Resultados do planejamento fatorial

O primeiro planejamento fatorial fracionário foi feito usando uma matriz do tipo 25-2, com 3 réplicas no ponto central, resultando em 11 experimentos. Na Tabela 16 são apresentados os valores das respostas obtidas em cada condição avaliada no planejamento experimental.

Tabela 16. Matriz e resultados do planejamento fatorial N° 1.

N° TI R1 TM R2 TF RESPOSTA 1 -1 1 -1 -1 1 0,0516 2 1 -1 -1 -1 -1 0,0437 3 -1 -1 -1 1 1 0,0340 4 1 1 -1 1 -1 0,0606 5 -1 1 1 -1 -1 0,0645 6 1 -1 1 -1 1 0,0486 7 -1 -1 1 1 -1 0,0335 8 1 1 1 1 1 0,0674 9 (C) 0 0 0 0 0 0,0599 10 (C) 0 0 0 0 0 0,0590 11 (C) 0 0 0 0 0 0,0581 TI = Temperatura inicial (°C);

R1 = Velocidade de elevação de temperatura N° 1 (°C.min-1); TM = Temperatura intermediária (°C);

R2 = Velocidade de elevação de temperatura N° 2 (°C.min-1); TF = Temperatura final (°C).

No Anexo 6 é apresentada uma tabela com os valores de tempo de análise, resolução

para cada um dos pares de picos, resolução média e a resposta obtida para cada experimento. A análise das respostas obtidas, utilizando os recursos do programa Statistica (StatSoft), permitiu a obtenção do diagrama de Pareto mostrado na Figura 28, a seguir.

-,26 -5,11 9,51 14,55 33,30 p=.05

Efeito estimado (valor absoluto) (5)TF

(4)R2 (3)TM (1)TI (2)R1

Figura 28. Gráfico de Pareto dos efeitos estudados no planejamento fatorial N° 1.

Legenda / variáveis: R1 = velocidade de elevação de temperatura N° 1 (°C/min.); R2 = velocidade de elevação de temperatura N° 2 (°C/min.); TI = temperatura inicial (°C); TF = temperatura final (°C); TM = temperatura intermediária (°C).

A interpretação do gráfico de Pareto obtido (Figura 28) permite concluir que das 5 variáveis estudadas, 4 são significativas em níveis de 95% de confiança. Os números positivos para temperatura inicial (14,55), velocidade de elevação de temperatura N° 1 (33,3) e temperatura intermediária (9,51), indicam que o aumento nos valores desses fatores acarretaria no incremento da resposta e, em conseqüência, em melhores resultados. O valor negativo observado para velocidade de elevação de temperatura N° 2 (-5,11) significa que a diminuição da velocidade na elevação de temperatura da rampa N° 2 (R2) pode contribuir para aumentar a resposta. O efeito do fator temperatura final (TF) não foi estatisticamente significativo em nível de 95% de confiabilidade, podendo então ser estabelecido em qualquer valor dentro do intervalo estudado. Assim, o fator “temperatura final” foi fixado em 300 °C para os experimentos seguintes.

experimento seguinte por um estreitamento da faixa dinâmica desse fator, passando de 50 - 90 °C para 60 - 80 °C, com um aumento apenas na menor temperatura.

Os resultados obtidos nesse primeiro planejamento experimental (N°1) foram concordantes com o esperado, uma vez que menores velocidades de elevação de temperatura na rampa 2 (R2) poderiam resultar em melhores separações dos HPA mais pesados, região que geralmente apresenta maior dificuldade na separação cromatográfica. Por outro lado, a necessidade de aumento na velocidade de elevação de temperatura na rampa N° 1 (R1), temperatura inicial (TI) e temperatura intermediária (TM), sugerida pelo gráfico de Pareto, poderiam representar uma redução no tempo de análise sem prejuízo na resolução dos picos da faixa inicial do cromatograma.

A partir dos resultados obtidos na primeira etapa do planejamento experimental (N° 1), foi elaborado um novo planejamento fatorial fracionário usando uma matriz do tipo 24-2, no qual foram empregados, de um lado, níveis mais elevados de temperatura inicial (TI), velocidade de elevação de temperatura N° 1 (R1) e temperatura intermediária (TM) e, do outro, níveis mais baixos para a velocidade de elevação de temperatura N° 2 (R2).

Na Tabela 17 estão relacionados os valores dos níveis empregados para os quatro fatores avaliados neste novo planejamento experimental (Plan N°2). O objetivo desse novo planejamento foi avaliar se esses fatores continuam sendo significativos, frente à resposta definida na Equação 6, dentro do novo intervalo estudado.

Assim, considerando os resultados obtidos nos experimentos anteriores e a interpretação do gráfico de Pareto da Figura 28, foram definidas novas faixas dinâmicas para os 4 fatores a serem estudados em um novo planejamento fatorial, conforme descritos na

Tabela 17.

Tabela 17. Fatores e níveis estudados no planejamento fatorial N° 2.

N° FATOR MÍNIMO (-) MÉDIO (0) MÁXIMO (+)

1 Temperatura inicial (o_{C) 60 70 80}

2 Velocidade de elevação de temperatura N° _{1 (°C.min}-1₎ 10 20 30

3 Temperatura média (oC) 160 180 200

central, resultou em 11 experimentos que estão descritos na Tabela 18, com os níveis mínimo (-1) e máximo (1) para cada fator estudado.

Tabela 18. Matriz e resultados do planejamento fatorial N° 2.

N° TI R1 TM R2 RESPOSTA 1 -1 -1 -1 -1 0,0535 2 1 -1 -1 1 0,0567 3 -1 1 -1 1 0,0704 4 1 1 -1 -1 0,0799 5 -1 -1 1 1 0,0537 6 1 -1 1 -1 0,0686 7 -1 1 1 -1 0,0947 8 1 1 1 1 0,0826 9 (C) 0 0 0 0 0,0779 10 (C) 0 0 0 0 0,0755 11 (C) 0 0 0 0 0,0784 TI = Temperatura inicial (°C);

R1 = Velocidade de elevação de temperatura N° 1 (°C.min-1); TM = Temperatura intermediária (°C);

R2 = Velocidade de elevação de temperatura N° 2 (°C.min-1).

No Anexo 7 é apresentada uma tabela com os valores de tempo de análise, resolução para cada um dos pares de picos, resolução média e a resposta obtida no planejamento fatorial N° 2.

A partir dos experimentos realizados e da análise estatística das respostas descritas na Tabela 18, obteve-se o gráfico de Pareto apresentado na Figura 29, a seguir.

3,55

-7,60 8,92

21,73

p=.05

Efeito estimado (valor absoluto) (1)TI

(4)R2 (3)TM (2)R1

Figura 29. Gráfico de Pareto dos efeitos estudados no planejamento fatorial N° 2.

Legenda / variáveis: R1 = velocidade de elevação de temperatura N° 1 (°C/min.); R2 = velocidade de elevação de temperatura N° 2 (°C/min.); TI = temperatura inicial (°C); TM = temperatura média (°C);

Os resultados observados no gráfico de Pareto, ilustrado na Figura 29, demonstram que: os fatores velocidade de elevação de temperatura N° 1 (R1), temperatura média (TM) e velocidade de elevação de temperatura N° 2 (R2), apresentaram efeitos estatisticamente significativos, em nível de confiança de 95%. Os valores positivos para R1 e TM indicam que o aumento dos valores desses fatores acarretaria em aumento da resposta. O valor negativo observado para R2 significa que a resposta pode ser aumentada pela diminuição dos valores desse fator.

Os sinais que os efeitos apresentaram neste novo estudo foram concordantes com os obtidos no planejamento experimental anterior, indicando que maiores valores na resposta poderiam ser obtidos aumentando-se a velocidade de elevação de temperatura N° 1 (R1) e temperatura intermediária (TM) e, do outro lado, reduzindo a velocidade de elevação de temperatura N° 2 (R2).

Mais uma vez esses resultados obtidos estão de acordo com esperado empiricamente, ou seja, a necessidade de aumentar a velocidade de elevação de temperatura da rampa N° 1

efeito do fator temperatura inicial (TI) não foi estatisticamente significativo em nível de 95% de confiabilidade, podendo então ser estabelecido em qualquer valor dentro do intervalo estudado, sendo fixada em 70 °C para os experimentos seguintes.