--> Aqui relataremos alguns detalhes do desenvolvimento de um aparelho de síntese de ésteres e destilador, em função do mestrado profissional em Ciências e matemática pela UNICENTRO - PPGEN.

Resumo 

As escolas públicas do interior do Estado do Paraná enfrentam problemas, destacando-se a infraestrutura e a dificuldade em encontrar um processo eficiente de ensino-aprendizagem, principalmente em disciplinas experimentais de Química. Com o intuito de melhorar esta realidade, durante o trabalho de Mestrado Profissional em Ciências, oferecido pela UNICENTRO, construímos um minilaboratório com materiais baratos para ser utilizado nas aulas de Química Orgânica. Ele fica acondicionado dentro de uma caixa de madeira leve que pode ser transportado para qualquer lugar. O minilaboratório é composto por um sistema de refluxo e destilação, podendo ser utilizados para reações orgânicas, e extrações de óleos essenciais de plantas. Ressalta-se que todo o sistema funciona, tanto com energia solar quanto com energia elétrica, e o sistema de refrigeração funciona num ciclo fechado, evitando desperdícios. Os testes com o equipamento foram feitos nas aulas de química em escolas do ensino médio na cidade de Prudentópolis no Paraná.

Características e processo de montagem do destilador

As influências da química na sociedade passam a exigir do cidadão comum um mínimo de conhecimento de química para que possa participar ativamente na sociedade tecnológica atual, tomando decisões com consciência de suas consequências.

No mundo de hoje, as novas tecnologias e aparatos eletrônicos são parte integrantes de uma grande maioria da população. Estamos vivendo num mundo cercado de diversos equipamentos eletrônicos que já se tornaram muitas vezes essenciais para o nosso modo de vida e que evoluem numa velocidade impressionante.

É de conhecimento mundial que a educação brasileira passa por uma lamentável crise, com baixos investimentos em infraestrutura básica, tendo o aluno que frequentar as aulas em salas com condições inadequadas tais como estruturas comprometidas com goteiras, infiltrações, teto com risco de queda por falta de manutenção, janelas emperradas e com vidros quebrados, quadro negro danificado por rachaduras e desgaste e a inconsequente superlotação de turmas. E o descaso dos governos atuais é percebido pelo enorme número de manifestos que aclamam por melhorias essenciais, senão mínimas, para o básico desenvolvimento do processo educacional e para o exercício da cidadania, sendo estes abafados por incongruências governamentais politicamente tendenciosas ao descaso popular, que ferem as estruturas não somente físicas, mas também morais da sociedade presente e futura, apresentando um exemplo de liderança negativa, repressora e antidemocrática, que tenta impor pela força de bombas, ameaças e marketing com verdades distorcidas.

Com isso, pretende-se fomentar o interesse pela tecnologia e facilitar o entendimento da Química Orgânica, investigando e aplicando métodos que ajudem a resolver algumas das principais dificuldades encontradas pelos professores, focando o ensino médio na abordagem contextualizada dos conteúdos programáticos na área de Orgânica. Além de procurar levantar os usos de tecnologias de informação e comunicação atreladas a experimentação em aulas no ensino médio no momento atual.

Criamos então um objeto educacional - Reator em refluxo e destilador, tudo portátil com energia 12V e carregamento da bateria à energia solar e/ou elétrica. Segue foto do objeto educacional abaixo, representado na figura 1. 

Figura 1. Produto educacional

O projeto para a montagem do destilador miniaturizado não foi tarefa simples, já que vários conceitos de física e eletrônica foram envolvidos aos processos químicos da destilação em si. Tudo teve de ser calculado e testado para que não se tenha desperdício de energia e nem tenhamos pouca eficiência no processo final. A energia utilizada foi preferencialmente solar, e também com a possibilidade de recarga por fonte elétrica da rede. E o armazenamento feito em bateria, utilizada geralmente em nobreaks ou alarmes de casa.

MONTAGEM DO PRODUTO EDUCACIONAL

A montagem da manta 12V foi o primeiro desafio, sendo inicialmente testada com geradores a gasolina, pois a bateria descarregava facilmente para tantos testes. 

Manta 12v, utilize os seguintes componentes:

• Resistência adaptada de chuveiro para 5 ohms (aproximadamente 30cm);
• Fio de cobre bitola 6mm descascado (40cm);
• Lã de vidro (utilizada para funilaria), um pacote;
• Copo de Calorímetro simples;

Montagem: 1: Faça um fundo no calorímetro com lã de vidro, e em seguida recorte o suficiente para se fazer um cone. Evitando o contato da resistência diretamente com o material plástico. 2: monte a resistência com um pedaço de resistência de chuveiro, esta fatia deve ser de 5 ohms, corte dois pedaços de 20cm de fios de cobre 6mm descascados e dobre as pontas, pendendo a resistência em suas extremidades, ligue ela em 12v observe se ficará levemente avermelhada, caso não fique, recalcule os potenciais elétricos. Observe os videos e as figuras a seguir.

Teste da resistência com gerador a gasoline 12V:

 Video 1: Teste da manta 12V com gerador 12V elétrico

 Video 2: Teste da manta com bateria 12V. 

 Figura 2.  Imagem da Resistência redimensionada para 12V:

Balão de fundo redondo 50ml;

Obs: É possível adaptar outros balões de diferentes volumes de acordo com a manta construída.

Condensador

Para sua montagem será necessário;

• 40cm de cano de alumínio bitola 10mm, utilizado em refrigeração;
• 20cm de cano de água bitola 25mm;
• Dois tampão 25mm;
• Cola silicone;
• Cola de PVC;
• Uma rolha;
• Abraçadeira para cano 25mm e parafusos;

Montagem: 1: Corte 20cm de cano 25mm, cole dois tampão com cola PVC nas duas extremidades, fure os tampões o mais próximo possível do meio com broca 10mm. 2: Corte 40cm de cano de alumínio 10mm, lixe as extremidades, transpasse entre as extremidades do cano de PVC pelos furos, faça as dobras e ajustes necessários, cole o cano de alumínio com o PVC utilizando serragem docorte de PV com cola PVC, e em seguida passe massa epóxi para melhor vedação. 3: Fure o condensador de forma a permitir o fluxo de água de baixo para cima, utilize broca 10mm e pedaços de cano de alumínio de 10mm em comprimento 8cm, introduza nos furos e cole com mesmo processo descrito acima. Observe a foto do condensador pré montado na figura 11. Observe a figura 3 do condensador a seguir.

Figura 3. Condensador montado e afixado no sistema.

 Video 3: Teste protótipo destilador 12V:

Sistema de refluxo:

Montagem: 1: Faça as medidas de acordo com os materiais utilizados e fure a caixa suporte de forma que permita a passagem do cano para fora da mesma, assim permitindo a saída de gases para fora. 2: a montagem segue os mesmo passos do condensador, porém sua posição eh em pé, o que permite a substituição dos canos de core ou alumínio por vidro, uma vez que não precisa ser dobrado.

Bateria 12V e 18Ah do tipo chumbo selada;

 Video 4: Teste do sistema de Refluxo - Sintese o etanoato de etila - sistema 12V

Placa solar (figura 4). Utilizada com as seguintes características:

• Customizado: sim;
• Tensão saída: 18V
• Marca: ecoworthy;
• Material: Silicone Policristalino;
• Tamanho: 41x21x0,3 cm;
• Capacidade Nominal: sem limite;
• Número de Células: 36pcs;
• Energia Máx.: 10W;
• Modelo Número: EP10;

Figura 4. Placa solar de dimensões 41x21x0,3cm, vista frontal.

Caixa em MDF 13cmx46cmx48,5cm (medidas por fora), mostrada na figura 14. Você vai precisar:

• 2m² de madeira MDF impermeável 10mm, ou madeira maciça.
• Alça em metal;
• Duas dobradiças;
• Uma fechadura tipo plug;

            Montagem: Solicitar para que um marceneiro faça o corte das peças e monte a caixa como se fosse uma maleta nas proporções 13cmx46cmx48,5cm (medidas por fora), e faça a furação de acordo o material você esta utilizando.

Figura 5. Vista frontal do sistema de refluxo e destilador.

 Video 5:  Testando sistema de destilação - Destilando etanoato de etila sintetizado em reação prévia em refluxo (20min) - Sistema 12V

Sistema de refrigeração, e montagem:

• 1,5m de cano de cobre ou alumínio bitola 8mm, enrolado em espiral de acordo com a figura 15 a seguir;

A seguir foto do radiador em forma de serpentina para refrigeração do sistema, também podendo ser visualizado o resistor responsável por diminuir a tensão do motor de circulação de água, afim de diminuir a pressão do sistema evitando danos: 

 Figura 6. Sistema de serpentina para refrigeração.

• Cooler 12V ( pode ser sacado de fonte de computador);
• Cano de soro bitola 8mm;
• Motor 12V utilizado em injetador de água ou gasolina em automóveis;
• Resistor 5Ω;

Montagem: 1: Encontre a melhor posição para o cooler e fure a caixa exatamente onde irá ficar o cooler e com diâmetro menor, permitindo assim o aparafusar. 2: Prenda o cooler na caixa com parafusos, faça paredes para canalizar o ar que passa pela refrigeração oriunda do cooler, possuindo assim maior eficiência, 3: faça furos para a passagem da fiação e encanamento. 4: Solde a fiação e introduza um interruptor para o cooler, sendo que este pode ser utilizado junto com o motor de circulação de água em paralelo.

Para montagem dos sistema elétrico, será necessário os seguintes componentes eletrônicos:

• Diodo para placa solar: 0,5A ou superior;
• Transformador com voltagem selecionável, e tensão de saída 18V em 5A;
• Aparelho de solda profissional 15W;
• Sugador de solda;
• Diodo 3A, para o transformador;
• Suporte de fusível;
• Fusível 1A;
• Chave seletora 110/220V;
• Pino de tomada 10A;
• 2m de fio elétrico duplo 2,5mm;
• Três chaves interruptoras de 2A ou mais.
• Fita isolante;

Montagem: Siga o esquema da figura 16, sempre soldando as conexões elétricas para um melhor contato elétrico.

Figura 7. Esquema elétrico do produto educacional

 Video 6: Destilação ETANOATO DE ETILA:

Com o produto ETANOATO DE ETILA sintetizado através do objeto educacional, testou-se suas propriedades solventes, fazendo a retirada de esmalte de unhas de algumas alunas: 

 Figura 8: Caracterização das propriedades solventes do etanoato de etila

.......... sequência em andamento