grandes, mas geralmente são mais simples de construção e contêm muito menos explosivos. Pequenos fogos de artifício incluem fogos de artifício (tubos de papel contendo uma pequena quantidade de explosivo), fontes (cones de papel cheios de produtos químicos que liberam faíscas coloridas) e velas romanas (longos tubos de papel cheios de uma pequena quantidade de explosivo e várias pequenas estrelas que disparam um de uma vez). Alguns pequenos fogos de artifício não contêm nenhum explosivo e podem ser tão simples quanto um único produto químico embrulhado em papel ou papel alumínio. Os exemplos incluem bolas de fumaça (preenchidas com um produto químico que libera fumaça colorida) e cobras (preenchidas com dicromato de amônio, que queima lentamente e produz um longo rastro de cinzas). As faíscas são feitas mergulhando um fio de metal em uma pasta contendo um combustível, um oxidante, um agente de coloração e grânulos de alumínio, que fornecem as faíscas.

Lançamento dos fogos de artifício

• 9 Fogos de artifício profissionais geralmente são lançados pelas mesmas empresas que os fabricam. Se uma peça definida (uma exibição baseada no solo que forma uma imagem ou palavras com foguetes coloridos chamados de lanças) deve ser usada, o desenho a ser formado é esboçado em papel milimetrado e enviado aos carpinteiros que constroem uma moldura de madeira com finas ripas de madeira na forma do design. Se a música acompanhar os fogos de artifício, o tempo da exibição é planejado para coincidir com o ritmo da música.
• 10 Várias horas antes do início do show (ou alguns dias antes, para um show muito grande), a equipe chega com todo o equipamento necessário, incluindo extintores de incêndio e estojos de primeiros socorros. Os morteiros para lançar os projéteis são colocados em seus devidos lugares. Os grandes são colocados em buracos cavados no solo ou em tambores de aço cheios de areia. Argamassas menores são colocadas em prateleiras de madeira. A carcaça adequada para cada argamassa é carregada no local. As armações para as peças do jogo são montadas, as lanças são fixadas nas ripas e os fusíveis são fixados nas lanças. Quando o visor começa, as lanças e morteiros são acesos nos momentos adequados, seja com sinalizadores de mão longos ou com fios elétricos presos a um quadro de comando central. Após o show, a equipe destrói com segurança todos os insucessos não detonados.

Controle de qualidade

O fator de controle de qualidade mais importante na fabricação de fogos de artifício é a segurança. As fábricas de fogos de artifício são protegidas de intrusos por cercas de arame, arame farpado portões trancados, portas de aço e fechaduras à prova de violação. Dentro dessas fábricas, vários cuidados são tomados para evitar acidentes.

A eletricidade é o maior perigo. Uma única faísca pode detonar uma sala cheia de explosivos. Todas as tomadas elétricas estão localizadas fora do prédio. Para evitar a geração de eletricidade estática, todos os trabalhadores devem usar roupas 100% algodão. Eles tocam uma placa de cobre antes de entrarem em um prédio para remover qualquer eletricidade estática que possam estar carregando. Tiras elásticas com fios que vão até o piso de grafite são usadas ao redor das panturrilhas do trabalhador, para drenar a eletricidade estática para as hastes de aterramento enterradas sob o prédio. Todo o trabalho é interrompido e todos os trabalhadores deixam o prédio se houver a possibilidade de uma tempestade elétrica se aproximando.

Muitas outras medidas de segurança são usadas. Todo o trabalho é feito manualmente, para evitar máquinas que possam produzir calor ou faíscas. No inverno, os edifícios são aquecidos com água quente em vez de ar quente, o que pode causar uma explosão. Os prédios são pequenos, então ninguém está a mais de um ou dois passos de uma saída. Todas as saídas têm portas que se abrem ao menor toque. Os produtos químicos explosivos nunca são misturados quando molhados, porque quando secam podem liberar gases que podem incendiá-los.