Engenharia Errada

Dizia uma infame anedota que os erros mais graves dos advogados permanecem ocultos no interior das celas, dentro dos presídios; os piores erros médicos, encontravam-se enterrados sob sete palmos de terra; os erros dos engenheiros, entretanto, estariam aí, à mostra, como grandes monumentos à imperfeição humana. Claro que a afirmação é absolutamente imprecisa e preconceituosa, bastando, para esta constatação, verificar que a maior parte dos advogados sequer trabalha na área criminal, a maioria absoluta das intervenções médicas são notadamente acertadas e há muitas outras áreas na engenharia além da civil. Seja como for, a frase também não causaria efeito algum, caso não contivesse qualquer coisa de factual.

Há alguns anos atrás, por exemplo, um professor de geografia explicava aos seus alunos — futuros advogados, médicos, engenheiros, etc. — que o território brasileiro não estava sujeito a grandes terremotos por se situar bem no interior da Placa Sul Americana, bastante espessa e estável. Dizia, também, que, na eventualidade de um fenômeno sísmico de proporções ainda não observadas, as características geológicas de cada região seriam o principal indicador das áreas com maior potencial de risco às estruturas humanas construídas sobre sua superfície. Uma dessas zonas mais suscetíveis, esclarecia ele, ficava na divisa entre os estados do Rio de Janeiro e São Paulo, justamente onde engenheiros estrangeiros — que, obviamente, desconheciam as peculiaridades da geologia nacional — contratados pelo então regime militar concluíram ser a melhor localização para se construir as primeiras usinas nucleares brasileiras. Note que o "erro" é relativo, pois se por um lado a região sudeste, maior centro populacional brasileiro, passou a ser ameaçada pelos efeitos de um eventual desastre nuclear, por outro, Brasília, núcleo de todo comando político-militar nacional sempre esteve bem protegido no interior do Brasil.

Assim, é um tanto complicado se falar em erro quando profissionais e dados envolvidos em uma análise de engenharia estão, quase sempre, incompletos ou viciados por questões outras, além das meramente técnicas — e qualquer engenheiro com um mínimo de experiência na sua área sabe bem disso. Não foi um erro de engenharia que levou à perda de muitíssimo mais vidas no Haiti do que no Chile por ocasião dos recentes grandes terremotos americanos, senão outras causas, como a condição social, político e econômica distinta de cada uma dessas regiões. O mesmo se pode dizer de eventos menos globais como o desabamento durante a construção de uma nova estação do trem metropolitano de São Paulo, a queda de vigas de um viaduto no trecho sul do anel viário paulista e a crônica insuficiência da malha ferroviária urbana para atender a população nos horários de pico que, mesmo com linhas absolutamente novas e ainda não totalmente funcionais, já se mostram completamente saturadas — apesar de nunca aparecerem assim nas campanhas publicitárias custeadas com dinheiro público, mas que servem à divulgação de setores privatizados.

Mas se a teoria da tectônica de placas prevê que um grande terremoto pode, inclusive, mudar o eixo de rotação terrestre, gerando uma série de efeitos para a vida no planeta, por que um terremoto social não seria capaz de alterar o eixo político e extinguir, de uma vez por todas, esses anedóticos "erros" de engenharia?

Sob tensão

Quando um cupim usa uma secreção para aglomerar e endurecer a terra que molda a habitação de sua colônia, está transformando elementos disponíveis na natureza de forma a atender propósitos específicos de sua espécie. O mesmo ocorre com um pássaro, joão-de-barro, quando mistura fibras vegetais e lama para construir seu ninho. Aliás, a rigor, qualquer síntese orgânica também poderia ser encarada como uma transformação, mesmo que em um nível não intencional, de elementos naturais em materiais úteis à perpetuação da espécie que a sintetiza. Nenhum outro ser, entretanto, chegou próximo da habilidade que os humanos possuem para, intencionalmente, produzir e processar diversos tipos de materiais, desde meras ligas metálicas — obtidas a partir de óxidos minerais — até a produção dos materiais altamente elaborados e tecnológicos que delas se originam. Mas, naturalmente, a gênese de um novo material pode, também, trazer consigo efeitos inéditos de sua interação com o meio ambiente, responsáveis, às vezes, por falhas inusitadas nas estruturas construídas com esses materiais.

Uma dessas falhas é a chamada corrosão-sob-tensão que ocorre subitamente e, em geral, com consequências catastróficas. A corrosão-sob-tensão não é um processo sinérgico e se caracteriza por apresentar múltiplas trincas, face lisa da fratura e praticamente nenhuma perda de material ou danificação da superfície. Ocorre apenas com certas combinações entre ligas metálicas e condições ambientais bastante específicas, envolvendo, necessariamente, tensão de tração (residual ou aplicada) e meio corrosivo bem pouco severo. Um exemplo é o episódio chamado de "season cracking", caso clássico de falha por corrosão-sob-tensão. Conta a história que quase todos os cartuchos de munição, armazenados por tropas inglesas em abrigos improvisados nas selvas indianas, durante o período das monções, foram encontrados totalmente inutilizados (trincados). O caso só foi esclarecido no início da década de 1920, quando cientistas apontaram a umidade condensada com traços de amônia, proveniente da urina dos cavalos, sobre as cápsulas de latão estampado a frio — e portanto, submetido a altas tensões residuais de tração devido ao encruamento — como sendo a causa da falha.

Outros exemplos de combinações suscetíveis à esse tipo de falha são os de aços de baixa resistência submetidos a meios cáusticos (presença de soda cáustica, NaOH), de aços austeníticos na presença de ânions de cloro (Cl¯), além de certas ligas de alumínio de alta resistência, usadas principalmente na indústria aeronáutica, que também falham por corrosão-sob-tensão na presença de umidade — ou seja, água, apenas. Felizmente, uma vez descobertos os modos de falha, é possível evitá-los, contornando suas causas, alterando aplicações ou, simplesmente, abolindo, definitivamente, o uso do material em certas condições críticas. Os responsáveis por essas engenhosas medidas são, em sua grande maioria, os vários engenheiros das mais diversas áreas que, trabalhando colaborativamente, são capazes de transformar em realidade muitos dos sonhos humanos.

Aliás, se aviões fabricados em alumínio de alta resistência continuam voando por aí em dias de chuva é porque os engenheiros, sob tensão para realizar um dos maiores sonhos da humanidade, chegaram à conclusão que pintar a estrutura seria muito mais inteligente e barato do que substituir todo aquele material...

Fase-S

À primeira vista, o título parece mais o de um texto sobre estratégias para se vencer um jogo de videogame. Longe disso, fase-S se refere a um estado particular assumido pela austenita (fase alotrópica do aço) quando submetida a tratamentos de nitretação (adição de nitrogênio) ou cementação (adição de carbono) ao ponto de ter expandida sua estrutura cristalina original, que é cúbica de face centrada (CFC) — por este motivo, a fase-S também é conhecida como austenita expandida. Associados a esta peculiar configuração cristalográfica, estão muitos defeitos de empilhamento (falhas na sequência de empilhamento dos planos atômicos) e altas tensões residuais, conferindo à fase elevadíssimas durezas (que podem ultrapassar 1500 HV) e resistência ao desgaste por abrasão.

Outra particularidade da fase-S é a elevada concentração de solutos intersticiais (da ordem de 25 at.%) exclusivamente em solução sólida, ou seja, sem a formação de precipitados (fase distinta) devido à interação do carbono, ou do nitrogênio, com os demais elementos da matriz metálica (ferro, cromo, níquel, etc.) que formariam compostos específicos. Tal característica também proporciona uma excelente resistência à corrosão, uma vez que não empobrece a liga metálica dos elementos responsáveis por sua passivação (proteção contra oxidação), tais como o cromo e o níquel. Dessa forma, as aplicações dos aços inoxidáveis austeníticos e ligas de cobalto-cromo e níquel-cromo, importantes em diversos setores — que vão desde a fabricação de componentes críticos para reatores nucleares até apetrechos de cozinha —, podem ser bastante ampliadas, já que suas principais limitações são, justamente, as baixas resistências à abrasão e à corrosão.

As principais técnicas de obtenção da camada superficial de fase-S são os tratamentos termo-químicos de baixa temperatura, especialmente os auxiliados por plasma. Isto porque estes processos possuem a capacidade de eliminar a camada de passivação desses metais durante o processo, eliminando a necessidade de etapas adicionais e permitindo que a difusão dos elementos intersticiais, essencial à formação da camada, não seja prejudicada. Nas últimas duas décadas, a tecnologia de obtenção dessa estrutura vem sendo sensivelmente apurada, não obstante muitas das características fundamentais da fase-S ainda não terem sido satisfatoriamente esclarecidas. Um caminho promissor nesse sentido é o desenvolvimento de novas técnicas para uma avaliação mais efetiva das propriedades mecânicas da camada, tal como a microesclerometria instrumentada, mas isto é um assunto para um outro dia.

Para quem quiser se aprofundar no assunto, uma das melhores referências sobre o tema é o artigo de Dong, H. S-phase surface engineering of Fe-Cr, Co-Cr and Ni-Cr alloys. In: International Materials Reviews. ASM International: 2010. v. 55. n. 2.

A tribologia

Tente empurrar um carro sem rodas e tenha um vislumbre dos fenômenos estudados pela tribologia, este ramo da ciência e tecnologia que lida com o contato relativo entre superfícies. A etimologia do termo indica que a palavra nasceu da união de dois afixos gregos: "tribo" que significa esfregar, atritar ou friccionar e "logos", significando área de estudo. O campo reúne vários conceitos de matemática, física e química aplicadas, especialmente aqueles relacionados às engenharias mecânica, metalúrgica e de materiais, compreendendo fenômenos ligados à fricção, lubrificação e desgaste. A tribologia busca compreender e modelar os mecanismos relevantes envolvidos na interação estática ou dinâmica entre superfícies, objetivando a previsão e o controle de suas consequências.

Obviamente, o exemplo do carro sem rodas é grosseiro e meramente ilustrativo. Os estudos tribológicos se concentram em um universo nanométrico (1 nanômetro = 1/1.000.000.000 m = 1/1.000.000 mm) onde sutis modificações estruturais no material podem resultar em propriedades físico-químicas absolutamente diferentes. É possível compor estruturas multicamadas com distintos materiais para se obter uma propriedade peculiar — um bom exemplo é a aplicação de uma camada de cromo metálico sobre um aço ligado a fim de promover a adequada adesão de uma camada cerâmica mais superficial, como a de nitreto de cromo (CrN), conferindo à peça uma excelente resistência ao desgaste e alta durabilidade. Por outro lado, pode-se também investigar alterações nos materiais para que se evite a formação de alguma camada entre as superfícies durante a interação — como as que aparecem entre as pastilhas e os discos de freios de alto desempenho, diminuindo o atrito e, consequentemente, prejudicando a frenagem.

Na sociedade moderna, é cada vez mais importante, e comum, o uso racional dos recursos disponíveis. Assim, ao controlar mais precisamente fenômenos como atrito, corrosão, desgaste, etc., torna-se possível, também, diminuir o consumo de energia, minimizar períodos de manutenção, poupar recursos não-renováveis, melhorar o desempenho de equipamentos, entre muitos outros benefícios. Alguns estudos, aliás, revelam um fabuloso potencial para efetiva redução de custos e consequente aumento na margem de lucro — só nos EUA, por exemplo, calcula-se que os custos gerados, direta e indiretamente, pelo atrito e desgaste de componentes e sistemas mecânicos ultrapassem os US$ 100 bilhões por ano (Blau, P. Tribology.). Não por acaso, a engenharia de superfície vem crescendo significativamente nas últimas décadas em vários países do mundo.

A "tribo" dos tribologistas ainda deve dar muito o que falar...

Inoxidável?

Um aço inoxidável é, basicamente, o mesmo que um aço comum. A diferença fica por conta do maior teor de um dado elemento de liga, geralmente o cromo, que lhe confere a peculiar característica de não se oxidar. Mas, desde as saudosas aulas de química do colegial, sabe-se que o cromo é mais reativo que o ferro, ou seja, oxida-se mais facilmente em presença de oxigênio. O aparente paradoxo — o de usar um elemento que se oxida mais facilmente que outro para proteger a liga, justamente, da oxidação — pode ser explicado pela físico-química, área da ciência que estuda as propriedades físicas e químicas da matéria, bem como suas reações.

A reatividade do ferro, ou do cromo, com o oxigênio pode ser calculada segundo modelos termodinâmicos, resultando em um valor que mensura a energia envolvida na formação dos óxidos do metal em determinadas condições de pressão e temperatura. Por convenção, diz-se que quanto mais negativa for essa energia, mais reativo é o metal que compõe o óxido, maior é o potencial para a ocorrência da reação e mais estável é o produto final. A reação, entretanto, não necessariamente ocorre de forma espontânea, dependendo de outros fatores como energia de ativação e cinética (velocidade) favorável. E é exatamente na cinética de reação que está o segredo do aço inoxidável.

Sendo o cromo mais reativo, de fato, acaba por se oxidar preferencialmente ao ferro. No entanto, o óxido de cromo apresenta certas características — como transparência, flexibilidade e impermeabilidade — que propiciam a manutenção de uma película protetora capaz de impedir o prosseguimento da reação para além da superfície. Em outras palavras, a estável película de óxido formada na superfície cessa o fluxo de oxigênio, essencial à oxidação, interrompendo a cinética da reação. Não fosse o cromo, o produto final seria composto, predominantemente, por óxido de ferro que, por ser poroso, não possui a mesma capacidade de manter o oxigênio do ambiente longe do metal restante e, consequentemente, de interromper a oxidação.

Como se pode perceber, também na metalurgia, ir a favor da natureza — como, no caso, lançar mão de um metal que se oxida mais facilmente — pode dar ótimos resultados.

Ficção superficial

Se duas bolhas de sabão forem colocadas uma junto da outra, muito provavelmente, elas se atrairão até um ponto de equilíbrio, e uma interface plana se estabilizará entre elas. Eventualmente, esta mesma interface pode se desestabilizar e se romper, fazendo com que ambas as bolhas se unam em uma única bolha maior, com a mesma quantidade de ar das duas anteriores. Mesmo sem considerar qualquer modelo físico formal envolvido no fenômeno, o resultado é bastante intuitivo, especialmente para quem já brincou com bolhas de sabão na infância. Imaginar que algo similar aconteça com porções sólidas, entretanto, causaria um certo estranhamento e seria perfeito para um belo filme de ficção científica.

Tente imaginar, por exemplo, duas metades de uma esfera metálica sendo colocadas uma junto da outra. Se elas não forem magnéticas, provavelmente não se atrairão, muito menos se unirão formando uma única esfera — pelo menos é isto o que diz nossa intuição. Porém, rigorosamente falando, não é bem isso o que deveria acontecer se as superfícies planas das duas metades fossem absolutamente lisas e estivessem isentas de quaisquer elementos ou substâncias (ar, água, etc.) entre elas. Ao uni-las, nessas condições ideais, os átomos mais externos de ambas as metades se religariam, fazendo com que as partes se tornassem, novamente, uma única esfera.

Na vida real, no entanto, mesmo a superfície mais lisa produzida, sempre apresentará alguma rugosidade — relevo formado por picos e vales de material —, impedindo que as superfícies se unam perfeitamente. Ao se pressionar duas partes metálicas, uma contra a outra, a área que efetivamente resiste à pressão é cerca de apenas 10% da área total de contato entre as superfícies. Além disso, vários elementos e substâncias se depositam ou se adsorvem nas superfícies expostas, o que também impediria que as ligações atômicas do material se refizessem, mesmo que as superfícies fossem idealmente lisas. Tudo isso mantém a reintegração de um corpo sólido, pela simples reunião de suas partes, ainda no campo da ficção.

Mas talvez alguém pudesse se perguntar por que um engenheiro se dignaria a estudar algo que, na prática, não acontece. É que, tal como tantas outras coisas na vida, a relevância de algo depende do ponto de vista que se assume. Os efeitos da rugosidade superficial tem um impacto menor nas aplicações estáticas do que nas dinâmicas, como será visto em uma futura discussão sobre tribologia.

Por enquanto, basta atentar para o fato de que ficção não é algo, assim, tão superficial...

O valor da experiência

Uma das características mais fundamentais de um bom engenheiro ou engenheira — aliás, de qualquer ser humano — é possuir suficiente humildade para ouvir, muitas sugestões e opiniões que surgem no transcorrer de seu trabalho, e perguntar, sempre que necessário. Isto porque muitos conhecimentos não são aprendidos na academia, baseando-se apenas na experiência prática dos indivíduos — especialmente aqueles originados entre o pessoal da operação. Assim, se bem avaliada, qualquer opinião pode ser útil e não deve ser ignorada logo a priori. O ideal é que sempre passem por alguma análise crítica de forma a se ter claros os motivos do porquê considerá-la, ou não, nas providências a serem tomadas. Além disso, perguntar sempre que não se está seguro a respeito de algo não é demérito para ninguém, já que por melhor que seja a formação do engenheiro, ou da engenheira, seu conteúdo acadêmico nunca englobará todo o conhecimento prático adquirido ao longo de anos por quem, de fato, executa uma determinada tarefa.

Um exemplo bastante curioso aconteceu quando alguns engenheiros, formados por escolas de primeiríssima linha, discutiam as causas da quebra de um componente produzido em aço carbono especial. Nestes casos, uma das principais análises a se fazer é a metalográfica que consiste no corte de uma seção (transversal ou longitudinal) da peça falhada e na sua preparação para ser observada em um microscópio ótico. Todos os cuidados, cruciais para a confiabilidade da análise, haviam sido tomados durante a preparação — que envolve o lixamento, o polimento e o ataque químico da superfície para dar o contraste. Ao observar a amostra no microscópio, depois de todo o processo, notou-se uma quantidade anormal de pontos de descontinuidade no metal, algo grave e que poderia, fatalmente, ter ocasionado a falha verificada na peça. Entretanto, não havia qualquer razão lógica para que um aço, aparentemente tão ruim, tivesse passado pelos controles de qualidade do fornecedor, chegando a ser usado na fabricação daquele componente específico.

Enquanto a equipe de engenheiros quebrava a cabeça para encontrar uma explicação plausível para o fato, outro engenheiro — de formação mais modesta, mas de enorme experiência — foi chamado para dar sua opinião. Olhou a microestrutura por alguns minutos e disse que não havia problema no material e, sim, na preparação daquela amostra. Os olhares incrédulos o acompanharam enquanto se encaminhava ao equipamento para polir a superfície observada uma vez mais. Ao retornar ao microscópio, analisou a amostra novamente e pediu para os demais verificarem como as tais descontinuidades haviam alterado sua distribuição na superfície — algo impossível de acontecer apenas com um rápido polimento. Explicou, então, que as descontinuidades observadas não pertenciam ao material, mas haviam sido produzidas, provavelmente, pelo resíduo de ácido usado na limpeza do pano de polimento.

E só assim aquele time de engenheiros, de melhor formação, conseguiu solucionar aquele caso aparentemente inexplicável...

Quer pagar quanto?

Ontem, na Folha de São Paulo, saiu uma notícia sobre as cifras perdidas pelo país com a má formação de engenheiros. Segundo a reportagem, cerca de R$ 26,5 bilhões (quase 1% do PIB) são perdidos com falhas nos projetos de obras públicas. O número, já assustador, aparentemente não considera os prejuízos em obras privadas ou nos demais projetos das inúmeras outras áreas de engenharia além da civil. Qualquer forno de tratamento térmico danificado, qualquer ferramenta de estamparia errada, qualquer lote de equipamentos eletro-eletrônicos defeituosos, qualquer processo químico mal controlado e lá se vão alguns outros milhares de reais pelo ralo — isto para não mencionar danos a vidas humanas ou ao ambiente decorrentes de tais falhas.

Ainda conforme a reportagem, no encontro nacional dos engenheiros em Curitiba — infelizmente, não foi encontrada uma referência na internet sobre este encontro —, além do prejuízo bilionário, foram também apresentados e debatidos outros números que refletem a crise da engenharia brasileira, além de propostas públicas e privadas para tentar reverter o problema. Apesar de algumas estatísticas esquisitas — como comparar o número de engenheiros formados na Índia e na China com o do Brasil que possui menos de 20% da população desses países —, a defasagem de mão-de-obra na área é evidente. Entre os vários fatores apontados como causas do problema, a ineficiente formação do ensino médio se destaca. Vale a pena comparar estes dados com os de outra reportagem, no mesmo jornal, comentada por aqui em "Engenheirando o Futuro" no final do ano passado.

Duas passagens do texto merecem ser mencionadas: uma sobre o que disse o vice-presidente de serviços de uma grande multinacional em um seminário promovido pela Câmara Americana de Comércio (Amcham) em São Paulo e outra escrita pelo próprio jornalista que assina a reportagem. A primeira se refere aos "caríssimos" salários pagos pela iniciativa privada aos seus engenheiros:

"Essa disputa [por engenheiros] não ajuda. Vamos perder se entrarmos numa guerra e ampliar a inflação dos custos de mão de obra." vice-presidente de serviços de uma multinacional, Folha de São Paulo, 21/06/2010.

Ao que o jornalista complementa dizendo que "o salário inicial, de R$ 1.500 em 2006, já atinge R$ 4.500" — valor este que sequer deve considerar a depreciação inflacionária no período. A segunda passagem fecha o texto da primeira página do caderno mercado:

"(...) 'Por que o jovem quer ser médico e advogado e não quer ser engenheiro e professor de matemática?'. Exemplo de baixa procura pela área ocorreu em concurso para professor de física em São Paulo. De 931 vagas, só 304 foram preenchidas." jornalista, Ibidem.

Como dizia uma personagem de um programa humorístico na televisão, "é melhor não comentar". Os engenheiros e professores que tirem suas próprias conclusões a respeito...

Sr. Custo

A vida do engenheiro é regida por um chefe, insuportavelmente chato e mal-humorado, chamado custo. De vez em quando ele se disfarça de orçamento, recurso, despesa, mas, no fundo, é sempre o mesmo. O avarento vive implicando com o preço disto ou daquilo e protesta, lamuriosamente, a cada centavo extra gasto. Incansável, vigia, diuturnamente, o trabalho do engenheiro para impedir que qualquer ideia, minimamente mais cara que o projeto original, seja proposta de maneira ilesa. E tem mais, o engenheiro que por ventura não se entender bem com ele, terá de pedir demissão, não de um emprego, mas da profissão. As limitações que o custo impõe são realmente frustrantes.

Por outro lado, a arte de fazer mais com menos, exercita a criatividade e a busca incansável por alternativas. Se alguém, por exemplo, desejasse fabricar uma faca absolutamente afiada, capaz de cortar quase tudo e que, praticamente, nunca perdesse o fio, bastaria fabricá-la, por exemplo, em diamante! O custo, no entanto, seria proibitivo — por isso não existem muitas facas de diamante mundo afora. A função do engenheiro, então, é analisar o problema e encontrar uma solução viável em termos de custo que, no nosso exemplo fictício, poderia ser uma faca feita em cerâmica especial, apenas com a parte cortante feita em diamante. Depois de viabilizar o projeto, outro engenheiro — ou o mesmo, mas em outro momento — analisa o produto e, incomodado com o custo, propõe fazê-la de uma liga metálica nobre, com o mínimo possível de diamante na aresta de corte. Outro, ainda, olha para a nova faca de metal e resolve não usar mais nem metal nobre, nem diamante no fio de corte; apenas um aço qualquer, dos mais baratos disponíveis no mercado para aquela aplicação.

Bem, imagine se, em um churrasco em comum, ambos os compradores se encontrassem — o da primeira faca, feita em diamante, e o da segunda, feita em aço comum. Um olharia para faca do outro e, incrédulos, talvez começassem a demonstrar cada qual o desempenho de corte de sua respectiva faca, cortando algumas carnes, alguns ossos e até alguns objetos. Mas a performances, provavelmente, mostrar-se-iam muito similares. Se por acidente, entretanto, ambas as facas caíssem no chão, a de diamante se espatifaria em mil brilhantes e a de metal seria recolhida, lavada e retornaria, simplesmente, a seu uso anterior como se nada tivesse acontecido. E, no final das contas, a versão de mais baixo custo, além de muitíssimo mais barata, também seria melhor.

Apesar de certa dose de ficção no exemplo, atualmente há, de fato, várias técnicas de manipulação dos materiais comuns para se conseguir propriedades, antes, inimagináveis. Entre elas, os recobrimentos nanoestruturados, conforme rapidamente comentado por aqui em "Nan'outro Mundo", além de outros sofisticados processamentos a plasma, termo-químicos, mecânicos, etc., soluções mais modernas e de melhores resultados que o da mera escolha de um bom material para uma dada aplicação.

O difícil, sempre, é explicar para o ranzinza do sr. custo que investimento e gasto são conceitos totalmente diferentes.

Engenharia Natural

Quem assistiu o filme estrelado por Bruce Willis e Samuel L. Jackson, "Corpo Fechado" ("Unbreakable") de M. Night Shyamalan, lançado em 2000, deve se lembrar que o personagem Elijah Price (Samuel L. Jackson) sofria de uma rara doença congênita, caracterizada pela extrema fragilidade de sua estrutura óssea. De fato, existe uma doença genética chamada osteogênese imperfeita que atinge cerca de 1:10.000 indivíduos em todos os grupos étnicos. Sua causa mais comum é uma mutação em um gene que codifica um único aminoácido — a glicina — essencial à adequada formação do colágeno tipo I que forma as fibrilas. Calma, traduzindo o "biologuês", pode-se dizer, simplesmente, que as fibrilas colágenas são fibras que conferem resistência aos ossos.

Fazendo uma analogia com algo mais palpável, ossos sem as tais fibrilas colágenas se comportariam como vigas de concreto sem a estrutura interna de aço, ou seja, tornam-se absolutamente frágeis e podem se romper, inclusive, com o próprio peso — aliás, as tais fibrilas apresentam uma resistência relativa (relação resistência-peso) muito próxima à do aço. Isto acontece porque o concreto apresenta uma excelente resistência à compressão, mas mínima à tração ou à flexão. E é aí que entra a estrutura de aço, suprindo essa necessidade e compondo um conjunto (concreto e aço) extremamente resistente.

Essa composição de propriedades individuais, amplamente estudada na engenharia de materiais, ocorre desde escalas atômicas até grandes estruturas. É o mesmo princípio aplicado, por exemplo, aos compósitos que combinam diferentes materiais visando a obtenção de características únicas no produto final. É, também, a mesma lógica que a natureza usa para manter estáveis as encostas, aproveitando-se da coesão que as raízes da vegetação conferem ao solo. Ou o mesmo artifício encontrado em qualquer esqueleto animal, com as fibrilas colágenas proporcionando uma impressionante resistência a toda estrutura óssea.

Parece que o Grande Arquiteto do Universo — como dizem os maçons — era também um Grande Engenheiro...

Interrelações e trivialidades

Durante a Segunda Grande Guerra, os EUA construíram, baseados em um projeto inglês, milhares de navios de carga para suprir a esquadra britânica que sofria com as frequentes baixas provocadas pelos ataques dos submarinos alemães. A emergência da situação exigia que o tempo de produção das embarcações fosse o mínimo necessário, assim, os estaleiros estadunidenses desenvolveram inovadores processos para acelerar ao máximo a fabricação dos chamados "Liberty Ships". Entre as inovações, estava a substituição dos rebites que uniam as chapas do casco pelo moderno processo de soldagem, conferindo à estrutura, além de maior rigidez, uma pronta estanqueidade. Entretanto, quando em serviço, alguns desses navios partiram ao meio — literalmente — sem qualquer aviso prévio, ocasionando, inclusive, a morte de algumas pessoas.

A primeira suspeita dos engenheiros encarregados pela investigação daquela falha surreal apontava para o uso de soldadores inexperientes, dado o volume de produção demandado dos estaleiros à época. Ledo engano. Análises mais apuradas mostraram que o tipo de aço utilizado no casco tinha uma temperatura de transição — aquela abaixo da qual o metal deixa de ser dútil, tornando-se frágil — acima da que a embarcação estaria sujeita em alguns momentos. Só que, até aquele momento, nenhum outro navio similar, mas construído com chapas do mesmo aço rebitadas, submetido a condições de trabalho semelhantes havia apresentado falha parecida. O que teria, então, causado tão pitoresco defeito?

Mais tarde, a mecânica da fratura — uma interessantíssima área de estudos de algumas engenharias como a mecânica, a naval e a metalúrgica — viria elucidar o misterioso caso dos "Liberty Ships". Descobriram que uma importante característica a ser prevista no projeto de estruturas é o ponto de instabilidade de uma eventual fratura. O controle dos parâmetros relacionados à estabilidade na propagação de uma trinca pode evitar falhas catastróficas como as que ocorreram com os navios em questão. E, apesar das propriedades mecânicas do material exercerem grande influência nessa característica — maior tenacidade, por exemplo, implica em maior estabilidade na propagação da trinca —, outras variáveis não poderiam ser esquecidas, tal como a dimensão da estrutura final — note que quebrar um copo é bem mais fácil do que um dos pequeninos cacos restantes.

Ao soldar juntas todas as chapas, os fabricantes haviam transformado o casco de cada um dos navios em uma única e gigantesca peça, contribuindo sobremaneira para que a propagação de qualquer trinca se tornasse instável e rompesse, de forma frágil, toda a estrutura de uma só vez. Em um casco rebitado, sob as mesmas condições, a trinca, eventualmente gerada, pararia em qualquer descontinuidade entre uma chapa e outra, proporcionando tempo hábil para que se procedesse com o reparo antes de uma falha catastrófica. Guardadas as devidas proporções, essa é a mesma razão pela qual se diz ser melhor quando uma ponte balança ou quando uma casa apresenta, claramente, rachaduras nas paredes. É bem provável que, antes de falharem, os sinais de que algo não vai bem sejam evidentes em tais estruturas.

Talvez não seja trivial entender o que isto tem a ver com as espadas samurais ou com as camadas sobrepostas em nanorrecobrimentos, mas é justamente a falta de trivialidade que confere uma beleza à engenharia metalúrgica ou de materiais. Isto, no entanto, é história para um outro dia...

Buscas, encontros e pragmatismos

Não que este autor deseje torturar um leitor ou uma leitora que deteste a área das ciências exatas, mas há certas relações entre assuntos que não merecem ser desprezadas. A curva de tensão-deformação, apresentada ontem, fez lembrar uma história típica do dia-a-dia de um engenheiro metalúrgico e que merece ser contada. Assim, seguindo um suposto "conselho" de Maquiavel de que "o bem se faz aos poucos e o mal de uma vez só", continuemos, então, por mais um dia no domínio da engenharia metalúrgica, egrégia representante das ciências exatas, apenas para apresentar uma espécie de crônica do cotidiano profissional.

Trabalhar com metal é uma arte. Quem pega um simples parafuso nas mãos pode não ter ideia do que ocorre entre o céu e a Terra para que alguém possa usá-lo. E um dos trabalhos do metalurgista que trabalha com análise de falhas é, justamente, descobrir em que ponto desta imensa cadeia de processo ocorreu o erro causador da falha observada. Quanto mais próximo do produto final o problema é detectado, mais difícil é encontrar sua causa, dado o significativo aumento de possibilidades a cada etapa extra considerada. Só para ilustrar o drama, saquemos apenas uma das várias histórias que compõem o saber prático da profissão.

Certa vez, verificou-se uma incoerência entre os valores, obtido experimentalmente e informado no certificado de qualidade do fornecedor, do limite de resistência especificado para um parafuso. Isto é um problema sério para empresas que trabalham com um sistema de qualidade assegurada, pois o controle dessas características é feito por lotes, estatisticamente, confiando-se na eficácia do sistema de quem fornece. Logo, incoerências desse tipo geram desconfiança e desencadeiam ações bastante dispendiosas para a companhia.

Ao ser questionado, o representante da empresa fornecedora do parafuso acabou confessando que o valor informado da propriedade era obtido pela conversão de uma medida de dureza e não pelos resultados de um ensaio de tração como era de se esperar. Mas, até aí, nenhum problema. O aço é, geralmente, bastante homogêneo em suas características e a conversão do valor obtido em um ensaio de dureza Brinel, por exemplo, apresenta ótima correlação com o valor do limite de resistência extraído de um ensaio de tração convencional. Entretanto, mesmo aparentemente normal, há relações que não merecem ser desprezadas e se seguiu uma minuciosa análise do problema a partir daquele ponto.

Para se produzir uma barra laminada, parte-se, normalmente, de outra mais espessa, obtida diretamente do metal líquido, que é conformada até atingir a geometria desejada — a espessura do parafuso, por exemplo. Essa deformação, entretanto, endurece o material (experimente dobrar seguidamente um arame e perceba como ele vai endurecendo até se quebrar), especialmente na superfície que entra em contato direto com as ferramentas — só um detalhe curioso: se a dureza tivesse sido medida nesta etapa, o problema, provavelmente, não teria sido detectado. Assim, para facilitar a fabricação do parafuso, a barra é levada ao forno para amolecer por um processo conhecido em metalurgia por recozimento. E era aí onde que estava a origem do problema...

No recozimento, quanto mais deformado — ou encruado, para os metalurgistas — mais facilitado é o amolecimento do aço. Logo, a superfície da barra, mais deformada, amolecia mais rapidamente que seu núcleo e, como era nele que a medida de dureza era realizada, o resultado da conversão acabava por não refletir o valor do limite de resistência do material como um todo. A solução teórica seria a aquisição, por parte da empresa fornecedora, de uma máquina de tração ou do serviço de ensaio de tração feito por laboratórios terceirizados, mas o fornecedor preferiu resolver o problema com uma "regra-de-três".

E nunca mais se ouviu falar no assunto...

Compreensões resilientes

Não é raro os alunos de metalurgia e materiais se verem perdidos em meio a um amontoado de definições referentes às propriedades do material, encontradas em uma única curva de tensão-deformação. Para quem não faz ideia do que seja isto, uma curva de tensão-deformação é o resultado de um teste padronizado (um corpo-de-prova com uma geometria específica tracionado a uma velocidade, ou tensão, pré-determinada) no qual, instante a instante, registra-se, na vertical, a tensão aplicada no corpo e, na horizontal, sua deformação. Daí se pode extrair valores indicativos de propriedades como o módulo de elasticidade, as tensões de escoamento, resistência e ruptura, a deformação plástica, a tenacidade, entre outras características.

Como é praxe, muitos termos se cunham e se emprestam entre as várias áreas do conhecimento humano, mas, com o tempo, vão ganhando definições cada vez mais específicas até se tornarem parte dos jargões de uma dada disciplina. Encontrar um desses termos específicos usado figurativamente em uma área distinta, apesar de comum, causa um certo estranhamento, principalmente para alguém envolvido em pesquisa, por exemplo, na área original daquele termo.

Um curioso caso é o da resiliência. O termo parece ter se cunhado na física, ciência exata, mas, de vez em quando, também aparece emprestando seu sentido às áreas humanas e biológicas. Em metalurgia, o termo se refere à energia empregada para deformar um metal elasticamente. Logo, um aço é mais resiliente que outro quando um deles demanda maior energia para atingir o mesmo estado de deformação elástica que o outro. Isto é importante porque um componente qualquer feito de um aço mais resiliente, quando sujeito a um eventual impacto em trabalho, tem maior capacidade de absorver a energia envolvida, sem prejudicar sua integridade estrutural. E é justamente essa "vantagem" que dá conotação ao termo nas outras áreas, pois, diz-se que uma pessoa possui personalidade resiliente, por exemplo, quando sua capacidade de absorver e se recuperar diante de um infortúnio é grande.

Provavelmente, em um fórum multidisciplinar, ao se ouvir, como resposta, que a resiliência é "a área sob a curva tensão-deformação na região elástica", não se poderá afirmar, sem conhecer a pergunta, se a resposta é correta ou não...

"Homens-aranhas"

Na segunda metade do século XIX, um missionário francês, Jacob Paul Camboué, chegava na ilha de Madagascar no sudeste do continente africano. Nas décadas de 1880 e 1890, teve a inusitada ideia de produzir seda a partir das teias de uma espécie de aranha da região. Mesmo atingindo seu objetivo inicial, o sucesso de sua empreitada foi limitado, deixando pouquíssimos exemplares do tecido produzido para a posteridade. A última amostra da seda-de-aranha que se tinha notícia fora exibida em Paris, no ano de 1900, perdendo-se algum tempo depois.

Mais de um século depois, Simon Peers e Nicholas Godley, ambos empresários do ramo têxtil em Madagascar, aceitaram o desafio de produzir seda a partir da teia de uma aranha dourada da região (Nephila madagascariensis), conforme as mesmas técnicas usadas por Camboué. Foram necessárias cerca de um milhão de aranhas e o meticuloso trabalho de 80 pessoas, por quatro longos anos, para produzir um maravilhoso tecido dourado de seda-de-aranha com cerca de 3,3 x 1,2 m. Os padrões de pássaros e flores foram tecidos segundo uma tradição local conhecida como "lamba Akotifahana". O exemplar, único no mundo, está em exibição no Museu Americano de História Natural (American Museum of Natural History) desde 23 de setembro do ano passado.

Durante o período de chuvas, única época em que as aranhas fêmeas da espécie produzem teia, cerca de 70 pessoas recolhiam, diariamente, os exemplares de suas respectivas teias, construídas nos fios de telefone e energia de Antanarivo (capital do país) e redondezas, levando-as a um local onde podiam continuar produzindo a teia. Outra dúzia de pessoas eram responsáveis por extrair os filamentos que, para cada aranha, chegavam a cerca de 24 m de comprimento. Trançados com dezenas de outros (entre 96 e 960), davam origem aos delicados fios de seda usados na confecção. Após todo o processo, as aranhas eram devolvidas à natureza.

E se o trabalho dos homens já é impressionante, o da natureza é ainda mais. A resistência específica (relativa ao peso) do material da teia é maior que a do aço, com a vantagem de poder esticar até 40% de seu comprimento original sem se romper. Já há algum tempo os cientistas vêm tentando sintetizar o composto que poderia ter aplicações — se não menos nobres, certamente menos poéticas — na área militar e aeroespacial. Um dos principais problemas em produzir artificialmente o material em laboratório, no entanto, é entender como exatamente a teia se processa, já que começa líquida em uma glândula interna e, após complexos processos nas entranhas da aranha, acaba por se tornar sólido, altamente resistente e à prova d'água, em seu exterior.

Sinal de que ainda levará algum tempo para nós, engenheiros, superarmos os conhecimentos da natureza, adquiridos em milhões de anos de pós-graduação. Mas isto já é matéria para outro texto...

A teoria na prática

Há aspectos fascinantes na engenharia que frequentemente passam absolutamente despercebidos a quem não é da área. Algumas vezes são apenas curiosidades que qualquer aluno, minimamente interessado nas maçantes aulas de física do colegial, saberia, não fosse o desinteresse em unir a teoria à prática manifestado por alguns professores. Não há dúvidas de que é muito mais fácil reter conceitos, mesmo os mais abstratos, se fosse mostrada, pelo menos, alguma situação na vida em que aquele conhecimento fosse útil.

É o caso do atrito, por exemplo. Quem apertar a memória aí vai se lembrar da fórmula usada para se calcular a força de atrito de um corpo sobre uma superfície rugosa: Fat=µ·N, sendo Fat a força de atrito em Newton, µ o coeficiente de atrito (sem unidade) e N a força normal à superfície também em Newton. Sem problemas, certo? Acontece que o coeficiente de atrito muda se o corpo estiver em movimento (dinâmico, µd) ou parado (estático, µe), sendo que o coeficiente de atrito estático é sempre maior que o dinâmico (µe>µd).

E se você não for da área de exatas e, ainda assim, leu o texto até aqui, já deve estar se perguntando para que "diabos" serve isso, a não ser para um bando de engenheiros — ou físicos, ou matemáticos, etc. — "nerds", não? Serve, por exemplo, para você não gritar quando estiver ao lado de alguém que esteja dirigindo, já que, se o motorista brecar de repente e travar as rodas do veículo, o carro demorará bem mais para parar, aumentando a probabilidade e a gravidade de um acidente de trânsito. Ou para entender o porquê do seu companheiro, ou companheira, preferir torrar mais de R$ 2000,00 colocando como opcional um sistema de freios ABS (sigla para "Antiblockier-Bremssystem" ou "Anti-lock Braking System", sistema de frenagem anti-travamento) ao invés de um jogo de rodas de liga-leve. Ou para saber que, se um piso é escorregadio, você deve andar o mais devagar possível. Enfim, para uma infinidade de coisas absolutamente práticas.

Mas um efeito muito mais sutil do atrito, entretanto, é o desperdício de energia. Um carro, por exemplo, gasta boa parte do combustível superando o atrito com o ar, com o chão e, principalmente, entre as partes móveis internas de sua mecânica. Estima-se que o custo econômico da perda de energia gerada pelo atrito, só nos EUA, ultrapasse os US$ 100 bilhões anuais. O uso de tecnologias mais eficientes, envolvendo os mais recentes dispositivos tribológicos (a tribologia estuda a interação entre superfícies), poderia liberar quantias significativas para serem usadas em áreas carentes de recursos financeiros ou, então, para financiar novas pesquisas. Some-se aos custos diretos do consumo de energia, os custos do tempo gasto em manutenção, das peças de reposição, das horas de máquinas paradas devido a falhas, etc., e você terá uma vaga noção do tamanho do problema. Sem mencionar que a economia de recursos naturais e combustíveis também faria um bem enorme ao meio-ambiente.

E pensar que aquele coeficiente mixo, mal ensinado no colegial, era tão importante assim...

Engenheirando o Futuro

Domingo passado saiu uma notícia na Folha de São Paulo sobre o aumento na procura pelo curso de engenharia civil. De acordo com a reportagem, a oferta de vagas nos cursos de graduação não acompanhou a demanda, ficando cerca de 30% abaixo desta no mesmo período. A resistência das instituições de ensino em abrir novas turmas se deve, muito provavelmente, aos altos e baixos do mercado de trabalho que essa profissão experimenta, exaustivamente, ao longo de anos no Brasil.

Ainda segundo a reportagem, sugere-se que a construção civil anda sofrendo um "apagão" de mão-de-obra, algo que deve piorar muito com a aproximação da Copa do Mundo, em 2014, e dos Jogos Olímpicos, em 2016, no país. O governo vem pensando em financiar a expansão do número de vagas nos cursos de graduação, mas não há solução imediata possível, já que, se a quantidade de vagas aumentasse neste exato momento, os primeiros engenheiros só estariam formados em 2015 — pelo menos no meu tempo, eram necessários dez semestres para se formar um engenheiro civil.

Mas se a situação é periclitante e a falta de mão-de-obra é, assim, tão grave, como podem existir tantos anúncios pretendendo contratar engenheiros civis por baixos salários? Basta abrir qualquer classificado de empregos para encontrar várias ofertas de trabalho, para engenheiros formados, com vencimentos mensais dignos de estagiários. Algo similar também ocorre com outros profissionais, como os ligados à área de tecnologia da informação, cuja escassez de mão-de-obra também é frequentemente alardeada.

Se você conhece alguns engenheiros civis, deve saber que há vários deles trabalhando em áreas absolutamente diversas de sua formação acadêmica. Alguns por opção, claro, mas, sem dúvida, muitos por conta dos baixos vencimentos pagos à categoria. A falta de vagas nas universidades e a escassez de mão-de-obra são os sintomas, não as causas, do problema. Não parece, portanto, que haja um "apagão" de mão-de-obra especializada, mas, sim, muito pouco interesse em remunerar adequadamente o profissional.

Talvez o sufoco da Copa e da Olimpíada sirva, pelo menos, para mostrar que a valorização do profissional — não somente engenheiros, mas todos os demais — é muito mais importante, em longo prazo, do que obter margens de lucro exorbitantes apenas algumas poucas vezes. Ganhar menos, mas ganhar sempre, pode ser muito mais interessante, tanto para o bolso dos investidores quanto para o futuro do país.

Vidros Metálicos?

Não há como negar a importância que os materiais exercem na existência dos seres vivos. Quando um pássaro usa uma fibra qualquer na fabricação de seu ninho, por exemplo, está, mesmo que inconscientemente, aplicando características estruturais de um material para sobreviver e perpetuar sua própria espécie. Com o ser humano, não poderia ser diferente.

Há mais de 6000 anos, o homem já dominava as técnicas fundamentais que constituem a base da metalurgia. A partir da chamada Idade dos Metais, a utilização dos materiais metálicos vem se diversificando a cada nova propriedade descoberta.

Na segunda metade do século passado, pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) descobriram que se uma liga metálica fundida fosse solidificada suficientemente rápida e homogeneamente, seus átomos não teriam tempo ou energia para se ordenarem em um cristal, dando origem ao que foi chamado de vidro metálico.

Apesar de se tratar de uma liga metálica conhecida, este “novo” material possuía características bastante diferentes daquelas apresentadas por seu correspondente cristalino. Sem a ordenação atômica de um cristal, as propriedades mecânicas inerentes à existência e movimentação de defeitos cristalinos se apresentavam drasticamente diferentes. Citam-se, como exemplo, as elevadas resistência, dureza, tenacidade e elasticidade.

Estudando-se outras ligas, verificou-se também que a ausência de contornos de grãos — superfícies que separam duas regiões cristalinas, com átomos ordenados, distintas —, comuns nos materiais policristalinos, promovia maior resistência à corrosão e à abrasão. Nas ligas ferro-magnéticas, constatou-se uma maior resistividade elétrica e fácil magnetização e desmagnetização, minimizando as perdas elétricas em diversas aplicações.

A aplicação dessas intrigantes propriedades, entretanto, esbarrava em um problema prático: como atingir as taxas de resfriamento, da ordem de milhões de graus Kelvin por segundo, necessárias para se inibir a cristalização do metal?

A solução inicialmente encontrada foi a fabricação de vidros metálicos na forma de fitas, já que taxas de resfriamento tão altas só poderiam ser atingidas com pelo menos uma das dimensões — no caso a espessura — muitíssimo reduzida. A aplicação de tais produtos, entretanto, era demasiadamente restrita.

Muitas pesquisas foram realizadas, tanto nos processos de produção quanto no desenvolvimento de novas ligas metálicas com menor tendência a cristalização. Atualmente, já existem ligas metálicas que se solidificam em uma estrutura amorfa — não cristalina — com taxas de resfriamento bem menores que aquelas no advento dos vidros metálicos, possibilitando a obtenção de peças com dimensões de dezenas de milímetros.

Isso possibilitou o estudo mais aprofundado das propriedades e características dos metais amorfos, promovendo, consequentemente, novas aplicações desses materiais. Hoje já é possível encontrar ligas de vidro metálico sendo empregadas na composição de diferentes equipamentos.

Dado o alto custo de produção, a utilização ainda está restrita às áreas pouco sensíveis a preço como componentes para satélites, armamentos militares ou artigos esportivos de alto desempenho. Entretanto, com o domínio cada vez maior da tecnologia de processamento dos vidros metálicos, a tendência é de diminuição dos custos envolvidos, possibilitando seu uso em diversos outros campos da atividade humana.

Dentre as aplicações comerciais já encontradas atualmente, vale destacar os implantes cirúrgicos — devido às elevadas biocompatibilidade e resistência à corrosão — e os tacos de baseball ou golf, dada a eficiente transferência de energia mecânica proporcionada pelo material.

Engenheiros de Aço

Dentre os muitos metais — cobre, alumínio, chumbo, estanho, magnésio, ouro, prata, platina, nióbio, tungstênio, ferro, antimônio, cromo, ligas como latão, bronze, etc. — sujeitos à capacidade de manipulação do metalurgista, um deles, o aço, é de longe o mais importante em volumes e aplicações. Talvez por isso, o aço esteja tão vinculado à profissão do engenheiro metalurgista a ponto de ser difícil, para alguns, vislumbrar a amplitude de sua atuação profissional. Desde as operações de refino do minério (atividade compartilhada com os engenheiros de minas) até as operações de montagem e acabamento (compartilhadas com os engenheiros mecânicos), há um vastíssimo campo de possibilidades para o emprego das competências dos engenheiros metalurgistas.

O aço, basicamente uma liga de ferro e carbono, foi o que deu vida à Revolução Industrial e, até os dias de hoje, desempenha um papel fundamental em toda a economia do planeta. A versatilidade é uma de suas principais características responsável por todo esse sucesso. Variando a composição química, o aço pode adquirir inúmeras propriedades diferentes, sendo que qualquer uma dessas composições, sob condições produtivas adequadas, pode assumir outras várias características, como maleabilidade, dureza, tenacidade, resistência, etc. Combinando-se composição e processamento, dá para se ter uma ideia das infinitas possibilidades de aplicação para o aço e o porquê dele ser tão largamente utilizado.

Já há algum tempo, a indústria automobilística vem se aproveitando dessa versatilidade para aumentar a eficiência ecológica dos seus veículos. Como boa parte da energia consumida por um automóvel serve apenas para locomovê-lo, ou seja, transportar sua própria massa, a diminuição de seu peso é o caminho mais natural para se obter um maior rendimento por litro de combustível consumido. Com esse propósito, os engenheiros foram chamados para realizar aquilo que melhor sabem: fazer mais com menos. Assim, muitas peças, inclusive da estrutura e lataria, foram substituídas por outras conformadas em chapas cada vez mais finas, diminuindo, assim, a quantidade de material utilizado — e, portanto, o peso das estruturas — ao mesmo tempo em que — surpreenda-se! — era melhorado o desempenho das antigas peças.

Isto só foi possível, entretanto, com o advento dos aços de alta e ultra-alta resistência que, ao contrário do que o senso comum poderia inferir, exibem tais níveis de resistência principalmente por causa de seu processamento diferenciado e não por grandes diferenças em sua composição química. Diversos passes de laminação — processo no qual o aço passa entre dois cilindros, tendo sua espessura reduzida — sob resfriamentos extremamente controlados, permitem obter chapas com resistências fora-de-série. Só para se ter uma ideia, uma chapa de aço carbono do tipo IF (Interstitial Free), comumente usado na lataria de um veículo (ou da sua geladeira), possui um limite de resistência da ordem de 300 MPa, enquanto que um aço de alta resistência multifásico (TRIP) pode atingir valores acima de 800 MPa, ou seja, mais do que o dobro.

A "mágica" fica por conta das várias fases — ordenações atômicas com propriedades distintas — presentes na mesma microestrutura do material. Diferente dos aços IF comuns, com basicamente uma única fase, os aços de alta-resistência possuem duas ou mais fases, permitindo que o material, ao se deformar, endureça segundo vários mecanismos simultâneos de endurecimento, o que o torna muito resistente, porém, não frágil — grosso modo, a fragilidade é uma contrapartida natural ao aumento de resistência.

Complexo, não? Mas tudo isso, como diriam meus colegas engenheiros, é apenas um infinitésimo de um mundo chamado metalurgia...