Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: Estudo da viscosidade de subsistemas binários presentes na gasolina
AUTORES: Brandão, A.P. (UFF) ; Martins, R.J. (UFF) ; Lamego, L.S.R. (UFF)
RESUMO: Com o objetivo de se estudar a viscosidade de diferentes tipos de gasolina propôs-
se um fluido representativo contendo os compostos: n-heptano, iso-octano, tolueno,
p-xileno e metilcicloexano. Como um estudo preliminar para este fim, utilizou-se o
modelo proposto por Martins e colaboradores (2000) para determinar os parâmetros
de interação dos subsistemas binários contidos na mistura proposta. Estes
parâmetros foram obtidos por correlação de dados experimentais de viscosidade das
misturas binárias a 0,1 MPa, resultando em desvios relativos menores que 0,8 %.
PALAVRAS CHAVES: UNIQUAC; Viscosidade; gasolina
INTRODUÇÃO: A gasolina é uma mistura complexa de centenas de hidrocarbonetos.
Frequentemente, faz-se necessário utilizar misturas menos complexas para
representar as características químicas e/ou físicas deste combustível em testes
e otimização de processos. Normalmente trabalha-se com fluidos substitutos que
podem ser puros ou misturas de hidrocarbonetos (PITZ et al. 2007). Baseado nas
observações de Pitz e colaboradores (2007), e na existência de dados
experimentais de viscosidade para as misturas binárias disponíveis na
literatura, propôs-se uma mistura substituta para o estudo de viscosidade da
gasolina contendo os compostos: n-heptano, iso-octano, tolueno, p-xileno e
metilcicloexano.
Baseando-se na teoria de Eyring para a viscosidade de fluidos e na equação
UNIQUAC, Martins e colaboradores (2000) propuseram um modelo para a viscosidade
de misturas, descrevendo-a em termos das viscosidades dos componentes puros e de
parâmetros de interação característicos dos subsistemas binários nela contidos.
A equivalência entre a energia livre de Gibbs de ativação do fluxo viscoso e a
energia livre de Gibbs de mistura é a principal suposição deste modelo.
O objetivo deste trabalho é a determinação dos parâmetros de interação UNIQUAC
dos subsistemas binários contidos na mistura substituta de gasolina proposta.
MATERIAL E MÉTODOS: O modelo proposto por Martins e colaboradores (2000), baseado na teoria de
Eyring, trata a viscosidade da mistura como a soma de uma parcela ideal com uma
parcela associada ao desvio da idealidade. Esse desvio contém a energia livre de
Gibbs de ativação de fluxo em excesso, a qual é tratada como uma propriedade
termodinâmica. A parcela ideal da viscosidade da mistura foi calculada pela
equação de Kendall e Monroe e a energia livre de Gibbs molar em excesso,
associada ao fluxo viscoso, foi representada pelo modelo UNIQUAC.
O modelo UNIQUAC trata a energia livre de Gibbs molar em excesso como a soma de
uma parcela combinatorial e outra residual. A parcela combinatorial leva em
consideração parâmetros de forma e tamanho das moléculas presentes no sistema,
enquanto a contribuição residual considera as interações entre as espécies
através de dois parâmetros de interação binária determinados por ajuste de dados
experimentais (MARTINS et al. 2000).
Para cada subsistema binário contido na mistura entre n-heptano, iso-octano,
tolueno, p-xileno e metilcicloexano foram estimados os parâmetros de interação
UNIQUAC pelo ajuste de dados experimentais de viscosidade a 0,1 MPa. A
viscosidade e densidade dos componentes puros foram retiradas das mesmas obras
que contém os dados da mistura binária. Os parâmetros de forma e tamanho da
equação UNIQUAC foram calculados segundo método descrito por Reid e
colaboradores (1987).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os parâmetros de interação binária obtidos no ajuste foram avaliados pelo desvio
padrão médio relativo percentual.
A Tabela 1 apresenta os resultados obtidos através do modelo de Martins e
colaboradores (2000) para os parâmetros de interação binária da equação UNIQUAC
para cada subsistema binário estudado na faixa de temperatura estudada, a
quantidade de pontos experimentais ajustados, o MSDR, calculado segundo a
equação 1, e também as fontes dos dados experimentais utilizados.
Os resultados obtidos para os parâmetros de interação UNIQUAC dos subsistemas
binários contidos na proposta realizada para um fluido representativo da
gasolina foram satisfatórios. E os valores de viscosidade calculados com estes
parâmetros são representativos dos valores experimentais, apresentando desvios
menores que 0,8 % e, na maioria dos casos menores que 0,5 %.
A Figura 1 ilustra os resultados gerados com o modelo para o conjunto de dados
de viscosidade de Baragi e colaboradores (2006) da mistura metilcicloexano +
iso-octano a 0,1 MPa.
Tabela 1
Resultados da correlação da viscosidade de sistemas
binários e respectivos parâmetros de interação
Figura 1
Correlação da viscosidade dinâmica para o binário
metilcicloexano + iso-octano a 298,15 K, 303,15 K
e 308,15 K, onde os símbolos representam os d
CONCLUSÕES: O modelo utilizado mostrou-se adequado, visto que os desvios entre os valores de
viscosidade calculados e os dados experimentais correspondentes não ultrapassam
0,8 %.
Os parâmetros de interação binária obtidos neste trabalho serão utilizados para
estimar a viscosidade de diferentes tipos de gasolina com o modelo proposto por
Martins e colaboradores (2000), combinado com a proposição de um fluido substituto
do combustível.
AGRADECIMENTOS: Os autores gostariam de agradecer a CAPES e FAPERJ pelo apoio financeiro.
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