Lanterna a gás

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Antecedentes

Um lampião a gás é um dispositivo leve e portátil que fornece luz brilhante e eficiente ao mesmo tempo que protege seu conteúdo do vento e da chuva. Moradores rurais e pessoas ao ar livre confiam nas variações do moderno lampião a gás há cerca de 100 anos, permitindo acesso a celeiros, cabanas, acampamentos e caminhos arborizados além do dia.

Esse estilo de lanterna é mais prático do que seus ancestrais porque opera com base no princípio da incandescência - em vez disso, depende da luz produzida pelo calor. As mantas aquecidas de um lampião a gás emitem muito mais luz do que a chama de uma lamparina a óleo, proporcionando melhor visibilidade em uma área maior. Os mantos são cascas de tecido quimicamente saturadas que, quando aquecidas pela chama da lanterna, se tornam uma fonte poderosa de luz branca - até 300 velas, ou o equivalente aproximado de uma lâmpada de 300 watts.

História

Por um número incontável de anos, a chama aberta foi a única fonte de luz controlada da humanidade. As primeiras lâmpadas de cerâmica da era romana eram pouco mais do que potes de barro com tubos para fornecer óleo vegetal a um pavio e bico. Séculos de desenvolvimento tentaram dominar o potencial da lâmpada, empregando variações de combustível e materiais de pavio para aumentar a eficiência, mas foi só no século XIX que os cientistas e inventores começaram a fazer grandes melhorias na qualidade da luz.

Na década de 1830, uma lâmpada portátil foi desenvolvida usando um mecanismo de pressão para forçar o óleo combustível para o queimador. Este conceito, combinado com a chegada do primeiro manto de trabalho durável em 1885, levou aos estilos modernos de lanternas portáteis usadas durante os últimos cem anos.

O químico austríaco Carl Auer von Welsbach é responsável pela invenção do moderno manto de tório. Por meio de seu trabalho com metais de terras raras, Auer von Welsbach descobriu que certos óxidos emitiam luz incandescente quando aquecidos. Os mantos originais de Welsbach vieram na forma de tecido de seda impregnado com óxidos de magnésio e lantânio. Seis anos depois, ele decidiu-se por uma mistura consistindo de 99% de tório, um metal branco prateado com um ponto de fusão de quase 6.000 ° F (3.300 ° C). Essa capacidade de resistir ao imenso calor permitiu que ele emitisse níveis mais elevados de luz branca brilhante. Os historiadores observam que o progresso de Auer von Welsbach nessa área foi parcialmente impulsionado por um senso de urgência de desenvolvimento; seu trabalho competia diretamente com o da luz elétrica incandescente.

Passariam-se décadas antes que um serviço elétrico confiável alcançasse fora das comunidades urbanas, e a demanda por luz utilizável aumentasse nas casas rurais e locais de trabalho. Um precursor da lanterna moderna foi conhecido como a Lâmpada Eficiente, fabricada pela Edward Miller Company, sediada em Connecticut. A Lâmpada Eficiente portátil usava um sistema de pressão para vaporizar a gasolina, misturá-la com o ar e acendê-la em um queimador para aquecer as mantas. Em 1900, o vendedor de máquinas de escrever de meio período W. C. Coleman encontrou uma Lâmpada Eficiente na vitrine de uma drogaria no Alabama. Fascinado pela intensidade da lâmpada, Coleman procurou seus donos e imediatamente começou a vender ele mesmo o produto. Dois anos depois, ele comprou os direitos do projeto, fez algumas melhorias e rebatizou-o de Lâmpada de arco Coleman. Durante a próxima década, variações de lâmpadas de manto de pressão surgiram de Coleman e vários concorrentes, incluindo a Western Lighting Company (agora Aladdin), cujo fundador foi inspirado de forma semelhante por um queimador de manto de querosene alemão chamado de "Practicus".

O Coleman Arc Lantern, lançado em 1914, foi o primeiro de uma longa sucessão de modelos de lanternas a gás portáteis. Capaz de iluminar um círculo de 100 pés (30 m) de diâmetro, o Arc Lantern apresentava uma capa de metal protetora para afastar o vento, a chuva e insetos curiosos. Sua alça (alça) e formato robusto permitiam que o Lanterna de Arco fosse facilmente carregado, pendurado em um galho ou viga ou colocado no chão.

As revisões da lanterna Arc deveriam permanecer em produção pelos próximos 53 anos. As melhorias iniciais na década de 1920 introduziram as "Lanternas Instant-Lite", que eliminaram a necessidade de pré-aquecer o gerador. Em modelos anteriores, o gerador teria que ser aquecido manualmente antes de vaporizar o combustível; isso envolvia segurar um fósforo ou um pedaço de feltro em chamas (geralmente embebido em combustível) contra ele. Inovações posteriores trouxeram lanternas multicombustíveis que queimavam querosene, gasolina, benzina, petróleo ou parafina. Avanços na metalurgia após a Segunda Guerra Mundial levaram a fontes de aço não corrosivas, ou tanques de combustível. O desenvolvimento e o uso de vidro resistente ao calor também resolveram um problema chave de design:um globo de vidro quente tendia a estilhaçar quando atingido por chuva fria.

As melhorias ao longo dos anos tornaram a lanterna tradicional mais brilhante, mais leve de carregar e mais simples de usar. Os modelos de partida elétrica mais recentes não exigem mais uma combinação. O combustível da garrafa de propano agora elimina a necessidade de aumentar a pressão manualmente. No entanto, mesmo considerando essas alterações, o design simples de uma lanterna portátil permaneceu essencialmente o mesmo desde as primeiras décadas deste século.

Matérias-primas

Os aços de alta qualidade constituem a maioria dos componentes de uma lanterna. A capa do ventilador e a fonte são geralmente de qualidade de extração, o que significa que o aço é flexível e não racha sob a pressão de uma prensa profunda. Várias ligas de latão são usadas para fazer peças do sistema de fornecimento de combustível; o grau usado para cada peça depende de quanto calor aquela peça em particular precisa suportar. Outras ligas de aço são usadas para peças menores, como fiança, colar e sistemas de pressão e ignição. A base vertical e os botões de controle nos modelos mais recentes são feitos de plástico moldado ou borracha.

Embora alguns globos sejam feitos de malha de metal, o vidro de borosilicato resistente ao calor ainda é o material mais usado na produção de globos. Freqüentemente vendido sob a marca Pyrex, o vidro é formado por uma combinação de areia de sílica e óxido bórico.

Os mantos consistem em uma malha de seda ou raiom saturada com vários produtos químicos. O tório ainda é comumente usado, mas frequentemente criticado - as aplicações para o tório ligeiramente radioativo incluem a fabricação de armas nucleares. Em resposta às preocupações com a segurança, os fabricantes nos Estados Unidos agora substituem o ítrio, elemento mais caro, mas não radioativo, que emite um tom mais amarelado.

Design

Os designs modernos são adaptados às diferentes necessidades. Embora a lanterna durável padrão das últimas décadas ainda desfrute de um mercado dedicado, os engenheiros de design agora consideram conveniência, utilidade e até mesmo preocupações cosméticas no desenvolvimento de novos modelos. Para campistas e escaladores sérios, uma classe de lanternas pequenas e leves está disponível; a saída de luz é mínima, mas a preocupação do consumidor neste caso é com a portabilidade. Para usos padrão, no entanto, os concorrentes de design experimentam aço de maior qualidade, melhor eficiência de combustível e uma carcaça mais resistente. Recursos como gaiolas de metal em todo o mundo, bombas de pressão auto-calibráveis, ignições elétricas e bases de borracha antiderrapantes estão se tornando aspectos de um novo padrão de produção para lanternas a gás. Os próprios mantos também foram submetidos a melhorias na forma, no material e no tamanho.

O processo de fabricação

Fabricação de componentes de aço

• 1 Para formar aço fundido, o minério de ferro é fundido com coque, uma substância rica em carbono que surge quando o carvão é aquecido no vácuo. Dependendo da liga, outros metais como alumínio, manganês, titânio e zircônio também podem ser introduzidos. Depois que o aço esfria, ele é formado em folhas entre os rolos de alta pressão e distribuído para a fábrica.
  Uma lanterna de propano de manto duplo.
  
• 2 Nesse local, as prensas de metal moldam o aço nas peças adequadas. Esse processo não é totalmente mecanizado, entretanto; operações manuais de várias etapas são necessárias para mover o aço de uma prensa para outra.

Esmaltar o aço

• 3 Isso geralmente é feito por meio de "e-dip", um processo à base de água usado para dar às lanternas suas cores características. Os componentes de aço são limpos e ajustados manualmente em uma grande esteira. Essas peças, então, recebem uma carga elétrica, que determina a espessura da tinta ao ser mergulhada e garante um revestimento uniforme.
• 4 Depois de mergulhar o primer, a tinta e o acabamento, as peças são secas ao forno. No entanto, como o e-dipping é caro, componentes menores geralmente são esmaltados por um pulverizador de tinta automático. Este é um processo no qual a eletricidade estática atrai tinta para o objeto, minimizando o excesso de pulverização e as toxinas transportadas pelo ar. Uma quantidade significativa de mão de obra está envolvida neste método, que requer que as peças sejam penduradas em ganchos antes da esmaltação.

Fabricação das peças de plástico

• 5 Pequenas peças de plástico, como botões e maçanetas, geralmente são feitas por fornecedores externos. Para formar esses objetos, pelotas de plástico são adicionadas ao funil de uma máquina de moldagem por injeção. O plástico é derretido e um parafuso hidráulico empurra a substância através de um bico, onde é injetada em um molde pré-formado, mantida sob pressão e resfriada. A equipe da fábrica transporta as peças acabadas, mas o processo é totalmente automatizado.

Fazendo os globos

• 6 A produção do globo envolve uma roda horizontal de múltiplas cavidades, geralmente com seis moldes. O vidro de borossilicato quente é empurrado em forma de tubo para fora de um bico alimentador e para a roda. Uma camada de ar comprimido é então soprada contra os moldes e a roda é girada, formando um globo. As bordas do vidro são disparadas automaticamente e o vidro é deixado para esfriar.

Fazendo os mantos

• 7 O fio de seda ou sintético é enviado para a fábrica pelos fornecedores, com o restante da produção sendo feito internamente. A delicadeza dos mantos exige que a "meia" seja feita à mão com o auxílio de máquinas de costura, com alguns sistemas automatizados de esteiras empregadas para movimentar o processo com mais eficiência.
• 8 O pessoal da fábrica então pendura as mantas inacabadas em preparação para uma imersão química automática. Os processos de impregnação química variam e geralmente são considerados segredos comerciais pelos fabricantes de manto.

Montagem

• 9 Antes de a lanterna ser totalmente montada nas linhas transportadoras principais, um processo chamado submontagem reúne as partes menores e as conecta em sistemas maiores. A montagem principal envolve uma "linha quadrada", um transportador de quatro lados operado por três ou quatro pessoas. As peças pré-montadas, como os sistemas de combustível e pressão, são aparafusadas à fonte. Ao longo da linha, os trabalhadores usam porcas e parafusos para completar a fase final de montagem, que envolve montar o colar e conectar o globo, o ventilador e o fiador.

Controle de qualidade

A característica que os compradores procuram consistentemente em uma lanterna é a durabilidade. Espera-se que esses produtos durem, sem problemas, por décadas. Devido a esses padrões, a inspeção visual e mecânica é necessária em cada etapa. Durante o processo de design, as equipes internas de garantia de qualidade discutem e solucionam problemas em um esforço para formar especificações individuais para cada produto. Isso inclui os níveis de classificação exigidos de materiais, protocolo de inspeção e gerenciamento de pressão e temperatura do maquinário. Os fabricantes também devem cumprir a regulamentação governamental; esses padrões incluem aqueles relacionados à segurança ocupacional, emissões e transporte e embalagem de produtos contendo combustíveis potencialmente voláteis.

Subprodutos / resíduos

Nenhum subproduto resulta da fabricação de lanternas a gás. O desperdício é mínimo devido ao fato de que grande parte dos materiais de produção podem ser reaproveitados. O ítrio usado nas mantas, por ser bastante caro, é conservado e reciclado para fins de eficiência. As ligas metálicas são recicladas tanto quanto possível, mas os resíduos constituem um exemplo de sobras industriais. Os únicos exemplos de resíduos perigosos são chamados de VOCs (compostos orgânicos voláteis), que são formados no processo de esmaltação. No entanto, as tecnologias usadas neste estágio são projetadas para manter os níveis de VOC ao mínimo e o mais abaixo dos limites do governo quanto possível.

O Futuro

Quando novas tecnologias se tornam disponíveis, as equipes de pesquisa e desenvolvimento apresentam essas opções à equipe de engenharia e design, que então decide se vai incorporá-las a um produto. Os lampiões a gás, no entanto, são menos suscetíveis a mudanças drásticas devido ao seu design simples. Embora as lanternas que usam fontes de luz alternativas sejam amplamente vendidas, empregando bateria, energia elétrica e solar, o apelo rústico e utilitário de uma lanterna a gás provavelmente evitará que o produto passe por qualquer grande revisão do sistema. No entanto, novas possibilidades de materiais e facilidade de operação são sempre uma prioridade significativa.

Onde aprender mais

Livros

Hobson, Anthony. Lanternas que iluminaram nosso mundo, livro dois. Nova York:Golden Hill Press, 1997.

Outro

"Uma breve história da lâmpada de pressão do manto incandescente." Página da Web ilimitada de lâmpadas de pressão. 1998. Dezembro de 2001. .

Coleman Company, Inc. Uma breve história do uso de lâmpadas e lanternas Coleman. Panfleto, 1980.

"Dr. Carl Auer von Welsbach:Retrato." Página do Museu Auer-von-Welsbach. Dezembro de 2001. .

"Por uma lanterna melhor - bórax." Página da Web do Corning Museum of Glass. Dezembro de 2001. .

Entrevista oral com Richard Long, Engenheiro Sênior da Coleman Company, Wichita, KS. Dezembro de 2001.

Kate Kretschmann

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