O que é a análise de materiais?

O que é uma análise de materiais?

Uma análise de materiais — também designada por vezes como ensaio de materiais — é o processo científico de avaliação das propriedades físicas e químicas de um determinado produto, componente ou matéria-prima. Uma análise de materiais pode fornecer uma descrição exaustiva da composição de uma amostra, incluindo todos os seus compostos químicos constituintes, materiais sintéticos e outras substâncias, bem como as respetivas concentrações exatas. 

Para além de identificar os materiais e medir as suas concentrações num determinado item ou amostra, os ensaios de materiais permitem igualmente avaliar características e desempenho. As características físicas que podem ser testadas numa análise de materiais incluem resistência, robustez, elasticidade, dureza e atrito. (As especificações dos ensaios variam amplamente entre setores, OEMs e amostras, sendo frequentemente altamente personalizadas para responder aos requisitos do cliente.)

Embora a forma mais básica e fundamental de análise de materiais examine a composição de um produto, componente ou amostra de forma pormenorizada — ou, em alguns casos, até ao nível microscópico ou nanoscópico — existe também um conjunto de outros métodos de ensaio adequados a fabricantes e setores específicos. Entre as formas de análise mais comuns incluem-se os ensaios mecânicos, que avaliam a resposta das propriedades físicas de uma amostra a ações e condições específicas; ensaios térmicos, que analisam o desempenho e a durabilidade de um espécime em diferentes temperaturas; e ensaios de deterioração biológica, que avaliam a resistência de um material à corrosão, radiação e degradação.  

Quais são os principais motivos para realizar ensaios de materiais?

Existem várias razões importantes pelas quais um fabricante pode querer realizar uma análise de materiais a um dos seus produtos ou componentes. 

• Os OEM que fabricam produtos sujeitos a regulamentação ambiental podem precisar de conhecer a composição química exata dos seus produtos. Nestas situações, os ensaios de produtos asseguram que os produtos químicos regulamentados presentes nos seus artigos estão abaixo dos limites legais, garantindo assim a conformidade da mercadoria. 

• Empresas do setor alimentar e de bebidas necessitam de realizar ensaios aos produtos de forma regular para garantir que estes são seguros para consumo humano e não foram adulterados com substâncias perigosas ou outros contaminantes tóxicos. Para além disso, estas empresas têm a obrigação legal de assegurar a integridade do produto e rotular corretamente as embalagens, sendo que estas medidas frequentemente requerem validação por análise química de terceiros.

• Diversos setores têm a responsabilidade profissional de manter níveis específicos de pureza nos seus produtos. A indústria farmacêutica, por exemplo, necessita de efetuar testes analíticos regulares e «testes de pureza» para garantir que os medicamentos não são comprometidos por impurezas, contaminantes ou outros materiais indesejáveis. A análise da pureza é também essencial na produção de semicondutores, onde mesmo pequenas impurezas ou contaminantes em produtos químicos de processo podem ter impacto significativo na qualidade, desempenho e rendimento da produção. 

Que setores realizam ensaios de materiais?

Os ensaios de materiais não estão limitados a um ou sequer a poucos setores. Uma vez que constituem a forma mais fiável de identificar cada substância presente numa mercadoria ou produto industrial, representam uma medida essencial de diligência para um vasto conjunto de setores. 

• Químicos
• Semicondutores
• Farmacêuticos
• Alimentação e bebidas
• Aeroespacial e defesa
• Automóvel
• Construção
• Energias renováveis
• Beleza e cosméticos

Quem realiza ensaios de materiais?

Os ensaios de materiais são normalmente realizados por laboratórios de ensaio e empresas de controlo de qualidade especializados na avaliação de produtos, componentes e materiais. Estas empresas realizam diversos tipos de avaliação, incluindo testes de composição química, durabilidade e desempenho, bem como contaminação e pureza, entre outras análises. 

Grandes multinacionais como a Intertek dispõem da escala, capacidade e experiência necessárias para realizar ensaios de materiais numa grande diversidade de setores. Outras empresas de referência na área dos ensaios e controlo de qualidade incluem a SGS, Bureau Veritas e Eurofins Scientific. 

O setor integra também empresas mais pequenas e especializadas, dedicadas exclusivamente aos ensaios de materiais para setores específicos. No setor aeroespacial, por exemplo, onde o desempenho e fiabilidade dos componentes são absolutamente essenciais e eventuais falhas podem ter consequências catastróficas, existe uma variedade destas empresas vocacionadas para os ensaios e verificação para grandes OEMs. 

Quais as técnicas mais comuns de análise de materiais?

Os ensaios de materiais podem variar substancialmente de setor para setor, sendo as técnicas específicas aplicadas dependentes do tipo de teste a realizar (mecânico, térmico, de composição química, etc.). Para os fabricantes interessados em conhecer as propriedades físicas, qualidade e pureza dos seus produtos, existem diversas técnicas analíticas de utilização generalizada. 

• Microscopia: Como o nome indica, este tipo de análise recorre a tecnologia de microscópio para examinar a estrutura e composição das amostras à escala microscópica e nanoscópica. Entre as formas mais comuns de microscopia incluem-se a microscopia ótica, microscopia de força atómica (AFM) e microscopia eletrónica de transmissão (TEM). A nanotecnologia, ciência dos materiais, ensaios ambientais, ciências forenses e microbiologia recorrem frequentemente a este tipo de ensaio de materiais.

• Imunoensaio: Este teste químico deteta e mede pequenas moléculas numa amostra, incluindo proteínas, hormonas e outros analitos. Os imunoensaios são testes eficazes nas áreas do diagnóstico médico, indústria farmacêutica e setor alimentar e de bebidas. 

• Análise eletroquímica: Esta categoria de ensaio recorre a estimulação elétrica para determinar a reatividade química de uma solução, material ou outra amostra. A análise eletroquímica avalia as taxas de reação de oxidação e redução — conhecidas coletivamente como reações “redox” — que permitem aos cientistas conhecer a composição química, concentrações e comportamento de degradação das amostras. Estes testes são frequentemente utilizados para estudar corrosão, deterioração e mecanismos de falha em processos de seleção de materiais e outras aplicações nos setores das baterias, minerais e farmacêuticos. 

Qual a diferença entre controlo de qualidade e ensaios de materiais?

O controlo de qualidade e os ensaios de materiais são áreas e processos que se sobrepõem em aspetos significativos, mas estão longe de ser intercambiáveis. O controlo de qualidade (QA) pode ser definido como o conjunto de práticas e procedimentos para garantir que um produto ou serviço cumpre de forma consistente determinados padrões de qualidade. Segundo a International Organization for Standardization, uma das principais entidades responsáveis pelas práticas de controlo de qualidade mais reconhecidas atualmente, «O principal objetivo do QA é reduzir os riscos de defeitos — e, sobretudo, tratar as falhas o mais cedo possível na cadeia de valor.» 

Se é certo que o QA abrange muitos aspetos das operações e dos processos de fabrico de uma organização, o ensaio de materiais é uma medida individual, específica, utilizada para avaliar a qualidade, composição e desempenho. Devido a esta diferença de âmbito, pode afirmar-se que a análise de materiais é um elemento crítico — e, por vezes, indispensável — do controlo de qualidade. Os melhores e mais completos programas de QA recorrem a um ou vários tipos de ensaios de materiais para manter elevados padrões de qualidade nos seus produtos e minimizar defeitos, falhas e outros fatores comprometedores.