modelo para resumo expandido - Boletim Técnico da FATEC-SP

ESTRUTURAS PARA ENSINO EM ENGENHARIA
QUÍMICA: TESTE DE IMPACTADORES
Alisson J. de Amorim1, Leonardo F. Hernandez2*, Fábio P. Beraldo3, Maria Lúcia P. da Silva4*
1,2,4
Faculdade de Tecnologia de São Paulo – FATEC-SP
3,4
Escola Politécnica da USP
*[email protected], [email protected]
1. Introdução
Fontes naturais e industriais estão constantemente
emitindo partículas para a atmosfera. Os diâmetros
destas partículas podem variar desde dezenas de
ângstrons a muitos micrômetros, e são causa de grandes
problemas ambientais ou de saúde. [1]. Assim, tornamse necessários a coleta e o estudo destas partículas, o
que geralmente é feito por impactadores, mas
utilizando-se técnicas de separação onerosas. Portanto,
tais técnicas são pouco utilizadas para ensino.
Recentemente,
foram
testados
impactadores
miniaturizados para retenção de compostos orgânicos
voláteis (VOC’s) [2] e partículas [3] e seu fluxo também
foi avaliado com traçadores, sendo proposto o uso no
ensino de engenharia [4]. Por tratar-se de estruturas de
baixo custo, o objetivo deste trabalho foi avaliar o uso
de
impactadores
miniaturizados,
quanto
à
reprodutibilidade, no ensino de Engenharia Química e
estimar o custo para desenvolvimento de um Sistema de
Injeção em Fluxo (FIA) necessário para os testes.
que o custo aumenta proporcionalmente à medida que se
aumenta a complexidade dos equipamentos. Como
comparação, um protótipo tem custo aproximado de
US$ 7000, ainda utilizando detector de baixo custo,
como microbalança de quartzo [5]. No entanto, observase que o aumento do custo do equipamento se mantém
aquém ao aumento da complexidade do sistema, o que
mostra grande viabilidade de implementação para
ensino de engenharia.
Tabela I – Recurso para implementação de sistema FIA.
Componentes do conjunto
Custo (R$)
Bomba
40,00
Tubos de PE
20,00
Sistema
Tubos de silicone
20,00
FIA
Injeção
10,00
Rotâmetro
700,00
Estruturas
Impactador
20,00
Sistema de
Câmera digital
800,00
Imagens
Microscópio 2-100X
2000,00
Eficiência Balança analítica (4 díg.)
3000,00
2. Parte Experimental
Construiu-se um sistema FIA, constituído de bomba
impelidora para fluido, tubulações em materiais
poliméricos, orgânicos ou silicone, e sistema para
injeção de reagentes. Os impactadores fabricados são do
tipo “cascata” e foram produzidos de acordo com as
recomendações de Beraldo [3]. As análises foram em
fase gasosa utilizando ar como fluido. Como traçadores
foram utilizadas partículas, microesferas de vidro, com
diâmetros de 50μm, 13μm e 35 nm, sendo esta última
dispersa em solução aquosa. Testes com spray de água
também foram providenciados. Devido ao baixo volume
e nenhum impacto ambiental, o descarte foi feito
diretamente no esgoto. Para análise, utilizou-se sistema
de microscopia óptica convencional, e as imagens do
fluxo foram captadas por câmera digital. A retenção foi
avaliada por pesagem das estruturas.
3. Resultados e discussão
Foram feitos testes de retenção de partículas por
impactadores miniaturizados, utilizando-se sistema FIA.
O impactador mostrou reprodutibilidade e eficiência de
100% na retenção de partículas de 50μm e 13μm de
diâmetro, mas não para 35 nm. Para 50μm pode ocorrer
ruptura da estrutura. A Figura 1 mostra imagens por
câmera digital do empacotamento das partículas de
50μm, o que levou à ruptura. A Tabela 1 sumariza o
recurso financeiro necessário para implementação de
sistema visando ensino de engenharia e química. Vale
salientar que parte do aparato necessário faz parte de
laboratórios convencionais de ensino. Pode-se observar
Figura 1 – Retenção de partículas por impactador: a)
antes e; b) após ruptura da estrutura.
4. Conclusões
A utilização de estruturas de baixo custo para ensino
de engenharia é promissora e mostrou-se viável para
instituições de ensino técnico ou superior com poucas
fontes de recurso.
5. Referências
[1] D. L. Fox, Air pollution, Anal. Chem., 67, 183R188R, 1995.
[2] A. P. Nascimento Filho et al., Materials Research,
Vol.9, n. 1, in press, 2006.
[3] F. P. Fabio et al., 11º IMCS, A-333, Itália, 2006.
[4] M. L. P. Silva, et al., 9º International Conference on
Engineering Education, Sess. M3G, Pto. Rico, 2006.
[5] L. C. Santos et al., Revista Brasileira de Aplicações
de Vácuo, aceito e aguardando publicação.
1
Aluno de IC.