Atividade 2 - Seleção de Materiais - Antonio Mariano Carvalho dos Santos

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NOME: Antonio Mariano Carvalho dos Santos 
RA: 140904 
 
Atividade 2: Propriedades - identificação e busca de dados confiáveis na Seleção de Materiais para 
componentes de uma cadeira 
Etapa 1: Temos como objetivo a construção de uma cadeira que possa suportar pessoas de até 130 kg 
por no mínimo 2 horas com conforto, logo foram pesquisados 4 materiais referente aos componentes 
1 e 2, que se referem, respectivamente, à estrutura do produto e ao assento/encosto. 
Foram ressaltadas certas propriedades que são necessárias aos materiais que serão aplicados nos 
componentes 1 e 2, sendo elas: sensação térmica agradável, assento/encosto com curvas que 
proporcionem boa ergonomia, uma boa relação custo-benefício e leveza. 
Dentro dessas características exigidas, a seleção dos respectivos materiais levou-se em conta as 
seguintes propriedades: 
 Sensação térmica agradável: O 
material selecionado deve conter 
algumas propriedades importantes 
afim de garantir tal comodidade, 
sendo a principal a relação entre a 
troca de calor do usuário com o 
material, levando assim em conta a 
condutividade térmica do material que 
também necessita de um calor 
especifico não tão baixo afim de que 
o material não adquira tão facilmente 
as condições de temperatura dos 
ambientes sendo elas ou muito 
elevados ou reduzidas, não realize 
uma rápida absorção de calor do 
usuário e principalmente que o 
material se comporte como sólido nas 
temperaturas que são consideradas de 
uso padrão. 
 Assento/encosto: Para que a cadeira, 
formado pelo componente 2, 
proporcionar uma boa ergonomia ao 
usuário, levando em conta o a 
sensação térmica agradável relatada 
acima, os materiais indicados são os 
que ofereçam um baixo modulo de 
elasticidade e pouca fragilidade, afim 
de que seja macio e mesmo assim 
ainda resista a tensão da margem de 
peso estimada ao produto, sendo eles 
flexíveis porem resistentes ao ponto 
de não sofrerem deformações 
extremas dado o carregamento 
(Material Tenaz). 
 Relação custo benefício: A seleção 
dos componentes 1 e 2, deve respeitar 
tanto as características de conforto 
quanto durabilidade e praticidade, 
sendo assim, os materiais devem ser 
selecionado levando em conta sua 
relação Utilidade X Custo/massa, 
logo é necessária uma análise 
minuciosa afim de encontrar os 
materiais que assim se classificam a 
situação apresentada 
 Leveza: O principal fator a ser 
pensado neste quesito é a relação 
resistência X densidade, onde nem 
sempre o material com melhor custo 
benefício atenderá esta relação, porem 
devemos levar em conta o melhor 
material que consiga atender de 
melhor forma as necessidades 
apontadas, visto que leveza foi 
considerado um dos pilares do 
produto. 
 Por fim, o componente 3 deve ser 
selecionado de forma que não afete as 
seguintes características apresentadas 
acima e tenha um bom desempenho/ 
custo benéfico. 
 
Etapa 2: Os diagramas apresentados a seguir, foram selecionados afim de proporcionar uma melhor 
leitura das necessidade apontadas na ETAPA 1, e facilitar a escolha dos componentes 1 e 2, são eles: 
Diagrama resistência-densidade, Diagrama módulo-densidade, Tenacidade à fratura-módulo 
 
 
 Figura 1: Diagrama resistência-densidade Figura 2: Diagrama módulo-densidade 
 Fonte: FONTE: ASHBY, Michael [1] Fonte: FONTE: ASHBY, Michael [1]. 
 
Figura 3: Tenacidade à fratura-módulo Fonte: FONTE: ASHBY, Michael [1]. 
 
 A Podemos retirar de informação então do seguintes diagramas, analisar a relação entre a 
densidade e o módulo elástico de diferentes materiais, também a relação entre resistência e 
densidade, levando em conta as características ressaltadas na etapa 1, as espumas poliméricas 
são adequadas as características do componente 2, levando sua baixa densidade e, também 
possui baixa resistência o que gera conforto associado com seu modulo elástico baixo. 
 Já o componente 1, podemos procurar por materiais de alta resistência, modulo de Young, e 
tenacidade, juntamente com uma flexibilidade e leveza, Logo ao procurar por essas 
características nos diagramas, levamos em conta os materiais poliméricos e as ligas de 
alumínio pois possuem uma densidade menor que os materiais cerâmicos e metálicos, além 
de um bom módulo elástico, boa resistência e boa tenacidade à fratura. Essas características, 
portanto, garantem um pouco da leveza, resistência e flexibilidade requisitadas para o 
produto. 
 Agora, já que foram levadas em conta as características de resistência e conforto, para 
finalizar a escolha do material, devemos então levar em conta sua condutividade térmica e 
custo, logo foram selecionados os seguinte diagramas: Diagrama condutividade térmica-
difusividade térmica e Diagrama preço-massa logo abaixo. 
 
Figura 4: Diagrama condutividade térmica X Figura 5: Diagrama preço-massa. 
Difusividade térmica 
Fonte: ASHBY, Michael [1]. Fonte: ASHBY, Michael [1]. 
 De modo certificar que os materiais selecionados pelos primeiros diagramas também são 
condizentes com as demais características, notamos que os materiais poliméricos possuem as 
características ideias para o componente 1, já o alumínio apresente uma condutividade térmica 
elevada, já que é um metal, porem para o componente 1 é bem viável pois não entra em contato 
direto com o usuário no caso da utilização das espumas selecionadas acima, e suas capacidades 
calorificas não vão interferir negativamente, sendo ambos materiais de custo por massa 
parelhos, o que os torna uma excelente escolha. 
 
 Etapa 3: Foram então selecionados partindo da análise dos diagramas apresentados na Etapa 
2, correlacionando suas características e propriedades chegando então na seleção de 4 materiais para o 
componente 1 e 4 materiais para o componente 2, sendo eles os seguintes: 
 Componente 1: Liga de alumínio 6063, Liga de alumínio 6351, polietileno de alta densidade, 
polipropileno. 
 Componente 2: espuma de poliuretano de baixa densidade flexível, espuma de poliuretano 
viscoelástica, espuma de silicone e espuma de polietileno misturável à mão. 
 
 Etapa 4: Já com os quatro materiais possíveis de serem usados em cada componente 
separados, as suas respectivas propriedades gerais, térmicas e mecânicas foram organizadas na tabela 
abaixo. Além disso, os materiais de cada componente estão fixados de 1 a 4 como forma de identificar 
qual dos materiais é o mais adequado para cada componente, sendo 1 o mais qualificado e 4 o menos 
 
 
Componente 1: Estrutura do Produto 
Materiais 
Selecionados 
1 – Liga de 
alumínio 6063 
 
2 – Liga de alumínio 
6351 
 
3 - Polietileno de Alta 
Densidade [8] 
 
4 - Polipropileno 
[2] 
Propriedades 
Gerais 
Densidade = 
2,70g/cc [5] 
Preço/kg = US$2.2– 
2.9 [2] 
Densidade = 2,71g/cc 
[6] 
Preço/kg = US$ 1.9 – 
2.9 [3] 
Densidade = 0,924 - 
0,995 g/cm3 [8] 
Preço/kg = US$ 1 - 2,50 
[1] 
Densidade = 0,88 - 
2,4 g/cm3 [2] 
 
Preço/m3 = US$ 750 - 
840 [5] 
Propriedades 
Térmicas 
Capacidade 
Específica de 
Calor = 0,900 J / g- ° 
C 
 [5] 
Condutividade 
térmica = 200W/mK 
[5] 
Ponto de fusão = 
616 - 654 ° C [5] 
 
Capacidade Específica 
de Calor = 0,890 J / g- ° 
C 
 [6] 
Condutividade térmica 
= 176 W/mK[6] 
Ponto de fusão = 
554 - 649 ° C [6] 
 
Temperatura de serviço 
mínima = -200 a -30 ºC 
[8] 
Temperatura de transição 
vítrea = 108 - 120 ºC [8] 
Calor específico à 23 ºC 
= 1,7 J/K.g [9] 
Temperatura de fusão = 
118 - 137ºC [8] 
Temperatura de 
processamento = 82,2 - 
280 ºC [8] 
Temperatura de serviço 
máxima = 70 - 120 ºC [8] 
 
Temperatura de 
serviço mínima = -30 
ºC [2] 
Temperatura de 
transição vítrea = 110 
- 115 ºC [2] 
Calor específico à 23 
ºC = 1,7 J/K.g [3] 
Temperatura de fusão 
= 61 - 329 ºC [2] 
Temperatura de 
processamento = 87,8 
- 274 ºC [2] 
Temperatura de 
serviço máxima= 65 - 
125 ºC [2] 
 
Propriedades 
Mecânicas 
Dureza, Vickers = 
83 [5] 
Resistencia à tração 
>= 241Mpa [5] 
Módulos de 
elasticidade = 68,9 
Gpa [5] 
Força de Fadiga = 
68,9 Mpa [5] 
Alongamento na 
ruptura = 15% [5] 
Dureza, Vickers = 79 
[6] 
Resistencia à tração >= 
241Mpa [6] 
Módulos de 
elasticidade = 69,0 Gpa 
[6] 
Força de Fadiga = 130 
Mpa [6] 
Capacidade Específica 
de Calor [6] 
Alongamento na 
ruptura = 10% [6] 
Alongamento = 8 - 80 % 
[8] 
Dureza, Rockwell R = 33 
- 66 H [8] 
Resistência à flexão = 
13,8 - 75,8 MPa [2] 
Módulo de elasticidade = 
0,565 - 1,5 GPa [8] 
Tensão de ruptura = 7,60 
- 43 MPa [8] 
Tensão limite de 
escoamento = 11 - 43 
MPa [8] 
Resistência à compressão 
= 4 - 23 MPa [8] 
 
Alongamento = 2,4 - 
900 % [2] 
Dureza, Rockwell R = 
20 - 118 H [2] 
Resistência à flexão = 
0,296 - 180 MPa [2] 
Módulo de 
elasticidade = 0,008 - 
8,25 GPa [2] 
Tensão de ruptura = 9 
- 80 MPa [2] 
Tensão limite de 
escoamento = 4 - 369 
MPa [2] 
Resistência à 
compressão = 24,5 - 
55,2 MPa [2] 
 
Componente 2: Assento/Encosto 
Materiais 
 
1 - Espuma de 
Poliuretano 
Viscoelástica [11] 
 
2 - Espuma de 
Polietileno [14] 
 
3 – Espuma de 
Poliuretano de Baixa 
Densidade [10] 
 
 
4 - Espuma de 
Silicone [16] 
Propriedades 
Gerais 
Densidade = 0,48 
g/cm3 [11] 
Preço/m2 = R$ 
170,00 [12] 
Densidade = 0,0705 
- 0,0785 g/cm3 [14] 
Preço/m = US$ 
1526,00 [14] 
 
Densidade = 0,48 
g/cm3 [10] 
Preço/m2 = R$ 16,00 - 
28,00 [13] 
 
Densidade = 0,104 
- 1,64 g/cm3 [15] 
Preço/m2 = R$ 
112,0 - 300,00 [16] 
http://www.matweb.com/tools/unitconverter.aspx?fromID=2&fromValue=616
http://www.matweb.com/tools/unitconverter.aspx?fromID=2&fromValue=654
http://www.matweb.com/tools/unitconverter.aspx?fromID=2&fromValue=554
http://www.matweb.com/tools/unitconverter.aspx?fromID=2&fromValue=649
Propriedades 
Térmicas 
Não especificado Temperatura de 
processamento = 21,1 - 
32,2 ºC [14] 
 
Temperatura de 
deflexão à 0,46 MPa = 77 
ºC [10] 
 
 
Condutividade 
térmica = 0,06 - 
0,163 W/mK [15] 
Capacidade calorífica 
= 1,26 J/ºC.g [15] 
 
Propriedades 
Mecânicas 
Tensão de ruptura = 
0,13 MPa [11] 
Alongamento = 176 
% [11] 
Clivagem = 0,54 
kN/m [11] 
 
Tensão de ruptura = 
0,207 MPa [14] 
Alongamento = 138 % 
[14] 
Resistência à 
compressão = 0,0124 - 
0,241 GPa [14] 
Dureza (Shore OO) = 
30 - 40 H [14] 
 
Tensão de ruptura = 13 
MPa [10] 
Alongamento = 7 % [10] 
Resistência à flexão = 24 
MPa [10] 
Resistência à 
compressão = 17 MPa 
[10] 
Dureza (Shore A) = 
3,0 - 62 H [15] 
Tensão de ruptura = 
0,0552 - 2,8 MPa 
[15] 
Alongamento = 49 - 
300 % [15] 
Tensão limite de 
escoamento = 0,172 - 
124 MPa [15] 
Resistência à 
compressão = 0,008 - 
0,170 MPa [15] 
 
 
 
 
 
Etapa 5: Sobre o processamento dos materiais do componente 1, temos o poliuretano e o polietileno 
de alta densidade que são dois polímeros que podem ser injetados eletronicamente em um molde no 
formato desejado. Esse processo facilita a construção, controle de produção e qualidade do produto, 
além de já ser utilizado atualmente, já as ligas de alumínio, após a fusão do alumínio com algum 
elemento, o metal líquido é vazado em moldes. Esses grandes blocos servem como primeira etapa 
para criar qualquer peça de alumínio e podem ser confeccionados em diversos tamanhos. Feito isso, 
a liga de alumínio pode ser submetida a um processo de laminação, com redução da espessura a 
partir da passagem do bloco por rolos laminadores. Assim, o resultado é uma placa de alumínio mais 
alongada e homogênea. Na sequência, o material é encaminhado aos fornos de homogeneização, que 
garante que as moléculas da liga metálica fiquem uniformes e equilibradas. 
Já as espumas, normalmente, são utilizadas nas confecções dos colchões, travesseiros, 
esponjas de banho e cozinha que são produzidos, basicamente, por duas matérias primas: o TDI 
(Tolueno Dissocianato de Metila) e o Poliol, ambos com aspecto cristalino e derivadas do petróleo, 
sendo este último mais viscoso. 
Além deste ingredientes são acrescentados ainda estabilizadores, tais 
como: silicone, estanho, corantes, etc. 
Todos os ingredientes são colocados em uma batedeira, onde são misturados por alguns segundos. 
Em seguida, a mistura é colocada em uma forma que, por uma reação química, depois de um certo 
tempo torna-se uma espuma sólida. 
Agora selecionando o componente 3, devemos levar em conta que vamos juntar os 
componentes 1 e 2, sendo assim, a melhor forma de executar seria por meio de uma cola de contato, 
que faria a adesão do material de espuma tanto com os materiais poliméricos quanto as ligas de alumio, 
sendo o menos agressivo possível com a espumas, já para montagem estrutural da cadeira, caso sejam 
utilizados apenas os polímeros, pode ocorrer a extrusão da peça em seu formato final, ou a injeção em 
moldes, já no caso da utilização do alumínio, durante a usinagem devem ser levados em conta os meios 
de fixação, logo parafusos e porcas podem solucionar essa questão. 
 
https://usibronze.com.br/aluminio/
https://usibronze.com.br/aluminio/
https://usibronze.com.br/aluminio/
https://usibronze.com.br/aluminio/
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Tolueno_Dissocianato_de_Metila&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Poliol
https://pt.wikipedia.org/wiki/Cristalino
https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Derivadas_do_petr%C3%B3leo&action=edit&redlink=1
https://pt.wikipedia.org/wiki/Viscoso
https://pt.wikipedia.org/wiki/Silicone
https://pt.wikipedia.org/wiki/Estanho
https://pt.wikipedia.org/wiki/Corantes
 
 
 
 
 
Etapa 6 : Referências 
[1] ASHBY, Michael. Seleção de materiais no projeto mecânico. Rio de Janeiro GEN LTC 2018 1 
recurso online ISBN 9788595153394. 
[2] Liga de alumínio 6063, preço: 
https://m.made-in-china.com/search/product?word=Aluminium+6063 
[3] Liga de alumínio 6351, preço: 
 https://m.made-in-china.com/search/product?word=Aluminium+6351 
[4] Ligas de alumínio comerciais: 
https://shockmetais.com.br/tabelas/aluminio/plig 
[5] Liga de alumínio 6063 informações e propriedades: 
http://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?MatGUID=333b3a557aeb49b2b17266558e5d0dc0 
[6] Liga de alumínio 6351 informações e propriedades: 
http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=36bdc523d25b4d738dabbe3f434bb69f 
 [7] Polipropileno, Propriedades e informações: 
http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=08fb0f47ef7e454fbf7092517b2264b2 
 
[8] Propriedades do polietileno de alta densidade, Propriedades e informações: 
http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=fce23f90005d4fbe8e12a1bce53ebdc8 
[9] Propriedades do polietileno de alta densidade: https://incomplast.com.br/polietileno-pead/ 
[10] Propriedades da Espuma de Poliuretano de Baixa Densidade Flexível: 
http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=808ae4b527e84ef6ab968b24ba37abc9 
[11] 
http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=808ae4b527e84ef6ab968b24ba37abc9 
[12] Preço de espuma de poliuretano visco elástica: 
https://www.softspuma.com.br/espuma-viscoelastico 
[13] Preço de espuma de poliuretano: 
https://www.focuspoliuretano.com.br/produto/placas-de-poliuretano/placa-de-espuma-de-
poliuretano 
[14] Propriedades da espuma de polietileno: 
http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=13766d3ddeaa4ca98bd8774385bee21f 
 [15] Propriedades da Espuma de Silicone: 
http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=c5a00e0b46c045ce981ac96fe6ceea51 
[17] Preço da Espuma de Silicone: 
https://www.gratispng.com/png-s8b9bd/ 
 
https://m.made-in-china.com/search/product?word=Aluminium+6063
https://m.made-in-china.com/search/product?word=Aluminium+6351
https://shockmetais.com.br/tabelas/aluminio/plig
http://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?MatGUID=333b3a557aeb49b2b17266558e5d0dc0
http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=36bdc523d25b4d738dabbe3f434bb69fhttp://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=08fb0f47ef7e454fbf7092517b2264b2
http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=fce23f90005d4fbe8e12a1bce53ebdc8
https://incomplast.com.br/polietileno-pead/
http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=808ae4b527e84ef6ab968b24ba37abc9
http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=808ae4b527e84ef6ab968b24ba37abc9
https://www.softspuma.com.br/espuma-viscoelastico
https://www.focuspoliuretano.com.br/produto/placas-de-poliuretano/placa-de-espuma-de-poliuretano
https://www.focuspoliuretano.com.br/produto/placas-de-poliuretano/placa-de-espuma-de-poliuretano
http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=13766d3ddeaa4ca98bd8774385bee21f
http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=c5a00e0b46c045ce981ac96fe6ceea51
https://www.gratispng.com/png-s8b9bd/