Desafio profissional a2 2014 2 eng2 r04

Desafio profissional a2 2014 2 eng2 r04

FACULDADE ANHANGUERA EDUCACIONAL

Campus Osasco

Engenharia Civil - Semipresencial

Cálculo I, Química e Estatística

Cesar Henrique Bognar Serrano – RA: 8978192914

Felipe Barbosa Felix – RA: 9369953544

Henrique dos Santos – RA: 8521933613

Rodrigo Pompeo – RA: 1299222631

Tiene Shiki – RA: 9367304948

Desafio Profissional – 3º Bimestre

Tutor: Genildo Silva de Souza

São Paulo, 16/09/2014

INTRODUÇÃO

Investigação do teor percentual de álcool etanol na gasolina através da extração por polaridade.

Um dos solventes utilizados com frequência é o etanol (um tipo de álcool produzido pela fermentação da cana-de-açucar). Segundo a Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), a porcentagem obrigatória de etanol anidro combustível que deve ser adicionado na gasolina é de 20%, sendo que a margem de erro é de 1% para mais ou para menos. Discussões recentes estudam o aumento desse percentual para 25%.

Isso é feito porque o etanol desempenha, nessas proporções, um papel antidetonante da gasolina, isto é, ele aumenta o seu índice de octanagem. A octanagem consiste na resistência à detonação de um determinado combustível. Quanto mais elevada a octanagem, maior será a capacidade do combustível ser comprimido, sob altas temperaturas, na câmara de combustão sem que ocorra a detonação. Isso se justifica porque o poder calorífico do etanol é menor que o da gasolina. Além disso, a gasolina com etanol libera menos monóxido de carbono para o meio ambiente, contribuindo para a qualidade do ar.

PASSO 1:

Ampliação dos conhecimentos e desenvolvimentos experimentais.

Composição da Gasolina Básica

A gasolina é um combustível fóssil produzida a partir do petróleo, constituído basicamente por hidrocarbonetos e, em menor quantidade, por produtos oxigenados. Esses hidrocarbonetos são, em geral, mais "leves" do que aqueles que compõem o óleo diesel, pois são formados por moléculas de menor cadeia carbônica (normalmente de 4 a 12 átomos de carbono).

Além dos hidrocarbonetos e dos oxigenados, a gasolina contém compostos de enxofre, compostos de nitrogênio e compostos metálicos, todos eles em baixas concentrações. A faixa de destilação da gasolina automotiva varia de 30 a 215ºC.

A gasolina atualmente disponibilizada em nosso país para o consumidor final é aquela que possui compostos oxigenados em sua composição, normalmente álcool etílico anidro.

Legislação Vigente no Brasil

Foi publicado no Diário Oficial da União, em 1º de março de 2013, a Portaria MAPA (Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento) Nº 105, conforme a Resolução CIMA (Conselho Interministerial do Açúcar e do Álcool) Nº 1, de 28 de fevereiro de 2013, na qual fica estabelecido que, a partir da zero hora do 1º de maio de 2013, o percentual obrigatório de etanol anidro combustível na gasolina é de vinte e cinco por cento (25%).

Adulterações no Combustível Comercializado no Brasil

Para a imensa maioria dos carros de passeio vendidos hoje no Brasil, essa alteração não terá efeitos colaterais e passará despercebida, pois os motores flex predominam no mercado nacional. E estes podem queimar álcool ou gasolina misturados em qualquer proporção. Um detalhe curioso é que muitos dos carros trazidos do México já são projetados para funcionar com E85, uma mistura de 85% de etanol anidro e 15% de gasolina pura. Mesmo os importados novos movidos apenas a gasolina estão bem preparados contra a corrosão. As sedes de válvulas, bicos injetores, coletores e bombas de combustível usam muito plástico e metais nobres, que podem trabalhar com mais de 30% de álcool sem maiores danos por oxidação.

Carros antigos e equipados com carburador são os que mais sentem a adulteração. Os velhos motores não conseguem identificar essa mistura e podem ter alguma perda de desempenho. Nos dias muito frios, o efeito colateral é a dificuldade na partida. Em todos os automóveis — flex ou a gasolina, novos ou antigos — o maior inconveniente dos 25% de etanol na gasolina é um ligeiro aumento de consumo. Isso se dá porque o álcool tem poder calorífico menor do que a gasolina. Explicando: o etanol produz menos energia na hora da explosão. Assim, o motor precisa de mais quantidade de combustível para fazer seu trabalho. Quem faz medições constantes poderá notar o rendimento menor de um tanque. Dessa forma, o dono do carro pagará mais por menos energia.

Problemas Ambientais Relacionado ao uso de Combustível Fóssil

Existem três grandes tipos de combustíveis fósseis como o carvão, petróleo e o gás natural. O nome fóssil surge pelo tempo que demora à sua formação, vários milhões de anos. Estes recursos que agora se utilizam foram formados à 65 milhões de anos.

O uso destes recursos geraram naturalmente grandes impactos na evolução do Homem, tanto para o melhor, a nível social, tecnológico, econômico e uma grave consequência para o meio ambiente. As grandes consequências surgem com o uso deste tipo de combustíveis, como a contaminação do ar pela sua combustão, sendo mesmo um problema para a saúde pública.

Gases como o dióxido de carbono são considerados poluentes por agirem diretamente com o efeito de estufa, aumentando assim o aquecimento global, não deixando dissipar o calor gerado pelos raios solares. Este aumento de temperatura é sentido nos dias que correm, e provavelmente trará consequências de dimensões catastróficas se nada for feito em contrário.

Benefícios Ambientais quando da adição de Biocombustível

Em comparação com a gasolina disponível no mercado, o etanol apresenta uma concentração média 100 vezes menor de enxofre, o que se reflete no fato de que o etanol praticamente não gera a emissão dos óxidos de enxofre, importante poluente, para a atmosfera. Outra vantagem é que os compostos orgânicos gerados na queima dos combustíveis são consideravelmente menos tóxicos com o etanol. A emissão de partículas de carbono na faixa respirável também é substancialmente menor com o etanol.

Contudo, o maior benefício do uso do etanol é a enorme redução na emissão de gás carbônico (CO2), principal gás responsável pelo Efeito Estufa, que vem impactando o clima em todo o mundo. Em comparação com a gasolina, o etanol possibilita a redução de aproximadamente 90% da emissão de CO2 ao longo do seu ciclo de vida (produção, transporte e uso final). Estimativas da Unica indicam que o uso do etanol nos veículos flexíveis, de março de 2003 (quando esses veículos foram lançados no mercado) até março de 2012, evitou a emissão de cerca de 190 milhões de toneladas de CO2 para a atmosfera.

Para se conseguir esse mesmo resultado apenas com o plantio de árvores nativas seria necessário o plantio de aproximadamente 1,3 bilhão de árvores, e o resultado demoraria 20 anos para ser atingido (20 anos é o período do crescimento das árvores adotado no estudo, quando a absorção de CO2 pelo processo de fotossíntese é mais intenso). O aumento do teor de etanol na gasolina, de 20% para 25%, melhora o desempenho ambiental do combustível.

Ensaio Experimental

Figura 01 – Amostra de Gasolina

A figura 01 representa o início do experimento. São colocados 50 mL. de gasolina em uma proveta.

Figura 02 – Massa da Gasolina

A figura 02 apresenta a massa correspondente aos 50 ml. de gasolina.

Em seguida adicionou-se 50 ml. de água destilada.

Após agitação e repouso da mistura, obtivemos os resultados abaixo.

Figura 03 – Mistura da Gasolina com Água Destilada após repouso

A densidade da água é maior do que a densidade da gasolina, assim, quando efetuamos a mistura, a água ficou por baixo.

Quando os dois materiais foram misturados, ocorreu um aumento do volume da fase aquosa, correspondente a 62 ml. na Figura 03. Isso aconteceu porque o etanol dissolvido na gasolina, por possuir uma maior afinidade com a água em função da polaridade, foi solubilizado na água.

Esse fato é provocado porque as cargas elétricas não são distribuídas de uma forma homogênea, fazendo com que partes distintas das moléculas fiquem positivas e outras negativas. As moléculas que possuem cargas elétricas deslocadas são denominadas polares e as que não possuem são apolares. Substâncias polares podem interagir entre si, já que suas extremidades polares podem atrair as extremidades de cargas opostas das moléculas de outras substâncias. Já moléculas apolares não interagem da mesma forma com moléculas polares de outras substâncias, pois elas não conseguem romper as ligações entre as moléculas polares dessas outras.

Figura 04 – Massa da Mistura

Calculando a porcentagem de etanol na gasolina.

A diferença (62 ml. – 50 ml. = 12 ml.) é a quantidade de etanol que está presente em 50 ml. de gasolina. Portanto temos:

50 ml. de gasolina – 100%

12 ml. de etanol - X

X = 24%

PASSO 2:

Atividade experimental e coleta de dados.

Nesta fase, iremos analisar os dados experimentais que nos proporcionam identificar o percentual de álcool na gasolina.

Valores obtidos para 8 postos de combustível.

Tabela 01 – Levantamento dos Postos de Gasolina

Calculando a diferença entre os volumes inicial e final da amostra de gasolina é possível determinarmos o percentual de álcool encontrado em cada amostra.

E aplicando o cálculo de densidade (Densidade = Massa da Amostra / Volume da Amostra), obtivemos os seguintes dados:

Tabela 02 – Cálculo do percentual de Álcool e Densidade da Amostra

PASSO 3:

Análise estatística.

Com os dados coletados nas amostras, construímos uma tabela de frequência dos percentuais de álcool detectados.

Tabela 03 – Tabela de Frequência

Com a Tabela 03, identificamos a quantidade de elementos da amostra (n), igual a 8.

Figura 05 – Histograma

Com o histograma apresentando a frequência dos percentuais de álcool detectados, visualizamos e identificamos as seguintes informações:

Cálculo média:

MÉDIA = todos valores / número de dados = 168 / 7 = 24

Cálculo moda:

MODA = elemento que mais repete = 23

Cálculo mediana:

MEDIANA = elemento do meio = 24

PASSO 4:

Taxa de variação da densidade em função do percentual de álcool.

Com os dados encontrados na Tabela de Frequência, e o cálculo da Densidade (Massa da Amostra / Volume da Amostra), geramos o seguinte gráfico representado abaixo:

Figura 06 – Gráfico Densidade do Combustível em função do Percentual de Álcool.

PASSO 5:

Conclusão da análise dos dados.

As possibilidades do experimento envolvendo a extração de etanol em fase aquosa foram expandidas, permitindo relacionar propriedades físicas e químicas com a identificação e quantificação de substâncias.

Na aplicação em sala de aula, verificou-se um aprimoramento dos conceitos de densidade, solubilidade e teor, que foram abordados a partir da estrutura das moléculas envolvidas.

A comparação do teor de álcool obtido com aqueles expressos na legislação vigente mostrou a importância de realizar análises para controlar a qualidade dos produtos.

Analisando as amostras realizadas, a média do percentual de álcool no combustível está dentro da Legislação vigente no Brasil.

Hoje os motores dos veículos estão preparados para receber combustíveis com percentuais elevados de álcool sem comprometer ou degradar seu funcionamento.

Observamos também os benefícios ambientais que esta mistura trará a um longo prazo.

Concluímos que é benéfico a mistura do álcool nos combustíveis.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

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http://ambiente.kazulo.pt/5000/combustiveis-fosseis-e-poluicao.htm

http://www.noticiasautomotivas.com.br/quais-os-beneficios-do-aumento-de-etanol-na-gasolina/

HESS, S. Experimentos de Química com materiais domésticos. São Paulo: Moderna, 1997.

MOLINI, A. MARIA ETANOL - álcool multifuncional. Um estudo investigativo através da experimentação. Londrina, 2010.

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