Análise térmica: TGA

A equipe Verde Engenharia, além de realizar os ensaios mecânicos nas estruturas de Polietileno de alta densidade (PEAD) e Policloreto de vinila (PVC), realizou também análises térmicas para certificar-se de que os materiais escolhidos para a construção do biodigestor resistiriam às condições de temperatura. Foram realizados testes de Análise Termogravimétrica (TGA) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). A termogravimetria  foi realizada no laboratório da Universidade Federal da Bahia (UFBA) e a calorimetria foi feita no laboratório da Faculdade de Tecnologia Senai Cimatec. A análise abordada será a termogravimétrica. 

A análise termogravimétrica  é uma técnica da análise térmica na qual a variação da massa da amostra (perda ou ganho) é determinada em função da temperatura e/ou tempo, enquanto a amostra é submetida a uma programação controlada de temperatura. Esta técnica possibilita conhecer as alterações que o aquecimento pode provocar na massa das sustâncias, permitindo estabelecer a faixa de temperatura em que elas adquirem composição química, fixa, definida e constante, a temperatura em que começam a se decompor, acompanhar o andamento de reações de desidratação, oxidação, combustão, decomposição, etc. Um aparelho de TGA apresenta como peças principais: uma balança de precisão, cadinhos feitos de material inerte, forno, termopares e um sistema de passagem de gás (comumente chamado de purga). As amostras (PVC e PE) foram inseridas em um cadinho e levadas ao forno em um suporte ligado à balança.

O experimento para se avaliar as variações de massa de um dado material em função da temperatura são executados mediante a termobalança (associação forno-balança), que deve permitir o trabalho sob as mais variadas condições experimentais (diferentes atmosferas gasosas e massa de amostra, variadas razões de aquecimento e/ou condições isotérmicas em temperaturas específicas, etc).

 As curvas geradas fornecem informações quanto à estabilidade térmica da amostra, à composição e à estabilidade dos compostos intermediários e do produto final. Obviamente que , durante os processos térmicos, a amostra deve liberar um produto volátil devido a processos físicos ou químicos, tais como desidratação, vaporização, dessorção, oxidação, redução etc; ou deve interagir com o gás da atmosfera atuante no interior do forno resultando em processos que envolve ganho de massa, tais como: absorção, oxidação de ligas ou metais e óleos,etc.

As análises termogravimétricas do PVC foram realizadas na faixa de temperatura de 22.05 ºC até 997.9 ºC e a dos PEAD, na faixa de 25,53 ºC até 997.6 ºC. Foram, portanto, realizados ensaios dinâmicos, que utilizaram aproximadamente 5,6 mg de massa de PEAD e 5,58 mg de PVC.

Figura 1. Curva do TGA do PEAD

Figura 2. Curva do TGA do PVC

No PVC pode observar que aproximadamente na temperatura de 1000 ºC a massa percentual de PVC é de apenas 7% dos 5,58 mg e no PEAD a essa mesma temperatura aproximada sua massa está negativa, entendendo-se uma perda total de massa que era de 5,6 mg.

Como o nosso biodigestor será móvel, podendo estar sendo bastante exposto ao sol, acredita-se que a temperatura máxima será de 100 ºC, podendo-se dizer que com essa temperatura a massa do PE e PVC não irá alterar consideravelmente de forma isso possa causar um problema para o projeto.

Até breve!