Relatório - perda de massa por ignição

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Experimento 4: Perda de Massa por Ignição 
 
 
 
 
 
 
 
Maíze A. Santos - 92302 
Matheus Tavares - 102084 
Thamires Carvalho Torres - 102233 
Victor Ribeiro da Cunha - 102117 
 
 
 
 
 
 
Profª Drª Ana Paula Lemes 
 
 
 
 
 
São José dos Campos 
2017 
Ana Paula
Sticky Note
NOTA: 6,5
 
1. Objetivos 
Determinar a perda de massa por ignição e do teor de cinzas do HDPE com 
concentrações diferentes de nanoargila. 
 
2. Resultados e discussões 
O forno mufla consiste em uma câmara metálica revestida por material 
refratário e suporta altas temperaturas. Promove aquecimento com um pequeno 
índice de gradiente térmico. 
Perda de massa por ignição é o terceiro estágio do processo de queima como 
pode-se observar na figura abaixo: 
 
 
Figura 1​ - Processo de queima ​[1] 
 
Nessa etapa, produtos vindos da pirólise se difundem na superfície do 
polímero e se encontram com o oxigênio, que se difunde em um sentido oposto, 
onde as concentrações de gases combustíveis e oxigênio atingem níveis que 
permitem a ignição por uma fonte externa de calor ou, em determinadas condições, 
autoignição. Esta etapa é influenciada pelas temperaturas de ignição ou auto ignição 
e a concentração mínima de oxigênio para sustentar a combustão.​[1] 
A temperatura de decomposição do HDPE é entre 400 - 500°C. ​[2][3] 
 
A amostra previamente pesada de HDPE foi submetida a 3 ciclos de 
aquecimento na mufla a 480°C e pesada após 15, 30 e 60 minutos. Cada grupo de 
amostra foi submetida ao aquecimento em muflas diferentes. A cada ciclo era feito 
um rodízio entre as amostras do mesmo grupo, de modo que cada uma delas 
 
passassem por regiões diferentes da mufla: ao fundo, no centro e à frente. A massa 
foi registrada a cada ciclo. As Tabelas 1, 2 e 3 possuem o registro do ensaio para os 
grupos A, B e C, respectivamente. 
 
Tabela 1​: Registro do Grupo A. 
Massa (g) A1 A2 A3 Média 
Cadinho 66,1129 58,0095 50,4383 58,1869 
Amostra 5,0102 5,0029 5,0629 61,4840 
Sistema 71,1231 63,0124 55,5012 59,8628 
Amostra 1ª 
queima 
67,633 61,605 55,214 58,3627 
Amostra 2ª 
queima 
66,6261 61,1754 51,787 61,4840 
Amostra 3ª 
queima 
66,3207 58,1677 50,5997 59,8628 
 
 
Tabela 2​: Registro do Grupo B. 
Massa (g) B1 B2 B3 Média 
Cadinho 36,9546 56,4172 51,4398 48,2705 
Amostra 5,0025 5,0809 5,0252 5,0362 
Sistema 41,9571 61,4981 56,465 53,3067 
Amostra 1ª 
queima 
37,2277 59,7952 56,2099 51,0776 
Amostra 2ª 
queima 
37,3201 58,7843 52,0676 49,3906 
Amostra 3ª 
queima 
37,219 56,7099 51,7488 48,5592 
 
 
 
 
 
Ana Paula
Sticky Note
Deveria ter desconsiderado a massa do cadinho para cada um dos tempos.nullnull(-0,5)
 
Tabela 3​: Registro do Grupo C. 
Massa (g) C1 C2 C3 Média 
Cadinho 41,301 49,5592 58,02 49,6267 
Amostra 5,0044 5,0005 5,0136 5,0062 
Sistema 46,3054 54,5597 63,0336 54,6329 
amostra 1ª 
queima 
41,7024 52,6488 62,7598 52,3703 
amostra 2ª 
queima 
41,7106 50,523 59,1899 50,4745 
amostra 3ª 
queima 
41,6494 49,969 58,4389 50,0191 
 
2.2. Perda de massa 
A perda de massa pode ser calculada a partir da Equação 1. 
 
 00%W = W 1
W 2 * 1 
Equação 1:​ Perda de massa por ignição 
 
onde: W​1​ é a massa da amostra e W​2​ é a massa do resíduo. 
 
Grupo C1 
Primeira queima: 
00% 00% 0, 59%W 1 = W 1
W 2 * 1 = 46,3054
41,7024
* 1 = 9 0 
 
Segunda queima: 
00% 00% 90, 77% W 2 = W 1
W 2 * 1 = 46,3054
41,7106
* 1 = 0 
 
Terceira queima: 
00% 00% 89, 45% W 3 = W 1
W 2 * 1 = 46,3054
41,6494
* 1 = 9 
 
Os cálculos foram realizados para as amostras de cada grupo. As Tabelas 4, 5 e 6 
revela os resultados. 
 
Ana Paula
Sticky Note
Para o cálculo da porcentagem de massa deveria ter desconsiderado a massa do cadinho para cada um dos tempos.nullnull(-1,0)null
 
Tabela 4:​ Perda de massa por ignição do Grupo A. 
Perda de massa (%) A1 A2 A3 Média 
1ª queima 95,0928742 97,7664714 99,4825337 97,4472931 
2ª queima 93,6771597 97,0847008 93,3078924 94,6899177 
3ª queima 93,2477634 92,3115133 91,1686594 92,2426454 
 
Tabela 5:​ Perda de massa por ignição do Grupo B. 
Perda de massa (%) B1 B2 B3 Média 
1ª queima 88,7280103 97,2309714 99,5482157 95,1690658 
2ª queima 88,9482352 95,5871807 92,2121668 92,2491943 
3ª queima 88,7072748 92,2140684 91,6475693 90,8563042 
 
Tabela 6:​ Perda de massa por ignição do Grupo C. 
Perda de massa (%) C1 C2 C3 Média 
1ª queima 90,0594747 96,497598 99,5656285 95,3742337 
2ª queima 90,0771832 92,6013156 93,9021411 92,1935466 
3ª queima 89,9450172 91,5859141 92,710713 91,4138815 
 
As Figuras 2, 3 e 4 representam graficamente os resultados obtidos. 
 
Figura 2:​ Gráfico Perda de massa ​versus​ Tempo das amostras do grupo A. 
Ana Paula
Sticky Note
No eixo y a legenda correta é "Massa (%)"nullnullPois a amostra não perdeu 100% no tempo t0, como interpretado da maneira que está nomeado.nullnull(-0,5)
 
 
O gráfico de Perda de massa ​versus ​Tempo das amostras do grupo A nos mostra 
que as amostras A2 e A3 sofreram perda de massa até a terceira queima. 
A amostra A1 sofreu uma grande perda de massa durante a primeira queima, e 
durante a segunda queima sofreu uma pequena perda. Isso ocorre pois o cadinho utilizado 
nesse sistema tem uma área superficial maior, o que resulta na perda de massa mais 
rapidamente. 
A amostra A2 durante a primeira queima, obteve uma perda de massa significativa, 
no entanto durante a segunda queima teve uma perda de massa pequena. Durante a 
terceira queima a amostra uma grande perda de massa. O seu cadinho tem uma área 
superficial mediana, em comparação com o cadinho das amostras A1 e A3. 
A amostra A3 teve uma perda de massa pequena durante a primeira queima. 
Durante a segunda queima ocorreu a maior perda de massa, e na terceira queima a perda 
de massa foi grande, no entanto menor do que durante a segunda queima. Foi a amostra 
que mais obteve perda de massa, o que nos mostra que o seu cadinho é o que possui uma 
área superficial menor. 
 
 
 
Figura 3:​ Gráfico Perda de massa ​versus​ Tempo das amostras do grupo B. 
 
Analisando o gráfico, Figura 3, percebe-se que B1 destoou-se dos demais, na 
primeira queima, devido a natureza do seu sistema ser composto por um cadinho com área 
 
superficial menor. Em seguida, percebe-se que a amostra B1 ganhou massa após a 
segunda queima. O que justificaria esse evento seria a condensação das moléculas de água 
presentes no ar durante o resfriamento. 
A amostra B2, ao longo de todo processo de queima percebeu-se que perdeu-se 
massa gradativamente a todo momento, sem nenhuma queda repentina de perda, logo, 
analisando sua curva obtida, a terceira queima foi a que mais a amostra sofreu perda de 
massa significativa em comparação com as outras. 
A amostra B3 durante a primeira queima não obteve uma perda de massa 
significativa, entretanto, durante a segunda queima, houve uma perda de massa 
consideravelmente alta, em seguida na terceira queima a perda voltou a não ser tão 
significativa. 
 
 
Figura 4:​ Gráfico Perda de massa ​versus​ Tempo das amostras do grupo C. 
 
De acordo com o gráfico de Perda de massa ​versus Tempo das amostras do grupo C 
apresentado na figura 4, podemos ver que para as amostrasC2 e C3, tiveram perda de 
massa até a terceira queima. 
A amostra C1 após a primeira queima, teve uma grande perda de massa, no entanto 
nas seguintes queimas não teve praticamente nenhuma alteração significativa. Isso ocorre 
 
devido a natureza do seu sistema ter um cadinho com uma área superficial maior, o que 
resulta em uma perda de massa rapidamente. 
A amostra C2 teve uma perda de massa grande e constante até a segunda queima. 
Durante a terceira queima, obteve uma pequena perda de massa. O seu cadinho tem uma 
área superficial mediana, em comparação com o cadinho das amostras C1 e C3 
A amostra C3 durante a primeira queima, obteve uma pequena perda de massa, 
porém durante a segunda queima, teve uma perda de massa significativa. Durante a terceira 
queima a amostra voltou a ter uma pequena perda de massa. O que nos mostra que o seu 
cadinho é o que possui uma área superficial menor. 
 
2.3. Teor de cinzas 
 
O teor de cinzas é calculado a partir da Equação 2. 
 
eor de cinzas 00%T = W 1
W f inal
* 1 
Equação 2: ​Teor de cinzas 
 
O teor de cinza do Grupo C1 foi quantificado. 
 
eor de cinzas B1 00% 00% 89, 5%T = W 1
W f inal
* 1 = 46,3054
41,6494
* 1 = 9 
 
Calculou-se o teor de cinzas para as amostras do grupo A, B e C. Os dados obtidos 
estão armazenados nas Tabelas 7, 8 e 9. 
Tabela 7:​ Teor de cinzas do Grupo A 
 A1 A2 A3 
Teor de cinzas (%) 93,2477634 92,3115133 91,1686594 
 
Tabela 8:​ Teor de cinzas do Grupo B 
 B1 B2 B3 
Teor de cinzas (%) 88,7072748 92,2140684 91,6475693 
 
Tabela 9:​ Teor de cinzas do Grupo C 
 C1 C2 C3 
Ana Paula
Sticky Note
Para o cálculo do teor de cinzas deveria ter desconsiderado a massa do cadinho para cada um dos tempos.nullFaltou discutir os resultados do teor de cinzasnullnull(-1,5)null
 
Teor de cinzas (%) 89,9450172 91,5859141 92,710713 
 
3. CONCLUSÃO 
A partir dos resultados acima, pode-se concluir que a perda média de massa por 
ignição das amostras A, B e C foi, respectivamente, de 92,24%, 90,85% e 91,41%. Sendo os 
dois últimos resultados não tão confiáveis quanto o primeiro, visto que tiveram amostras que 
“ganharam” massa após a segunda queima. 
Quanto ao teor de cinza, foram obtidos os seguintes valores médios para as 
amostras: 92,24% para o grupo A, 90,86% para o grupo B e 91,41% para o grupo C. 
 
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
[1] GALLO, J.B., AGNELLI, J.M.; ​Aspectos do comportamento de polímeros em 
condições de incêndio.​ Revista Polímeros, vol.8, n.1, São Carlos Jan./Mar. 1998. 
 
[2] MOTHÉ, C.G., DIAS, F.T.G., MOTHÉ, M.G.; ​Avaliação térmica e mecânica da 
degradação de materiais poliméricos na proteção ao meio ambiente. ​10° Congresso 
Brasileiro de Polímeros; Foz do Iguaçu, PR; Outubro/2009. 
 
[3] CANDIAN,L.M., DIAS, A.A.; ​Estudo do polietileno de alta densidade reciclado para 
uso em elementos estruturais. ​Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 11, 
n. 51, p. 1-16, 2009 .