Vidros - Universidade Tecnológica Federal do Paraná UTFPR

Vidros

Definição

Produto fisicamente homogêneo obtido pelo

resfriamento de uma massa inorgânica em fusão,

que enrijece sem cristalizar através de um

aumento contínuo de viscosidade.

Histórico• 3000 AC – Fenícios (origem)

• 1500 AC – Egito (uso)

• 100 AC – Romanos (vidro por sopro)

• Séculos III e IV da era Cristã – proteção de janelas.

• Século VI – primeiro vidro colorido da arquitetura na Catedral de Santa Sofia (Constantinopla).

• Século XI – Através das Cruzadas, o vidro chega do Oriente para Veneza.

• Séculos XIII e XVI – Vidro cristal, incolor, transparente e espelhos em Veneza.

• Século XVII - Placas de vidros.

• Século XVIII – Vidro plano transparente e a janela é protagonista na composição da fachada.

• Século XIX – Aumento de vãos e aberturas.

• Século XX – Com o desenvolvimento do aço e do concreto, o vidro passa a ser mais difundido.

• 1917 - Processo contínuo de laminação de vidros de janelas por Emil Fourcault (Bélgica) e Irwing Golbern (EUA).

• 1952 – Vidro Float

Histórico: Vidro no Brasil

• Período das invasões holandesas em Olinda, Recife e Pernambuco, entre 1624 e 1635. Nessa

região foi construída a primeira oficina de vidro, criada por quatro artesões que acompanhavam

o príncipe Maurício de Nassau. Após a expulsão dos holandeses das terras brasileiras, a oficina

fechou e, nesse período, todo o vidro passou a ser importado de países europeus.

• Apenas no ano de 1812 a produção de vidro no país voltou a ser realizada, com a instalação de

uma indústria baiana na qual eram produzidos vidros lisos, de cristal branco, frascos, garrafas e

garrafões. Mais tarde, fábrica também acabou sendo fechada.

• Em 1839, outra fábrica é aberta, no Rio de Janeiro, enfrentando a concorrência de produtos da

Europa.

• Entre o final século XIX e o início do século XX, algumas fábricas foram instaladas. A produção

de vidro era essencialmente artesanal, utilizando os processos rudimentares de fabricação.

Só no final deste período é que a indústria do vidro passou a se desenvolver, com a instalação

de máquinas. Também nesta fase, surgiram várias empresas que estão presentes no mercado

brasileiro até hoje.

Componentes

O constituinte primordial do vidro é a sílica (óxido de silício),

que, por resfriamento, enrijece sem cristalizar. Assim, em

função da temperatura, o vidro pode passar a tomar os

aspectos: líquido, viscoso e frágil (quebradiço).Livro: Materiais de Construção Civil: Geraldo C. Isaia

Quartzo (sílica cristalizada) Sílica Vítrea

Componente Função Observações

Sílica Vitrificante Introduzida sob a forma de areia.

Alumina (Al2O3) Aumenta a resistência mecânica.

Sódio (Na2SO4)

Soda ou potassa

Barrilha

Fundente Aumenta a resistência mecânica.

Óxido de cálcio (CaO) EstabilizanteProporciona estabilidade ao vidro contra ataques de

agentes atmosféricos.

Óxidos metálicosAlteram as

propriedades

Em determinados tipos de vidro podem determinar a

coloração.

Magnésio (MgO)Garante resistência ao vidro para suportar mudanças

bruscas de temperatura e aumenta a resistência mecânica.

Sucata de vidro Baixa a temperatura de fusão (1450 a 1550°C).

Componentes

Componentes

Produtos minerais Produtos químicos

Mistura

vitrificável

SiO2

(areia)

CaCO3

(calcário)

CaMg2(CO3)

(dolomita)

Na2O3.Al2O

(feldspato)

Na2CO3

(barrilha)Na2SO4

100% 57,46% 10,56% 9,88% 2,96% 16,46% 2,96%

Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Componentes

Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia

Vidro comum e cristal

Vidro comum: ordinários ou alcalinos.

Vidro cristal:

• obtido pela adição de chumbo ao vidro comum.

• O chumbo aumenta a refração (desvio na direção da luz), a transparência e

reduz a dureza, permitindo melhor polimento. A adição de bórax resulta

num vidro de alta resistência ao calor.?

Borato de sódio ou

Tetraborato de sódio

Na2B4O7

Fabricação

A fabricação do vidro consiste em:

• Misturar os componentes

• Levar os componentes à fusão (1350 a 1450°C)

• Moldagem

• Resfriamento

• Beneficiamento

• Recozimento (alívio das tensões)

a) O padrão internacional de fabricação do vidro float foi desenvolvido

pela Pilkington em 1952;

b) As matérias-primas são misturadas com precisão e fundidas no

forno;

c) O vidro fundido a aproximadamente 1600°C é derramado em um

tanque de estanho liquefeito, quimicamente controlado;

d) O material flutua no estanho, espalhando-se uniformemente;

e) A espessura é controlada pela velocidade da chapa de

vidro que se solidifica à medida que continua avançando;

Fabricação Vidro Float

f) Recozimento (resfriamento controlado);

g) O processo termina com o vidro apresentando superfícies polidas e

paralelas;

h) Inspeção/Qualidade;

i) Corte;

j) Empilhamento;

k) Expedição.

Fabricação Vidro Float

Fabricação Vidro Float

http://www.cebrace.com.br/v2/vidro/processo-fabricacao

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA6DkAH/vidros-trabalho-escrito?part=2

Vídeos de fabricação de vidrosDiscovery: vidro float

https://www.youtube.com/watch?v=KiSYdFXPJgc

Garrafas

https://www.youtube.com/watch?v=wT9g8Akvy68

Cavalo de cristal de Murano (Veneza/Italia)

https://www.youtube.com/watch?v=NsWuBReeJmM

Vaso de cristal colorido Murano (Veneza/Italia)

https://www.youtube.com/watch?v=PxAf4L1oEFE

Curiosidades sobre a fabricação do vidro (não mostrado em aula)

https://www.youtube.com/watch?v=mzWuVK4d3nU

O professor recomenda que vejam estes vídeos ilustrativos para entender o

processo atual de fabricação do vidro, tanto no processo industrial, como no

processo artesanal.

Classificação dos vidros segundo a ABNT NM 293/2004

Tipo Forma Transparência Acabamento Coloração Colocação

RecozidoPlano

Plano de

segurança

Curvo

Endurecido

Perfilado

Ondulado

Transparente

Translúcido

Opaco

-Liso

-Polido

-Impresso

-Impresso anti-

reflexo

-Serigrafado

-Fosco

-Metalizado ou

reflexivo

-Vidro de baixa

emissividade ou

Low E

-Gravado

-Esmaltado

Incolor

Colorido ou

absorvente

Caixilhos

Autoportantes

Misto

Temperado

Laminado

Aramado

Duplo ou

insulado

TIPOS DE VIDROS

• Vidro impresso

• Refletivo

• Temperado

• Laminado

• Aramado

• Duplo ou Termo-acústico

• Vidro duplo com cristal liquido

VIDRO IMPRESSO

O vidro impresso é um vidro

translúcido que recebe em

uma ou ambas as faces, a

impressão de um desenho

(padrão ou estampa).

VIDRO REFLETIVO

Os vidros refletivos, também

chamados de vidros metalizados,

são vidros que recebem um

tratamento, onde recebem óxidos

metálicos, com a finalidade de

refletir os raios solares, reduzindo a

entrada de calor, proporcionando

ambientes mais confortáveis e

economia de energia com

aparelhos de ar condicionado.

VIDRO REFLETIVO

A luz refletida pelos vidros

de um arranha céu foi

responsável por derreter

partes de um Jaguar XJ

estacionado nas

proximidades.

O carro fora parado pelo empresário em uma rua próxima ao prédio perto da

uma da tarde, e lá ficou por cerca de uma hora. Ao chegar ao local, a

reportagem do site notou um cheiro de plástico queimado e o reflexo das

janelas da construção na lataria.http://info.abril.com.br/noticias/ciencia/2013/09/reflexo-de-

arranha-ceu-derrete-partes-de-carro-em-londres.shtml

VIDRO TEMPERADO

Vidros temperados são vidros que

são submetidos a um processo de

aquecimento e resfriamento

rápido tornando-o bem mais

resistente à quebra por impacto.

Apresenta uma resistência cerca

de 5 vezes maior que o vidro

comum.

VIDRO TEMPERADO

A fabricação do vidro temperado consiste em um processo de

aquecimento gradativo a uma temperatura próxima do ponto de

amolecimento do vidro (700ºC); depois, ocorre um resfriamento rápido

através de jatos de ar. Já que o vidro é um mau condutor de calor,

esse resfriamento provoca apenas o endurecimento da parte externa

do vidro, enquanto, no seu interior, as moléculas ainda estão moles.

O aquecimento seguido de um resfriamento rápido provoca, no vidro,

tensões internas (tração no interior mole e compressão na superfície

endurecida), conferindo ao vidro uma resistência mecânica até cinco

vezes maior que a do vidro comum.

Como surgiu o vidro temperado?

1º - Mythbusters, junto com outros assuntos de vidro:

a partir do minuto 2:30

https://www.youtube.com/watch?v=13B5K_lAabw

2º - Smarter Every Day (legendado)

https://www.youtube.com/watch?v=xe-f4gokRBs

3º - Bullet x Glass

https://www.youtube.com/watch?v=24q80ReMyq0

VIDRO LAMINADO

O vidro laminado é um vidro

constituído por duas ou mais

chapas de vidro intercaladas por

um plástico chamado Polivinil

Butiral (PVB), a principal

característica desse vidro, é que em

caso de quebra, os cacos ficam

presos ao PVB, reduzindo o risco

de ferimento às pessoas e também

o atravessamento de objetos.

VIDRO ARAMADO

O vidro aramado é composto por uma tela

metálica que oferece maior resistência a

perfuração e proteção pois, em caso de

quebra, os cacos ficam presos na tela

diminuindo o risco de ferimentos.

O vidro aramado é translúcido,

proporcionando privacidade e estética ao

seu projeto, ampliando o conceito de

iluminação com segurança e requinte.

Vidro duplo ou Termo-acústico

Composto por duas ou mais lâminas de vidro

separadas por um gás inerte (ar desidratado,

argônio, criptônio ou xenônio)

O isolamento térmico se dá, pois a câmara de

ar, serve como isolante para a passagem de

calor do vidro externo para o interior do

ambiente.

O isolamento acústico, pode ser melhorado

utilizando um dos vidros laminados ou vidros

de diferentes massas.Efeito antiembaçamento

Janelas inteligentes “smart windows”

É um vidro laminado, composto por duas chapas de vidro, incolor ou colorido,

entre os quais é colocado um filme de cristais líquidos em um campo elétrico.

Quando este campo é ativado, os cristais líquidos se alinham, tornando o vidro

transparente. Quando o campo magnético é desativado, o vidro passa a ser

translúcido, podendo ser repetida a operação quantas vezes for desejado.

Materiais cromogênicos

• Passivos fotocrômicos e termocrômicos

• Ativos janelas inteligentes

EXEMPLOS

Propriedades dos vidros

1- Densidade

A densidade do vidro é de 2,5 Kg/m2/mm para os vidros planos.

A massa volumétrica, expressa no sistema de unidades oficial é de 2500 kg/m3.

Portanto 1m² de vidro com 4 mm de espessura tem uma massa de 10 kg.

2- Resistência à compressão

A resistência do vidro à compressão é muito elevada: 1000 N/mm2 ou 1000 MPa.

Isto significa que, para quebrar um cubo de vidro com 1 cm de aresta, a carga

necessária seria de 10 toneladas.

Propriedades dos vidros

3- Resistência à tração

É inversamente proporcional ao diâmetro da peça. As fibras resistem até 20 t/cm2,

sendo o mínimo em peças maciças de 0,4 t/cm2.

4- Comportamento térmico

A dilatação linear é expressa por um coeficiente que mede o alongamento em unidades

de comprimento para uma variação de 1°C.

Este coeficiente é geralmente dado para um intervalo de temperaturas de 20 a 300 °C.

O coeficiente de dilatação linear do vidro é de 9.10-6/°C.

Exemplo: Um vidro com 2 metros de comprimento (expressos em mm) ao aquecer 30°C

apresenta um alongamento de: 2000 x 9.10-6 x 30 = 0,54 mm

Uma elevação de temperatura de 100 °C resulta numa dilatação de cerca de 1 mm para

um vidro com um metro.

Propriedades dos vidros

Propriedades dos vidros

5- Tensões de origem térmica

• Devido à baixa condutividade térmica, o aquecimento ou o arrefecimento parcial de

um vidro origina tensões no seu interior que podem provocar ruptura térmica nas

bordas.

• A ruptura térmica ocorre nas bordas de um vidro submetido a forte exposição solar,

seu caixilho aquece mais lentamente que a superfície do vidro. O tratamento de

têmpera permite ao vidro suportar diferenças de temperatura entre 150 a 200°C.

6- Dureza superficial

O vidro possui grande dureza superficial. Só é riscado pelo diamante.

7- Isolamento acústico

Apresenta bom isolamento acústico, mas grandes placas podem entrar em

ressonância acústica.

Propriedades dos vidros

8- O vidro é atacado pelo ácido fluorídrico.

9- O vidro é mau condutor de eletricidade.

10- Em geral o vidro possui grande resistência mecânica, que depende do

tratamento térmico sofrido.

11- Resistência à abrasão: é 16 vezes mais resistente que o granito.

Propriedades dos vidros

Mecânicas: boa resistência à impactos, dependendo da espessura.

Dureza: Na escala Mohs é 6.

Acústicas: boa atenuação, dependendo da espessura e do tipo.

Térmicas: não é bom condutor e possui boa resistência à choques térmicos

dependendo da espessura e do tipo.

ABNT - NORMA NBR 7199 - 2003

DIMENSIONAMENTO

PROPRIEDADES FÍSICAS:

Massa específica µ = 2.500 Kg/m³

Tensão admissível de flexão:

VIDRO COMUM σ = (13+-2) MPa

VIDRO TEMPERADO σ = (60+-) MPa

1 MPa = 10 kgf/cm²

ABNT - NORMA NBR 7199 - 2003

ESFORÇOS SOLICITANTES

Vento – conforme norma específica

Peso próprio

Ângulo com a horizontal

Esforços de limpeza e manutenção

Cálculos pelo retângulo circunscrito

FORMA DE APOIO: 2, 3 ou 4 lados

Cálculo da espessura dos vidros

Tem por finalidade determinar a espessura correta para cada emprego,

levando em conta a ação do vento, de choques mecânicos durante a

colocação ou manutenção

Os cálculos incluem um coeficiente de segurança na ordem 2,33

Formula simplificada de Herzogenrath

e= espessura da chapa

a e b = dimensões dos lados da chapa (cm)

Pc= Pressão de cálculo considerando a pressão do vento e/ou peso próprio

s= Tensão admissível do vidro

s222 Pcba

bae

Cálculo da espessura dos vidros

ABNT - NORMA NBR 7199 - 2003

DIMENSÕES MÁXIMAS DE CHAPA DE VIDRO

VIDRO COMUM

ESPESSURA

NOMINAL (mm)

MENOR

DIMENSÃO (mm)

MAIOR DIMENSÃO

(mm)

3 300 500

4 600 1300

5 1000 1800

6 1400 2300

> 6 ESTUDAR ESTUDAR

ESPESSURAS COMERCIAIS

ABNT - NORMA NBR 7199 - 2003

Balaustradas, parapeitos e sacadas:

Recomendado pela norma:

1. Vidro Laminado

2. Vidro Aramado

3. Vidro revestido com

película de segurança

ABNT - NORMA NBR 7199 - 2003

Em fachadas, a partir do 1º pavimento, vidros

abaixo da cota de 1,10 m

Recomendado pela norma:

1. Vidro Laminado

2. Vidro Aramado

3. Vidro revestido com

película de segurança

1,10 m

1,10 m

1,10 m10 pav

20 pav

30 pav

ABNT - NORMA NBR 7199 - 2003

Claraboias ou telhados para iluminação

Vidraças não verticais sobre passagem

Recomendado pela norma:

1. Vidro Laminado

2. Vidro Aramado

3. Vidro revestido com

película de segurança

ABNT - NORMA NBR 7199 - 2003

Vitrinas, portas ou divisórias e

Vidros instalados abaixo de 1,10 m

Recomendado pela norma:

1. Vidro Laminado

2. Vidro Temperado

3. Vidro Aramado

4. Vidro revestido com

película de segurança

ABNT - NORMA NBR 7199 - 2003

Vidros próximos a áreas escorregadias

1. Vidro comum *

2. Vidro Temperado

3. Vidro Laminado

4. Vidro Aramado

5. Vidro revestido com

película de segurança* Encaixilhado e com altura máxima 25 cm

ABNT - NORMA NBR 14718

Guarda corpos em vidro

O vidro será Laminado

Resistência requerida:

100 kgf/m para uso privativo

167 kgf/m para uso coletivo

ISOLAMENTO ACÚSTICO

Para receber a característica acústica e garantir a redução

efetiva do ruído o vidro pode ser duplo, laminado (com

resina ou polivinil butiral) ou duplo e laminado.

o vidro comum tem redução acústica média de

aproximadamente 29 dB, enquanto o acústico já apontou

valores entre 35 e 41 dB.

ISOLAMENTO ACÚSTICO

Só o vidro duplo com câmara adequada, ou seja, de

15 mm a 18 mm, alia conforto acústico e térmico ao

mesmo tempo.

O laminado só será térmico se um dos vidros for

baixo-emissivo.

ISOLAMENTO ACÚSTICO

ISOLAMENTO ACÚSTICO

ABNT - NORMA NBR 10152

Níveis de ruído para conforto acústico

Apartamentos de Hospital/Hotel – Bibliotecas – Quartos residenciais

Conforto/Aceitável = 35/45 dB(A)

Laboratórios – Salas aula/estar residencial.

40/50 dB(A)

Locais para esportes/Sala computador

45/65 dB(A)

Defeitos dos vidros

• Ondulação: falta de uniformidade na espessura. Produz

distorções na imagem.

• Bolha: presença de vazios no interior da placa, contendo

gases.

• Garoa: agrupamento de bolhas.

• Fenda: Defeito sensível ao tato, como uma bolha aberta,

que não atravessa a placa.

Defeitos dos vidros

• Filete ou estria: linha transparente com aparência de fio

de vidro incorporado à placa.

• Corda: filete muito acentuado.

• Irisação: defeitos de superfície que decompõem a luz

solar nas cores básicas.

Defeitos dos vidros

• Risco: marca produzida por objetos estranhos.

• Infundido: material opaco, infundido, menor que 1 mm

(como se fosse um grão de areia).

• Pedra: um grão infundido maior que 1 mm.

• Nó: grão transparente incorporado à placa, com aspecto

de gota de vidro.

Defeitos dos vidros

• Greta: pequena fissura que atravessa aplaca.

• Empenamento: a placa apresenta concavidade.

• Marca do rolo: amassamento da superfície provocada

pelos rolos de estiramento antes do vidro endurecer.

Defeitos dos vidros

• Vidros de qualidade A: não apresentam defeitos de

qualidade.

• Vidros de qualidade B: usados em envidraçamentos comuns.

• Vidros qualidade C: qualidade inferior e dificilmente são

comercializados e entram novamente no processo de

produção como sucata.

Vidros