{"id":65703,"date":"2020-11-19T12:39:52","date_gmt":"2020-11-19T15:39:52","guid":{"rendered":"https:\/\/engrenarjr.com.br\/blog\/?p=65703"},"modified":"2020-11-19T12:42:58","modified_gmt":"2020-11-19T15:42:58","slug":"selecao-de-materiais","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/engrenarjr.com.br\/blog\/selecao-de-materiais\/","title":{"rendered":"Sele\u00e7\u00e3o de materiais para engenharia"},"content":{"rendered":"\n

A sele\u00e7\u00e3o de materiais<\/a><\/strong> dentro de projetos de engenharia \u00e9 uma etapa extremamente importante e que afeta diretamente o consumidor, isso vale para qualquer produto.<\/p>\n\n\n\n

Materiais de composi\u00e7\u00f5es variadas<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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fonte: www.ensingerplastics.com<\/a><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Para a engenharia, ter conhecimento sobre o material o qual o produto ser\u00e1 composto \u00e9 imprescind\u00edvel para determinar fatores de projeto<\/a><\/strong>. Ou seja, desde a engenharia civil at\u00e9 a aeroespacial, o engenheiro deve conhecer a fundo as propriedades dos materiais envolvidos para determinar se um pr\u00e9dio ou um foguete espacial ir\u00e1 suportar a tarefa para qual ele foi designado.<\/p>\n\n\n\n

A Sele\u00e7\u00e3o de Materiais no cotidiano<\/h3>\n\n\n\n

Essa sele\u00e7\u00e3o de materiais n\u00e3o \u00e9 algo extremamente complexo ou algo que apenas engenheiros formados conseguem entender. Na verdade, \u00e9 algo presente no cotidiano de todos n\u00f3s e extremamente f\u00e1cil de compreender. Diversas vezes em um mesmo dia tomamos decis\u00f5es que envolvem um tipo de sele\u00e7\u00e3o de materiais ou produtos e essas decis\u00f5es embora sejam muitas vezes inconscientes ajudam a entender um pouco do assunto.<\/p>\n\n\n\n

Pela manh\u00e3, \u00e9 muito claro que uma garrafa t\u00e9rmica \u00e9 o melhor lugar para deixar o caf\u00e9 quente pelo maior tempo poss\u00edvel. Quando cozinhamos, sempre h\u00e1 uma panela melhor que outra para algum alimento. Ao usar o micro ondas, sempre lembramos de n\u00e3o colocar talheres ou objetos met\u00e1licos. <\/p>\n\n\n\n

Na hora de dormir, sabemos qual o melhor cobertor. Em todo o nosso dia selecionamos produtos ou materiais para atender as nossas necessidades e \u00e9 justamente um pensamento t\u00e3o simples que precisamos para compreender a sele\u00e7\u00e3o de materiais para engenharia.<\/p>\n\n\n\n

Os segredos da sele\u00e7\u00e3o de Materiais<\/h3>\n\n\n\n

Quando comparamos materiais entre si, analisamos diversas propriedades e em quais um se sobressai em rela\u00e7\u00e3o aos demais. Na garrafa t\u00e9rmica estamos interessados em um material que mantenha a temperatura da bebida pelo maior tempo poss\u00edvel. Com isso, h\u00e1 uma linha de constru\u00e7\u00e3o e sele\u00e7\u00e3o para garantir o melhor produto. <\/p>\n\n\n\n

Neste caso em espec\u00edfico estamos interessados na propriedade t\u00e9rmica, quanto maior a resist\u00eancia t\u00e9rmica, menor ser\u00e1 a troca de calor com o ambiente e mais tempo a temperatura do l\u00edquido em contato com a superf\u00edcie desse material ir\u00e1 se manter.<\/p>\n\n\n\n

A engenharia estuda diversas propriedades de materiais. Com isso, um engenheiro formado deve saber como relacionar, comparar, mensurar e selecionar materiais de acordo com suas propriedades j\u00e1 conhecidas. Em um projeto em que essa sele\u00e7\u00e3o ocorre, dificilmente haver\u00e1 apenas uma propriedade analisada. Ou seja, os materiais s\u00e3o comparados ao mesmo tempo por sua resist\u00eancia, condutividade t\u00e9rmica ou el\u00e9trica, dureza, densidade, pre\u00e7o etc.<\/p>\n\n\n\n

Um material selecionado deve se sobressair ao m\u00e1ximo e no maior n\u00famero de propriedades poss\u00edveis. Geralmente n\u00e3o existe um material que seja melhor em todas as categorias, sendo assim \u00e9 necess\u00e1rio o entendimento por parte do engenheiro do projeto como um todo e suas prioridades. Diversas sele\u00e7\u00f5es de materiais s\u00e3o limitadas a um custo de material e, portanto, essa caracter\u00edstica ter\u00e1 um maior peso, no entanto as outras propriedades ainda s\u00e3o consideradas.<\/p>\n\n\n\n

Como \u00e9 utilizado o m\u00e9todo TOPSIS na sele\u00e7\u00e3o de Materiais?<\/h3>\n\n\n\n

Para deixar essa sele\u00e7\u00e3o menos subjetiva, existe um m\u00e9todo que atribui valores para cada caracter\u00edstica do material e as prioriza de acordo com as necessidades do projeto. O algoritmo TOPSIS (em ingl\u00eas, Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution) foi desenvolvido por Hwang e Yoon e \u00e9 um m\u00e9todo simples de tomada de decis\u00f5es na sele\u00e7\u00e3o de materiais. Esse algoritmo apresenta alguns passos que envolvem c\u00e1lculos simples. Basicamente, listamos diversos materiais que s\u00e3o candidatos a serem utilizados em um produto. <\/p>\n\n\n\n

Nessa listagem \u00e9 anotado os valores de cada propriedade interessante ao projeto em quest\u00e3o. Cada material dessa lista possui um valor \u00fanico para as mesmas propriedades, cada material resiste a impacto de uma forma melhor ou pior que outro, conduz calor de forma diferente, transmite ou n\u00e3o corrente el\u00e9trica etc. Sendo assim, em cada caracter\u00edstica isolada h\u00e1 o melhor candidato isolado e a cada propriedade h\u00e1 uma discrep\u00e2ncia em rela\u00e7\u00e3o a esse melhor candidato.<\/p>\n\n\n\n

Em outras palavras o pior candidato a resist\u00eancia mec\u00e2nica pode ser o melhor candidato a condutividade t\u00e9rmica. Em um projeto em que ambas as caracter\u00edsticas s\u00e3o importantes, \u00e9 necess\u00e1rio responder a seguinte pergunta: com todas as suas diferen\u00e7as, qual material \u00e9 o melhor, ou pr\u00f3ximo do melhor, no m\u00e1ximo de categorias poss\u00edveis?<\/p>\n\n\n\n

Com esse pensamento em mente, cada propriedade que se destaca \u00e9 adotada isoladamente como valor ideal. Digamos que o pre\u00e7o por quilograma do material X \u00e9 R$10,00 enquanto sua densidade \u00e9 13Kg\/m^3 enquanto o material Y apresenta um pre\u00e7o de R$0,10 por quilograma e densidade pr\u00f3xima de 700kg\/m^3. Imagine que voc\u00ea \u00e9 o engenheiro respons\u00e1vel pela sele\u00e7\u00e3o do material de um projeto que almeja encontrar um candidato leve e barato. Qual dessas op\u00e7\u00f5es voc\u00ea escolheria?<\/p>\n\n\n\n

A escolha do melhor material<\/h3>\n\n\n\n

De um lado tempo um material mais caro e mais leve, do outro um material muito mais barato, por\u00e9m muito mais pesado. Pelo m\u00e9todo TOPSIS devemos fazer a seguinte pergunta: qual a prioridade do projeto? O pr\u00f3ximo passo \u00e9 atribuir pesos para ponderar qual propriedade deve ser mais relevante. Se atribu\u00edssemos peso 0,5 para ambos \u00e9 o mesmo que dizer que s\u00e3o igualmente importantes, um peso 0,8 para densidade e 0,2 para Y custo de material nos diz que esperamos um projeto com baixo custo, no entanto precisamos de algo leve mesmo que seja caro. O inverso disso seria que um projeto h\u00e1 um limitante de or\u00e7amento e, portanto, deve-se priorizar o baixo custo.<\/p>\n\n\n\n

Com a atribui\u00e7\u00e3o dos pesos os c\u00e1lculos s\u00e3o feitos e resultam numericamente, de acordo com as propriedades do material, no melhor candidato. Nesse exemplo, o material X \u00e9 o honeycomb, um pol\u00edmero que \u00e9 fabricado no formato similar a uma colmeia de abelha (por esse motivo recebe esse nome). O material Y \u00e9 o concreto poroso, \u00e9 um material de constru\u00e7\u00e3o leve, pr\u00e9-moldado que simultaneamente fornece estrutura, isolamento t\u00e9rmico-ac\u00fastico, e resist\u00eancia ao fogo.<\/p>\n\n\n\n

Material X<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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fonte: autor(2020)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Material Y<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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fonte: autor(2020)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

\u00c9 comum que essa compara\u00e7\u00e3o seja auxiliada com gr\u00e1ficos e suas propriedades est\u00e3o presentes em diversos banco de dados. Tamb\u00e9m existem softwares que facilitam o trabalho dos engenheiros na listagem inicial de materiais.<\/p>\n\n\n\n

Imagem do CES EduPack<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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fonte: autor(2020)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Conhecimento sobre a sele\u00e7\u00e3o de materiais<\/h3>\n\n\n\n

No entanto, \u00e9 imprescind\u00edvel a forma\u00e7\u00e3o t\u00e9cnica desse engenheiro para compreender a fundo todos os c\u00e1lculos do m\u00e9todo TOPSIS e atribuir corretamente os pesos bem como a listagem de materiais candidatos. Por exemplo, por mais que o concreto poroso seja um candidato de baixo custo, dependendo do projeto claro que o concreto se quer seja um candidato independente do seu pre\u00e7o.<\/p>\n\n\n\n

A evolu\u00e7\u00e3o de materiais tamb\u00e9m \u00e9 um importante fator para essa etapa t\u00e3o importante de projeto. Quando o engenheiro possui uma maior variedade de materiais para selecionar e com propriedades mais avan\u00e7adas, todo o projeto recebe um maior valor agregado.<\/p>\n\n\n\n

Sele\u00e7\u00e3o de materiais no ramo automobil\u00edstico<\/h3>\n\n\n\n

No ramo automobil\u00edstico \u00e9 bem claro essa evolu\u00e7\u00e3o. Em quest\u00e3o de seguran\u00e7a por exemplo, a taxa de sobreviv\u00eancia em carros modernos \u00e9 muito maior que em carros mais velhos. E isso \u00e9 observado para todas as faixas de pre\u00e7o. Os primeiros carros sofriam grandes pancadas antes de se danificarem e acidentes dificilmente apresentava sobreviventes. Atualmente, os carros sofrem \u201cama\u00e7ados\u201d com muito mais facilidade e ao mesmo tempo oferecem uma grande seguran\u00e7a aos motoristas.<\/p>\n\n\n\n

Isso ocorre, pois, a engenharia evoluiu nos materiais empregados e os impactos s\u00e3o absorvidos pela lataria do carro, enquanto nos primeiros carros a resist\u00eancia pura era priorizada. Quando ocorre um impacto, h\u00e1 uma absor\u00e7\u00e3o de energia por parte do material do carro. Al\u00e9m de outros artif\u00edcios como airbag e freios ABS, essa propriedade contribui para a seguran\u00e7a dos usu\u00e1rios. <\/p>\n\n\n\n

Hoje, os carros s\u00e3o feitos para absorver a maior parte da energia de um impacto. O motivo disso \u00e9 que essa energia ir\u00e1 se propagar e, basicamente, \u00e9 melhor que essa energia danifique o carro ao inv\u00e9s de ser absorvida pelas pessoas dentro do ve\u00edculo.<\/p>\n\n\n\n

Colis\u00e3o de carros<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Fonte: autor(2020)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Ainda no ramo automotivo, temos como exemplo as competi\u00e7\u00f5es de f\u00f3rmula 1. Desde os capacetes ao carro em si \u00e9 poss\u00edvel notar a evolu\u00e7\u00e3o que a engenharia apresentou. Carros mais velozes, mais leves, mais resistentes e mais seguros. O senso comum nos diz que um material mais pesado ou mais denso seja mais resistente. <\/p>\n\n\n\n

No entanto, para os materiais isso n\u00e3o \u00e9 regra. Cada grama que o ve\u00edculo consegue reduzir \u00e9 uma vantagem quando a corrida come\u00e7a. Ainda assim, o desempenho n\u00e3o pode comprometer a seguran\u00e7a do piloto. Como resultado temos verdadeiras m\u00e1quinas potentes e resistentes que alcan\u00e7am grandes velocidades mantendo o desempenho como objetivo final.<\/p>\n\n\n\n

Pensando no m\u00e9todo TOPSIS, o peso atribu\u00eddo ao custo de projeto de um carro de f\u00f3rmula 1 \u00e9 pr\u00f3ximo de zero. Isso ocorre pois h\u00e1 muito capital envolvido nessas competi\u00e7\u00f5es e segundo que em grandes eventos competitivos o fator principal sempre tente ao desempenho. Essa l\u00f3gica \u00e9 a inversa para produtos de grande distribui\u00e7\u00e3o. Para a produ\u00e7\u00e3o em larga escala, custo baixo geralmente gera lucros maiores.<\/p>\n\n\n\n

Vers\u00f5es de capacetes ao longo dos anos<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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fonte: autor(2020)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Como definir o melhor material para o seu projeto?<\/h3>\n\n\n\n

Assim, fica claro que a sele\u00e7\u00e3o de materiais deve contemplar todas essas diferentes situa\u00e7\u00f5es e entregar a cada uma delas o melhor material. Portanto, nunca haver\u00e1 a resposta para \u201cqual o melhor material do mundo?\u201d mas sempre haver\u00e1 uma resposta para \u201cqual o melhor material para este projeto?\u201d.<\/p>\n\n\n\n

A evolu\u00e7\u00e3o dos materiais acompanha a evolu\u00e7\u00e3o da ci\u00eancia. Sendo assim, avan\u00e7os tecnol\u00f3gicos, projetos de alto desempenho e grandes conquistas da humanidade sempre se voltam a essa evolu\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

Seja para o projeto de uma garrafa t\u00e9rmica produzida em larga escala ou um carro de f\u00f3rmula 1 para grandes competi\u00e7\u00f5es mundiais, a sele\u00e7\u00e3o do material empregado influencia diretamente no sucesso ou fracasso do projeto. Essa sele\u00e7\u00e3o n\u00e3o \u00e9 algo invis\u00edvel ao consumidor, na verdade, \u00e9 este quem mais sente suas consequ\u00eancias e conquistas. <\/p>\n\n\n\n

Ent\u00e3o, mesmo nas pr\u00f3ximas escolhas inconscientes (qual a melhor panela? Melhor garrafa t\u00e9rmica? Melhor pneu para o carro?), deve-se lembrar que a sele\u00e7\u00e3o de materiais foi a respons\u00e1vel pelo desempenho e custo daquele produto. Produtos mais caros tendem a priorizar desempenho, no entanto esse desempenho poderia ser alcan\u00e7ado por materiais mais baratos com uma maior tecnologia agregada.<\/p>\n\n\n\n

No fim, essa sele\u00e7\u00e3o impacta toda nossa rela\u00e7\u00e3o com todos os produtos que interagimos. E por esse motivo ela \u00e9 t\u00e3o importante n\u00e3o s\u00f3 para a engenharia mas para todos n\u00f3s.<\/p>\n\n\n\n

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Venha fazer um projeto conosco – selecionamos o melhor material de acordo com as suas necessidades!<\/a><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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Felipe Neves<\/p>Consultor de projetos da Engrenar Jr. <\/cite><\/blockquote>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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