SITUAÇÃO-PROBLEMA
(hipotética)
Você foi
contratado como engenheiro por uma empresa responsável pela manutenção de
elevadores em edifícios comerciais. Durante uma inspeção de rotina, foi
solicitado que você avaliasse a segurança do sistema de cabos de um elevador
que apresenta sinais de desgaste após anos de uso.
O elevador opera transportando até 8 pessoas, considerando
uma massa média de 75 kg por pessoa, além da cabine
com massa de 600 kg. O sistema utiliza um único cabo de aço carbono,
com área da seção transversal de 200 mm².
Seu papel é verificar se o cabo atual ainda opera em condições seguras e propor
uma análise complementar com base em ensaios laboratoriais.
VAMOS PRATICAR!
Responda de forma
dissertativa às questões a seguir, tentando relacionar os diversos dados e
informações disponibilizados na questão, bem como o conhecimento adquirido em
nossas aulas e no livro da disciplina.
PARTE 1 – Análise
Mecânica
Considerando a aceleração da gravidade igual a 9,81 m/s²:
a) Determine a força total suportada pelo cabo
quando o elevador está com carga máxima.
b) Calcule a tensão normal atuante no cabo.
c) Sabendo que o limite de escoamento do aço carbono é de
250 MPa, verifique se o cabo está operando em regime seguro (considere
apenas comparação direta, sem coeficiente de segurança).
PARTE 2 – Análise
gráfica de resistência dos materiais
Após a análise
inicial, a equipe de manutenção identificou sinais de desgaste no cabo de aço
do elevador, como deformações permanentes e indícios de fadiga. Por esse
motivo, foi recomendada sua substituição preventiva, visando garantir a
segurança dos usuários. Nesse contexto, surgiu a necessidade de avaliar se
o aço carbono ainda é a melhor opção ou se a liga de
titânio, apesar do maior custo, poderia oferecer melhor desempenho
mecânico.
Como engenheiro responsável, você deverá realizar ensaios no laboratório
virtual (MECÂNICA E RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS - Ensaio de Tração),
comparar o comportamento dos materiais e, com base nos resultados, tomar uma
decisão técnica sobre qual material é mais adequado para a aplicação. O ensaio
com a liga de aço de carbono gerou o seguinte gráfico.
Fonte: o autor.
A partir do gráfico gerado para a liga de aço de carbono e
do gráfico que você gerou para o corpo de prova de liga
de titânio, identifique:
a) O limite de escoamento (aproximado) para cada material. Além
disso, identifique o comportamento dos materiais após o escoamento, verificando
se os materiais analisados são dúcteis ou frágeis.
b) Comparando os materiais, determine qual material apresenta maior
resistência mecânica e maior capacidade de deformação antes da ruptura.
c) Com base nas respostas, qual material você, como engenheiro,
recomendaria para aplicação no elevador?
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