A importancia da pressão de vapor no desempenho de um aerosol

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Para falar da pressão de vapor (Pv) e da sua importância no desempenho de um aerossol, primeiro, trataremos de alguns aspectos importantes do aerossol. Por exemplo, por definição, o aerossol consiste em um sistema de embalagem não recarregável, que consta de um recipiente e uma válvula dosadora, onde o produto e um propelente ficam hermeticamente vedados (Figura 1).

Com base nessa definição emitida pela ONU, sabemos que o propelente é uma parte essencial do sistema de aerossol. Então o que é o propelente? É precisamente o gás responsável por fornecer a pressão necessária para expelir do recipiente o ingrediente ativo no momento em que apertamos a válvula dosadora.

Figura 1. Componentes de um aerosol.

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Atualmente, os gases mais comumente usados como propelente são classificados da seguinte maneira:

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Atualmente, os gases liquefeitos são os mais usados como propelente, uma vez que têm as seguintes características:

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Na lista acima, destacam-se as características que relacionam o gás propelente com o termo “pressão de vapor”; portanto, agora é necessário definir esse termo para, dessa forma, entender melhor a sua importância no desempenho do aerossol. Tomando como referência a ASTM D1267 (método para determinar a pressão de vapor em um gás liquefeito), definimos a pressão de vapor como “a pressão exercida pelo vapor de um líquido quando está em equilíbrio com o líquido”. Figura 2.

Figura 2. Equilíbrio líquido-vapor em gás liquefeito.

A-importancia-da-pressao-de-vapor-no-desempenho-de-um-aerosol-Figura-2

  1. As moléculas de líquido começam a evaporar.
  2. As moléculas evaporadas começam a exercer pressão sobre o recipiente e a sua fase líquida, moléculas continuam evaporando (vermelho) e condensando (azul). O sistema ainda não está em equilíbrio.
  3. O equilíbrio é atingido quando a quantidade de moléculas em evaporação e em condensação é igual e a fase vapor está saturada. Neste ponto (c) é onde se mede a Pv.

Como dito acima, o método para determinar a pressão de vapor de gases liquefeitos consta na ASTM D1267, da qual podemos destacar alguns pontos importantes para a sua determinação:

  • A temperatura estabelecida na indústria do aerossol para o teste é de 21° C, que deve ser fixada, verificada e mantida durante todo o teste, através de um banho de água, uma vez que a temperatura é um fator-chave na medição da Pv.
  • A unidade de pressão determinada para expressar os resultados é psi.
  • É importante expressar o valor da Pv tomando como referência o nível do mar, o que torna necessário fazer um ajuste em função da altitude. Por exemplo, se a determinação for feita na Cidade do México (localizada a 2.240 metros acima do nível do mar), o ajuste é realizado subtraindo-se 3,4 psi do valor de Pv obtido.
  • Os manômetros utilizados devem ser calibrados com a escala de medição adequada.
  • Precisamos nos certificar de que o dispositivo utilizado para realizar este teste seja preenchido corretamente, bem como verificar se não há nenhum vazamento. A ASTM D1267 descreve que o dispositivo para o teste deve ser formado basicamente por uma câmara superior e uma câmara inferior (o volume da câmara superior deve ser 3 vezes superior ao da câmara inferior), e ambas devem ser interligadas por uma válvula, conforme abaixo (Figura 3).

Figura 3. Dispositivo para determinação da pressão de vapor de acordo com a ASTM D1267.

A-importancia-da-pressao-de-vapor-no-desempenho-de-um-aerosol-Figura-3

Abaixo, mostramos uma série de etapas para garantir o preenchimento adequado do dispositivo acima (Figura 4).

  1. Conecte o dispositivo vazio, com todas as válvulas abertas, diretamente ao tanque/reboque/ cisterna que contiver a amostra de gás cuja Pv será determinada.
  2. Preencha completamente o dispositivo com o líquido.
  3. Feche as válvulas das extremidades (mantenha aberta a válvula que conecta as câmaras).
  4. A válvula que interconecta ambas as câmaras é fechada, e a válvula de drenagem é aberta para permitir que a câmara inferior esvazie completamente.
  5. Uma vez que a câmara inferior estiver vazia, feche a válvula de drenagem e abra a válvula que interconecta as câmaras para permitir que o líquido desça e, assim, seja gerado um espaço, onde é atingido o equilíbrio líquido-vapor necessário para determinar a Pv do gás liquefeito.

Figura 4. Esquema de enchimento do dispositivo.
Figura-4

Uma vez que o dispositivo foi preenchido corretamente, deve ser imerso em um banho de água na temperatura estabelecida (21 °C) durante 30 minutos aproximadamente, durante os quais, devese retirar o dispositivo do banho de água a cada 2 minutos para agitá-lo vigorosamente e retorná-lo ao banho de água. Após os 30 minutos, o manômetro deve ser conectado para fazer a leitura.

Como dito acima, a temperatura é um fator crucial que afeta a medição da Pv. A tabela 1 contém os resultados das pressões de vapor em temperaturas diferentes para três misturas de propelente (A-22, A-46 e A-110). Destacam-se os valores obtidos na temperatura definida para a determinação. Também constam leituras de Pv em outras temperaturas para mostrar a variação entre os resultados e a importância de manter a temperatura constante.

Na figura 5, podemos verificar o comportamento (do tipo exponencial) da Pv do A-46 com o aumento de temperatura de 0° C para 100° C, observando, a 21° C, o valor da Pv = 46,2 psi.

Tabela 1. Pv referentes ao nível do mar.
Tabla-1-Figura-5
Figura 5. Gráfico de Pv em função da Temperatura para A-46 referente ao nível do mar.
Figura-5
Para concluir, listamos algumas sugestões já mencionadas para evitar práticas inadequadas na determinação da pressão de vapor.

  • É importante fazer a determinação a uma temperatura de 21° C, verificando constantemente se não há variação usando termômetros calibrados.
  • Sempre utilize manômetros calibrados e com a escala adequada, e lembrando que a unidade de pressão é psi.
  • Não se esqueça de fazer o ajuste para a altitude e esteja sempre ciente de que os valores de Pv expressos se referem sempre ao nível do mar.
  • Durante a determinação, temos que nos certificar de que não haja nenhum vazamento no dispositivo.
  • Também precisamos nos certificar de que o equilíbrio líquido-vapor é atingido, indispensável para gerar a Pv, através do preenchimento correto do dispositivo; portanto, devemos evitar realizar a determinação diretamente no recipiente de aerossol ou com um dispositivo que não esteja em conformidade com a ASTM D1267.
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