EUREKA! Publicada a norma ABNT NBR ISO 12154 – Determinação da densidade por deslocamento volumétrico – Densidade-esqueleto por picnometria a gás

“Diz a história que Herão, rei de Siracusa, contratou um artesão para fabricar sua coroa com ouro maciço. Ao ser contratado, o rei ofereceu uma bela quantia em dinheiro e forneceu o ouro a ser utilizado na coroa. Após alguns dias, o artesão entregou ao rei, a sua tão desejada coroa. Herão recebeu a coroa, mas desconfiou se o artesão teria usado todo o ouro que recebera. Para ter certeza, pediu que utilizassem uma balança no intuito de registrar a massa da coroa. Feito o procedimento, verificou-se que a massa da coroa era igual àquela do ouro fornecido pelo rei.

A confirmação da igualdade das massas não convenceu o rei, que ainda desconfiava do artesão em relação à mistura de prata com o ouro. Diante do impasse e sem conhecimento adequado para desvendar o mistério, Herão contratou Arquimedes e incumbiu-lhe de descobrir a verdade sobre o fato. Arquimedes dedicou-se exclusivamente ao pedido do rei, mas não conseguia estabelecer uma forma de verificar a ocorrência ou não da fraude.

Certo dia, quando se preparava para o banho, encheu a banheira de água e, ao adentrá-la verificou que certa quantidade de água transbordava. Em virtude dessa observação, ele concluiu que teria como verificar a dúvida do rei. Empolgado com a possível descoberta, saiu correndo pelas ruas em direção ao palácio real, gritando: Eureka! Eureka!, que em grego significa “descobri”.”

Arquimedes, que viveu no período antes da Era Comum (287 a.E.C. – 212 a.E.C.), período este também denominado antes de Cristo, fez uma das descobertas mais utilizadas em nossos tempos atuais, a densidade. A densidade possui inúmeras aplicações nos nossos dias atuais. Fraudes em combustíveis (uso de percentual de álcool na gasolina superior aos limites estabelecidos pelos órgãos regulamentadores), operações industriais para separação de minerais (separações do mineral de interesse da ganga por diferença de densidade), limpeza e separação de gêneros alimentícios (separação dos grãos de café e suas cascas) ou o uso de meios de transporte como navios e balões a gás.

No entanto, desde que Arquimedes saiu gritando “Eureka”, o conceito de densidade foi ganhando vários diferentes contornos à medida que novas aplicações dele foram surgindo. Inicialmente, surgiu a separação entre densidade absoluta e densidade relativa. A densidade absoluta é a densidade efetiva da matéria que se está medindo; já a densidade relativa é a comparação entre a densidade de duas matérias diferentes e permite definir qual dos dois possui maior densidade. No entanto, quando o conceito chegou no mundo da mineração ele ganhou contornos mais complexos.

Uma partícula mineral possui peculiaridades que não permitem que a densidade seja apenas a densidade de Arquimedes. No caso dos minerais, a relação massa sobre volume tem nuances muito importantes. 

Uma significativa questão é que as partículas minerais possuem formatos não regulares e ao serem colocadas em um líquido ou gás para que seja medida sua densidade por meio do deslocamento do fluído, esta não regularidade de formatos não permite o adequado preenchimento dos espaços entre as partículas. Esta é uma das particularidades mais significativas a serem consideradas ao determinar a densidade de um minério, uma vez que o espaço entre as partículas não regulares constitui um interferente bastante expressivo. 

Além disso, o minério ou mineral não é homogêneo e alguns tipos de minérios ao serem retirados dos seus locais originais apresentam uma dilatação de seu volume (habitualmente chamada de grau de empolamento). Outro interferente relevante são os poros de cada partícula, que podem ser comunicantes ou não com o fluído que está sendo utilizado para a determinação da densidade do minério. Baseado nesta multiplicidade de variáveis e variações, surgiram vários conceitos de densidade. Alguns são a densidade a granel, densidade esquelética ou de esqueleto, peso específico, densidade real, densidade de polpa etc.

Concomitantemente com a evolução do conceito de densidade, uma série de formas foram sendo criadas e testadas para determinar de forma cada vez mais precisa a densidade em cada uma das condições que se necessitava. Daí surgiram, a medição em proveta com água, picnômetro de vidro com água, picnômetro de vidro com mercúrio, a famosa Balança Marcy, a densidade calculada a partir dos minerais compostos, o picnômetro a gás e com vários tipos de gás e tantos outros.

Com o passar do tempo, dadas as inúmeras aplicações do conceito de densidade, eles foram ficando mais claros. Manuais, livros e teses foram sendo escritos e os métodos de análise foram sendo detalhados permitindo que estudos fossem sendo conduzidos trazendo luz sobre o tema. Normas internacionais e nacionais colaboraram neste processo tornando as interfaces comerciais mais simples e justas.

Mais recentemente, em especial no mundo do minério de ferro, tornou-se necessário o controle do limite de umidade da carga para garantir a segurança da mesma durante o transporte transoceânico. 

Leia o artigo de Eduardo Pimenta de Almeida Melo na integra em nossa revista digital, clique aqui.