Resumo Ciência dos Materiais

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Resumo prova final 
 
As tres dimensoes da sustentabilidade: 
1. Sustentabilidade econômica: ser economicamente viável 
2. Sustentabilidade social: gerar qualidade de vida e ser um produto socialmente                     
justo 
3. Sustentabilidade ambiental: ter o melhor desempenho com o menor impacto                   
ambiental possível 
 
Materiais X Ambiente: 
● Consomem recursos naturais para serem fabricados 
● Alto consumo de energia visando o processo de fabricação, transporte e uso 
● Geram impactos ambientais em água, ar e solo, com sua produção,                     
transporte, uso e sua demolição. 
● Geram residuos, na sua produção, na sua utilização (perdas/desperdicio) e no                     
seu descarte (é reciclavel?)  
 
Diretrizes para seleção de materiais: 
1. Conservar: Minimizar o consumo 
2. Reutilizar: Maximizar o uso dos recursos 
3. Renovar/Reciclar: Preferir materiais renováveis/recicláveis 
4. Ser eficiente: Especificar para o uso mínimo de materiais 
5. Indicadores sociais: Prezar o comercio local, escolha por empresas                 
socialmente benéficas 
6. Desempenho: Observar a durabilidade e vida útil dos materiais 
7. Toxicidade: Não escolher materiais com presença de COV’S               
(compostos orgânicos voláteis), garantindo ambientes mais saudáveis             
e qualidade do ar interno. 
8. Interface com o meio ambiente: Observar e escolher materiais que                   
reduzam impactos ambientais 
 
 
 
Indicadores:  
● Emissões de COVs 
● Energia incorporada 
● Água azul 
● Pegada de carbono 
 
Tendências e desafios: 
● Diminuição da massa específica 
● Aumento da resistência mecânica 
● Sustentabilidade 
● Otimização das atuais fontes e desenvolvimento de novas fontes de energia 
● Eficiência de recursos 
● Manutenção, durabilidade e vida útil 
● Industrialização (manter algumas atividades fora do canteiro de obra) e                   
racionalização (melhorar os processos tradicionais) 
● Desmaterização (diminuir a intensidade do uso de materiais pelas                 
construções) 
 
Biomimética: 
 
É o redesenho de processos para refletir a circularidade dos sistemas biológicos, do                         
grego significa, imitação da vida. Esse método usa sistemas de ciclo fechado, não                         
tem resíduos ou toxinas lançados na natureza, a natureza é usada como modelo e                           
há a substituição de recursos não renováveis por renováveis. 
 
Visões de seleção de materiais: 
1. Materiais naturais, renováveis, com origem certificada e com origem                 
local/regional (em relação ao total) 
2. C02 equivalente incorporado 
3. Água azul  
4. Teor reciclado e o potencial de reciclabilidade 
5. COVs e presença de substâncias tóxicas na composição.  
 
 
 
ACV: 
 
Somatório de aspectos ambientais ao longo de todo o ciclo de vida, como a                           
extração de matérias primas, transporte, produção dos materiais, construção,                 
uso/operação, manutenção, e sua demolição e reciclagem. 
No Brasil faltam bases de dados e há risco de utilizar ACV com dados de outros                               
países. 
 
Seleção de materiais: 
1. Ambiental: Reduzir a poluição, reduzir o consumo de recursos não renováveis,                     
selecionar os mais adequados para cada aplicação e aumento da                   
durabilidade. 
2. Social: Melhorar a qualidade de vida, dar preferência por materiais locais e                       
regionais, com empresas que geram bons empregos, prezam a saúde do                     
trabalhador, possuem boas políticas de RH. 
3. Econômica: Reforço da economia local, Avaliação do custo no ciclo de vida                       
(impacto econômico divido pela vida útil) 
 
Materiais X Sustentabilidade: 
 
Não existe material ideal, o ideal é empregar o material em funções onde ele seja o                               
mais eficiente, sempre existiram impactos ambientais. Custo, desempenho e                 
aspectos sociais devem ser considerados. Importante selecionar materiais duráveis,                 
levando em conta que a durabilidade e a vida útil depende dos agentes de                           
deterioração, da especificação e dos detalhes do projeto. Impacto ambiental deve                     
ser dividido pela vida útil. 
 
Recomendações:  
1. Analizar sistemas completos 
2. Especificar para o uso mínimo de materiais 
3. Selecionar pensando no ciclo de vida 
4. Avaliar os indicadors 
5. Especificar pensando em desempenho 
 
 
6. Avaliar a toxicidade potencial dos materiais  
7. Considerar os custos globais 
8. Sistematizar as informações 
 
 
Requisitos de desempenho:  
1. Segurança: Estrutural, ao fogo, ao uso 
2. Conforto: Acústico, visual, higrotérmico, tátil 
3. Estanqueidade 
4. Qualidade do ar interno 
5. Higiene/manutenibilidade 
6. Durabilidade/vida útil 
7. Sustentabilidade 
8. Construtibilidade 
9. Adaptação ao uso 
10. Economia 
 
Materiais X Durabilidade.  
 
Cada material é sensível a diferentes mecanismos de deterioração.  
● Ambientais: Cargas cíclicas, cargas permanentes, cargas acidentais 
● Biológicos: Microorganismos 
● Ambientais: Temperatura, água, radiação, agentes químicos 
● Uso: Água de uso, produtos de limpeza 
 
MATERIAL  MECANISMO DE DETERIORAÇÃO 
Polímeros  Foto térmico 
Aço  Corrosão 
Concreto  Carbonatação 
Madeira  Ataque por fungos 
 
 
 
● Principais mecanismos de deterioração do concreto armado: Carbonatação,               
dissolução, lixiviação, ataque sulfático, ataque de ácidos e bases fortes,                   
ataques microbiológicos 
 
 
Propriedades dos materiais: 
 
● Propriedades mecânicas: Resistência à flexão, resistência à tração,               
resistência à compressão, módulo de deformação, dureza, tenacidade. 
 
Deformações podem ser reversíveis ou permanentes, instantânea ou ao longo prazo.  
Tensões: *Fibras são utilizadas para transferir as tensões através da fissura. *Carga                       
/ área resistente. 
Deformação elástica: É instantânea, reversível (volta as dimensões originais quando                   
retira a carga) 
Deformação plástica: Deslocamento relativo, instantânea, irreversível. 
Materiais dúcteis: Demonstram que irão romper. 
Materiais frágeis: Rompem sem aviso prévio. 
Dureza é a resistência a penetração ou risco oferecido por um material de dureza                           
superior. 
 
● Propriedades físicas: Dilatação, porosidade, aderência, massa específica,             
absorção, propriedades térmicas/elétricas/óticas. 
 
Absorção: retenção de água nos poros. 
Permeabilidade: passagem de fluidos. 
Porosidade: diminui a resistencia mecanica, aumenta o isolamento e a                   
permeabilidade. 
 
● Propriedades químicas: Resistência química. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Em suma:  
 
Solicitação:​ Agente responsável por causar alguma deterioração 
Mecanismo de deterioração: ​Como o agente atua 
Requisito de desempenho:​ Previne o mecanismo 
Critério de desempenho:​ Parâmetro para garantir que o requisito seja atendido 
Propriedade:​ O que o material precisa apresentar para atender o requisito 
 
  EXEMPLOS 
SOLICITAÇÃO  Água de uso, microorganismos, produtos químicos, vento,             
radiação, temperatura, cargas, agentes químicos. 
 
MECANISMOS  Carbonatação, lixiviação, dissolução, corrosão, ataque de           
cloretos, ataque microbiológico, infiltração. 
 
REQUISITO  Segurança (estrutural/ao uso/ao fogo), Conforto         
(térmico/acústico/visual), estanqueidade, qualidade do ar,         
higiene/manutenibilidade, economia, durabilidade/vida     
útil, sustentabilidade. 
 
PROPRIEDADES  Resistência (ao impacto, cisalhamento, compressão,         
flexão, tração, desgaste), absorção, porosidade,         
permeabilidade, dureza, tenacidade.  
 
 
 
 
 
 
Microestrutura: 
 
Objetivos do estudo da microestrutura é a melhor compreensão do material, ter base                         
científicas,avaliar as propriedades e o desenvolvimento ao longo do tempo,                     
durabilidade, fadiga e deformação lenta. 
1. Arranjo e empacotamento (quantidade de átomos em uma célula) 
2. Fases cristalinas e amorfas 
Sólidos cristalinos: são ordenados, simétricos e estáveis. Maior dureza, maior                   
resistência, maior resistência química, menor reatividade e maior durabilidade. 
Sólidos amorfos: são desordenados, sem simetria e menos estáveis. Maior                   
flexibilidade, maior reatividade, maior rigidez, menor durabilidade, menor resistência                 
química 
3. Composição química 
4. Ligações e energia de ligação 
Ligação iônica: Ligações mais fortes, possui alta energia de ligação (possui                     
dificuldade em romper ligações entre átomos). ex; cerâmicas e vidros. 
Ligação covalente: Ligações fortes, alta energia de ligação. Ex; polimeros  
Ligação metálica: Ligações fracas, presença de elétrons livres, menos energia de                     
ligação (facilidade em romper ligações). Ex; metais 
Força de Van der Waals: Ligações mais fracas. Ex; cadeias poliméricas 
5. Defeitos 
Uma alteração natural ou induzida que melhora ou piora as propriedades dos                       
materiais. 
 
Átomo X Esforços mecânicos 
 
Compressão aproxima os núcleos, tração afasta os núcleos. 
Esforço está ligado a força das ligações, que está ligado a ruptura as ligações e                             
ruptura do material. 
 
Rigidez: Materiais com alto módulo de elasticidade 
Flexibilidade: Materiais com baixo módulo de elasticidade. 
 
 
 
O módulo de elasticidade (relação entre tensão e deformação elástica) tem                     
relação com a estrutura do material. Materiais mais cristalinos e com ligações                       
fortes possuem maior módulo de elasticidade e são mais rígidos.  
 
 
 
 
 
Ductilidade: Um material dúctil apresenta maior deformação plastica 
Fragilidade: Um material frágil não apresenta deformação plástica 
 
A ductilidade e fragilidade tem relação com a mobilidade do átomo, ou seja, a                           
facilidade de romper ligações vai caracterizar qual o tipo de ruptura que o material                           
tem. Materiais com ligações fortes, são materiais frágeis porque possuem alta                     
energia de lição o que dificulta na movimentação dos átomos na estrutura.                       
Portanto, o material se rompe sem apresentar grandes deformações. Já materiais                     
com ligações fracas, são materiais dúcteis porque possuem baixa energia de                     
ligação, o que facilita na movimentação dos átomos na estrutura, fazendo com                       
que o material apresente deformação antes de romper. 
 
 
Durabilidade: Propriedade em que o material consegue suportar todas as                   
solicitações a ele aplicada. 
 
A durabilidade tem relação com a estrutura do material, materiais cristalinos                     
possuem maior durabilidade porque estes têm melhores propriedades mecânicas                 
e também são estáveis quimicamente 
 
 
Informações gerais: 
 
Metais: Apresentam elevada ductilidade e condutividade elétrica e térmica devido                   
aos elétrons livres. 
 
 
Cerâmicas possuem ligações iônicas, em geral são duras e frágeis, com baixa                       
ductilidade e baixa condutividade elétrica e térmica, não existem elétrons livres, e                       
possuem alta energia de ligação. 
Polímeros possuem ligações covalentes, e podem ser poucos dúcteis e no geral são                         
pobres condutores elétricos. Mas com ligações secundárias possuem sua                 
ductilidade aumentada porém apresentam quedas de resistência. 
 
Exercicios para praticar: 
Indique 10 diretrizes, 5 indicadores e 5 recomendações.  
Diretrizes: 
1.   
2.   
3.   
4.   
5.   
6.    
7.   
8.   
9.   
10.  
Indicadores:  
1.   
2.   
3.   
4.   
5.   
Recomendações:  
1.   
2.   
3.   
4.   
5.   
 
 
Complete a tabela: 
 
 
SOLICITAÇÃO  MECANISMO  REQUISITO  PROPRIEDADE 
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
 
 
O que é solicitação, mecanismo, requisito e propriedade?  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Qual a influência do tipo de ligação e da presença de fases vítreas/cristalinas nas 
propriedades dos materiais.  
EX: resistencia, materiais dúcteis e frágeis, tenacidade, módulo de elasticidade, 
dureza do componente.