Método de cálculo, seleção e uso de um coeficiente de segurança de projetos mecânicos

Nessa aula o prof. William Maluf apresenta um conteúdo sobre um método para seleção de coeficiente de segurança de projetos mecânicos.

É importante ressaltar que essa aula consta na playlist de Elementos de Máquinas I e Projetos Mecânicos. Esse método de cálculo, seleção e uso de coeficiente de segurança, foi integralmente extraído do livro do Collins.

A turma de Projetos deve usar essa videoaula para embasar a escolha do coeficiente de segurança do segurança usado no passo 12.

Nas disciplinas de Elementos de Máquinas I e II, na maior parte das vezes ou o coeficiente de segurança era fornecido no enunciado, ou era calculado ao término da resolução exercício.

Entretanto, em projetos mecânicos, é muito comum que alguns dados iniciais sejam desconhecidos. O coeficiente de segurança pode ser um dessas incógnitas iniciais.

Portanto, a compreensão do conceito que é alvo dessa aula, é algo primordial pra quem cursa Engenharia Mecânica.

Durante o projeto de uma peça ou componente, um dos objetivos principais é que o mesmo, além de desempenhar a função para a qual foi projetado, não falhe. Daí surge a necessidade de se identificar os principais modos de falha desse componente, e aplicar os critérios algébricos que os desabilitem.

Em Engenharia Mecânica, quase sempre são conhecidos os modos de falha dominantes. Por isso é factível determinar o material adequado, a forma e as principais geometrias desses componentes.

Apesar de costumeiramente conhecidos, é importante entender que esses modelos de cálculo (cujo objetivo é desabilitar os principais modos de falha) são fundamentados sobre hipóteses simplificadoras. E eventualmente essas hipóteses simplificadoras podem amplificar as imprecisões associadas aos modelos de cálculo.

Tipicamente existem duas estratégias de projeto. São elas:

Escolher um coeficiente de segurança que garanta que as tensões limites de resistência sejam superiores às tensões máximas atuantes para as condições operacionais.

Realizar uma definição estatística da tensão limite de resistência do componente, e durante as investigações estatísticas, que sejam incorporadas as influências que os erros de modelagem, que a variabilidade da fabricação (e montagem), que as variações das condições operacionais, que as mudanças ambientais no local de uso, que a interferência das condições de uso, que a ascendência da manutenção, dentre outros fatores, têm na tensão limite de resistência dessa peça. Com esse estudo estatístico, objetiva-se manter a probabilidade de ocorrência da falha, dentro de níveis conhecidos e toleráveis.

Essa videoaula versa exclusivamente sobre a primeira das estratégias de projeto. Um ponto adicional interessante, é que esse método pode ser usado por pessoas que eventualmente não tenham experiência com a referida área de projeto. E por isso, além de sua efetividade comprovada, se torna um método de projeto bastante útil.

O método sugerido pelo livro do Collins, segmenta a seleção do coeficiente de segurança em uma série de decisões menores, semiquantitativas, que podem ser ponderadas e recombinadas empiricamente. Isso permite que um coeficiente de segurança de projeto aceitável seja calculado sob medida para a aplicação específica.

Ao longo da aula, o Manual Técnico de Cabos, editado pela CIMAF, é citado. O mesmo pode ser encontrado no seguinte link: https://www.aecweb.com.br/cls/catalog...

Durante a aula, o exercício cujo enunciado é mostrado abaixo, é resolvido.

“Pede-se que seja proposto um coeficiente de segurança de projeto a ser utilizado no dimensionamento do suporte do trem de pouso de um novo avião a jato executivo.
Determinou-se que a aplicação pode ser considerada como média em muitos aspectos. Há um conhecimento um pouco melhor sobre as propriedades do material.
Entretanto, há uma forte restrição de espaço e peso, associada à uma grande preocupação referente ao risco de vida e de danos à propriedade no caso de uma falha.
A qualidade da inspeção de manutenção é considerada excelente. Qual seria o valor proposto para o coeficiente de segurança desse projeto?”

Ao fim da aula são feitas importantes observações sobre um tema correlato, entretanto não menos importante: a segurança no local de trabalho.

Essa aula é uma singela homenagem ao Diego Barbosa Soares, que foi uma vítima de um terrível acidente de trabalho. Torcemos para que a família possa se recuperar dessa tragédia e que os responsáveis sejam identificados e respondam de acordo com lei. Esperamos chegue logo que o tempo no qual as pessoas e suas famílias não passem por situações similares.

A lei citada no fim da aula pode ser encontrada no seguinte link: https://legislacao.presidencia.gov.br...