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3.7.1. PREPARAÇÃO DO SUBSTRATO METÁLICO

Os substratos metálicos utilizados são amostras do aço AISI 316, em formato de disco com ~3,45 polegadas, as quais tiveram os corpos metálicos tratados superficialmente com lixas de SiC #200, #400, #600 e #1200 e, em seguida, polimento com alumina 1 µm. Depois, foram lavadas com água destilada, desengraxadas com ácido clorídrico 0,2 mol/L, álcool etílico comercial, secadas em corrente de ar quente e, por fim, pesadas em balança analítica.

3.7.2. ENSAIOS GRAVIMÉTRICOS

Foi empregado a norma ASTM G3172 (2004) nos testes de imersão, para a avaliação da corrosão por medidas de perda de massa em três estágios. Esta norma abrange os procedimentos descritos no item 3.7.1.

Antes da imersão e, do mesmo modo, após a exposição, os corpos de prova foram tratados, para a remoção de produtos de corrosão – esfregando-os levemente numa corrente de água, com uma escova de polímero, de modo a não provocar abrasão mecânica da superfície original, e imergindo-se por 120 segundos, numa solução de ácido clorídico 0,2 mol/L. Antes e depois da exposição dos corpos de prova nos diferentes combustíveis em estudo, foram mensurados os pesos numa balança com precisão de quatro casas decimais.

A perda de massa, afim de avaliar a taxa de corrosão e a transferência de íons metálicos para os biocombustíveis, foi conduzida pela influência da purificação. O tempo total de imersão foi de 2.160 horas. Objetivando avaliar a influência do tempo de imersão,

foram realizados ensaios de perda de massa em triplicatas e diferentes estágios, a saber: condição inicial: 0h; estágio 1: 720h; estágio 2: 1.440h; estágio 3: 2.160h.

A variação percentual da perda de massa (∆m), foi calculada segundo a Equação 5.

∆𝑚 = (

𝑚𝑖

) 𝑥 100

Sendo: 𝑚_𝑓 se refere a massa final; e 𝑚𝑖 a massa inicial.

Calculou-se a taxa de corrosão por meio da Equação 6, segundo a norma ASTM G31/72:

𝑇𝑎𝑥𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑜𝑠ã𝑜₌𝐾×∆𝑚

𝐴×𝑡×𝜌

Onde:

K = constante tabelada pela ASTM G3172 (3,45×106_mpy);

∆𝑚= perda de massa, em gramas, para ensaios de corrosão generalizada; A= área da amostra em cm²;

t= tempo de exposição, em horas;

ρ = densidade da amostra (Biocombustíveis), em g/cm³.

Banczek et al. (2013) apresentam o cálculo da velocidade de corrosão, que foi mensurada em termos da perda de massa unidade de área exposta, por unidade de tempo de imersão. A massa dos corpos de provas antes e após o teste de imersão foram mensuradas de acordo com a Equação 5. O cálculo da velocidade de corrosão, em termos da perda de massa, é dado pela Equação 7.

𝑣

=

𝐴 𝑥 𝑡 (Eq. 7)

Onde:

vcorr = velocidade de corrosão, expressa em mg/cm2.h;

∆m = percentual da perda de massa;

A = área exposta ao meio biocorrosivo, em cm2_;

t = tempo de imersão, em horas.

𝑃 = 𝑣𝑐𝑜𝑟𝑟

𝜌 𝑥 10 𝑥 8760 (Eq. 8)

Sendo:

P = perda da espessura em µm/ano;

vcorr = velocidade de corrosão, expressa em mg/cm2.h;

ρ = massa específica do metal (g/cm3_);

10 = fator de transformação, entre g e mg e entre micrometro e cm; 8760 = fator de transformação, entre ano e horas.

3.7.3. TESTES ELETROQUÍMICOS

3.7.3.1. PREPARO DA CÉLULA ELETROQUÍMICA

A Figura 25 mostra um diagrama esquemático da célula eletroquímica utilizada nos ensaios eletroquímicos. Um tubo cilíndrico de PVC ( = 84 mm), colado com cola à base de resina epóxi sobre o eletrodo de trabalho, formou o reservatório para conter o eletrólito. Os eletrodos auxiliar e de referência foram fixados em uma tampa sobre o reservatório, de modo a entrarem em contato com o eletrólito. Nas amostras em que foram feitos os ensaios de imersão contínua, também foi feito o monitoramento por Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE), em que usou-se uma área mais representativa, tendo em vista que as correntes nestes sistemas são da ordem de µA.

Fonte: (adaptado) SILVA, 2006.

Nos estudos de corrosão utilizou-se o eletrólito de NaCl e o eletrodo Hg/Hg2Cl2 em

KCl saturado (ECS), com potencial de -0,242 V, em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio (EPH).

3.7.3.2. ESPECTROSCOPIA DE IMPEDÂNCIA ELETROQUÍMICA (EIE)

Os estudos de corrosão por EIE foram feitos por ensaios de imersão total contínua da área interna da célula, em solução aquosa de NaCl 10-2 _{M. As amostras foram monitoradas}

por EIE, em potencial de circuito aberto, à temperatura ambiente, utilizando-se um sistema potenciostato/galvanostato – AUTOLAB-PGSTAT30 no modo potenciostático –, conectado a um computador e controlado pelo programa FRA (Frequency Response Analyzer System), que permite aquisição e tratamento dos dados experimentais.

A frequência do potencial aplicado variou em um intervalo de 10 kHz a 4 mHz para as amostras, distribuídos logaritimamente em 50 pontos, com amplitudes 5 mV. A Figura 26 mostra um diagrama esquemático do sistema experimental utilizado.

Fonte: SILVA, 2006.

3.7.3.3. POLARIZAÇÃO LINEAR POTENCIODINÂMICA (PLP)

As medidas de polarização foram feitas no modo poteciodinâmico a 1 mV/s a 25o_C,

utilizando um sistema potenciostato/galvanostato AUTOLAB-PGSTAT30, conectado a um computador pelo programa GPES-4, que permite a aquisição e o tratamento dos dados experimentais. O eletrólito utilizado foi a soluçaõ aquosa de NaCl 10-2 _M.

Figura 26 - Diagrama esquemático do sistema experimental utilizado (a) célula eletroquímica (b) potenciostato/galvanostato (c) microcomputador com o sistema AUTOLAB (GPES-4 e FRA)

3.7.4. MONITORAMENTO DA MORFOLOGIA DA SUPERFÍCIE METÁLICA

A morfologia da superfície foi monitorada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), realizadas no laboratório do Departamento de Engenharia de Materiais da UFRN, no equipamento Hitachi TM3000. Os ensaios de Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS) estão acoplados ao MEV, sendo possível analisar a composição elementar do disco /metálico. Os biodieseis, antes e após teste de imersão, como também os aços neles imergidos, foram submetidos à análise química via Fluorescência de Raios X (FRX), em um equipamento Shimadzu modelo EDX-800, para determinar a concentração dos íons metálicos liberados no biodiesel, após imersão dos corpos-de-prova. Tal ensaio possibilitou avaliar a concentração de íons presentes na superfície do corpo de prova.

3.8. AVALIAÇÃO DA DEGRADAÇÃO DOS BIOCOMBUSTÍVES APÓS TESTE DE