Apresentação1 - proj. Final

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    01-Jul-2015

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<p>UNIVERSIDADE AGOSTINHO NETO FACULDADE DE ENGENHARIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUMICA</p> <p>TESE DE LICENCIATURA EM ENGENHARIA QUMICA</p> <p>INFLUNCIA DO METANOL E ACETATO DE ETILO NA ESTABILIZAO DO ALCATRO DA MADEIRA DE EUCALIPTO</p> <p>Maria Rita Matoso Francisco da Silva Orientador: Dr. Benigno Labrada Vzquez</p> <p>Luanda, Outubro de 2010</p> <p>Estrutura I. Breve introduo sobre a importncia e aplicaes do alcatro de madeira de Eucalipto. Introduo terica Implementao do desenho experimental Anlises e discusso de resultados Concluses Recomendaes</p> <p>II. III. IV. V. VI.</p> <p>O alcatro da madeira de eucalipto obtido como subproduto na produo do carvo vegetal, o seu uso como combustivel apresenta srias limitaes devido s considerveis alteraes das suas propriedades fsicas durante o processo de armazenamento, dependendo do tempo e da temperatura a que est submetido</p> <p>Segundo Diebold e Czernil/1997/ a causa da deteriorao basicamente um processo de polimerizao por policondensao que conduz a formao de grandes molculas. Esta afirmao prope que as reaces de esterificao que ocorrem entre os componentes do alcatro possuem grupos funcionais como: OH; CO ; CHO ; e CO2H.</p> <p>O aproveitamento de resduos slidos orgnicos um tema que vem assumindo grande relevncia na actualidade. As espcies de eucalipto apresentam excelente potencial em funo de sua diversidade, adaptabilidade, alta produtividade e caractersticas fsico-mecnicas.</p> <p>Considerando que as subtncias como alcois, sters e gua , poderiam ter uma aco estabilizante sobre o bio-leo (alcatro) se fossem adicionados a este em propores adequadas, foram realizados estudos que demonstram uma diminuio de envelhecimento do bio-leo.</p> <p>Problema Cientifico:Processo de envelhecimento do alcatro quando este armazenado por longo tempo e elevada temperatura.</p> <p>Hiptese:</p> <p>Usando aditivos como steres e lcoois de baixo peso molecular possvel deter ou diminuir o envelhecimento do alcatro da madeira de eucalipto.</p> <p>OBJECTIVOS Objectivo Geral:Estabelecer a influncia que produz a adio de metanol e acetato de etilo sobre a viscosidade e a densidade do alcatro obtido por pirlise de madeira de eucalipto armazenado a temperatura de 60C por um tempo de 8 horas.</p> <p>Objectivos Especficos:1 . Desenvolver uma reviso bibliogrfica sobre o processo de pirlisis, dos produtos obtidos neste, e de tcnicas de anlise estatstica de processo. 2 . Estabelecer a influncia que produz a adio de metanol e acetato de etilo sobre a variao do tempo de fluxo. 3 . Estabelecer a influncia que produz a adio de metanol e acetato de etilo sobre a variao da densidade.</p> <p>Tarefas1. Estabelecer um desenho experimental de mistura tendo como variveis de processo independentes as massas de metanol, acetato de etilo e alcatro, e como variveis resposta, o tempo de fluxo e a densidade.</p> <p>Principal contributo terico do projecto-Desenvolvimento matemtico permitindo atravs de tcnicas estatsticas o estudo do envelhecimento do alcatro da madeira de eucalipto.</p> <p>Principal contributo prtico do projecto- Estabilizao do alcatro da madeira de eucalipto a uma temperatura de 60C e tempo determinado de 8 horas para ser aproveitado como combustvel.</p> <p>REVISO BIBLIOGRFICA</p> <p>O aproveitamento de resduos slidos orgnicos um tema que vem assumindo grande relevncia na actualidade.</p> <p>A pirlise constitui uma atraente alternativa para aproveitamento de resduos agroflorestais com base na converso termoqumica em atmosfera no oxidante.</p> <p>Processo de pirliseA pirlise um mtodo de converso termoqumica da biomassa. Caracteriza-se pela degradao trmica do combustvel slido em ausncia de oxignio que conduz a produo de produtos slidos, lquidos e gases.</p> <p>Bio-leo o lquido negro obtido por meio do processo de pirlise, utilizado principalmente como combustvel para aquecimento e a gerao de energia elctrica.</p> <p>Influncia dos aditivosA metodologia para ao estudo da estabilidade, do bio-leo foi realizada com solventes puros como metanol e acetato de etilo, eleitos como aditivos partindo da hiptese de que o envelhecimento essencialmente uma reaco de policondensao entre lcoois ou fenis e cidos carboxilicos.</p> <p>Esta reaco de deteriorao poderia ser detida ou pelo menos diminuda utilizando lcoois e steres de baixo peso molecular de acordo com as seguintes reaces:A)RCO2H + CH3OH RCO2CH3 + H2O RCO2CH2CH3 + H2O R CO2CH3 + ROH RCO2CH2CH3 + ROH RCO2CH2CH3 + CH3CO2R</p> <p>B) RCO2H + CH3CH2OH C) RCO2R + CH3OH</p> <p>D) RCO2R + CH3CH2OH</p> <p>E) RCO2R + CH3CO2CH2CH3</p> <p>As reaces A) e B), ilustram o possvel modo de aco dos lcoois de baixo peso molecular como metanol e etanol ao combinar-se com os cidos de alto peso molecular, impedindo assim que formem combinaes com outros compostos de grande tamanho existentes no alcatro crude e que contenham grupos hidroxilos elevando assim a sua viscosidade. A)RCO2H + CH3OH RCO2CH3 + H2O RCO2CH2CH3 + H2O</p> <p>B) RCO2H + CH3CH2OH</p> <p>As reaces C) e D), podiam ocorrer entre grandes steres do alcatro e os lcoois estabilizantes, substituindo assim os grandes radicais por outros menores.C) RCO2R + CH3OH R CO2CH3 + ROH RCO2CH2CH3 + ROH D) RCO2R + CH3CH2OH</p> <p>A reaco E) traduz uma transesterifiacao que conduz a formao de molculas de menor tamanho no bio-leo.E) RCO2R + CH3CO2CH2CH3 RCO2CH2CH3 + CH3CO2R</p> <p>Projecto de misturasA planificao experimental foi feita seguindo um modelo de projecto de misturas que consta de sete trminos. O desenho mais comum um simples desenho axial, que consiste de dados experimentais, nas esquinas, no centro e metade dos eixos dos cantos para o centro.</p> <p>Exemplo:</p> <p>Matriz de um projecto simples axial de mistura de trs componentesNo. Corridas 1 2 3 4 5 6 7 Comp. A 1 0 0 0.6666 0.1667 0.1667 0.3333 Comp. B 0 1 0 0.1667 0.6666 0.1667 0.3333 Comp. C 0 0 1 0.1667 0.1667 0.6666 0.3334</p> <p>O programa Statgraphics</p> <p>Planilha de trabalho de statgraphics com a planificao experimental.</p> <p>Resultados experimentais realizados de acordo com projecto de mistura eleito:</p> <p>TRABALHO EXPERIMENTAL E ANLISE DE RESULTADOS.</p> <p>Trabalho ExperimentalMateriais: Viscosmetro de Ostwald Banho termoesttico Picnmetros Balana analtica Estufa</p> <p>Reactivos:Metanol Acetato de etilo e Alcatro ou bio-leo</p> <p>Mtodos: Medir o tempo de fluxo com o viscosmetro de Ostwald e a densidade com o picnmetro. A mistura aquecida 60C, e registada num termstato, conserv-la num tempo de 8 horas. A planificao experimental, realiza-se segundo um projecto de mistura.</p> <p>Matriz do projecto de mistura experimentalNo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A 1 0.8 0.8 0.9 0.9 0.8 0,866 66 1 0.8 0.8 0.9 0.9 0.8 0,866 66 B 0 0.2 0 0.1 0 0.1 0,066 67 0 0.2 0 0.1 0 0.1 0,066 67 C 0 0 0.2 0 0.1 0.1 0,066 67 0 0 0.2 0 0.1 0.1 0,066 67 Tempo Tempo Densida Variao Variaao Densidad fluxo fluxo de tempo de final inicial final inicial fluxo densidad 67 60.7 62.2 65.7 66.5 61.5 61 67.5 59.1 62.35 65.2 65.8 61.3 61.05 74 58.8 60.7 61.7 63.5 60.5 56 74.5 58.6 60.6 61.9 63.3 60.6 54.05 0.8995 0.8796 0.8948 0.8993 0.8946 0.8871 0.892 0.8993 0.8792 0.8946 0.8991 0.8948 0.8873 0.8922 0.8999 0.8794 0.8947 0.8992 0.8945 0.8869 0.8916 0.899 0.879 0.8944 0.8989 0.8946 0.8871 0.8917 7 -1.9 -1.5 -4 -3 -1 -5 7 -0.5 -1.75 -3.3 -2.5 -0.7 -7 0.0004 -0.0002 -1E-04 -1E-04 -1E-04 -0.0002 -0.0004 -0.0003 -0.0002 -0.0002 -0.0002 -0.0002 -0.0002 -0.0005</p> <p>Onde:</p> <p>A massa do alcatro. B massa de metanol. C massa de acetato de etilo</p> <p>Anlise dos resultados.Resultados de Modelo Completo para a varivel variao tempo de fluxo:</p> <p>-----------------------------------------------------------------------------------Modelo SE R-quadrado R-quadrado Ajust. -----------------------------------------------------------------------------------Linear 3.63566 27.76 14.63 Quadrtico 1.11786 95.03 91.93 Cbico Especial 0.699617 98.30 96.84</p> <p>Variao de Tempo de Fluxo para o Modelo Cbico Especial.-------------------------------------------------------------------------------------------------------------Fonte Soma de Quadrados Gl Quadrado Mdio F-Rateio P-Valor -------------------------------------------------------------------------------------------------------------Modelo Cbico Especial 197.846 6 32.9743 67.37 0.0000 Erro Total 3.42625 7 0.489464 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------Total (corr.) 201.272 13</p> <p>Superfcie de Contorno da Resposta para a varivel Variao do Tempo de Fluxo</p> <p>Superfcie de Resposta estimada para a varivel Variao do Tempo de FluxoSuperfcie de Resposta estimada para a varivel Variao de Tempo de FluxoVariao de Tempo de Fluxo</p> <p>9 6 3 0 -3 -6</p> <p>A=1.0</p> <p>C=0.2</p> <p>Variao de Tempo de Fluxo -6.0--4.5 -4.5--3.0 -3.0--1.5 -1.5-0.0 0.0-1.5 1.5-3.0 3.0-4.5 4.5-6.0</p> <p>B=0.2</p> <p>Resumo EstatsticoFrequncia = 14 Amostra mdia = -1.29643 Mdia da amostra = -1.825 Variao = 15.4825 Separao tpica = 3.93478 Erro padro = 1.05161 Mnimo = -7.0 Mximo = 7.0 Primeiro quartil = -3.3 Segundo quartil = -0.7 Fila intercuar. = 2.6 Assimetria = 1.28411 Assimetria tipi. = 1.96151 Curtose = 1.67408 Curtose tpificada = 1.2786 Coef. de variao = -</p> <p>303.509% Fila = 14.0 Soma = -18.15</p> <p>Os valores das curtoses apresentam um afastamento significante estando no intervalo de -2 a +2. O valor do coeficiente de curtose standard est dentro da fila esperada para os dados de uma distribuio normal.</p> <p>Contraste de Hiptese para TF2-TF1Amostra mdia = -1.29643 Mdia da amostra = -1.825 Contraste t Hiptese nula: mdia = 0.0 Alternativa: mdia no igual a zero Estatstico t = -1.2328 P-valor = 0.23948 No se despreza a hiptese nula para o Alpha = 0.05.</p> <p>Conclui-se com essa anlise que: P-Valor0,05 no se despreza a hiptese nula a favor da alternativa para 95 % de nvel de confiana, por isso o tempo de fluxo no troca quando a mistura submetida a temperatura de 60 0C e tempo de 8 h.</p> <p>Resultados do Modelo Completo para a varivel variao densidade:--------------------------------------------------------------------------------------------------------Modelo SE R-quadrado R-quadrado Ajust. --------------------------------------------------------------------------------------------------------Linear Quadrtico Cbico Especial 0,000195999 0,000100377 0,0000534522 47,74 90,03 97,53 38,24 83,80 95,41</p> <p>Anlise da varivel Variao da Densidade para o Modelo Cbico Especial.</p> <p>Fonte Soma de Quadrados Gl Quadrado Mdio F-Rateio P-Valor --------------------------------------------------------------------------------------------------------------Cbico Especial 7,88571E-7 6 1,31429E-7 46,00 0,0000</p> <p>Erro Total 2,E-8 7 2,85714E-9 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------Total (corr.) 8,08571E-7 13</p> <p>Superfcie de Contorno da Resposta para a varivel Variao da densidadeSuperficie de la Respuesta para la variable Variacin de Densidad A=1,0 D21-0,00046 -0,00036 -0,00026 -0,00016 -0,00006 0,00004 0,00014 0,00024 0,00034</p> <p>C=0,0</p> <p>B=0,0</p> <p>B=0,2</p> <p>A=0,8</p> <p>C=0,2</p> <p>0,00044</p> <p>Superfcie de Resposta estimada para a varivel Variao de densidade.</p> <p>Superficie de Respuesta para la variable Variacin de D ensidadA=1,0 Variacin de Densidad Variac in de Densidad -0,00046--0,00036 -0,00036--0,00026 -0,00026--0,00016 -0,00016--0,00006 -0,00006-0,00004 0,00004-0,00014 0,00014-0,00024 0,00024-0,00034 B=0,2 C=0,2</p> <p>(X 0,0001) 5,4 3,4 1,4 -0,6 -2,6 -4,6</p> <p>Resumo Estatstico.Frequncia = 14 Amostra mdia = -0,000128571 Mdia da amostra = -0,0002 Variao = 6,21978E-8 Separao tpica = 0,000249395 Erro padro = 0,0000666536 Mnimo = -0,0005 Mximo = 0,0004 Fila = 0,0009 Primeiro quartel = -0,0002 Segundo quartel = -0,0001 Fila intercuar. = 0,0001 Assimetria = 1,28226 Assimetria tipi. = 1,95868 Curtose = 1,87722 Curtose tpificada = 1,43375 Coef. de variao = -193,974% Soma = -0,0018</p> <p>Os valores das curtoses esto dentro do intervalo de -2 a +2. Estes parmetros determinam que as amostras tiverem um comportamento de distribuio normal.</p> <p>Contraste de Hiptese para DF-DIAmostra mdia =0.000128571 Mdia da amostra = -0.0002 Contraste t Hiptese nula: mdia = 0.0 Alternativa: mdia menor que zero Estatstico t = -1.92895 P-valor = 0.0379293 Despreza-se a hiptese nula para o Alpha = 0.05.</p> <p>Conclui-se com essa anlise que : P-Valor</p>