UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
ESCOLA DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA E DE PETRÓLEO
RAPHAELA DE MELO BAÊSSO E SILVA
"USO DO ULTRASSOM NO MONITORAMENTO DE
PROPRIEDADES FÍSICAS DE ÓLEOS"
Niterói
1 / 2015
RAPHAELA DE MELO BAÊSSO E SILVA
"USO DO ULTRASSOM NO MONITORAMENTO DE
PROPRIEDADES FÍSICAS DE ÓLEOS"
Projeto Final apresentado ao Curso de
Graduação em Engenharia Química, oferecido
pelo departamento de Engenharia Química e
de Petróleo da Escola de Engenharia da
Universidade Federal Fluminense, como
requisito parcial para obtenção do grau de
Engenheiro Químico.
ORIENTADORES
Profº. Rodrigo Pereira Barretto da Costa-Félix
Profº. Fernando Benedicto Mainier
Niterói
1 / 2015
Ficha Catalográfica elaborada pela Biblioteca da Escola de Engenharia e Instituto de Computação da UFF
S586 Silva, Raphaela de Melo Baêsso e
Uso do ultrassom no monitoramento de propriedades físicas de
óleos / Raphaela de Melo Baêsso e Silva. -- Niterói, RJ : [s.n.],
2015.
70 f.
Trabalho (Conclusão de Curso) – Departamento de Engenharia
Química e de Petróleo, Universidade Federal Fluminense, 2015.
Orientadores: Rodrigo Pereira Barretto da Costa-Félix, Fernando
Benedicto Mainier.
1. Ultrassom. 2. Metrologia mecânica. 3. Incerteza de medição. 4.
Oléo comestível. 5. Propriedade física. I. Título.
CDD 534.5
AGRADECIMENTOS
A Deus.
Aos meus pais, Laporinê José Freitas Silva e Marialma de Melo Baêsso Silva, e meu
irmão, Gustavo Laporinê Baêsso e Silva, por terem sempre acreditado em mim.
Aos meus tios e tias Zezé, Ciant, Antônio e Carlos que, por mais que morem
distante, sempre contribuíram para o meu sucesso de uma forma ou de outra.
À minha querida prima Luluka.
Ao meu avô José Baêsso Zulato.
À minha avó, que mesmo não estando mais presente, sempre estará comigo em
quaisquer que seja o caminho escolhido.
Ao Prof. Dr. Rodrigo Pereira Barretto da Costa-Félix, por ter me aceitado em seu
grupo de pesquisa e por me orientar.
Ao Prof. Dr. Fernando Benedicto Mainier por mais uma vez aceitar meorientare
sempre estar presente na minha trajetória acadêmica.
À minha amiga Aninha que sempre esteve ao meu lado nos momentos bons e ruins.
À minha amiga Be por, mesmo morando longe, sempre me ajudar a superar os
obstáculos que apareciam.
À minha amiga Isabel, que com pouco tempo se tornou um alguém tão próximo e tão
presente na minha vida.
Aos meus amigos da química/engenharia química, Felipe, Isabella e Renata, que,
assim como eu, iniciaram uma nova graduação, dando a possibilidade de vivermos
diversos momentos juntos.
Aos meus amigos do Labus-Inmetro, André, Cris, Débora, Dilton, Douglas, Gabriel,
Jerusa, Pâmella, Raquel, Ruan e Taynara pela amizade e colaboração durante o
desenvolvimento desse projeto e tantos outros.
À minha amiga da UFF Neidemar por sempre me fazer sorrir e dar força.
Ao meu namorado, Vitor Araugio por não ser apenas companheiro, mas um
amigo,me apoiando em todos os momentos e sempre me incentivando.
À banca examinadora por aceitar o convite.
Ao Inmetro pela bolsa concedida e pelos financiamentos ao projeto de pesquisa ao
qual estou vinculada.
i
Dedicatória
À minha querida avó que sempre estará
comigo
e
aos
meus
pais
que
sempre
acreditaram em mim.
ii
"A cada dia que vivo, mais me convenço de
que o desperdício da vida está no amor que não
damos, nas forças que não usamos, na
prudência egoísta que nada arrisca e que,
esquivando-nos do sofrimento, perdemos
também a felicidade.”(Carlos Drummond de
Andrade)
iii
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................. VI
LISTA DE TABELAS ............................................................................................... VIII
LISTA DE ABREVIATURAS ...................................................................................... IX
RESUMO.................................................................................................................... X
ABSTRACT ............................................................................................................... XI
1-INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 1
2- OBJETIVOS ............................................................................................................ 3
2.1- OBJETIVO GERAL ......................................................................................................... 3
2.2- OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................... 3
3- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................... 4
3.1- METROLOGIA ................................................................................................................ 4
3.2- INCERTEZA DE MEDIÇÃO ............................................................................................ 5
3.2.1- AVALIAÇÃO DO TIPO A DA INCERTEZA DE MEDIÇÃO ........................................... 5
3.2.1.1- CONDIÇÃO DE REPETIBILIDADE ........................................................................... 5
3.2.1.2 - CONDIÇÃO DE PRECISÃO INTERMEDIÁRIA ........................................................ 6
3.2.1.3- CONDIÇÃO DE REPRODUTIBILIDADE DE MEDIÇÃO ........................................... 6
3.2.2- AVALIAÇÃO DO TIPO B DA INCERTEZA DE MEDIÇÃO ........................................... 6
3.3- ULTRASSOM ................................................................................................................. 7
3.3.1- ANÁLISE DE LÍQUIDOS.............................................................................................. 7
3.3.2- PRINCÍPIOS BÁSICOS ............................................................................................... 8
3.3.3- TÉCNICA PULSO ECO ............................................................................................. 12
3.4 -ÓLEOS VEGETAIS ...................................................................................................... 15
3.4.1 - COMPOSIÇÃO DOS ÓLEOS VEGETAIS................................................................. 17
3.4.2 - PROCESSAMENTO INDUSTRIAL ........................................................................... 19
3.4.2.1 - PROCESSAMENTO DA MATÉRIA-PRIMA ........................................................... 19
3.4.2.2 - EXTRAÇÃO DO ÓLEO BRUTO............................................................................. 19
3.4.2.2.1 - EXTRAÇÃO POR PRENSAGEM MECÂNICA .................................................... 20
3.4.2.2.2 - EXTRAÇÃO POR SOLVENTE............................................................................ 20
3.4.2.3 - REFINO ................................................................................................................. 21
4- METODOLOGIA ................................................................................................... 22
4.1- MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................................ 22
4.2- SOFTWARE ................................................................................................................. 25
4.3- TESTE DE NORMALIDADE ......................................................................................... 26
4.3.1-TESTE DE SHAPIRO WILK........................................................................................ 27
5 - RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................... 28
5.1 - VISCOSIDADE ............................................................................................................ 28
5.2-MASSA ESPECÍFICA .................................................................................................... 31
5.3- TESTE DE NORMALIDADE ......................................................................................... 34
5.3.1- VISCOSIDADE .......................................................................................................... 34
5.3.2 -MASSA ESPECÍFICA ................................................................................................ 35
5.4 - CÁLCULO DE INCERTEZAS ...................................................................................... 36
5.4.1 - VISCOSIDADE ......................................................................................................... 36
5.4.2 -MASSA ESPECÍFICA ................................................................................................ 42
iv
6-CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS ...................................................................... 47
7- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 48
8- ANEXOS ............................................................................................................... 53
v
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - CAMPO DE AUDIBILIDADE DAS VIBRAÇÕES MECÂNICAS [20]. .............................. 9
FIGURA 2 – (A) CONTRAÇÃO
E EXPANSÃO DO CRISTAL QUANDO SUBMETIDO A UMA ALTA
TENSÃO ALTERNADA NA MESMA FREQUÊNCIA ULTRASSÔNICA EMITIDA PELO CRISTAL, (B)
TRANSDUTOR UTILIZADO NA GERAÇÃO DE ONDAS ULTRASSÔNICAS. [20]
....................... 9
FIGURA 3 - ONDA LONGITUDINAL, COM A PRESENÇA DE ZONAS DE COMPRESSÃO E ZONAS DE
RAREFAÇÃO. [21] ................................................................................................... 10
FIGURA 4 - ONDAS TRANSVERSAIS. [22]......................................................................... 10
FIGURA 5 - ONDAS SUPERFICIAIS, COMPORTAMENTO OSCILATÓRIO. [25] .......................... 11
FIGURA 6 - TÉCNICA DE PULSO-ECO. ............................................................................. 13
FIGURA 7 - SINAL ULTRASSÔNICO E REFLEXÕES. ............................................................ 15
FIGURA 8 - CONSUMO MUNDIAL DOS ÓLEOS VEGETAIS* EM 2010/2011 [28]...................... 16
FIGURA 9 - CONSUMO MUNDIAL DE ÓLEOS VEGETAIS COMESTÍVEIS [30]. ........................... 17
FIGURA 10 - ARRANJO
EXPERIMENTAL UTILIZADO NA DETERMINAÇÃO DA VISCOSIDADE E
MASSA ESPECÍFICA DOS ÓLEOS. (A)
BANHO TERMOSTATIZADO, (B) RECIPIENTE DE VIDRO
QUE CONTÉM O ÓLEO, (C) TRANSDUTOR ACOPLADO AO SISTEMA A SER MEDIDO, (D)
OSCILOSCÓPIO, (E) GERADOR DE SINAIS E (F) UNIDADE DE AQUISIÇÃO DE DADOS. ........ 23
FIGURA 11 - PAINEL FRONTAL QUE CONTÉM A INTERFACE DO PROGRAMA. ........................ 25
FIGURA 12 - PARTE DO DIAGRAMA DE BLOCOS UTILIZADO NO PROGRAMA DESENVOLVIDO. . 26
FIGURA 13 - RELAÇÃO
ENTRE VISCOSIDADE DINÂMICA E RAZÃO DE TEMPO DE VOO PARA O
ÓLEO DE CANOLA. .................................................................................................. 29
FIGURA 14 - RELAÇÃO
ÓLEO DE SOJA.
ENTRE VISCOSIDADE DINÂMICA E RAZÃO DE TEMPO DE VOO PARA O
...................................................................................................... 29
FIGURA 15 - RELAÇÃO
ÓLEO DE GIRASSOL.
ENTRE VISCOSIDADE DINÂMICA E RAZÃO DE TEMPO DE VOO PARA O
............................................................................................... 30
FIGURA 16 - RELAÇÃO ENTRE MASSA ESPECÍFICA E RAZÃO DE TEMPO DE VOO PARA O ÓLEO
DE CANOLA. ........................................................................................................... 32
FIGURA 17 - RELAÇÃO ENTRE MASSA ESPECÍFICA E RAZÃO DE TEMPO DE VOO PARA O ÓLEO
DE SOJA. ............................................................................................................... 32
FIGURA 18 - RELAÇÃO ENTRE MASSA ESPECÍFICA E RAZÃO DE TEMPO DE VOO PARA O ÓLEO
DE GIRASSOL. ........................................................................................................ 33
FIGURA 19 - CURVA AJUSTADA PARA VISCOSIDADE COM BARRA DE INCERTEZAS PARA O ÓLEO
DE CANOLA. ........................................................................................................... 39
vi
FIGURA 20 - CURVA AJUSTADA PARA VISCOSIDADE COM BARRA DE INCERTEZAS PARA O ÓLEO
DE SOJA. ............................................................................................................... 40
FIGURA 21 - CURVA AJUSTADA PARA VISCOSIDADE COM BARRA DE INCERTEZAS PARA O ÓLEO
DE GIRASSOL. ........................................................................................................ 40
FIGURA 22 - CURVA AJUSTADA PARA MASSA ESPECÍFICA COM BARRA DE INCERTEZAS PARA O
ÓLEO DE CANOLA. .................................................................................................. 44
FIGURA 23 - CURVA AJUSTADA PARA MASSA ESPECÍFICA COM BARRA DE INCERTEZAS PARA O
ÓLEO DE SOJA.
...................................................................................................... 44
FIGURA 24 - CURVA AJUSTADA PARA MASSA ESPECÍFICA COM BARRA DE INCERTEZAS PARA O
ÓLEO DE GIRASSOL.
............................................................................................... 45
vii
LISTA DE TABELAS
TABELA 1- VELOCIDADE
DE PROPAGAÇÃO E MASSA ESPECÍFICA DE ALGUNS MATERIAIS
ENCONTRADOS NA LITERATURA. [20,23]
.................................................................. 12
TABELA 2 - ÁCIDOS GRAXOS SATURADOS [31,32]. .......................................................... 17
TABELA 3 - ÁCIDOS GRAXOS INSATURADOS [31,32]. ....................................................... 18
TABELA 4 - COMPOSIÇÃO EM ÁCIDOS GRAXOS DOS ÓLEOS VEGETAIS. [33] ........................ 18
TABELA 5 - VALORES
DAS CONSTANTES
A1E E
PARA
EQ.(5)
E DADOS DE AJUSTES
ESTATÍSTICOS PARA ÓLEOS VEGETAIS. ..................................................................... 24
TABELA 6 - VALORES DAS CONSTANTES Α E Β PARA EQ. (6) PARA ÓLEOS
VEGETAIS PUROS.
............................................................................................................................ 24
TABELA 7 - VALORES
DAS CONSTANTES
A
E
B
PARA
EQ.(8)
E DADOS DE AJUSTES
ESTATÍSTICOS PARA ÓLEOS VEGETAIS. ..................................................................... 31
TABELA 8 - VALORES
DAS CONSTANTES A E B PARA EQUAÇÃO(10) E DADOS ESTATÍSTICOS
PARA ÓLEOS VEGETAIS. .......................................................................................... 34
TABELA 9 - VALORES
ÓLEOS.
CALCULADOS PARA
W
PARA CADA PARÂMETRO DA VISCOSIDADE DOS
................................................................................................................. 35
TABELA 10 - VALORES CALCULADOS PARA W PARA CADA PARÂMETRO DA MASSA ESPECÍFICA
DOS ÓLEOS............................................................................................................ 36
TABELA 11 - VALORES DE INCERTEZA PARA VISCOSIDADE CALCULADOS PARA CADA ÓLEO. . 38
TABELA 12 - VALORES
ÓLEO.
DE INCERTEZA PARA MASSA ESPECÍFICA CALCULADOS PARA CADA
................................................................................................................... 42
viii
LISTA DE ABREVIATURAS
VIM
Vocabulário Internacional de Metrologia
MHz
megahertz
pH
Potencial hidrogeniônico
kHz
quilohertz
PIB
Produto Interno Bruto
USDA
United States Department of Agriculture
EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
Inmetro
Instituto Nacionalde Metrologia, Qualidade e Tecnologia
Labus
Laboratório de Ultrassom do Inmetro
LABVIEW
Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench
VI
Virtual Instruments
GUM
Guide to the expression of uncertainty in measurement
mPa
milipascal
ix
RESUMO
O controle da qualidade de bens de consumo é de extrema importância para que
haja uma boa comercialização do próprio material e de seus derivados.Os métodos
mais amplamente utilizados para analisar a qualidade dos produtos finais em uma
linha de processo são baseados na cromatografia e na espectroscopia. Estes
métodos já são bem definidos, mas requerem equipamentos de grande
complexidade e o principal, alto custo.O uso de técnicas por ultrassom é
interessante por se tratar de métodos robustos,precisos, não destrutivos e que
podem ser aplicados na linha de processo.Foi realizado o estudo das propriedades
físicas de monitoramento dos óleos de canola, soja e girassol. O método de pulsoeco permitiu medir a massa específica e a viscosidade dos óleos em tempo real e
com precisão. Os valores das propriedades físicas foram relacionados com a razão
de tempo de voo acústico, parâmetro adimensional que pode ser obtido a partir de
qualquer referência. No nosso caso, foi utilizado o tempo de voo, a 20 °C como
referência e uma distância fixa entre o transdutor e o refletor. A técnica de
monitoramento por ultrassom utilizadas e mostrou promissora na análise de óleos
comestíveis, obtendo-se incertezas nas faixas de 0,4% a 3,9% para a viscosidade e
0,02% a 0,15% para a massa específica.
Palavras-chave: ultrassom, propriedades físicas, monitoramento, incerteza de
medição, metrologia.
x
ABSTRACT
Quality control of consumer property is of utmost importance for there to be a good
marketing of the material itself and its derivatives.The methods most widely used to
analyze the quality of the final products in a process line are based on
chromatography and spectroscopy. These methods are already well defined, but
require highly complex equipment and the main, high cost.The use of ultrasound
techniques is interesting because they are robust methods, accurate, non-destructive
and can be applied in the process line.The study of the monitoring physical
properties of canola, soybean and sunflower oils was performed. The pulse-echo
method allowed measuring the density and viscosity of the oils in real time and
accurately. The physical property values were related to the acoustic flight time ratio,
dimensionless parameter that can be obtained from any reference. In our case, we
used the time of flight at 20°C as reference and a fixed distance between the
transducer and the reflector. Ultrasonic monitoring technique employed here has
shown promise in the analysis of edible oils, obtaining the uncertainty ranges from
0,4% to 3,9% for viscosity and 0,02% to 0,15% for density.
Keywords: ultrasound, physical properties, monitoring and measurement uncertainty,
metrology.
xi
1-INTRODUÇÃO
Viscosidade e massa específica de líquidos são propriedades importantes
para se projetar equipamentos para as indústrias de ácidos graxos. O conhecimento
dessas propriedades acaba sendo um fator de fundamental importância para
cálculos que envolvem a seleção de equipamentos e o dimensionamento de bombas
e tubulações, assim como para a implementação de um efetivo controle de
processos e garantia de qualidade do produto final.Um exemplo é o seu uso na
estimação da eficiência de colunas de destilação que visam a separação e
purificação dos ácidos graxos. Dados de viscosidades e massa específica de
líquidos também são usados em projetos de transferência de calor, de tubulação de
processo e determinação de queda de pressão[1][2].
Atualmente, em indústrias químicas,alimentícias, petroquímicas, entre outras,
existe uma demanda considerável de instrumentos de medição que sejam capazes
de caracterizar líquidos com elevada sensibilidade, robustez e precisão (acurácia).
Há muitos instrumentos capazes de medir a viscosidade, mas poucos fazem essa
medição em linha e em tempo real. Tal instrumento é necessário para o controle de
processos em diferentes indústrias. Dessa forma, devido à automação dos
processos, medições do tipo in line tornam-se necessárias.
O uso de técnicas por ultrassom é interessante por se tratar de métodos
robustos,precisos, não destrutivos ou invasivos e que podem ser aplicados na linha
de processo [3,4]. São encontrados na literatura trabalhos capazes de mostrar a
possibilidade de se utilizar ultrassom para medir as propriedades físicas e acústicas
dos líquidos [5-7].
O ultrassom vem sendo usado exaustivamente em diversas etapas de um
processo químico, que vai desde a aceleração da reação [8] até a separação de
compostos [7], podendo ser, também, utilizado na identificação e análise [6,9].
1
Porém, metrologicamente, ainda há muito o quese fazer. Uma abordagem
metrológica éfundamental para comprovar e evidenciar cientificamente as vantagens
das aplicações do ultrassom em sonoquímica, no processo de controle e qualidade
dos processos químicos.
A competitividade das empresas produtorasde bens de consumo está ligada
diretamente ao seu processo produtivo. Segundo FERNANDES (2009) [10],a
metrologia
inserida
no
contexto
do
processo
de
produção
atua
como
sensor,monitorando e controlando variáveis e atributos dos produtos. A Qualidade e
Produtividade, vistas em outros tempos como elementos dissociados, atualmente
andam
juntas,
impactando
fortemente
na
competitividade
das
empresas,
melhorando a performance dos processos, a qualidade dos produtos e reduzindo
custos [10].
A indústria brasileira está em constante crescimento, exigindo maior volume e
maior qualidade dos serviços metrológicos. A inserção do Brasil no mercado
globalizado estabelece a necessidade de uma forte base metrológica visando
promover exportações e impedir importações sem qualidade.
O controle da qualidade de bens de consumo é de extrema importância para
que haja uma boa comercialização do próprio material e de seus derivados.
Isto posto, procurou-se nesse trabalho desenvolver uma metodologia rápida,
de baixo custo e capaz de fornecer resultados precisos para a medição de
viscosidade e massa específica de óleos comestíveis.
2
2- OBJETIVOS
2.1- Objetivo Geral
O objetivo geral desse trabalho foi estabelecer uma relação entre a
viscosidade e massa específica dos óleos de soja, canola e girassol e a razão do
tempo de voo ultrassônico.
2.2- Objetivos específicos
O trabalho visa facilitar a obtenção de dados confiáveis de forma in line e
automatizada, possibilitando aquisição de resultados imediatos e precisos.
Os cálculos das incertezas de medições foram realizados ao longo do estudo e
estão descritos no corpo deste documento.
3
3- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1- Metrologia
Segundo o Vocabulário Internacional de Metrologia (VIM,2012) [11],
metrologia é a ciência da medição e suas aplicações. A metrologia engloba todos os
aspectos teóricos e práticos da medição, qualquer que seja a incerteza de medição
e o campo de aplicação.
A cada dia são realizadas diversas medições em laboratórios analíticos por
todo o mundo, tornando-se necessário que os dados obtidos sejam comparáveis e
consistentes, a fim de evitar barreiras técnicas entre países.
As medições estão relacionadas diretamente a diversos aspectos do
cotidiano, que vão desde a pesquisa até a segurança e qualidade nos processos
industriais, permitindo o estabelecimento de padrões para ações em segurança do
trabalho e para conservação do meio ambiente.
Cada vez mais presente nos processos produtivos, em projetos de inovação e
nas ações comerciais, a metrologia contribui para a inserção do produto brasileiro no
exterior.
As normas internacionais, nacionais e os sistemas da qualidade destacam a
importância de se validar métodos analíticos com o objetivo de se obter resultados
confiáveis e adequados ao uso pretendido. A validação de métodos analíticos
comprova através de evidências objetivas que requisitos para uma determinada
aplicação ou uso específico são atendidos [12].
4
3.2- Incerteza de medição
Segundo o VIM (2012) [11], incerteza de medição é um parâmetro não
negativo que caracteriza a dispersão dos valores atribuídos a um mensurando, com
base nas informações utilizadas.
O parâmetro pode ser, por exemplo, um desvio padrão denominado incerteza
padrão (ou um de seus múltiplos) ou a metade de um intervalo tendo uma
probabilidade de abrangência determinada [13].
O conceito de incerteza como algo quantificável pode ser considerado novo na
história da medição,apesar de erro e análise de erro terem feito parte da prática da
ciência da medição ou metrologia.
A incerteza de medição compreende muitos componentes, os quais podem,
em sua maioria, ser estimados com base na distribuição estatística dos resultados e
podem ser caracterizadas por desvios-padrão, incerteza do tipo A.As outras
componentes, as quais podem ser estimadas por uma avaliação do tipo B da
incerteza de medição, podem também ser caracterizadas por desvios-padrão
estimados a partir de funções de densidade de probabilidade desde que sejam
baseadasna experiência ou em outras informações [13].
3.2.1- Avaliação do Tipo A da Incerteza de Medição
Avaliação de uma componente da incerteza de medição por uma análise
estatística dos valores medidos, obtidos sob condições definidas de medição [11].
De acordo com o VIM (2012) [11], as condições de medição são dividias em
três.
3.2.1.1- Condição de repetibilidade
Condição de medição com um conjunto de condições, as quais incluem o
mesmo procedimento de medição, os mesmos operadores, o mesmo sistema de
medição, as mesmas condições de operação e o mesmo local, assim como
medições repetidas no mesmo objeto ou em objetos similares durante um curto
período de tempo [11].
5
3.2.1.2 - Condição de precisão intermediária
Condição de medição num conjunto de condições, as quais compreendem o
mesmo procedimento de medição, o mesmo local e medições repetidas no mesmo
objeto ou em objetos similares, ao longo de um período extenso de tempo, mas
pode incluir outras condições submetidas a mudanças [11].
3.2.1.3- Condição de reprodutibilidade de medição
Condição de medição num conjunto de condições, as quais incluem
diferentes locais, diferentes operadores, diferentes sistemas de medição e medições
repetidas no mesmo objeto ou em objetos similares [11].
3.2.2- Avaliação do Tipo B da Incerteza de Medição
Avaliação de uma componente da incerteza de medição determinada por
meios diferentes daquele adotado para uma avaliação do Tipo A da incerteza de
medição. [11].
Exemplo: Avaliação baseada na informação:

Associada a valores publicados por autoridade competente.

Associada ao valor de um material de referência certificado.

Obtida a partir de um certificado de calibração.

Relativa à deriva.

Obtida a partir da classe de exatidão de um instrumento de medição
verificado.

Obtida a partir de limites deduzidos da experiência pessoal.
6
3.3- Ultrassom
3.3.1- Análise de líquidos
Muitos estudos vêm sendo realizados com o intuito de descobrimentos de
novos métodos e sistemas de medição da qualidade de óleos em geral, comestíveis
e combustíveis. Os métodos mais amplamente utilizados para analisar a qualidade
dos produtos finais em uma linha de processo são baseados na cromatografia e na
espectroscopia. Estes métodos já são bem definidos e aplicados nos mais variados
tipos de análises, desde gases até líquidos [14]. Essas análises possuem alta
precisão e confiabilidade, mas requerem equipamentos de grande complexidade e o
principal, alto custo. Deste modo torna-se importante o desenvolvimento de técnicas
robustas, precisas, de baixo custo e não destrutivas, como é o caso do ultrassom.
O ensaio por ultrassom é um método não destrutivo, em que um feixe sônico
de alta frequência é introduzido no material a ser inspecionado com o objetivo de
detectar descontinuidades internas e superficiais. O som que percorre o material
reflete-se nas interfaces e ao ser analisado é capaz de determinar a presença e a
localização de descontinuidades [15].
Em 1995, SHEEN et. al. [16] apresentaram um sistema que determina
simultaneamente a massa específica e a viscosidade de líquidos Newtonianos. Eles
utilizaram um transdutor de ondas longitudinais de 1MHz de frequência central para
medir a massa específica usando a velocidade de propagação e a impedância
acústica da onda no líquido.
SAGGIN e colaboradores em 2001 [17] analisaram a viabilidade de se aplicar
o método de reflexão de ondas de cisalhamento para monitorar viscosidade dos
fluidos usados na indústria de alimentos. Foram feitas medições com óleos vegetais
(milho, oliva e sementes de algodão) e chegou-se à conclusão de que o método
proposto é sensível somente à viscosidade do fluido e não sofre interferência de sua
composição.
Em 2007, KALASHNIKOV et. al.[18] estudaram a variação no tempo de voo
acústico durante o processo de hidrólise de íons de alumínio em solução aquosa. O
trabalho fez uma comparação entre o método ultrassônico e o método mais utilizado
nesta situação baseado na medição de pH, e concluíram que o método ultrassônico
obtém resultados com maior rapidez [18].
7
A revisão apresentada por KAATZE et.al. em 2008 [19] numerou os princípios
da medição da velocidade de propagação. Resumidamente mostrou os fundamentos
dos métodos acústicos que utilizam ondas de sinais contínuos e de pulsos
modulados. Diferentes métodos foram discutidos acerca de seus méritos e
limitações. Destacou-se a sensibilidade e precisão desses métodos.
Em 2009, KOC [7] fez uso do sistema de medição ultrassônica de baixa
potência com a finalidade de monitorar os produtos da reação de produção do
biodiesel metílico de soja, transesterificação do óleo de soja com metanol. Durante a
reação de transesterificação, houve deposição do glicerol, que possui uma massa
específica maior do que o éster metílico,1,26 g/cm³ e 0,85g/cm³, respectivamente.
Ao se determinar a taxa de deposição de glicerol durante a reação de
transesterificação avaliou-se a taxa de reação e o tempo necessário para que a
reação se complete. As ondas ultrassônicas foram capturadas durante a reação,
registradas e analisadas automaticamente.
Entretanto, apesar da grande evolução na aplicação do ultrassom nas
análises de líquidos, poucos trabalhos na literatura, que utilizam a técnica, possuem
em seu texto o cálculo de parâmetros de incerteza.
Dessa forma, do ponto de vista metrológico, ainda há muito o que se estudar
e fazer, de modo a tornar esta abordagem fundamental para evidenciar
cientificamente as vantagens das aplicações do ultrassom em sonoquímica e
controle de processos químicos de maneira mais abrangente.
3.3.2- Princípios básicos
Ondas ultrassônicas são ondas mecânicas que consistem na oscilação de
partículas atômicas ou moleculares de uma substância, em torno de sua posição de
equilíbrio. Quando as vibrações repetem-se periodicamente durante um determinado
período, o som pode ser classificado em infrassom, som audível ou ultrassom,Figura
1. Esta classificação é feita com referência ao espectro audível pelo ser humano.
8
Figura 1 - Campo de audibilidade das vibrações mecânicas [20].
O estudo do ultrassom teve início em 1880 quando os físicos franceses
Jacques e Pierre Curie descobriram que era possível gerar uma diferença de
potencial ao se comprimir cristais piezoelétricos. O efeito piezoelétrico tem origem do
grego "piezen" e significa “pressão-eletricidade”, que caracteriza a propriedade que
alguns materiais possuem de produzir diferença de potencial quando deformadas
mecanicamente e vice-versa, Figura 2.
Figura 2 – (a) Contração e expansão do cristal quando submetido a uma alta tensão
alternada na mesma frequência ultrassônica emitida pelo cristal, (b) transdutor
utilizado na geração de ondas ultrassônicas. [20]
As ondas ultrassônicas são, normalmente, geradas por transdutores
construídos a partir de materiais piezoelétricos, que ao sofrerem uma deformação
mecânica e geram ondas que se propagam no meio adjacente ao transdutor. Estas
ondas são refletidas ao atingir objetos que estão presentes no meio e retornam ao
transdutor, que se deforma novamente gerando um sinal elétrico. Esta técnica é
conhecida como técnica de pulso-eco. Estas ondas também podem propagar
através do material e atingir um outro transdutor de mesmas características, que
9
pelo mesmo princípio piezoelétrico capta o sinal. Neste segundo caso, denomina-se
método de emissão-recepção. [20]
Como a onda ultrassônica é uma onda mecânica, é necessário que haja um
meio físico para que ela se propague. Ao se propagar em um meio, as ondas podem
fazê-lo de três maneiras: longitudinalmente, transversalmente e superficialmente.
[20]
As ondas longitudinais, também chamadas de ondas de compressão
possuem partículas que oscilam na direção de propagação da onda, podendo ser
transmitidas a sólidos, líquidos e gases. Na Figura 3 observam-se zonas de
compressão, nas quais as partículas se aproximam uma das outras, e rarefação nas
quais as partículas se distanciam uma das outras.[20]
Figura 3 - Onda longitudinal, com a presença de zonas de compressão e zonas de
rarefação. [21]
As ondas transversais ou de cisalhamento são definidas quando as partículas
do meio vibram na direção perpendicular a de propagação.Neste caso, observa-se
que os planos de partículas mantêm-se na mesma distância um do outro, movendose apenas verticalmente, Figura 4.
Figura 4 - Ondas transversais. [22]
As ondas transversais são praticamente incapazes de se propagarem nos
líquidos e gases, pelas características das ligações entre partículas, destes meios,
10
podendo ser transmitidas principalmente em sólidos. O comprimento de onda é a
distância entre dois “vales” ou duas “cristas”. [20]
As ondas superficiais, também chamadas de ondas de Rayleigh são ondas
que trafegam na superfície dos meios sólidos e apresentam comportamento
oscilatório das partículas tanto transversal quanto paralelamente à direção de
propagação da onda,Figura 5. [23]
Direção de propagação
Figura 5 - Ondas superficiais, comportamento oscilatório. [25]
Considerando uma onda sônica se propagando num determinado material
com velocidade “V”, frequência “f”, e comprimento de onda “λ“, pode-se relacionar
estes três parâmetros como segue na equação (1):
(1)
Velocidade de propagação é definida como sendo a distância percorrida pela
onda sônica por unidade de tempo.A frequência de uma determinada onda de
ultrassom, por sua vez, pode ser definida como a quantidade de oscilações que uma
partícula sofre por segundo. Já o comprimento de onda representa a distância entre
duas partículas próximas com o mesmo estado de movimento [24,25].
A velocidade de propagação em um material (v) pode ser determinada
empiricamente, através de experimentos com medição do tempo que um pulso de
ultrassom leva para percorrer uma distância conhecida da amostra a ser analisada,
ou por meio de propriedades bem estabelecidas do material, como seu módulo de
elasticidade (E), o coeficiente de Poisson (σp) e sua massa específica (ρ), através da
equação 2 para ondas longitudinais e da equação 3para as ondas transversais.
11
(2)
(3)
A Tabela 1 traz os valores de velocidade de propagação e massa específica
de alguns materiais.
Tabela 1- Velocidade de propagação e massa específica de alguns
materiais encontrados na literatura. [20,23]
Material
Velocidade de
propagação (m/s)
Massa
específica
(kg/m3)
Ar
330
1.3
Alumínio
6300
2700
Aço
5900
7700
Água
1480
1000
Glicerina
1920
1260
Óleo Diesel
1250
800
Acrílico
2700
1180
Ainda que a velocidade de propagação seja considerada uma constante
característica de cada material, existem fatores que podem resultar em variações
nos valores comumente encontrados. No caso de líquidos, o valor da velocidade de
propagação apresenta considerável variação com a temperatura. Como um
exemplo, a velocidade de propagação na água aumenta 3,05 m/s para cada grau
Celsius dentro da faixa de 10 a 30°C. [23]
3.3.3- Técnica pulso eco
A medição por ultrassom que utiliza a técnica de pulso eco consegue
determinar o local de uma descontinuidade ou de uma parte da estrutura com
precisão, a partir da medição do tempo requerido para um curto pulso ultrassônico,
12
gerado por um transdutor, para se propagar através de um certomaterial. Em
seguida, ao refletir a partir da superfície ou de uma descontinuidade o pulso retorna
ao transdutor. Ou seja, o transdutor, possui um elemento piezoelétrico que ao ser
excitado por um curto impulso elétrico é capaz de gerar um “burst” de ondas
ultrassônicas. O transdutor é acoplado somente de um lado do material e as ondas
emitidas viajam através dele até encontrar uma parede oposta ou outro limite. As
reflexões, que ocorrem em seguida, voltam para o transdutor, que converte
novamente a energia mecânica em energia elétrica, podendo ser observado na
Figura 6. [26,27]
Figura 6 - Técnica de pulso-eco.
Para o cálculo da distância utiliza-se a equação (4)
(4)
onde:
e - distância entre o transdutor e o fundo refletor
v- velocidade do pulso ultrassônico no meio
t- tempo de voo da onda ultrassônica.
13
É importante salientar que a velocidade ultrassônica no meio é uma parte
relevante deste cálculo. Como mostrado anteriormente na tabela 1, diferentes
materiais transmitem ondas ultrassônicas com diferentes velocidades.De uma forma
geral, mais rapidamente em materiais rígidos e mais lentamente em materiais
macios, sendo que a velocidade ultrassônica pode alterar-se,significativamente, com
a temperatura. Dessa forma, torna-se sempre necessário ajustar um medidor de
espessura de ultrassom para a velocidade ultrassônica no meio a ser medido.
Isso,geralmente, é feito com um padrão de referência, cuja espessura é precisamente
conhecida.
Frequências mais elevadas possuem um curto comprimento de onda
associado, o que acaba permitindo a medição de materiais mais finos. As frequências
mais baixas, com um comprimento de onda maior,conseguem penetrar mais e
acabam sendo usadas para testar amostras de grande espessura, ou para materiais
tais como fibra de vidro e de metais fundidos de granulação grossa, em que a
propagação das ondas ultrassônicas é considerada menos eficientes.
As ondas ultrassônicas na ordem de mega-hertz (MHz) não se propagam
eficientemente através do ar, de modo que uma gota de líquido de acoplamento é
utilizada entre o transdutor e a peça de ensaio, com a finalidade de se conseguir a
transmissão do ultrassom com qualidade. Acoplantes geralmente utilizados são
glicerina, propilenoglicol, água, óleo e gel. Uma pequena quantidade é necessária,
apenas o suficiente para preencher a face do transdutor não o deixando em contato
com o ar. [26]
Se a distância entre o transdutor e a superfície refletora for desconhecida,
pode-se calculá-la utilizando o tempo necessário para percorrer o meio até uma
parede oposta. O meio será percorrido duas vezes no mesmo tempo, uma vez até a
parede oposta (superfície refletora) e uma vez até retornar ao transdutor. Se a
velocidade de propagação ultrassônica no material correspondente é conhecida,
pode-se calcular a distância percorrida, que é o tempo de voo ultrassônico dividido
por 2 (percurso de ida e volta da onda ultrassônica) e multiplicado pela velocidade.
Quando a onda retorna ao transdutor, parte de sua energia é refletida
novamente para o objeto de teste, voltando a percorrer o meio e refletindo na parede
oposta. Esta segunda reflexão irá picos semelhantes aos do primeiro conjunto de
picos de parede de fundo, porém como uma parte da energia, no foi perdida, a altura
14
de todos os picos será menor. Estas reflexões, chamadas múltiplos, continuarão até
que toda a energia do som seja absorvida ou perdida através da transmissão através
das interfaces,Figura 7 [26].
Figura 7 - Sinal ultrassônico e reflexões.
3.4 -Óleos vegetais
Os óleos vegetais podem ser considerados um dos principais produtos
extraídos de plantas, e cerca de 65% são usados em produtos alimentícios fazendo
parte da dieta humana. Os lipídeos, juntamente com as proteínas e os carboidratos,
são fontes de energia, apresentando grande importância para a indústria, na
produção de ácidos graxos,glicerina, lubrificantes, carburantes, biodiesel, além de
inúmeras outras aplicações. Os óleos vegetais são constituídos principalmente de
triacilgliceróis (> 95 %) e pequenas quantidades de mono e diacilgliceróis.A obtenção
do óleo vegetal bruto é feita por meio de métodos físicos e químicos a partir das
sementes das oleaginosas com o auxílio de um solvente que funciona como extrator.
Nesta fase, o óleo vegetal contém impurezas como ácidos graxos livres, que
prejudicam a qualidade e a estabilidade do produto, tornando-se necessário a
15
remoção destas impurezas, pelos processos de refino que envolvam desde a
remoção do solvente até a desodorização [28,29].
Diversas são as oleaginosas para o atendimento da demanda de óleos
vegetais, porém apenas quatro delas respondem pelo equivalente a 85% do
consumo mundial. De acordo com a Figura 8, em 2010/2011 o óleo de palma,
também chamado de óleo de dendê, é o mais consumido com 32% do consumo
mundial de óleos vegetais.
O óleo de soja é o segundo mais importante ao
representar 29%, com os Estados Unidos na liderança da produção do grão,
seguidos pelo Brasil e pela Argentina. Canola responde por 16% enquanto girassol
por 8% do total mundial [28].
Figura 8 - Consumo mundial dos óleos vegetais* em 2010/2011 [28].
*
Os outros óleos vegetais consistem em oliva, palmiste e coco.
A Figura 9traz os dados atualizados dos óleos comestíveis mais consumidos
mundialmente.
16
Figura 9 - Consumo mundial de óleos vegetais comestíveis [30].
Segundo o United States Departament of Agriculture (USDA, 2015) [30] o
consumo alimentar dos nove principais óleos vegetais deverá se expandir em 4%
em2015/16, refletindo o crescimento da população e do PIB.
3.4.1 - Composição dos óleos vegetais
Os óleos vegetais possuem de uma a quatro insaturações na cadeia
carbônica, geralmente, estando na fase líquida à temperatura ambiente.
As Tabela 2 e Tabela 3 trazem os ácidos graxos saturados e insaturados,
respectivamente, mais comumente encontrados nos óleos.
Tabela 2 - Ácidos graxos saturados [31,32].
Ácido graxo* Nome
Ponto de fusão (°C) Fonte
4:0
Butírico
-5.3
Gordura do leite
6:0
Capróico
-3.2
Manteiga
8:0
Caprílico
16.5
Óleo de coco
10:0
Cáprico
31.6
Óleo de coco
12:0
Láurico
44.8
Óleo de palmeira
14:0
Mirístico
54.4
Óleo de noz moscada
16:0
Palmítico
62.9
Óleo de palmeira
18:0
Esteárico
70.1
Carne de boi
20:0
Araquidício
76.1
Óleo de amendoim
22:0
Beênico
80.0
Óleo de acácia branca
17
Ácido graxo* Nome
24:0
Ponto de fusão (°C) Fonte
Lignocérico
84.2
Subproduto da lignina
* - Número de carbonos: número de saturações
Tabela 3 - Ácidos graxos insaturados [31,32].
Ácido graxo*
Nome
Ponto de fusão Fonte
(°C)
12:1
Lauroléico
Gordura do leite
14:1
Miristoléico
-4.0
Gordura do leite
16:1
Palmitoléico
0.0
Gordura bovina
18:1
Oléico
16.3
Óleo de oliva
18:2
Linoléico
-5.0
Óleo de soja
18:3
Linolênico
-11.0
Óleo de peixe
20:1
Gadoléico
25.0
Óleo de peixe
20:4
Araquidônico
-49.5
Fígado
22:1
Erúcico
33.5
Mariscos/óleo
de
peixe
* - Número de carbonos: número de saturações
A Tabela 4 traz a composição de alguns óleos vegetais mais comumente
utilizados.
Tabela 4 - Composição em ácidos graxos dos óleos vegetais. [33]
(% em peso, do total de ácidos graxos)
ÓLEOS VEGETAIS
Ácido graxo
14:0
Oliva
Milho
__
__
Girassol Soja
Algodão Amendoim Canola
0,08
0,20
0,80
__
0.06
16:0
14,23 14,03
8,36
11,35
20,13
11,42
3.75
18:0
3,41
3,33
5,03
4,15
3,10
2,82
1.87
20:0
0,58
1,00
0,43
0,15
0,20
2,33
0.64
22:0
__
____
__
__
__
2,08
0.35
13,90
15,85
24,23
18,65
6.67
Total saturados
18,26 18,36
18
14:1
__
__
0,04
__
__
__
__
16:1
2,52
0,20
0,05
0,05
1,43
__
0.21
18:1
71,10 35,08
27,65
25,30
22,86
41,69
62.41
18:2
6,76
44,40
56,30
50,60
50,16
38,46
20.12
18:3
1,36
1,96
2,06
8,20
1,32
1,17
8.37
Total insaturados 81,74 81,64
86,10
84,15
75,77
81,32
91.11
Fonte: adaptado de FONSECA (1974) [33].
3.4.2 - Processamento industrial
O processamento industrial de óleos e gorduras pode ser representado de
forma simplificada, em fases, como:
Processamento da matéria-prima
Extração do óleo bruto
Refino e modificação
Cada fase é constituída por diversas etapas.
3.4.2.1 - Processamento da matéria-prima
Os grãos que são colhidos ou armazenados nos centros de distribuição
acabam sendo transportados por via rodoviária, ferroviária ou hidroviária até as
indústrias onde ocorrerá o esmagamento das sementes.
As etapas de processamento da matéria-prima vão desde a pré-limpeza até o
cozimento dos grãos [34].
3.4.2.2 - Extração do óleo bruto
São comumente utilizadas denominações durante a extração do óleo bruto:

Torta: é o sub-produto na extração do óleo por prensagem.
19

Farelo: é o sub-produto na extração do óleo com o auxílio de solvente.

Solvente: líquido utilizado na extração.

Micela: mistura do óleo extraído com o solvente orgânico [31].
Para se decidir entre qual o processo empregar para extração do óleo bruto,
extração por prensagem ou extração por solvente, utilizava-se um critério baseado no
teor de óleo de cada oleaginosa. Para oleaginosas com teores menores que 20-25%
a extração era realizada por extração com solvente, para as demais, empregava-se
uma pré-prensagem seguida de uma extração por solvente. Atualmente, a extração
por solvente é mais amplamente empregada [31].
3.4.2.2.1 - Extração por prensagem mecânica
Inicialmente, a remoção parcial do óleo ocorre pela prensagem mecânica que
é realizada por prensas contínuas do tipo parafuso, em seguida ocorre a extração
com o solvente orgânico, constituindo um processo misto.
O eixo helicoidal da prensa,gira em um cesto composto por barras de aço
retangulares espaçadas, o espaçamento entre as barras é regulado de forma a
permitir a saída do óleo e, não deixando de atuar como um filtro para as partículas da
torta [31,34].
3.4.2.2.2 - Extração por solvente
O solvente mais utilizado nesse processo é o hexano, com ponto de ebulição
próximo a 70°C.
A extração por solvente combina dois processos: o de dissolução, que é rápido
e fácil, e o de difusão, que é mais demorado, pois dependente da mistura de óleo e
solvente. A extração do material que contém maior teor de óleo inicia com micelas
mais concentradas, que, ao longo do processo, dá lugar a micelas mais diluídas
conforme haja a diminuição do teor de óleo.
A obtenção do equilíbrio no sistema óleo-micela-solvente é definida a partir da
velocidade de extração [31,34].
20
3.4.2.3 - Refino
O refino é um conjunto de processos que têm por finalidade a transformação
de óleos brutos em óleos comestíveis. Existem casos em que há o consumo de óleos
brutos, azeite de oliva e de dendê.
De acordo com MANDARINO(2011) [34],as principais etapas do processo de
refinação do óleo bruto de soja são:

Degomagem ou hidratação;

Neutralização ou desacidificação;

Branqueamento ou clarificação;

Desodorização.
21
4- METODOLOGIA
4.1- Materiais e métodos
O Laboratório de Ultrassom do Inmetro vem avançando consideravelmente
na área de análises de líquidos por ultrassom como mostram os resultados já
publicados. [5,6,9,35,36]
Neste trabalho foi utilizada a técnica ultrassônica de pulso-eco, no qual são
adquiridos os sinais de pulso ultrassônicos que atravessam o corpo de prova,
atingem o refletor e voltam ao mesmo transdutor. O estudo foi realizado com o
auxílio de um transdutor de ultrassom de frequência nominal de 1 MHz e diâmetro
12,7 mm (Panametrcis-NDT - Olympus Corporation, Japan),um gerador de sinais
(33250A, Agilent Technologies, CA, USA), um osciloscópio que digitalizou o sinal de
eco recebido pelo transdutor (DSO-X 3012A, Agilent Technologies, CA, USA), uma
unidade de aquisições de dados (34970A, Agilent Technologies, CA, USA) e um
computador com um programa desenvolvido em
LabView® 11, (National
Instruments, Austin, TX, USA - Licença para uso do Inmetro).
Na Figura 10, um esquema do arranjo experimental é mostrado permitindo
identificar as variações que ocorrem na massa específica e viscosidade do óleo de
soja em função das variações de temperatura, através dos sinais de razão de tempo
de voo.
22
Figura 10 - Arranjo experimental utilizado na determinação da viscosidade e massa
específica dos óleos. (a) Banho termostatizado, (b) recipiente de vidro que contém o
óleo, (c) transdutor acoplado ao sistema a ser medido, (d) osciloscópio, (e) gerador
de sinais e (f) unidade de aquisição de dados.
Foram utilizados 3 tipos de óleos:

Soja (marca Liza®)

Canola (marca Sinhá®)

Girassol (marca Granfino®)
Para cada óleo foram realizadas cinco medições de tempo de voo, cada uma
com tempo médio de 70 minutos.
Todos os dados obtidos foram gravados a cada 20 segundos e analisados em
software desenvolvido em LabVIEW® 11 (National Instruments, Austin, TX, USA Licença para uso do Inmetro).
O modelo teórico da relação da viscosidade e massa específica com a
temperatura é válido entre 20oC e 80oC [37]. O transdutor ultrassônico utilizado
suporta, sem ser danificado, até 55 oC. Assim sendo, foi definida a faixa de
temperatura utilizada entre 20 °C e50 °C.
De acordo com a literatura [37,38] a dependência da viscosidade de óleos
vegetais puros com a temperatura pode ser satisfatoriamente descrita pela relação
de Andrade (5)
23
(5)
onde µ é a viscosidade dinâmica, T é a temperatura absoluta, A1 é uma constante, E
é energia de ativação e R é a constante universal dos gases. Os valores dos
parâmetros A1 e E para os óleos estudados foram retirados da literatura [37], Tabela
5, e utilizados para estabelecer a relação entre a viscosidade dinâmica dos óleos e a
razão de tempo de voo.
Tabela 5 - Valores das constantes A1e E para Eq.(5) e dados de ajustes estatísticos
para óleos vegetais.
Óleo
A1*(10-3mPa)
E*(J/mol)
r²
MREa(%)
Canola
1,310
26522
0,9971
2,98
Soja
1,616
25649
0,9964
3,13
Girassol
0,979
26796
0,9974
2,87
*
Válido somente na faixa de (293.15 - 353.15)K
a
MRE: Erro relativo médio = 100Ʃi |calc - exp|/exp/N, onde N = número de pontos medidos.
N
Fonte: adaptado de NGUYEN(2011) [37].
Estudos demonstram [37,38] que a massa específica de óleos, por sua vez,
varia linearmente com o aumento da temperatura absoluta, através da equação (6)
(6)
Onde α e β são constantes empíricas. Os valores dos parâmetros α e β para o óleo
de soja foram retirados da literatura [37], Tabela 6, e utilizados para estabelecer a
relação entre a massa específica do óleo de soja e a razão de tempo de voo.
Tabela 6 - Valores das constantes α e β para Eq.(6) para óleos vegetais puros.
Óleo
α(kg/m³)
β(kg/m³ K)
r²
Canola
1204.8
-0.991
0.9980
Soja
1197.0
-0.959
0.9978
Girassol
1239.8
-1.098
0.9985
Fonte: adaptado de NGUYEN (2011) [37].
24
É importante esclarecer que todos os óleos utilizados puderam ser
reutilizados em outras atividades do Laboratório de Ultrassom do Inmetro (Labus),
pois não houve desnaturação dos mesmos.
4.2- Software
Foi desenvolvido um software utilizando a ferramenta LabView para calcular a
viscosidade e massa específica dos óleos e suas respectivas incertezas de medição.
O Labview (abreviação para Laboratory Virtual Instrument Engineering
Workbench) é uma linguagem de programação gráfica originária da National
Instruments. Os principais campos de aplicação do Labview são a realização de
medições e a automação. A programação é feita de acordo com o modelo de fluxo
de dados, o que oferece a esta linguagem vantagens para a aquisição de dados e
para a sua manipulação.
Os programas em Labview são chamados de instrumentos virtuais ou,
simplesmente, Vis
São compostos pelo painel frontal, que contém a interface,Figura 11 e pelo
diagrama de blocos, que contém o código gráfico do programa, Figura 12. O
programa não é processado por um interpretador, mas sim compilado. Deste modo o
seu desempenho é comparável à exibida pelas linguagens de programação de alto
nível. A linguagem gráfica do Labview é chamada "G". [39]
Figura 11 - Painel frontal que contém a interface do programa.
25
Figura 12 - Parte do diagrama de blocos utilizado no programa desenvolvido.
4.3- Teste de normalidade
É necessário analisar o tipo de distribuição dos dados obtidos com o objetivo de se
julgar a possibilidade de aplicação de métodos de interferência estatísticos.
Os testes paramétricos assumem que a distribuição seja conhecida e uma
das condições que deve ser satisfeita é que os dados amostrais pertençam a uma
população distribuída normalmente. [40,41]
Existem testes quali e quantitativos para analisar o comportamento de um
conjunto de dados de uma amostra.
Os testes quantitativos estatísticos mais utilizados são:

Teste de Kolmogorov-Smirnov [42]: utilizado para grandes amostras
(n>30) e quando a média e o desvio-padrão da população são
desconhecidos.

Teste de Lilliefors [43]: adaptação do anterior e aplicado quando
médica e desvio-padrão da população são conhecidos.

Teste de Shapiro-Wilk [40,41]: utilizados em amostras que variam o
tamanho entre 3 e 50.
26
4.3.1-Teste de Shapiro Wilk
A estatística do teste de Shapiro-Wilk, Wcalculado, é calculada a partir das
equações 11, 12 e 13,
(11)
onde b=
(12)
(13)
onde n é o tamanho da amostra, xi é o valor da medição da amostra sendo analisado
ordenada em ordem crescente, é a média aritmética dos n resultados de medições
e an-i+1 é o coeficiente calculado por Shapiro Wilk, obtido na Tabela A.1 em anexo.
Os valores críticos da estatística W tabelado ou W crítico são extraídos da tabela
A.2 em anexo. A condição para que o conjunto de dados da amostra seja
considerado uma distribuição normal é que W calculado≥ W tabelado.
27
5 - RESULTADOS E DISCUSSÃO
Este capítulo se destina a elucidar o que foi realizado durante o trabalho
proposto e além de expor os resultados obtidos, discuti-los também.
5.1 - Viscosidade
A partir dos dados da literatura [37], tabela 5, e pelo processamento dos
sinais ultrassônicos obtidos dos 5 ensaios de cada óleo foi possível estabelecer
curvas capazes de precisar a relação entre a viscosidade e a razão de tempo de voo
acústico.
Tomando-se como referência o valor de tempo de voo acústico em 20°C para
cada uma das cinco medidas, calculou-se para as subsequentes temperaturas, que
variaram até 50°C, uma razão denominada razão de tempo de voo, equação 7,
(7)
Onde rtf é a razão de tempo de voo, ToFmed é o tempo de voo medido em
determinada temperatura e ToFref é o tempo de voo de referência, nesse caso a
20°C.
É importante dizer que a escolha de se medir rtf evita que seja necessário
conhecer o espaçamento entre o transdutor e o alvo refletor, podendo-se repetir o
experimento para quaisquer distâncias.
A Figura 13, a Figura 14 e a Figura 15 ilustram os resultados obtidos para
canola, soja e girassol, respectivamente.
28
70
Medida 1 r² = 0,99724
Medida 2 r² = 0,99717
Medida 3 r² = 0,99673
60
Medida 4 r² = 0,99775
Viscosidade(mPa.s)
Medida 5 r² = 0,99836
50
40
30
20
0
2
4
6
r
8
10
12
tf
Figura 13 - Relação entre viscosidade dinâmica e razão de tempo de voo para
o óleo de canola.
65
60
Medida 1 r² = 0.99537
Medida 2 r² = 0.99844
55
Medida 3 r² = 0.99432
Medida 4 r² = 0.99693
Viscosidade (mPa.s)
50
Medida 5 r² = 0.99711
45
40
35
30
25
20
0
2
4
6
r
8
10
tf
Figura 14 - Relação entre viscosidade dinâmica e razão de tempo de voo para
o óleo de soja.
29
60
Medida 1 r² = 0.99861
55
Medida 2 r² = 0.99809
Medida 3 r² = 0.99638
Viscosidade (mPa.s)
50
Medida 4 r² = 0.99691
Medida 5 r² = 0.99668
45
40
35
30
25
20
0
2
4
6
r
8
10
tf
Figura 15 - Relação entre viscosidade dinâmica e razão de tempo de voo para
o óleo de girassol.
As figuras 13-15, que descreveram o comportamento da viscosidade em
função da razão de tempo de voo acústico (rtf), ilustram como as cinco
medições realizadas para cada óleo obtiveram resultados próximos, mostrando
repetibilidade em todas as repetições.
Diante do exposto, pôde-se estabelecer curvas que melhor se
ajustassem aos dados obtidos, com coeficientes de determinação (r²) muito
próximos a 1. O modelo matemático que melhor se ajustou para todos os óleos
estava baseado na equação (8)
(8)
onde A e B são constantes encontradas a partir repetições do experimento
para cada óleo.
30
A Tabela 7 traz os valores obtidos para as constantes A e B através de
suas médias aritméticas para a curva de cada óleo, bem como o desvio padrão
(σA e σB) e o coeficiente de variação (cvA e cvB) das duas constantes
determinadas.
Tabela 7 - Valores das constantes A e B para Eq.(8)e dados de ajustes
estatísticos para óleos vegetais.
A(mPa.s)
σA
cvA(%)
B
σB
cvB(%)
Canola
69,28
0,22
0,3
-0,10049
0,001724
1,7
Soja
58,75
0,64
1,1
-0,09864
0,000934
0,9
Girassol
57,30
0,77
1,3
-0,10477
0,003068
2,9
Óleo
Para a determinação de cvA e cvB utilizou-se a equação 9.
(9)
Onde σi é o desvio padrão calculado para cada parâmetro e
é a média
aritmética de cada parâmetro.
5.2-Massa específica
Da mesma forma como feito para a viscosidade, a partir dos dados da
literatura [37], tabela 6, e pelo processamento dos sinais ultrassônicos obtidos
dos 5 ensaios de cada óleo, foi possível estabelecer curvas capazes de
precisar a relação entre a massa específica e a razão de tempo de voo
acústico.
Tomou-se como referência o valor de tempo de voo acústico em 20°C
para cada uma das cinco medidas e calculou-se para as subsequentes
temperaturas, que também variaram até 50°C, uma razão denominada razão
de tempo de voo, equação 7. A Figura 16, a Figura 17 e a Figura 18 ilustram os
resultados obtidos para canola, soja e girassol, respectivamente.
31
915
Medida 1 r²=0.99818
Medida 2 r²=0.99757
Medida 3 r²=0.99817
Massa espec
í fica (kg/m³)
910
Medida 4 r²=0.99847
Medida 5 r²=0.99941
905
900
895
890
885
880
0
2
4
6
8
10
12
rtf
Figura 16 - Relação entre massa específica e razão de tempo de voo para o
óleo de canola.
920
Medida 1 r²=0.99741
915
Medida 2 r²=0.99903
Massa espec
í fica (kg/m³)
Medida 3 r²=0.99779
Medida 4 r²=0.99796
910
Medida 5 r²=0.99790
905
900
895
890
885
0
2
4
6
r
8
10
tf
Figura 17 - Relação entre massa específica e razão de tempo de voo para o
óleo de soja.
32
920
Medida 1 r²=0,99922
Medida 2 r²=0,99868
915
Medida 3 r²=0,99741
í fica (kg/m³)
Massa espec
Medida 4 r²=0,99719
910
895
Medida 5 r²=0,99666
905
900
890
885
880
0
2
4
6
8
10
rtf
Figura 18 - Relação entre massa específica e razão de tempo de voo para o
óleo de girassol.
As figuras 16-18, que descreveram o comportamento da massa
específica em função da razão de tempo de voo acústico (rtf), demonstram que
as cinco medições realizadas para cada óleo obtiveram resultados próximos,
mostrando repetibilidade em todas as repetições.
Diante do exposto, pôde-se estabelecer curvas que melhor se
ajustassem aos dados obtidos, com coeficientes de determinação (r²) muito
próximos a 1. O modelo matemático que melhor se ajustou para todos os óleos
estava baseado na equação 10
(10)
onde a e b são constantes encontradas a partir repetições do experimento para
cada óleo.
A Tabela 8 traz os valores obtidos para as constantes a e b através de
suas médias aritméticas para a curva de cada óleo, bem como o desvio padrão
33
(σa e σb) e o coeficiente de variação (cva e cvb) das duas constantes
determinadas.
Tabela 8 - Valores das constantes a e b para equação(10) e dados estatísticos
para óleos vegetais.
Óleo
a(kg/m³)
σa
cva(%)
b(kg/m³)
σb
cvb(%)
Canola
914,14
0,13
0,01
-2,8914
0,06611
2,30
Soja
915,32
0,28
0,03
-2,8604
0,04697
1,64
Girassol
917,51
0,42
0,05
-3,3325
0,10685
3,21
5.3- Teste de normalidade
5.3.1- Viscosidade
Por meio dos dados obtidos a partir das5 repetições e dos anexos A.1 e
A.2, pôde-se calcular o W calculado para os parâmetros de cada óleo.
Para a equação da viscosidade, tem-se os dois parâmetros A e B,
provenientes das repetições.
Assumiu-se as seguintes hipóteses:

H0 - A amostra provém de uma distribuição normal.

H1 - A amostra não provém de uma distribuição normal.
Para um nível de significância de 5% (α=0,05) e n =5, tem-se W crítico =
0,76.
A Tabela 9 traz todos os valores de W calculado para a viscosidade.
34
Tabela 9 - Valores calculados para W para cada parâmetro
da viscosidade dos óleos.
Óleo
Parâmetro Wcalc
Canola
A
0,95
Canola
B
0,92
Soja
A
0,77
Soja
B
0,98
Girassol
A
0,92
Girassol
B
0,95
Assim, como todos os W calc>W (0,05:5) aceita-se a hipótese nula, que diz
que os dados possuem distribuição normal.
5.3.2 -Massa específica
Da mesma forma, através dos dados obtidos a partir da 5 repetições e
dos anexos A.1 e A.2, pôde-se calcular o W calculado para os parâmetros de cada
óleo.
A equação da massa específica por sua vez, tem os dois parâmetros a e
b, provenientes das repetições.
Assumiu-se as seguintes hipóteses:

H0 - A amostra provém de uma distribuição normal.

H1 - A amostra não provém de uma distribuição normal.
Para um nível de significância de 5% (α=0,05) e n =5, tem-se W crítico =
0,76.
A Tabela 10traz todos os valores de W calculado para a massa específica
35
Tabela 10 - Valores calculados para W para cada parâmetro
da massa específica dos óleos.
Óleo
Parâmetro Wcalc
Canola
A
0,80
Canola
B
0,96
Soja
A
0,86
Soja
B
0,89
Girassol
A
0,80
Girassol
B
0,93
Dessa forma, como todos os W calc> W crítico aceita-se H0, na qual assumese que os dados possuem distribuição normal.
5.4 - Cálculo de incertezas
O teste de normalidade foi realizado para garantir que os dados obtidos
tivessem uma distribuição normal e o cálculo das incertezas de medição
pudesse ser realizado com base nas fórmulas do GUM.
5.4.1 - Viscosidade
Admitindo-se os tipos de incerteza, tipo A e tipo B e com base na
equação 14 da literatura [13], desenvolveu-se as equações 15 e 16 para o
cálculo das incertezas da viscosidade,
(14)
(15)
36
(16)
Onde uµ é a incerteza padrão combinada, N é o número de repetições e urtf é a
incerteza do tipo B devido à calibração do osciloscópio utilizado. De acordo
com o fabricante do osciloscópio utilizado a incerteza é 25ppm + 5ppm por ano
de uso multiplicado pela escala de medição, que nesse caso é a razão de
tempo de voo acústico. Neste trabalho utilizamos um valor de incerteza de
60ppm, o equivalente a 7 anos de uso do osciloscópio.
De acordo com o ISO-GUM (2008) [13] embora a incerteza padrão
combinada possa ser universalmente usada para expressar a incerteza de um
resultado de medição, em algumas aplicações comerciais, industriais e
regulamentadoras, é muitas vezes necessário dar uma medida de incerteza,
que defina um intervalo em torno do resultado da medição com o qual se
espera abranger uma extensa fração da distribuição de valores que poderiam
ser razoavelmente atribuídos ao mensurando.
A medida adicional de incerteza descrita no parágrafo acima é chamada
de incerteza expandida e aqui será expressa por Uexp. Seu cálculo é feito
multiplicando-se a incerteza combinada (uc ou uµ) por um fator de abrangência
k, equação 17.
(17)
O valor do fator de abrangência k é escolhido com base no nível da
confiança requerido para o intervalo de medição. Geralmente k estará entre 2 e
3.
Nesse trabalho, k foi determinado com base no número de graus de
liberdade efetivo (ʋeff) e em uma probabilidade de abrangência de 0,95. De
acordo com a literatura [13] para se calcular ʋeff utiliza-se a equação 18.
(18)
37
A partir de ʋeff é possível calcular o valor de k com a ajuda da função
INVT do excel. Essa função retorna o valor t da distribuição t de Student como
uma função da probabilidade e dos graus de liberdade. Para usá-la basta
digitar no excel "INVT(probabilidade; graus de liberdade)", onde probabilidade é
a probabilidade associada à distribuição t de Student bicaudal, nesse caso
utilizamos 0,95 e graus de liberdade é o número de graus de liberdade (ʋeff)
que caracteriza a distribuição.
A Tabela 11traz os valores das incertezas calculadas para cada óleo
baseado num valor de razão de tempo de voo.
Tabela 11 - Valores de incerteza para viscosidade calculados para cada óleo.
Óleo
Canola
Soja
Girassol
µ(mPa.s)
uµ
Uexp(mPa.s)
Urel(%)
0
69,3
0,1
0,3
0,4
2
56,7
0,1
0,4
0,5
4
46,3
0,2
0,4
0,9
6
37,9
0,2
0,5
1,3
8
31,0
0,2
0,5
1,8
10
25,4
0,2
0,6
2,2
0
58,7
0,3
0,8
1,3
2
48,2
0,2
0,7
1,4
4
39.6
0,2
0,6
1,4
6
32,5
0,2
0,5
1,4
8
26,7
0,2
0,4
1,4
10
21,9
0,1
0,3
1,5
0
57,3
0,3
1,0
1,7
38
Óleo
µ(mPa.s)
uµ
Uexp(mPa.s)
Urel(%)
2
46,5
0,3
0,8
1,7
4
37,7
0,3
0,7
1,7
6
30,6
0,3
0,7
2,4
8
24,8
0,3
0,8
3,1
10
20,1
0,3
0,8
3,9
Para se obter Urel dividiu-se o valor de Uexp pelo valor obtido de µ e
multiplicou-se por 100 para se obter o resultado em porcentagem, equação 19.
(19)
A Figura 19, a Figura 20 e a Figura 21 trazem as curvas ajustadas para
a viscosidade dos óleos de canola, soja e girassol, respectivamente, e suas
incertezas.
70
Viscosidade (mPa.s)
60
50
40
30
20
0
2
4
6
8
10
rtf
Figura 19 - Curva ajustada para viscosidade com barra de incertezas para o
óleo de canola.
39
65
60
55
Viscosidade (mPa.s)
50
45
40
35
30
25
20
0
2
4
6
8
10
rtf
Figura 20 - Curva ajustada para viscosidade com barra de incertezas para o óleo de
soja.
60
55
50
Viscosidade (mPa.s)
45
40
35
30
25
20
15
0
2
4
6
8
10
rtf
Figura 21 - Curva ajustada para viscosidade com barra de incertezas para o óleo de
girassol.
40
A partir dos dados anteriormente expostos é possível verificar que a
relação entre a viscosidade e a razão de tempo de voo é exponencial. Dessa
forma, ao diminuir-se a viscosidade do meio diminui-se a velocidade de
propagação da onda ultrassônica, aumentando-se assim, o tempo necessário
para se percorrer a mesma distância.
Sabe-se que viscosidade é uma propriedade que está associada à
resistência que o fluido oferece a uma deformação por cisalhamento. A força
de coesão das moléculas, que é resultante da ação das forças de atração,
consegue explicar a viscosidade.
Dessa forma, em fluidos mais viscosos a onda ultrassônica encontra
uma barreira mais resistente fazendo com que sua reflexão seja mais rápida,
maior velocidade e menor tempo. Em contrapartida em fluidos menos viscosos,
a onda acústica necessitará de um maior tempo para conseguir penetrar no
meio e encontrar uma barreira para que ocorra sua reflexão.
Dentre os três óleos utilizados nesse trabalho, o óleo de girassol é o que
apresenta maiores valores de incertezas. E mesmo com esses valores,
comparativamente, maiores, as incertezas obtidas não são altas o suficiente
(máximo de 3,9% para a incerteza relativa) para considerar o modelo proposto
inapropriado para aplicação.
Atribui-se esse maior valor de incerteza a uma possível contaminação do
lote testado, no qual os óleos não possuíam as propriedades físico-químicas
bem estabelecidas.
Diante do exposto, pode-se afirmar que a implementação desse sistema
de medição e monitoramento da viscosidade dos óleos vegetais testados
fornecerá resultados confiáveis e precisos na faixa de 20-50°C, variando no
máximo 3,9%.
É importante destacar que o maior valor da incerteza relativa do óleo de
girassol apesar de significar uma incerteza de apenas 0,8 mPa.s no valor de
20,1 mPa.s da viscosidade, corresponde ao maior valor em porcentagem,
3,9%. Isso ocorre, pois o óleo de girassol é o que possui menores valores para
a viscosidade e, como a equação (19) leva em consideração o valor da
41
viscosidade naquele ponto, isso acaba aumentando o valor da incerteza
relativa.
5.4.2 -Massa específica
Com o intuito de se obter resultados confiáveis, calculou-se as
incertezas de cada medição para que os valores de massa específica
pudessem ser expressos com os valores de suas incertezas.
Admitindo-se os tipos de incerteza, tipo A e tipo B e com base na
equação 20 da literatura [13], desenvolveu-se a equação 21 para o cálculo das
incertezas da massa específica,
(20)
(21)
Da mesma forma como calculado para a viscosidade, para a massa
específica
estabeleceu-se
o
fator
de
abrangência
k
baseado
numa
probabilidade associada à distribuição t de Student bicaudal de 0,95.
A Tabela 12 traz os valores das incertezas calculadas para cada óleo
baseado num valor de razão de tempo de voo.
Tabela 12 - Valores de incerteza para massa específica calculados para cada
óleo.
Óleo
rtf
ρ(kg/m³)
uρ
Uexp(kg/m³)
Urel(%)
Canola
0
914,1
0,1
0,2
0,02
2
908,4
0,1
0,2
0,02
4
902,6
0,1
0,3
0,04
42
Óleo
Soja
Girassol
rtf
ρ(kg/m³)
uρ
Uexp(kg/m³)
Urel(%)
6
896,8
0,2
0,5
0,06
8
891,0
0,2
0,7
0,08
10
885,2
0,3
0,8
0,10
0
915,3
0,1
0,4
0,04
2
909,6
0,1
0,4
0,04
4
903,9
0,2
0,4
0,04
6
898,2
0,2
0,4
0,05
8
892,4
0,2
0,5
0,06
10
886,7
0,3
0,6
0,07
0
917,5
0,2
0,5
0,06
2
910,8
0,2
0,5
0,06
4
904,2
0,3
0,6
0,07
6
897,5
0,3
0,8
0,09
8
890,9
0,4
1,1
0,12
10
884,2
0,5
1,3
0,15
A Figura 22, a Figura 23 e a Figura 24 trazem as curvas ajustadas para
a massa específica dos óleos de canola, soja e girassol, respectivamente, e
suas incertezas.
43
í fica(kg/m³)
915
910
905
Massa espec
900
895
890
885
0
2
4
6
8
10
rtf
Figura 22 - Curva ajustada para massa específica com barra de
incertezas para o óleo de canola.
920
í fica(kg/m³)
915
910
905
Massa espec
900
895
890
885
0
2
4
6
8
10
rtf
Figura 23 - Curva ajustada para massa específica com barra de incertezas para
o óleo de soja.
44
920
Massa espec
í fica (kg/m³)
915
910
905
900
895
890
885
880
0
2
4
6
8
10
rtf
Figura 24 - Curva ajustada para massa específica com barra de incertezas para
o óleo de girassol.
Os resultados das regressões lineares para a massa específica de cada
óleo demonstram que o modelo proposto se adéqua muito bem ao propósito de
se medir massa específica em tempo real e com precisão.
Verifica-se que a incerteza pode ser considerada baixa, uma vez que a
maior tem o valor de 0,15% (884,2 ± 1,3 kg/m³).
Da mesma forma como observado para a viscosidade o óleo de girassol
apresentou os maiores valores de incerteza. Como utilizou-se os mesmos
dados obtidos para viscosidade no cálculo da massa específica, propõem-se a
mesma fonte de erro.
Tendo-se em vista que os dados iniciais que relacionavam a viscosidade
e massa específica com a temperatura foram retirados da literatura [37], e que
o autor não especificou os valores das incertezas, menor que ±1%, os valores
encontrados nesse trabalho podem ter sido influenciados pelos valores reais de
incerteza, e por isso a massa específica ter obtido valores, relativamente,
menores de incerteza que a viscosidade.
45
O uso da técnica proposta visa a expansão desse método para outros
tipos de monitoramento como o de reações químicas. Tendo-se em vista as
variações que ocorrem no meio reacional durante qualquer perturbação
química, o trabalho desenvolvido tem a possibilidade de ser utilizado em
diversas reações que envolvam óleos vegetais.
Estudos preliminares realizados no laboratório de ultrassom do Inmetro
demonstram o poder do ultrassom em perceber as variações ocorridas durante
os processos de transesterificação de óleos.
46
6-CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS
Com o desenvolvimento deste trabalho foi possível propor uma
metodologia utilizando o parâmetro ultrassônico tempo de voo, nesse caso
expresso como razão de tempo de voo, em comparação com uma metodologia
muito bem descrita na literatura que faz uso de densímetros e viscosímetros.
O parâmetro de tempo de voo acústico mostrou-se eficiente na predição
de viscosidade e massa específica de óleos, obtendo-se incertezas
relativamente baixas e evidenciando a repetitividade do parâmetro.
A importância de se utilizar o ultrassom em linhas de produção está não
só na sua possibilidade de proporcionar uma automação ao processo, mas
também, no baixo custo de aquisição e implementação da metodologia frente
às metodologias hoje utilizadas.
Assim, o uso da técnica proposta visa a expansão desse método para
outros tipos de monitoramento como o de reações químicas. Tendo-se em vista
as variações que ocorrem no meio reacional durante qualquer perturbação
química, o trabalho desenvolvido tem a possibilidade de ser utilizado em
diversas reações que envolvam óleos vegetais.
Dessa forma, estudos preliminares realizados no Laboratório de
Ultrassom do Inmetro vem avançando suas pesquisas demonstram o poder do
ultrassom em perceber as variações ocorridas durante os processos de
transesterificação de óleos
47
7- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] NOUREDDINI, H; TEOH, B. C; CLEMENTS, L. D. Viscosities of
Vegetable Oils and Fatty Acids. JAOCS,Nebraska, 69,12, 11891191,1992.
[2] NOUREDDINI, H; TEOH, B. C; CLEMENTS, L. D. Densities of Vegetable
Oils and Fatty Acids. JAOCS,Nebraska, 69,12, 1184-1188,1992.
[3] NAZÁRIO, S.L.S. et al. Caracterização de leite bovino utilizando
ultrassom e redes neurais artificias. Revista controle & automação, 20, 4,
627-636, 2009.
[4] GREENWOOD, M. S.; BAMBERGER, J. A. Measurement of viscosity
and shear wave velocity or slurry for on-line process control. Ultrasonics,
39, 9, 623-630, 2002.
[5] FIGUEIREDO, M. KK.; COSTA-FÉLIX, R. P. B.; ALVARENGA, A. V.;
MAGGI, L. E.; ROMEIRO, G. A. A importância da viscosidade bulk para
a medição de parâmetros acústicos em líquidos. In: Reunião Anual da
Sociedade Brasileira de Química, Águas de Lindóia. Anais da 33ª SBQ.
2010.
[6] FIGUEIREDO, M. KK.; COSTA-FÉLIX, R. P. B.; ALVARENGA, A. V.;
MAGGI, L. E.; ROMEIRO, G. A. Biofuel ethanol adulteration detection
using an ultrasonic measurement method. Fuel. 91, 1, 209-212, 2012.
48
[7] BULENT KOC, A., Ultrasonic monitoring of glycerol settling during
transesterification of soybean oil. BioresourceTechnology,100, 19-24,
2009.
[8] STAVARACHE,
C.;
VINATORU,
M.,
MAEDA,
Y.,
Aspects
of
ultrasonically assisted transesterification of various vegetable oils with
methanol. UltrasonicsSonochemistry, 14, 380-386, 2007.
[9] FIGUEIREDO, M. KK.; COSTA-FÉLIX, R. P. B.; ALVARENGA, A. V.;
ROMEIRO, G. A. Análise utilizando parâmetros ultrassônicos para
identificação de adulteração em etanol combustível. In: Reunião Anual
da Sociedade Brasileira de Química, Florianópolis. Anais da 34ª SBQ.
2011.
[10]
FERNANDES, W. D.; COSTA NETO,. P. L. O.; SILVA, J. R. da.
Metrologia
e
qualidade:
sua
importância
como
fatores
de
competitividade nos processos produtivos.In: Enegep. Bahia. 2009
[11]
INMETRO, Vocabulário Internacional de Metrologia: conceitos
fundamentais e gerais e termos associados (VIM 2012), 2ª Edição
brasileira, Rio de Janeiro, 2012. Disponível em <www.inmetro.gov.br>.
[12]
INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, QUALIDADE E
TECNOLOGIA. Inmetro. DOQ-CGCRE – 008 – Orientação sobre
validação
de
métodos
analíticos.
Disponível
em
<
http://www.inmetro.gov.br/sidoq/arquivos/Cgcre/DOQ/DOQ-Cgcre8_04.pdf>.Acesso em 18 de abril 2015.
[13]
Guia para a Expressão da Incerteza de Medição, 3ª Edição
brasileira em língua portuguesa, Rio de Janeiro: ABNT, INMETRO,
2003.
[14]
by
CATHARINO, R. R., et al. Biodiesel typification and quality control
direct
infusion
electrospray
ionization
mass
spectrometryfingerprinting. Energy Fuels, 21, 6, 3698–3701, 2007.
49
[15]
ABENDI: Associação Brasileira de Ensaios Não Destrutivos e
Inspeção.
Disponível
em:
<http://www.abende.org.br/info_end_oquesao.php?w=1366&h=768>
Acesso em: 25 abril 2015.
[16]
SHEEN, S., CHIEN, H., RAPTIS, A. C., An in line ultrasonic
viscometer.
Review
of
progress
in
Quantitative
Nondestructive
Evaluation, 14, 1151-1158, 1995.
[17]
SAGGIN, R., COUPLAND, J. N., Oil viscosity measurement by
ultrasonic reflectance.Journal of the American Oil Chemists' Society, 78,
5, 509-511, 2001.
[18]
KALASHNIKOV, A. N., In situ ultrasonic monitoring of aluminum
ion hydrolysis in aqueous solutions: Instrumentations, techniques, and
comparisons to ph-metry.IEEE Transactions and Instrumentation and
Measurement, 56,1329-1339, 2007.
[19]
KAATZE, U., EGGERS, F., LAUTSCHAM, K., Topical Review:
Ultrasonic velocity measurements in liquids with high resolution
techniques,
selected
applications
and
perspectives.IET
Science,
Measurement&Technology,19,1-21, 2008.
[20]
ANDREUCCI, R. Aplicação Industrial: Ensaio por Ultrassom, Ed.:
Jul./2011, São Paulo, Editora: Abendi.
[21]
PORTAL GALILEO.Disponível em http://galileo.netii.net/fisica/img-
f/onda-longitudinal/. Acesso em 28 de abril 2015.
[22]
PORTAL GALILEO.Disponível em http://galileo.netii.net/fisica/img-
f/onda-transversal/.Acesso em 28 de abril 2015.
[23]
de
FIGUEIREDO, M. KK. Desenvolvimento de sistemas de análise
combustíveis
utilizando
parâmetros
ultrassônicos.142p.
Tese.
Universidade Federal Fluminense. Niterói. 2011.
[24]
LYNNWORTH, L. C., Ultrasonic Measurement for Process
Control. Academic Press, San Diego, USA, 1989.
50
[25]
DEVENTER, J. V., DELSING, J., An ultrasonic density probe.In:
IEEE Ultrasonics Symposium, 1, 871-875, 1997.
[26]
NDT
Resorce
Center,
Estados
Unidos.
Disponível
em:
<http://www.ndted.org/EducationResources/HighSchool/Sound/hs_sound013.htm>,
Acesso em: 30 de abril 2015.
[27]
OLYMPUS, Estados Unidos. Disponível em: <http://www.olympus-
ims.com/pt/ndt-tutorials/thickness-gage/introduction/operation/>. Acesso
em: 30 de abril 2015.
[28]
INEA.Óleos Vegetais para Alimentos ou para Biodiesel?Análises
eIndicadoresdoAgronegócio,6, 6,2011.
[29]
REDA, D. Y.; CARNEIRO, P. I. B. Óleos e gorduras: aplicações e
implicações. Revista Analytica, 27, 60-67, 2007.
[30]
OILSEED:
WORD
MARKET
AND
TRADE.
USDA.Disponívelem<http://apps.fas.usda.gov/psdonline/circulars/oilseed
s.pdf.>.Acesso em: 30 de abril 2015.
[31]
GIOEIELLI, L. A. Óleos e gosduras vegetais: composição e
tecnologia. Revista brasileira de farmacognosia, 5, 2, 211-232, São
Paulo 1996.
[32]
QUÍMICA
POPULAR.
disponível
em
<http://www.iq.ufrgs.br/ead/quimicapop/material/acidograxo.pdf. Acesso
em: 30 de abril 2015.
[33]
FONSECA, H.;GUTIERREZ, L. E. Composição em ácidos graxos
de óleos vegetais e gorduras animais. Anais da Escola Superior de
Agricultura Luiz de Queiroz, 31, 485-490, 1974.
[34]
MANDARINO, J. M. G.; ROESSING, A. V.Tecnologia para
produção do óleo de soja:descrição as etapas, equipamentos, produtos
e subprodutos. Documento 171 Embrapa,Londrina, 2001.
51
[35]
FIGUEIREDO, M.KK.; COSTA-FÉLIX, R.P.B.; ALVARENGA, A.V.;
MAGGI,
L.E.;
ROMEIRO,
G.A.Sensibility
of
hydrous
ethanol
adulteration detection using ultrasonic parameters validated in a
metrological base, Journal of Physics, Conf. Ser. 279, 2011.
[36]
FIGUEIREDO, M.KK.; COSTA-FÉLIX, R.P.B.; ALVARENGA, A.V.;
MAGGI, L.E.; ROMEIRO, G.A.; PORTILHO, M.F.; NELE, M.. Estudo de
fatores que influenciam o cálculo de incerteza da medição de atenuação
de líquidos.Produto & Produção, (11), 55-66, 2010.
[37]
NGUYEN, Q. D.; Franco Z., Flow properties of vegetable oil-diesel
fuel blends,Fuel,90, 838–843, 2011.
[38]
KRISNANGKURA, K.; YIMSUWAN, T;, PAIRINTRA, R. Na
empirical
approach
in
predicting
biodiesel
viscosity
at
various
temperatures,Fuel, 85, 107–113, 2006.
[39]
BRAZ, D. S. Desenvolvimento de um protocolo e certificação da
espessura das faces de cubos metálicos utilizados no ensaio de
proficiência da medição de espessura por ultrassom para acreditação de
organismos de inspeção de veículos que transportam produtos
perigosos. 98p. TCC. Universidade Católica de Petrópolis. Petrópolis.
2013.
[40]
SHAPIRO, S. S.; WILK, M .B. An Analysis of Variance Test for
Normality. Biometrika, 52, 3, 591-611,1965.
[41]
PORTAL
ACTION.
Disponívelem<
http://www.portalaction.com.br/inferencia/64-teste-de-shapiro-wilk>.
Acesso em: 30 de abril 2015.
[42]
ENGINEERING
STATISTICS
HANDBOOK.
Disponívelem<
http://www.itl.nist.gov/div898/handbook/eda/section3/eda35g.htm>.
Acesso em: 30 de abril 2015.
[43]
SISTEMAS PARA ANÁLISES ESTATÍSTICAS - UFV. Disponível
em<http://www.ufv.br/saeg/saeg40.htm>. Acesso em: 30 de abril 2015.
52
8- ANEXOS
53
54
55
56