A fadiga dos novos materiais

Carros de Fórmula 1, comboios de alta velocidade, navios ou carruagens do metro são apenas alguns dos exemplos práticos da utilização de materiais compósitos. Estas novas “maravilhas” vieram para ficar. Uma tese de doutoramento realizada na UBI estuda a resistência de um material compósito à fadiga.

Saíram dos laboratórios das universidades e das grandes empresas directamente para a indústria. Os materiais compósitos, feitos a partir de químicos estão para durar. Desde a fibra de vidro, à fibra de carbono, há todo um vasto leque de materiais e uma mais maior panóplia de utilizações. Automóveis desportivos, navios, comboios de alta velocidade ou mesmo objectos domésticos, são muitos os aparelhos que recorrem a este tipo de material para as suas componentes estruturais. Leves, resistentes e com muito mais vantagens em relação a outro tipo de produtos mais tradicionais, os compósitos têm conquistado a indústria, em larga escala.
Paulo Fael, docente do Departamento de Engenharia Electromecânica da UBI é o autor de uma tese de doutoramento que teve como principal objectivo “estudar a fadiga de um determinado material, que neste caso foi um compósito fenólico que utiliza uma resina fenólica e é reforçado com fibra de vidro”. Este material, dentro dos compósitos que agora se utilizam muito por serem muito leves e muito resistentes, “tem a de ser uma resina e uma fibra”, explica o autor do estudo.
“Se em Fórmula 1, por exemplo, se utilizam os compósitos mais resistentes, como é o caso da fibra de carbono, neste caso, o meu estudo incidiu sobre esta resina fenólica que tem de ser usada quando há normas muito apertadas de incêndio, como por exemplo, o Metro de Londres, o comboio do Túnel da Mancha e outras utilizações como em navios porta-aviões, onde existem este tipo de compósitos fenólicos”, refere.
Segundo Paulo Fael, “este material diferencia-se dos restantes compósito, sobretudo porque, mesmo que arda – e tem de haver um combustível para ele arder, caso contrário apaga-se – perante o incêndio se venha a registar, este compósito mantém a resistência, algo que os outros não conseguem. Com isto podemos responder às normas cada vez mais apertadas no campo da segurança”, garante o autor do estudo agora terminado.
Outra das características que foi possível observar neste compósito “é que ele não liberta fumo quando está em presença de fogo”. Muitos outros materiais libertam fumos e gases tóxicos, “o que não acontece com este compósito”, acrescenta Fael.
O docente da UBI revela que “estamos a falar de um material estrutural, utilizado na construção das estruturas de diversos objectos. É um material laminado de fibra de vidro em filamentos que tem um aglomerante que é essa resina fenólica, a qual lhe vai conferir resistência equiparável aos metais, como o alumínio e outros e que tem esta forma de resistir ao fogo”. Paulo Fael frisa então que “a grande vantagem deste material é pois segurança em caso de incêndio, mantendo a sua resistência e não alimentando a combustão nem emitindo fumos”.
Já existiam alguns estudos sobre a resistência estática deste tipo de materiais, “agora havia sobretudo que estudar a resistência em presença de cargas ciclícas”. Isto porque, num comboio, por exemplo, com o andamento normal, “os materiais que compõem as carruagens estão a ser constantemente solicitados”. Existe um fenómeno de fadiga sobre os materiais “e era precisamente esse aspecto que ainda não estava estudado para este compósito”. Um trabalho realizado por Paulo Fael, com várias configurações, “usando sempre este material, mas com várias orientações de fibra, com várias densidades, isto é, com várias relações diferentes de peso entre a fibra e a resina, para assim caracterizar o comportamento à fadiga e ver quanto é que se pode carregar ou não o referido material”.
As conclusões desta tese de doutoramento foram essencialmente quantitativas. Chegou-se à conclusão que “o material resiste à fadiga, não é nada de transcendente relativamente a outros, como o carbono, por exemplo, mas que mantém também, de uma forma geral, a sua resistência”. Os seus mecanismos de ruptura “são muito semelhantes a outros compósitos, como é o caso do polyester, que é muito usado”.
Este trabalho começou com uma parceria entre uma empresa fabricante inglesa que foi na altura a BP Chemicals e também com uma universidade inglesa.
O júri das provas foi composto por Luís Carrilho, professor associado da Universidade da Beira Interior, Tessaleno Devezas, professor associado da Universidade da Beira Interior, Paulo Nobre dos Reis, professor auxiliar da Universidade da Beira Interior, Francisco Brojo, Professor Auxiliar da Universidade da Beira Interior, Moura Branco, professor catedrático do Instituto Superior Técnico de Lisboa, Paulo Tavares de Castro, professor catedrático da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, José Valdemar Fernandes, professor catedrática da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra e António Vasconcelos Lima, professor auxiliar da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro.