A seleção do material correto para a construção de um equipamento pode ser um desafio. Os critérios normalmente utilizados são a avaliação das propriedades necessárias para se cumprir a função, a deterioração das propriedades dos materiais durante sua vida útil e o custo do produto acabado. Assinale a opção que indica o material mais adequado para a construção de uma tubulação, sendo a resistência ao escoamento do material do tubo (σ = 197 MPa), já considerando o fator de segurança, e o volume (V = 628 cm³). Definindo ρ, como massa específica e c, custo.
- A)Titânio. σ = 700 MPa, ρ = 4,5 g/cm3 , c = 85,00 US$/kg.
Errada: o titânio atende à resistência mínima, mas tem custo muito alto, ficando pior economicamente que o aço.
- B)Alumínio. σ = 125 MPa, ρ = 2,7 g/cm3 , c = 5,00 US$/kg.
Errada: apesar de barato, o alumínio não atende à resistência ao escoamento exigida, então não pode ser usado.
- C)Aço. σ = 325 MPa, ρ = 7,8 g/cm3 , c = 1,75 US$/kg.
Certa: o aço atende à resistência mínima e apresenta o menor custo total entre as opções válidas.
- D)Cobre. σ = 225 MPa, ρ = 8,9 g/cm3 , c = 7,50 US$/kg.
Errada: o cobre atende à resistência, mas tem custo final maior que o do aço.
Gabarito: C
Em seleção de materiais, voce normalmente faz duas triagens: primeiro verifica se o material aguenta o esforço exigido e, só depois, compara custo, massa e outras propriedades. Aqui, a condição mínima é a resistência ao escoamento de 197 MPa, já com fator de segurança embutido. Se o material não atinge isso, ele nem entra na disputa, por mais simpático que seja para o bolso. Com o volume fixo da tubulação, a massa do tubo depende da massa específica: m = ρ x V. E o custo total pode ser estimado por custo = m x c, onde c é o preço por kg. Ou seja, para materiais com o mesmo volume, o que manda é o produto entre densidade e preço unitário, desde que a resistência seja suficiente. Agora vem a parte prática. O alumínio é barato, mas sua resistência é só 125 MPa, então cai fora. Titânio e cobre até resistem, mas ficam bem mais caros. O aço, por sua vez, tem resistência de 325 MPa, acima do mínimo pedido, e ainda apresenta o menor custo total entre os materiais aprovados. Por isso o gabarito é a letra C. Em questões desse tipo, a banca costuma misturar critério mecânico com critério econômico para ver se voce percebe que não basta ser forte: tem que ser forte e viável. Aqui, o aço vence por cumprir a exigência de resistência e entregar o melhor custo final.