A importância da Resistência dos Materiais na formação dos Engenheiros, em especial na Engenharia Química

Prévia do material em texto

1 
 
 UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO 
 
 
 THIAGO MARTINS SOUZA COELHO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A IMPORTÂNCIA DOS ESTUDOS DE RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS 
NA FORMAÇÃO DOS ENGENHEIROS, EM ESPECIAL DOS 
ENGENHEIROS QUÍMICOS. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 São Mateus – ES 
 2020 
2 
 
Sumário 
1-Introdução ..................................................................................................................................... 3 
2- Importância da Resistência dos Materiais ................................................................................... 3 
2.1 Os objetivos da resistência dos materiais ......................................................................... 5 
3- Aplicação da resistência dos materiais na Engenharia Química ................................... 5 
3.1- Exemplos da utilização da resistência dos materiais na engenharia química .......................... 6 
3.1.1 – Cristalizadores ................................................................................................................ 6 
 3.1.2 – Processos de trocas de calor................................................................................................6 
 3.1.3 – Compósitos..........................................................................................................................6 
4 – Conclusão.............................................................................................................................7 
5 – Referências Bibliográficas..................................................................................................7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
 1 - Introdução 
 
A Resistência dos Materiais é uma matéria que está presente na grade curricular das 
engenharias, sendo esta o rumo da mecânica que estuda as estruturas. 
Segundo Hibbeler (2015), é um ramo da mecânica que estuda as relações entre as cargas 
externas aplicadas a um corpo deformável e a intensidade das forças internas que agem no 
interior do corpo. Esse assunto também envolve o cálculo das deformações do corpo e 
proporciona o estudo de sua estabilidade quando sujeito a forças externas. [3] 
A resistência dos matérias trabalha, basicamente, com o conceito de resistência, que representa 
o quanto que um material resiste a um dado esforço gerado por um carregamento, em função 
do processo de fabricação do material, e também com o conceito de rigidez, ou seja, o quanto 
que um material se deforma e/ou se desloca a um dado carregamento. De modo que os cientistas 
envolvidos aplicam vários processos para alterá-la. [1] 
Devido ao profundo conhecimento sobre o assunto, a manipulação da resistência dos materiais 
pode ser feita de maneira perfeitamente quantificável e qualificada. Porém, alterar essa 
resistência pode significar perder alguma outra propriedade mecânica. 
Os esforços mecânicos são o principal foco da resistência dos materiais, pois todo o estudo gira 
em torno de como dimensionar uma peça ou elemento de máquina para que suporte os efeitos 
que os esforços mecânicos gerados por uma estrutura geral ou específica estarão atuando sobre 
a mesma. Sendo os esforços a: tração, compressão, cisalhamento, flexão, torção, flexo-torção e 
a flambagem. 
O maior objetivo da área de estudo da resistência dos materiais é aplicar os conhecimentos na 
produção e utilização de peças com um determinado papel a cumprir. Para tanto, é fundamental 
conhecer os limites de cada tipo de material, descobrindo assim até onde é possível manipulá-
los.[2] 
2 - Importância da Resistência do Materiais 
As coisas que são utilizadas no dia a dia das pessoas não podem ser construídas de qualquer 
maneira, sem nenhuma análise ou cálculo, pois poderia levar a graves e numerosos acidentes e 
falhas. Os materiais precisam ser testados para que se possa analisar suas reações em função 
dos fenômenos que podem ocorrer. Seja uma laje, telhado, vigas, máquinas, equipamentos ou 
https://engenharia360.com/resistir-a-resistencia-dos-materiais/
4 
 
instalações, cada item, dependendo da sua aplicação, vai ter um cálculo para que seja possível 
observar quanto a estrutura suporta, o que vai ser possível fazer e de que maneira a carga poderá 
ser substituída, se o método aplicado é adequado, se deverá haver alguma alteração. E, é nisso 
que entra o estudo da resistência dos materiais. [4] 
A resistência dos materiais fornece base para o projeto de elementos submetidos a 
carregamentos e esforços, tais como estruturas de edificações e componentes de máquinas e 
equipamentos. [1] 
O maior objetivo da área de estudo da resistência dos materiais é aplicar os conhecimentos na 
produção e utilização de peças com um determinado papel a cumprir. Para tanto, é fundamental 
conhecer os limites de cada tipo de material, descobrindo assim até onde é possível manipulá-
los. [2] 
A ciência da resistência dos materiais depende muito de uma total certeza na obtenção de seus 
resultados, uma vez que qualquer erro, por menor que seja, pode significar prejuízos 
gigantescos depois. E isso é ainda mais sério se considerarmos que vidas podem ser colocadas 
em risco por cálculos mal feitos. [1] 
Além de toda essa responsabilidade, o estudo da resistência dos materiais é essencial para que 
se evitem prejuízos com gastos desnecessários de recursos. Ainda pode impedir o excesso de 
peso nas estruturas, facilitando a criação de projetos sustentáveis e com melhor rendimento. [1] 
A resistência dos materiais proporcionar confiabilidade e segurança nas ações tomadas, e o 
entendimento de que todos os efeitos e relação entre as forças devem ser seriamente 
considerados. [4] 
Do estudo das forças, cargas pontuais, cargas distribuídas, tensão, flexão, torção, 
cisalhamentos, vigas e treliças vem a clareza e a responsabilidade de se desenvolver estudos e 
projetos que têm por objetivo oferecer materiais com resistência suficiente, a fim de satisfazer 
as necessidades e proporcionar segurança das pessoas, empresas, trabalhadores e todos os 
envolvidos.[4] 
 
 
 
5 
 
2.1 – Os objetivos da resistência dos materiais 
 Determinação de quais esforços estão atuando nas determinadas aplicações de força 
 Determinação das tensões e das deformações a que estão sujeitos os corpos sólidos 
devido à ação dos esforços atuantes – verificação das formas de deformação do corpo, 
pois a atuação das forças vai gerar alguma reação no objeto. 
 Equilíbrio de um corpo deformável e como fazer como a consequente deformação seja 
um problema. 
 Verificação da segurança – é necessário um coeficiente de segurança para aplicação dos 
cálculos, que deve ser analisado conforme a situação e a confiabilidade. 
 Dimensionamento – qual o tamanho adequado, distâncias, distribuição. 
3 – Aplicação da resistência dos materiais na Engenharia Química 
O engenheiro químico, além de poder atuar em diversas áreas como criação ou aperfeiçoamento 
de técnicas de separação de matérias-primas ou produtos, desenvolvimento de produtos, 
também pode realizar o desenvolvimento de equipamentos, além de poder projetar e gerenciar 
a construção, a montagem e o funcionamento de fábricas ou partes de um processo industrial. 
[5] 
O engenheiro químico participa de todas as etapas do processo industrial de fabricação de um 
produto. Seu trabalho inicia com o planejamento das operações industriais, definindo quais 
equipamentos serão utilizados em cada etapa da produção. 
No projeto de qualquer estrutura ou máquina, em primeiro lugar, é necessário usar os princípios 
de estática para determinas as forças que agem sobre os vários elementos, bem como no seu 
interior. O tamanho doselementos, sua deflexão e estabilidade dependem não só das cargas 
internas, mas também do tipo de materiais que são feitos. Por consequência, a determinação 
precisa e a compreensão fundamental do comportamento do comportamento do material serão 
de vital importância para o desenvolvimento das equações usadas na resistência dos materiais.[3] 
Desta forma, fica evidente a necessidade do engenheiro químico em ter o conhecimento consolidado 
de resistência dos matérias, para assim conseguir projetar equipamentos, máquinas e projetar a 
construção, montagem e o funcionamento da fábrica. Tendo assim o conhecimento necessário para 
6 
 
escolher os melhores materiais para cada situação, evitando problemas, reduzindo custos e 
maximizando a produção. 
3.1 – Exemplos da utilização da resistência dos materiais na engenharia química 
3.1.1 – Cristalizadores 
Engenheiros químicos especializados na área de cristalização podem projetar cristalizadores para 
realizar processos específicos. Várias forças são aplicadas dentro e fora do cristalizador, podendo ser 
aplicadas pelo próprio fluido ou por equipamentos específicos, como agitadores. É importante, 
portanto, que se tenha o conhecimento das forças aplicadas e das prováveis deformações no material 
do cristalizador, para que assim seja escolhido o melhor material e a melhor geometria para o mesmo. 
3.1.2 – Processos de trocas de calor 
Em um processo de engenharia química, em que a matéria passa de um estado para o outro, é comum 
que haja uma mudança de temperatura na matéria e no equipamento em que a mesma está. Uma 
mudança na temperatura pode provocar alterações nas dimensões dos materiais, causando uma 
deformação térmica. Se a temperatura aumenta, o material, em geral, se expande; se a temperatura 
diminui, o material se contrai. Assim sendo, é necessário saber que tipo de material será utilizado 
nos equipamentos e o seu dimensionamento sendo, assim, a resistência dos matérias indispensável. 
3.1.3 – Compósitos 
Com o avanço tecnológico as propriedades exigidas aos materiais convencionais sofreram 
alterações levando ao aparecimento de materiais capazes de responder aos requisitos 
pretendidos das novas tecnologias. A combinação química e estrutural de diferentes materiais 
produziu uma nova classe de produtos de engenharia. Assim nasce uma junção da química e da 
resistência dos materiais, fazendo nascer os compósitos.[6] 
Os materiais compósitos não têm uma definição universalmente aceite. De um modo geral, um 
material diz-se compósito quando é constituído por dois ou mais constituintes (fases) 
diferentes. O seu fabrico implica a combinação das duas fases (matriz e reforço) para formar 
um material que de certa forma tem um melhor desempenho que os seus constituintes numa 
situação particular, dando origem a uma nova geração de materiais com melhores propriedades 
mecânicas. Os compósitos têm sido desenvolvidos técnicas de fabrico destes materiais de modo 
7 
 
a substituir as ligas metálicas, cerâmicas e poliméricas que atendam às novas exigências 
tecnológicas. Dessa forma, os compósitos conseguem proporcionar um avanço tecnológico para 
todas as engenharias, inclusive na engenharia química no que se diz respeito a propriedades 
mecânicas.[6] 
4 - Conclusão 
A partir do estudo da matéria neste período e das pesquisas realizadas, se torna evidente a 
necessidade do conhecimento consolidado da resistência dos materiais e da sua aplicação nas 
engenharias. Sendo este conhecimento importante para a diminuição de falhas, de acidentes, da 
melhor escolha de matérias para máquinas e construção de plantas, da maximização da vida útil 
dos equipamentos e da diminuição dos custos. Portanto, é dever de todo engenheiro químico se 
manter atualizado e informado sobre os conteúdos, princípios e teorias da resistência dos 
materiais. 
5 – Referências Bibliográficas 
[1] Droppa Jr., Alonso. A importância do estudo da resistência dos materiais. 
Hs,toledoprudente, 2017. Disponível em: <http://hs.toledoprudente.edu.br/blog-de-engenharia-
civil/a-import%C3%A2ncia-do-estudo-da-resist%C3%AAncia-dos-materiais>. Acesso em: 30 
de nov. de 2020. 
[2] Resistência dos materiais: Entenda tudo sobre o assunto!. Stoodi, 2020. Disponível em: 
<https://www.stoodi.com.br/blog/fisica/resistencia-dos-materiais/>. Acesso em: 30 de nov. de 
2020. 
[3] R. C. Ribbeler. Resistência dos Materiais. 7ª Edição. São Paulo: PEARSON, 2010. 
[4] Pacheco, Patrícia Pereira. A importância de estudar Resistência dos Materiais (+DICAS). 
Engenharia360, 2017. Disponível em: <https://engenharia360.com/a-importancia-resistencia-
dos-materiais-dicas/>. Acesso em: 30 de nov. de 2020. 
[5] O que faz o engenheiro químico? Saiba um pouco mais sobre o profissional da 
transformação. Portal.poa.ifsuldeminas, 2019. Disponível em: 
<https://portal.poa.ifsuldeminas.edu.br/noticias/profissao-engenheiro-
quimico#:~:text=J%C3%A1%20o%20engenheiro%20qu%C3%ADmico%2C%20apesar,e%2
0econ%C3%B4micos%20de%20processos%20industriais>. Acesso em: 30 de nov. de 2020. 
[6] Ventura, Ana Mafalda. Os compósitos e a sua aplicação na reabilitação de estruturas 
metálicas. Scielo, Lisboa, julho, 2009. Disponível em: 
<http://www.scielo.mec.pt/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0870-83122009000200003>. 
Acesso em: 30 de nov. de 2020. 
 
http://hs.toledoprudente.edu.br/blog-de-engenharia-civil/a-import%C3%A2ncia-do-estudo-da-resist%C3%AAncia-dos-materiais
http://hs.toledoprudente.edu.br/blog-de-engenharia-civil/a-import%C3%A2ncia-do-estudo-da-resist%C3%AAncia-dos-materiais
https://www.stoodi.com.br/blog/fisica/resistencia-dos-materiais/
https://engenharia360.com/a-importancia-resistencia-dos-materiais-dicas/
https://engenharia360.com/a-importancia-resistencia-dos-materiais-dicas/
https://portal.poa.ifsuldeminas.edu.br/noticias/profissao-engenheiro-quimico#:~:text=J%C3%A1%20o%20engenheiro%20qu%C3%ADmico%2C%20apesar,e%20econ%C3%B4micos%20de%20processos%20industriais
https://portal.poa.ifsuldeminas.edu.br/noticias/profissao-engenheiro-quimico#:~:text=J%C3%A1%20o%20engenheiro%20qu%C3%ADmico%2C%20apesar,e%20econ%C3%B4micos%20de%20processos%20industriais
https://portal.poa.ifsuldeminas.edu.br/noticias/profissao-engenheiro-quimico#:~:text=J%C3%A1%20o%20engenheiro%20qu%C3%ADmico%2C%20apesar,e%20econ%C3%B4micos%20de%20processos%20industriais
http://www.scielo.mec.pt/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0870-83122009000200003
	1-Introdução 03