A determinação da massa específica no etanol combustível

O método do densímetro digital de bancada para determinação da massa específica e do teor alcoólico do etanol combustível.

Da Redação –

etanol

Define-se o etanol como o biocombustível proveniente do processo fermentativo de biomassa renovável, destinado ao uso em motores a combustão interna, e que possui como principal componente o etanol, o qual é especificado sob as formas de etanol anidro combustível e etanol hidratado combustível. Sua massa específica é a massa por unidade de volume de uma substância a uma determinada temperatura. Já o teor alcoólico é o percentual em base mássica (% m/m) ou volumétrica (% v/v) de álcool em etanol combustível.

O etanol hidratado é usado diretamente no abastecimento de veículos automotores. É o álcool adquirido pelo consumidor no posto de abastecimento, para os veículos a etanol ou para os veículos com motor flex. Se o consumidor possuir um veículo com motor flex ele pode utilizar exclusivamente o etanol hidratado.

O Brasil está entre os maiores produtores e exportadores de etanol combustível do mundo. Parte da consolidação do etanol no país foi a criação do Programa Nacional do Álcool, o Pró-Álcool, em 1975.  A iniciativa visava diminuir a dependência nacional em relação ao petróleo, em contexto de Crise do Petróleo, quando os países árabes membros da Opep (Organização dos Países Exportadores do Petróleo) aumentaram rapidamente o preço do barril do combustível em resposta a Guerra do Yom Kippur, conflito que envolveu Egito e Síria contra Israel.

A NBR 15639 de 11/2016 – Etanol combustível – Determinação da massa específica e do teor alcoólico por densímetro digital de bancada especifica o método do densímetro digital de bancada para determinação da massa específica e do teor alcoólico do etanol combustível. Já a NBR 5992 de 11/2016 – Etanol combustível – Determinação da massa específica e do teor alcoólico por densímetro de vidro especifica o método do densímetro de vidro para determinação da massa específica e do teor alcoólico do etanol combustível.

O planejamento do ensaio deve identificar os riscos relacionados às tarefas a serem executadas, bem como a descrição das medidas de proteção necessárias e a estrutura do treinamento específico. Dependendo do ensaio, pode ocorrer exposição a risco de acidentes, doenças e danos ambientais, que exigem a aplicação de medidas preventivas e corretivas específicas.

Recomenda-se que, antes da realização do ensaio, as seguintes medidas sejam observadas: identificar os produtos químicos que serão utilizados no ensaio; analisar as fichas de informações de segurança de produtos químicos (FISPQ), de forma a identificar os riscos e definir os equipamentos de proteção coletiva (EPC) e/ou individual (EPI) adequados; ter em mente que a exposição ocupacional a produtos químicos ocorre, principalmente, através da via respiratória e, secundariamente, pela pele e via digestiva.

A aparelhagem usada é um densímetro digital, com resolução de 0,0001g/cm³ ou melhor. O sistema integrado de controle de temperatura da amostra, com variação máxima de ± 0,05°C. Realizar o procedimento de acordo com as instruções do fabricante.

A verificação diária da aparelhagem inclui inserir a temperatura de ensaio de 20,0°C no densímetro digital. Introduzir água destilada ou deionizada na célula de medição, não permitindo a formação de bolhas de ar. Aguardar a estabilização da leitura da massa específica e anotar o resultado a 20,0°C.

E como executar a limpeza da célula? Se o resultado da massa específica atender ao recomendado pelo fabricante, executar a análise da amostra. Se o resultado da massa específica não atender ao recomendado pelo fabricante, repetir os procedimentos de 4.2.1 a 4.2.5. Se, após a repetição, o resultado continuar não atendendo, proceder a verificação do equipamento conforme o recomendado pelo fabricante no seu manual de operação. Inserir a temperatura de ensaio de 20,0 °C no densímetro digital.

Introduzir a amostra de etanol combustível na célula de medição, não permitindo a formação de bolhas de ar. Aguardar a estabilização da leitura da massa específica e anotar o resultado a 20,0°C. Para executar a limpeza da célula, realizar cálculos, converter o valor obtido em 4.3.3 para quilogramas por metro cúbico. Obter o teor alcoólico a 20°C a partir da massa específica obtida em 4.4.1, utilizando o programa Tabelas Alcoolométricas, parte integrante desta norma no CD.

Se necessário obter o fator de correção de volume, a partir da massa específica obtida em 4.4.1, utilizando o programa Tabelas Alcoolométricas, informando a temperatura de estocagem. O programa Tabelas Alcoolométricas foi desenvolvido com base nas equações apresentadas no Anexo A. Expressar o valor da massa específica a 20°C, em quilogramas por metro cúbico (kg/m³), com uma casa decimal; o teor alcoólico em percentual em base mássica (% m/m) e/ou base volumétrica (% v/v) com uma casa decimal.

A aparelhagem para o outro ensaio, é uma proveta de vidro transparente sem escala, com diâmetro interno pelo menos 25mm maior que o diâmetro externo do densímetro. A altura da proveta deve ser tal que o densímetro flutue na amostra com pelo menos 25mm de espaço entre a extremidade inferior do densímetro e o fundo da proveta.

Depois disso, imergir o termômetro e prendê-lo na borda da proveta com um dispositivo apropriado, sem que ele toque nas paredes da proveta, aguardar a estabilização e anotar a temperatura de ensaio inicial. Imergir o densímetro na amostra, efetuando um leve movimento giratório, para que entre rapidamente em equilíbrio e flutue livremente sem tocar a parede da proveta, evitando molhar a haste acima do nível provável de flutuação.

Atingida a posição de equilíbrio do densímetro, fazer a leitura na escala, ao nível de interseção do plano da superfície livre do líquido com a haste. Anotar a massa específica indicada pelo densímetro e a temperatura de ensaio final. Se a diferença entre a temperatura inicial e final da amostra for superior a 0,5°C, repetir o ensaio.

Ao contrário da gasolina, o etanol é uma substância pura, composta por um único tipo de molécula: C2H5OH. Na produção do etanol, no entanto, é necessário diferenciar o etanol anidro (ou álcool etílico anidro) do etanol hidratado (ou álcool etílico hidratado). A diferença aparece apenas no teor de água contida no etanol: enquanto o etanol anidro tem o teor de água em torno de 0,5%, em volume, o etanol hidratado, vendido nos postos de combustíveis, possui cerca de 5% de água, em volume (embora a especificação brasileira defina essas características em massa, o comentário feito expressa os dados em volume, para harmonização da informação com a prática internacional).

Na produção industrial do etanol, o tipo hidratado é o que sai diretamente das colunas de destilação. Para produzir o etanol anidro é necessário utilizar um processo adicional que retira a maior parte da água presente. Cerca de 80% da produção brasileira de etanol tem como destino o uso carburante, 5% é destinado ao uso alimentar, perfumaria e alcoolquímica e 15% para exportação.

Enfim, o etanol pode ser usado como combustível de veículos em três maneiras: etanol comum, etanol aditivado e etanol misturado à gasolina. O etanol comum é o álcool hidratado, mistura de álcool e água que precisa ter de 95,1% a 96% de graduação alcoólica.

O etanol aditivado é o álcool hidratado com aditivos que proporcionam melhor rendimento e um desgaste menor do motor. Já o etanol misturado à gasolina é álcool anidro, álcool com graduação alcoólica de no mínimo 99,6%, praticamente álcool puro. Em alguns casos, ocorre também a adulteração do álcool comum com substâncias que tornam o produto mais barato, o que é chamado de etanol adulterado.

Vender etanol adulterado é ilegal, e o uso dele no veículo pode causar diversos malefícios ao motor e ao meio ambiente. Os três tipos de etanol são a mesma substância (C2H6O), mudando apenas a graduação alcoólica, no caso do etanol anidro e hidratado, o uso de aditivos, diferença entre etanol hidratado comum e aditivado, ou a adição de substâncias ilegais, etanol adulterado.



Categorias:Metrologia

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