CHAPTER 2 - RELATED WORK
2.2 E NERGY CONSUMPTION IN WSN
2.2.2 Energy conservation strategies
Análise química por fluorescência de raios-X
A análise de fluorescência de raios-X (FRX) é uma das técnicas analíticas para a análise dos elementos presentes em qualquer tipo de amostras, de entre as quais as argilas (Galhano,1999). Gomes (1988), identifica a FRX como sendo um método relativamente simples, de rápida execução e preciso, que permite fazer a análise química das argilas e dos minerais argilosos. O mesmo autor, em 1990, refere que este método tem por base o efeito da absorção fotoelétrica, ou seja, ao incidir um feixe de raios-X, policromático, com dada energia sobre um material, os átomos das espécies químicas emitem raios-X secundários (de fluorescência) que, por sua vez, podem ser usados na identificação das referidas espécies químicas e ainda para estimar as suas concentrações.
Este método foi utilizado para o estudo dos elementos químicos presentes na argila vermelha, no caulino e no resíduo, tendo sido enviado uma amostra de cada uma destas matérias-primas para o laboratório do Departamento de Geociências da Universidade de Aveiro para proceder a essa identificação.
Teor em matéria orgânica
Segundo alguns autores a percentagem de matéria orgânica num solo surge como um fator importante na alteração do comportamento da pasta argilosa e do material cerâmico, podendo condicionar a plasticidade (Gomes, 1988), a retração e o desempenho térmico (Ribeiro et al., 2004) e a cor (Murray, 2007).
Segundo Verdade (1954), é possível remover a matéria orgânica presente numa argila, através da sua imersão em peróxido de hidrogénio. Uma alternativa mais rápida é a utilização de hipoclorito de sódio em vez de peróxido de hidrogénio (Anderson, 1963), ou ainda através da sua queima a 450ºC.
De forma a determinar a percentagem de matéria orgânica presente nas argilas e resíduo utilizados para o presente estudo, pesaram-se 10 gramas deste material (Mínicial), colocando-as em cadinhos
de porcelana. De seguida, essas amostras foram submetidas a 450ºC durante 4h, ocorrendo a oxidação da matéria orgânica (Figura 5.13).
Pesou-se novamente o conjunto cadinho mais matéria-prima e, subtraindo-se a massa do cadinho, foi possível determinar a sua massa final, (Mfinal). Assim, recorrendo-se à Eq. 5.1, obteve-se o
valor da percentagem de matéria orgânica presente nas diferentes matérias-primas utilizadas (TMO).
40 𝑇𝑀𝑂(%) = (𝑀𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙𝑀 − 𝑀𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙
𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 ) × 100 (Eq. 5.1)
Figura 5.13 – Cadinhos com as amostras de argila vermelha, caulino e resíduo, após a sua queima a 450ºC.
Perda de massa por ignição (perda ao rubro)
A perda de massa por ignição (PMignição), também conhecida por perda ao rubro, é expressa em
percentagem e representa a massa perdida pela amostra depois do ensaio, Mfinal,
comparativamente à massa da amostra seca antes do ensaio, Minicial (Eq. 5.2). Essa perda de massa
corresponde à desidratação ou desidroxilação, à combustão de matéria orgânica e ainda à remoção de elementos voláteis (Gomes, 1988).
𝑃𝑀𝑖𝑔𝑛𝑖çã𝑜(%) = (𝑀𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙𝑀 − 𝑀𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙
𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 ) × 100 (Eq. 5.2)
Este ensaio foi elaborado para as várias matérias-primas e misturas de solos com e sem resíduo. Inicialmente, cada amostra de solo e respetivos cadinhos de porcelana foram secos na estufa a 110ºC. De seguida, colocaram-se a arrefecer no exsicador. Foram pesadas amostras com, aproximadamente 10 gramas (Minicial) e colocadas nos cadinhos, previamente pesados. No fim das
pesagens, os cadinhos com as respetivas amostras de solo, foram levados para a mufla e submetidos a 1000ºC, durante 1 hora.
De seguida, após o arrefecimento até à temperatura ambiente, os cadinhos com as matérias-primas e misturas argilosas (Figuras 5.14 A e B) foram pesados e determinou-se a massa final de cada amostra (Mfinal).
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Figura 5.14 – Cadinhos com as respetivas (A) matérias-primas e (B) misturas de solos após realização da queima a 1000ºC, durante 1h.
5.2.4
Caraterização física
5.2.3.1 Distribuição dimensional das partículas (análise granulométrica por
peneiração por via húmida)
A análise granulométrica é um ensaio que visa a determinação quantitativa da distribuição dimensional das partículas de um solo retidas no peneiro de 0,074mm (nº 200) ASTM e a percentagem de material que passa nesse peneiro. O presente ensaio teve por base a norma E 239- 1970, seguindo-se algum do seu procedimento e readaptando determinados aspetos que se consideraram ser vantajosos.
Primeiramente, realizou-se a peneiração do solo através de peneiros de malha superior a 2 mm (nº10), começando pelos de malha de maior abertura, para determinar as massas das possíveis frações grosseira neles retidas.
De seguida, para analisar as frações que passaram o peneiro de abertura de 2 mm (nº10), realizaram-se o seguinte conjunto de etapas: Pesaram-se 100 gramas de argila vermelha num copo de precipitação, adicionou-se 250cm3 de água destilada e agitou-se bem a mistura com uma vareta
de vidro, deixando-a repousar durante 1h (Figura 5.15). Não foi adicionado hexametafosfato de sódio comercial, pois considerou-se que não traria benefícios, visto não se pretender classificar a dimensão das partículas inferiores a 63µm. A suspensão foi transferida para o peneiro de 250µm, e por meio de jato de água, fizeram-se passar as partículas de argila de diâmetro inferior à sua malha (Figura 5.16). De igual modo, foi passada a restante solução pelo peneiro de 125µm e por último pelo peneiro de 63µm. Assim, o material que ficou retido em cada peneiro e o que passou o último, foi transferido para um copo de vidro e seco na estufa a 110ºC. Passadas 24h, e após o seu arrefecimento, foi pesado. De seguida, calcularam-se as respetivas massas das frações argilosas retidas e passadas em cada um dos peneiros.
Segundo Gomes (1988), o conhecimento da percentagem de partículas finas da argila permite inferir sobre a sua plasticidade, estando o aumento das partículas finas associados ao aumento da
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plasticidade. Para além disso, possibilita o conhecimento da superfície específica das partículas e, da quantidade de água que a elas se agregam, sendo estes aspetos diretamente proporcionais à dimensão das suas partículas.
O efeito da granulometria também pode afetar o processo de sinterização, na medida em que, quanto maior a dimensão das partículas, menores são os pontos de contacto entre elas e, consequentemente, mais tardia será a formação de fase líquida e das reações. Assim, para que ocorra a colmatação dos poros, será necessária uma maior temperatura de cozedura (Prado et al., 2008).
Figura 5.15 – Argila vermelha após a adição de água destilada para posterior realização da peneiração.
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