Vidros

Materiais de Construo I

O VIDRO

srie MATERIAIS

Joo Guerra Martins

Emanuel Lopes Pinto 1. edio / 2004

Apresentao

Este texto resulta do trabalho de aplicao realizado pelos alunos da disciplina de Materiais de

Construo I do curso de Engenharia Civil, sendo baseado no esforo daqueles que frequentaram a

disciplina no ano lectivo de 1999/2000, vindo a ser anualmente melhorado e actualizado pelos

cursos seguintes.

A sua fonte assenta nas sebentas das cadeiras congneres da Academia Militar, Faculdade de

Engenharia da Universidade do Porto e Instituto Superior Tcnico de Lisboa, bem como de outros

documentos de entidades reconhecidas (caso do L.N.E.C.), bibliografia e pesquisas diversas.

Contributo decisivo teve, igualmente, o Eng. Antnio Emanuel Lopes Pinto, sendo parte

importante do texto apresentado contedo revisto da monografia de licenciatura por si elaborada.

Pretende o seu teor evoluir permanentemente no sentido de responder quer especificidade dos

cursos da UFP, como contrair-se ao que se julga pertinente e alargar-se ao que se pensa omitido.

Esta sebenta insere-se num conjunto que perfaz o total do programa da disciplina, existindo uma por

cada um dos temas base do mesmo, ou seja:

I. Metais

II. Pedras naturais III. Ligantes IV. Argamassas V. Betes

VI. Aglomerados VII. Produtos cermicos

VIII. Madeiras IX. Derivados de Madeira X. Vidros

XI. Plsticos XII. Tintas e vernizes

XIII. Colas e mastiques

Embora o texto tenha sido revisto, esta verso no considerada definitiva, sendo de supor a

existncia de erros e imprecises.

Conta-se no s com uma crtica atenta, como com todos os contributos tcnicos que possam ser

endereados. Ambos se aceitam e agradecem.

Joo Guerra Martins

Srie Materiais O Vidro

I

Sumrio

Este trabalho tem como objectivo o estudo do vidro como matria-prima na construo civil.

De uma forma global, pretende-se abordar a sua origem, passando pelas tcnicas de

fabricao, os tipos de vidro existentes no mercado e a sua aplicao prtica.

O texto est dividido em cinco captulos fundamentais:

O primeiro captulo dedicado, fundamentalmente, origem do vidro e aos processos de fabricao;

No segundo captulo so abordadas as caractersticas e propriedades do vidro;

No terceiro captulo faz-se referncia aos diferentes tipos de vidros existentes, suas caractersticas especiais e a sua aplicao na construo civil;

O quarto captulo aborda toda a metodologia intrnseca ao dimensionamento de vidros;

No quinto e ltimo captulo foca-se a temtica da colocao do vidro em obra e a sua armazenagem, passando pela escolha da caixilharia, tipo de calos e o seu

dimensionamento, tipo de juntas e tipo de vedantes a utilizar entre outros aspectos.


II

ndice Geral

Sumrio ......................................................................................................................................I

ndice Geral ............................................................................................................................. II

ndice de Figuras .................................................................................................................. VII

ndice de Tabelas....................................................................................................................IX

1. O vidro e processos de fabricao....................................................................................... 1

1.1. O vidro e a sua origem ...................................................................................................... 1

1.1.1. A evoluo........................................................................................................................ 2

1.2. Histria da indstria vidreira em Portugal .................................................................... 3

1.3. Dificuldades da indstria vidreira nos seus primrdios ................................................ 4

1.4. Produo do vidro plano................................................................................................... 5

1.4.1. Processo Libbey-Owens................................................................................................... 7

1.4.2. Processo Pittsburgh .......................................................................................................... 7

1.5. Os fornos ............................................................................................................................ 9

2. Caractersticas gerais e propriedades do vidro ............................................................... 11

2.1. Composio ...................................................................................................................... 11

2.2. Propriedades fsicas......................................................................................................... 12

2.2.1. Densidade ....................................................................................................................... 12

2.2.2. Dureza ............................................................................................................................ 13

2.2.3. Resistncia abraso...................................................................................................... 13

2.3. Propriedades mecnicas ................................................................................................. 13

2.3.1. Elasticidade .................................................................................................................... 13

2.3.2. Resistncia traco ...................................................................................................... 14

2.3.3. Resistncia compresso ............................................................................................... 14


III

2.3.4. Resistncia flexo........................................................................................................ 14

2.4. Propriedades trmicas .................................................................................................... 16

2.4.1. Calor especfico.............................................................................................................. 16

2.4.2. Condutividade trmica ................................................................................................... 16

2.4.3. Dilatao linear .............................................................................................................. 17

2.4.4. Transmisso trmica....................................................................................................... 17

2.4.4.1. Radiao solar global ............................................................................................. 18

2.5. Tenses Trmicas ............................................................................................................ 24

2.5.1. Resistncia ao choque trmico ....................................................................................... 25

2.5.2. Resistncia ao fogo......................................................................................................... 25

2.6. Propriedade acsticas ..................................................................................................... 27

2.6.1. Intensidade, presses e nveis acsticos......................................................................... 27

2.6.2. Frequncia ...................................................................................................................... 28

2.6.3. Transmisso de sons....................................................................................................... 28

2.6.4. Altura.............................................................................................................................. 29

2.7. Propriedades espectro fotomtricas (pticas)............................................................ 29

2.7.1. Transmisso da radiao atravs do vidro...................................................................... 29

2.7.2. Transmisso luminosa .................................................................................................... 31

2.7.3. Transmisso energtica .................................................................................................. 31

2.7.3.1. Factor Solar ............................................................................................................ 32

2.8. Cores................................................................................................................................. 32

2.8.1. O efeito do ferro na cor .................................................................................................. 33

2.8.2. O efeito do crmio na cor............................................................................................... 34

2.8.4. Cor mbar....................................................................................................................... 34

2.8.5. Cores verdes ................................................................................................................... 35

3. Tipos de vidros e derivados ............................................................................................... 37

3.1. Diferenas entre vidro estirado, float e cristal.............................................................. 37

3.5. Espelhos............................................................................................................................ 40

3.6. Vidro aramado................................................................................................................. 42


IV

3.7. Vidro temperado ............................................................................................................. 43

3.7.1. Definio e processo de fabrico ..................................................................................... 43

3.7.2. Tipos de Tempera........................................................................................................... 44

3.8. Laminado ......................................................................................................................... 47

3.8.1. Definio e processo de fabrico ..................................................................................... 47

3.8.2. Propriedades ................................................................................................................... 48

3.9. Vidro curvo laminado .................................................................................................. 50

3.10. Vidro curvo .................................................................................................................... 50

3.11. L de Vidro .................................................................................................................... 50

3.12. L Mineral ..................................................................................................................... 53

3.13. Tijolos ou bloco de Vidro.............................................................................................. 53

3.13.1. Modo de aplicao ....................................................................................................... 54

3.14. Vidros duplos ................................................................................................................. 54

3.14.1. Bloqueio trmico .......................................................................................................... 54

3.14.2. Bloqueio acstico ......................................................................................................... 55

3.15. Vidros de segurana ...................................................................................................... 55

3.15.1. Tipos de acabamentos .................................................................................................. 56

4. Dimensionamento de vidros para a construo civil....................................................... 57

4.1. Determinao da espessura Frmula geral................................................................ 57

4.2. Determinao da Espessura Vidros para edifcios.................................................... 60

4.2.1. Determinao da presso do vento................................................................................. 60

4.2.1.1. Zonamento do territrio.......................................................................................... 60

4.2.1.2. Rugosidade aerodinmica do solo .......................................................................... 61

4.2.1.3. Quantificao da aco do vento ............................................................................ 61

4.2.1.4. Presso dinmica do vento ..................................................................................... 61

4.3. Dimenses e superfcies do vidro ................................................................................... 63

4.3.1. Factor de reduo para os vidros em caixilhos fixos ..................................................... 63

4.3.2. Escolha da espessura do vidro........................................................................................ 63


V

4.3.3. Dimenses mximas de utilizao............................................................................... 64

4.3.4. Vrias aplicaes e recomendaes ............................................................................... 64

5. Colocao do vidro em obra.............................................................................................. 65

5.1. Independncia em relao ao vo .................................................................................. 65

5.1.1. Generalidades ................................................................................................................. 65

5.2. Folgas a considerar em vos........................................................................................... 66

5.3. Calos................................................................................................................................ 69

5.3.1. Tipos de Calos .............................................................................................................. 70

5.3.2. Dimensionamento e colocao dos calos ..................................................................... 71

5.4. Juntas de neoprene.......................................................................................................... 73

5.5. Posicionamento ................................................................................................................ 73

5.5.1. Generalidades ................................................................................................................. 73

5.5.2. Vidro Exterior Agrafado (VEA) Vidro temperado ..................................................... 76

5.5.2.1. Disposies particulares ......................................................................................... 77

5.5.2.2. Domnio de aplicao e de emprego ...................................................................... 78

5.5.2.3. Condies gerais de concepo .............................................................................. 78

5.5.3. Vidro exterior colado (VEC).......................................................................................... 78

5.5.3.1.- Contraventamentos de envidraados..................................................................... 82

5.5.4. Estanquidade Vidro Caixilharia .................................................................................. 83

5.5.4.1. Descrio do problema ........................................................................................... 83

5.5.4.2. Natureza dos vedantes ............................................................................................ 84

5.5.4.2.1. Vedantes de endurecimento total por oxidao .............................................. 84

5.5.4.2.2 Vedantes plsticos endurecveis com o tempo ................................................ 84

5.5.4.2.3. Vedantes plsticos que conservam a sua plasticidade inicial ......................... 85

5.5.4.2.4. Vedantes plastoelsticos (ou elastoplsticos) ................................................. 86

5.5.4.2.5. Vedantes elsticos........................................................................................... 86

5.5.4.2.6. Outros vedantes............................................................................................... 87

5.5.4.3. Preparao dos rebaixos e dos bites ....................................................................... 88

5.5.4.4. Preparao dos vedantes......................................................................................... 89

5.5.4.5. Colocao dos vedantes.......................................................................................... 90


VI

5.5.4.6. Escolha dos vedantes e dos sistemas de vedao ................................................... 90

5.6. Corroso do vidro............................................................................................................ 98

5.7. Armazenamento do Vidro ......................................................................................... 100

5.7.1. Cuidados especiais a ter com o armazenamento de vidros de segurana laminados ... 102

Concluso .............................................................................................................................. 103

Anexos ................................................................................................................................... 105

Anexo I - Variedades de tipos e acabamentos [1]. ............................................................. 106

Anexo II - Exemplos da gama de placas de l de vidro que a empresa Fibrosom tem no

mercado (fonte: Internet - www.fibrosom.pt, 25/11/03). .................................................. 107

Anexo III - Tipos de tijolo de vidro da marca Saint-Gobain ........................................... 110

Anexo IV - Factores solares de diferentes tipos de vidros em funo dos factores de

transmisso energtica:........................................................................................................ 111

Anexo V - Raios Solares atingindo uma vidraa e suas repercusses ............................. 113

Anexo VI - L de Vidro como isolante Acstico................................................................ 114

Anexo VII - L de Vidro como isolante Trmico .............................................................. 115

Anexo VIII - Estabilizadores............................................................................................... 116

Anexo IX - Nmero de chapas a Empilhar/Tipo de vidro................................................ 117

Anexo X Resumo dos tipos de Vidro Especiais na Arquitectura.................................. 118

Bibliografia ........................................................................................................................... 121


VII

ndice de Figuras

Figura 1 Processo Fourcault de produo contnua do vidro estirado [1].___________ 5

Figura 2 Processo Libbey-Owens de produo contnua de vidro estirado [1]._______ 7

Figura 3 - Processo Pittsburgh Plate Glass Company (PPG) [1].____________________ 8

Figura 4 Processo de fabricao do vidro polido (processo antigo) [1]______________ 8

Figura 5 Processo Pittsburgh com a introduo do float [1].______________________ 9

Figura 6 Radiao solar global mxima Superfcies verticais [8]. _______________ 19

Figura 7 Temperaturas exteriores no Vero - mximas absolutas [8]._____________ 20

Figura 8 Temperaturas exteriores de Inverno - mnimas absolutas [8].____________ 20

Figura 9 Fabricao do vidro impresso [1].___________________________________ 38

Figura 10 Grfico espectro solar [1]. ________________________________________ 40

Figura 11 Tenses induzidas no vidro temperado [1]. __________________________ 44

Figura 12 Aparncia do vidro temperado em fornos verticais [1]. ________________ 45

Figura 13 Atenuao sonora [1].____________________________________________ 49

Figura 14 Fabrico de L de vidro Processo do filtro de ar [1].__________________ 51

Figura 15 Processo contnuo de produo de fibras txteis [1].___________________ 51

Figura 16 Processo contnuo com uso de tambor [1]. ___________________________ 52

Figura 17 Tijolos ou Blocos de Vidro. _______________________________________ 53

Figura 18 Bordas dos vidros temperados [1]. _________________________________ 56


VIII

Figura 19 Golas de madeira ou de metal [1].__________________________________ 67

Figura 20 Tipos de golas [1]. _______________________________________________ 68

Figura 21 Calos [7]. _____________________________________________________ 69

Figura 22 Tipos de caixilhos [2]. ____________________________________________ 74

Figura 23 Esquema das dimenses das golas [2]. ______________________________ 75

Figura 24 Junta preenchida com mstique de silicone [2]. ______________________ 76

Figura 25 Esforos Vidro exterior agrafado [7]. _____________________________ 78

Figura 26 Fixao Vidro exterior agrafado [7]. ______________________________ 79

Figura 27 Esquema de aplicao Vidro exterior colado [7]. ____________________ 81

Figura 28 Portas com bandeira fixa fraccionada [2]. ___________________________ 82

Figura 29 Portas com bandeira fixa inteira [2]. _______________________________ 83

Figura 30 Gola aberta com moldura de vedao Sem contra-vedao [2]. ________ 91

Figura 31 Gola aberta com moldura de vedao Com contra-vedao [2]. _______ 92

Figura 32 Gola fechada com bites Sem vedao (gola seca) [2]._________________ 92

Figura 33 Gola fechada com bites Com vedao do lado do bite [2]._____________ 93

Figura 34 Gola fechada com bites Com contra-vedao [2]. ___________________ 93

Figura 35 Gola fechada com bites Com vedao e contra-vedao [2].___________ 94

Figura 36 Sistema composto de vedao [2]. __________________________________ 96




IX

ndice de Tabelas

Tabela 1 Tenses de segurana flexo de vidros recozidos e temperados 12

Tabela 2 Propriedades mecnicas comparativas de alguns materiais 12

Tabela 3 Coeficientes de dilatao linear de diversos materiais 14

Tabela 4 Radiao solar mxima Superfcies verticais 15

Tabela 5 Radiao solar global mxima Superfcies inclinadas 16

Tabela 6 Temperaturas exteriores convencionais 17

Tabela 7 Temperaturas interiores 17

Tabela 8 Coeficientes de transferncia de calor 18

Tabela 9 Temperatura mdia nas superfcies interiores 18

Tabela 10 Temperatura mdia nas superfcies exteriores por conveco natural 18

Tabela 11 Temperatura mdia nas superfcies interiores por conveco natural 19

Tabela 12 Resistncia trmica / Posio do envidraado e do sentido do fluxo de calor 19

Tabela 13 Coeficiente de condutibilidade trmica / Espessura da camada 20

Tabela 14 Coeficiente de condutibilidade trmica / Tipo de vidro 20

Tabela 15 Graus atingidos por elementos de construo exposta a um incndio simulado 22

Tabela 16 Tipo de som / Local da emisso Grau de intensidade do som 24

Tabela 17 Nvel sonoro do ambiente exterior 25

Tabela 18 Espessura da pelcula de PVB de vidros laminados / % de radiao filtrada 43

Tabela 19 Empenamento admissvel em mm / dimenses dos vidros 44

Tabela 20 Coeficiente de Timoshenko 53

Tabela 21 Converso de unidades 54

Tabela 22 Tenses de trabalho admissveis 54

Tabela 23 Tabela de converso das velocidades do vento em presses dinmicas 57

Tabela 24 Tabela de obteno da presso dinmica do vento 57

Tabela 25 Limitao de largura e comprimento mximo 58

Tabela 26 Folga mnima / Semipermetro 63

Tabela 27 Comprimento dos calos em funo do tipo de material de que so feitos 66

Tabela 28 Comprimento dos calos em funo da dureza do neoprene 67

Tabela 29 Dimenses das golas em funo do tipo de golas 70

Tabela 30 Portas com bandeira fixa fraccionada / Necessidade de contraventamento 77

Tabela 31 Portas com bandeira fixa inteira / Necessidade de contraventamento 78


1

1. O vidro e processos de fabricao

1.1. O vidro e a sua origem

A data exacta da descoberta do vidro ainda no foi encontrada e em relao a este assunto

existem diversas opinies. Mas um consenso foi estabelecido: a existncia deste material

bastante remota. Tambm no so conhecidos dados especficos sobre a sua origem. Alguns

historiadores afirmam que a sua descoberta remonta a 3000 anos a.C. (5000 a.C.) e os

primeiros objectos de vidro foram encontrados nas necrpoles egpcias.

Com a descoberta da impermeabilizao das vasilhas atravs de um verniz que se obtinha a

partir de uma mistura fundida de soda natural, substncia esta que se encontrava em grandes

propores no deserto Ocidental do Egipto, ou extrada das cinzas de certas plantas ricas em

alcalis, com pedra calcria ou cal e areia de quartzo. Deitava-se este lquido sobre os

recipientes depois de frios ou submergia-se em massa de fuso e ficava coberto de uma

pelcula solidificada de vidro.

Tambm se atribui a Tebas o bero da indstria vidreira egpcia. Desde 1550 a.C. at era

crist, o Egipto conservou o primeiro lugar na indstria do vidro. Foi dos mercadores fencios

que este material foi levado a todos os mercados do Mar Mediterrneo. A partir do momento

em que esta indstria se estabeleceu em Roma o seu desenvolvimento e aperfeioamento

foram dignos de registo. Os romanos aprenderam esta arte com os egpcios mas

desenvolveram processos de lapidagem, pintura, colorido, gravura e a moldagem do vidro

assoprado. Estvamos, ento, no tempo de Tibrio quando esta indstria se expande aos

outros pases conquistados pelos romanos.

Mas esta indstria correu srios riscos com a invaso dos brbaros. Outro nome a

salvaguardar o de Constantino Magno que, ao mudar a capital para Bizncio, levou consigo

excelentes trabalhadores do vidro. Foi nesta poca que o Oriente passou a ter o monoplio

deste comrcio. O fabrico de artigos de vidro foi incentivado por Teodsio II que isentou os

seus trabalhadores de diferentes tipos de impostos e dava-lhes outros benefcios, quer sociais

quer comerciais. O vidro nesta poca tinha um grande valor. Inclusivamente os romanos,


2

quando invadiram o Egipto, estabeleceram como imposto de guerra o fornecimento de

artefactos de vidraria. Mais uma vez, os romanos desenvolveram a arte do vidro para a

decorao, desta feita fabricando objectos de luxo.

Ao longo dos anos a proteco aos vidreiros foi elevada, chegando-se ao ponto de proibir a

sada destes operrios para o estrangeiro.

Como exemplo, cite-se o monoplio das fbricas e oficinas de Murano, pequena ilha prxima

de Veneza, para onde em 1289 haviam sido transferidas todas as oficinas, para que os

trabalhadores pudessem ser mais controlados e para preservar a cidade do perigo dos

incndios. Apesar de todos os esforos, alguns trabalhadores conseguiram emigrar para a

Alemanha e a desenvolver esta indstria que, a pouco e pouco, se foi espalhando pelo

mundo.

Em relao a Veneza no podemos ignorar a participao de alguns artistas, como o caso de

Beroviero e Godi de Padua. As tentativas de retirar de Veneza todo este monoplio

comearam pela Alemanha, que a foi buscar alguns artistas e conseguiu desenvolver esta

indstria. Os artistas que aqui estavam transformaram e aperfeioaram os processos de fabrico

e o estilo das obras feitas anteriormente. Veneza fazia-se representar pelas filigranas e os

artistas alemes, por sua vez, apresentavam peas esmaltadas em relevo, nas quais

sobressaam brases e diversas figuras alegricas. Alguns dos artistas que assinaram estas

obras foram: Scaper, Benchat, Keyel e Kunkel.

De seguida de salientar Gaspas Lehman, checoslovaco, que iniciou o fabrico do vidro e

cristal gravado e lapidado. Ao longo do tempo a indstria vidreira espalhou-se por todo o

mundo.

1.1.1. A evoluo

At 1500 a.C., o vidro tinha pouca utilidade prtica e era utilizado principalmente como

adorno. A partir desta poca, no Egipto, comearam a ser produzidos recipientes da seguinte

maneira: a partir do vidro fundido, faziam-se finas tiras que eram enroladas em forma de

espiral em moldes de argila. Quando o vidro arrefecia, tirava-se a argila do interior, obtendo-

se um frasco que, pela dificuldade de obteno, era somente acessvel aos muito ricos.


3

Por volta de 300 a.C., uma grande descoberta revolucionou o vidro: o sopro, que consiste em

colher uma pequena poro de vidro com a ponta de um tubo (o vidro fundido viscoso como

o mel) e soprar pela outra extremidade de maneira a que se produza uma bolha no interior da

massa, que passar a ser a parte interna da embalagem. A partir da, ficou mais fcil a

obteno de frascos e recipientes em geral. Para termos noo da importncia desta

descoberta, basta dizer que, ainda hoje, mais de 2000 anos depois, utiliza-se o princpio do

sopro para moldar embalagens, mesmo nas mais modernas mquinas.

Tambm a partir de gotas, colhidas na ponta de tubos e sopradas, passou-se a produzir vidro

plano. Depois que da bolha estar grande, cortava-se o fundo, deixando a parte que estava

presa no tubo e, com a rotao deste, produzia-se um disco de vidro plano, que era utilizado

para fazer vidraas e vitrais.

No sculo I a.C., os melhores vidros vinham de Alexandria e j eram obtidos por sopro.

Graas contribuio dos romanos, iniciou-se a produo de vidro por sopro dentro de

moldes, aumentando em muito a possibilidade de fabricao em srie das manufacturas.

Foram eles, tambm, os primeiros a inventar e usar o vidro para janelas. Com a queda de

Roma, o vidro praticamente desapareceu da Europa, mas desenvolveu-se em grande escala na

Sria e no Egipto, com a produo de vitrais, lmpadas e outros objectos de fino acabamento.

1.2. Histria da indstria vidreira em Portugal

Tal como a origem do vidro, o incio da histria vidreira no nosso pas no tem uma data

precisa. Os primeiros vidreiros estrangeiros, consta que se fixaram em Portugal no sculo

XVI. Com preciso pode-se abordar a Fbrica do Covo, que se fundou em 1484, talvez uma

das mais antigas e importantes.

Mais tarde, D. Joo V tambm mostrou interesse por esta indstria, fundando tambm uma

fbrica na regio sul de Lisboa com bastante importncia. Esta fbrica entrou em decadncia e

teve que ser transferida para a Marinha Grande. Por volta de 1748, passou a ser administrada

por John Beare. Esta unidade fabril ultrapassou diversas dificuldades, entre as quais, os

mercadores estrangeiros tentaram dificultar a sua laborao para poderem vender para

Portugal os seus produtos. Mas a indstria que aqui se fazia era de boa qualidade, pois

trabalhavam l bons mestres estrangeiros.


4

Deve-se, no entanto, ao Marqus de Pombal o maior impulso na indstria vidreira nacional.

Este impulso tem origem no facto do restabelecer a Real Fbrica de Vidros da Marinha

Grande, passando o alvar a Guilherme Stephens. Passados cerca de 15 anos, a fbrica estava

apta a funcionar nas suas melhores condies, frente da qual Stephens colocou quatro dos

melhores mestres que havia na Inglaterra e cinco genoveses. Quando este administrador

morreu passou a gerir a fbrica o seu irmo e scio Joo Diogo. Tudo prosseguia bem at

morte do seu fundador, em que esta foi falncia, por falta de administradores capazes. No

entanto, o seu fim ainda no era definitivo, pois, em 1928, ela passou para a administrao

directa do Estado e teve a denominao de Fbrica-Escola Irmos Stephens.

Desde esse tempo para c, a indstria vidreira em Portugal tem proliferado pelos diversos

pontos do pas.

1.3. Dificuldades da indstria vidreira nos seus primrdios

Vrias foram as dificuldades com que se defrontaram as fbricas de vidros nacionais. Uma

das maiores foi a concorrncia estrangeira, principalmente o Brasil e a frica. Concorrncia

essa difcil de ultrapassar quando as nossas indstrias estavam atrasadas e tinham que

contratar operrios especializados e competentes que gerissem de forma til o nvel de

desenvolvimento tecnolgico. A dificuldade de obteno dos moldes de ferro a preos baixos

era outra barreira, isto , havia falta de moldagem. Existia tambm carncia de matrias-

primas, as quais tinham que ser importadas. Um problema que ainda se mantm e a falta de

capitais e de combustvel.

Com a queda do imprio Romano verificou-se o declnio da manufactura de vidro, embora se

tivessem preservado as tecnologias e formas estilisticas, como o mosaico. Tornou-se

frequente a aplicao de chapa de vidro em janelas, nomeadamente nos grandes templos

gticos, onde membranas translcidas e coloridas (vitrais) preenchiam os enormes vos dos

edifcios. Os melhores exemplares de vitrais datam dos sculos XII e XIV e foram realizados

em Frana e Inglaterra.


5

De lamentar que as nossas indstrias tenham ainda processos de fabrico h muito

ultrapassados, no fomentando a concorrncia e provocando uma baixa produtividade.

1.4. Produo do vidro plano

No incio do sculo XX, a fabricao do vidro foi sujeita a um aperfeioamento do antigo

sistema do vidro soprado e as vidraas passam a ser feitas pelo processo do cilindro.

Este sistema era feito por meio de ar comprimido que formava um cilindro de mais ou menos

13 mm de comprimento e 1 mm de dimetro, tirado do banho do vidro fundido, que era

resfriado, cortado e esticado. Mas, o produto daqui resultante era de baixa qualidade e era

apenas utilizado em janelas. Mais tarde, no ano 1914, foi inventado o processo Fourcault, que

est representado na seguinte figura.

A debiteuse

B resfriadores da lmina de vidro

C mquina de estirar e recozimento vertical

Figura 1 Processo Fourcault de produo contnua do vidro estirado [1].

O sistema deste mtodo consistia na estirao vertical da lmina de vidro atravs de uma barra

de refractrio com uma ranhura, cujo nome era debiteuse, por onde o vidro sobe at 10/15m

de altura. A traco na parte superior produz estiramento e os roletes laterais de amianto

auxiliam a ascenso.

Existem quatro factores que podem afectar a espessura da lmina de vidro:

a temperatura do vidro na cmara: quanto maior a temperatura menor a espessura; o nvel de debiteuse: quanto mais submersa, mais espessa a lmina;


6

resfriadores: quanto mais prximos do vidro, e menor a temperatura da gua de circulao, mais espessa a lmina;

velocidade do estiramento: quanto mais rpido o estiramento, mais fina a lmina de vidro.

O incio do estiramento feito atirando-se uma lana no vidro fundido e elevando-a

verticalmente. A tenso superficial e a viscosidade faro o vidro segui-la, formando uma

lmina de vidro.

A falta de homogeneidade qumica e trmica que provocam diferenas de viscosidade, as

irregularidades e rachaduras na ranhura da debiteuse, as variaes de temperatura na cmara e

nos resfriadores, as flutuaes na velocidade de estiramento so combinadas para provocar as

ondulaes caractersticas dos vidros estirados. Por ltimo, o vidro passa pela fase de

recozimento, cuja principal funo eliminar as tenses internas que poderiam impedir o seu

corte.

A produo do vidro faz-se atravs da moagem da matria-prima: a slica (proveniente da

areia siliciosa), o xido de clcio (fornecido pelo carbonato de clcio) e xido de sdio

(fornecido pelo sulfato de sdio ou pelo carbonato de sdio). Em seguida, a mistura moda

homogeneizada e cozida num forno. Aps ter perdido toda a gua, junta-se a esta massa o

fundente, que , em geral, constitudo por bocados de vidro finamente modos. A temperatura

elevada at 1200 a 1400 C de acordo com a composio de matria prima. Nesta fase

juntam-se-lhe os aditivos (dixido de mangans, borato de sdio e xido de arsnio) e os

corantes (xidos metlicos), se for o caso de se querer obter vidro colorido. A partir da a

temperatura do forno desce at aos 800 a 400 C, sobre a qual fica pastoso, pronto a ser

moldado.

Muitas vezes necessrio proceder ao recozimento do vidro para melhorar as suas

caractersticas, com vista eliminao das tenses residuais que condicionam a sua resistncia

ao choque.

No recozimento existem duas excepes: as fibras, pois so muito finas e por isso no

requerem recozimento, e alguns produtos domsticos, que j so temperados directamente no

final do processo (o Duralex, por exemplo). O recozimento realizado em fornos tipo tnel,


7

cuja entrada fica perto de onde se faz a conformao, e a sada, no local onde o produto passa

por inspeco e controle da qualidade. A partir da, o vidro est pronto para ser

inspeccionado, embalado ou transformado.

1.4.1. Processo Libbey-Owens

Este processo foi introduzido em 1920. Neste processo o vidro estirado na forma vertical

mas, a dada altura, a lmina curva-se sobre um rolo dobrador, e prossegue na forma

horizontal. Existem dois pares de roldanas refrigeradas para evitar a contraco da lmina.

Como quase tudo este processo apresenta vantagens e desvantagens sobre o processo anterior:

Fourcault.

Como desvantagem podemos referir o facto da superfcie no ser to brilhante devido ao rolo

dobrador. Por outro lado, as vantagens so as seguintes:

no precisa de debiteuse; no apresenta tantas incluses e defeitos e melhor recozido porque essa

regio pode ser maior.

A tanque de estiragem

B resfriadores do vidro

C rolo dobrador

D recozimento horizontal

Figura 2 Processo Libbey-Owens de produo contnua de vidro estirado [1].

1.4.2. Processo Pittsburgh

Processo introduzido por volta de 1925, pela Pittsburgh Plate Glass Company. Este processo

similar ao Fourcault mas a qualidade do produto superior.


8

A diferena est na debiteuse que substituda por um bloco refractrio submerso, o chamado

draw-bar, algumas polegadas abaixo da superfcie da massa fundente. Determinar a linha de

origem da lmina e controlar as correntes de conveco na cmara so as suas funes.

A draw-bar submerse

B resfriador do vidro

C mquina vertical de estiramento e recozimento

Figura 3 - Processo Pittsburgh Plate Glass Company (PPG) [1].

Antigamente o processo utilizado era idntico ao do vidro estirado apenas com mais fases de

rectificao e de polimento.

Figura 4 Processo de fabricao do vidro polido (processo antigo) [1]

A partir da dcada de 50, o processo que passou a ser utilizado na produo do vidro polido

foi o Float. Este fabrico mantinha as mesmas propriedades do Pittsburgh, mas tinha uma

grande vantagem que era a reduo dos custos de produo.


9

Figura 5 Processo Pittsburgh com a introduo do float [1].

O Float processa-se da seguinte forma: o vidro fundido corre para o banho de flutuao e sob

uma atmosfera devidamente controlada a faixa de vidro flutua (float) num banho de estanho

fundido, produzindo uma perfeita planimetria das faces.

Os custos so reduzidos quando os cerca de 20% da espessura do vidro no se perdem durante

o processo de polimento.

1.5. Os fornos

Os fornos tm por funo promover a reaco de fuso dos componentes, clareamento, e

homogeneizao da massa fundida (refino), resultando vidro fundido a uma temperatura

prpria para a moldagem.

Nos fornos contnuos estas fases sucedem-se no tempo, ao longo da extenso do forno.

O forno de crisol o forno utilizado na indstria vidreira para todas as operaes do seu

fabrico. O vidro fundido em crisis de argila refractria que se introduzem no interior do

forno. Actualmente o vidro industrial j no sofre este tipo de tratamento e fundido em

fornos de cuba - so aqueles em que o combustvel est misturado com a matria a fundir. Um

dos exemplos mais importantes deste tipo de fornos so os altos-fornos.


10

Defeitos do vidro:

pedras, ns, intundidos e estrias (m granulao e m mistura); bolhas (falta de afinantes e de temperatura); defeitos de moldagem (temperatura incorrecta); excesso de quebras (resfriamento muito rpido na moldagem); decomposio superficial; diferenas de colorao (variaes nas matrias-primas e temperatura do forno); desvitrificaes.


11

2. Caractersticas gerais e propriedades do vidro

O vidro um material to comum nas nossas vidas que, muitas vezes, nem nos apercebemos o

quanto ele est presente. Porm, basta olharmos nossa volta com um pouco de ateno e

vamos encontr-lo nas janelas, nas lmpadas, na mesa de refeies, em garrafas, copos,

pratos, travessas. Alm disso, muitos estaro a ver tudo isso atravs de culos com lentes de

vidro.

Mas, o que o vidro? E o que faz este material ter tantas aplicaes e continuar a ser usado

em to larga escala ao longo de todos este milhares de anos? Segundo a definio aceite

internacionalmente, "o vidro um produto inorgnico, de fuso, que foi resfriado at atingir a

rigidez, sem formar cristais".

O vidro uma substncia inorgnica, amorfa e fisicamente homognea, obtida por

resfriamento de uma massa em fuso que endurece pelo aumento contnuo de viscosidade at

atingir a condio de rigidez, mas sem sofrer cristalizao (Barsa).

2.1. Composio

Na construo so utilizados os vidros silco-sodo-clcicos so compostos por:

um vitrificante, a slica, introduzida sob a forma de areia ( 70 a 72 %); um fundente, a soda, sob a forma de carbonato e sulfato ( cerca de 14%); um estabilizante, o xido de clcio, sob a forma de calcrio (cerca de 10%); vrios outros xidos, tais como o alumnio e o magnsio, melhoram as propriedades

fsicas do vidro, especialmente a resistncia aco dos agentes atmosfricos;

para determinados tipos de vidro, a incorporao de diversos xidos metlicos permitem a colorao na massa.


12

Uma das razes de o vidro ser to popular e duradouro, talvez esteja na sua anlise, pois os

vidros mais comuns, aqueles usados para fazer os vidros planos e embalagens e que,

tecnicamente, so denominados "silco-sodo-clcicos", tm uma composio qumica muito

parecida com a da crosta terrestre:

xido % na crosta terrestre % nos vidros

comuns SiO2 (slica)

60 74

Al2O3 (alumina) 15 2

Fe2O3 (xido de Ferro) 7 0,1

CaO (clcio) 5 9

MgO (magnsio) 3 2

Na2O (sdio) 4 12

K2O (potssio) 3 1

2.2. Propriedades fsicas

2.2.1. Densidade

As densidades so muito variveis, assim temos:

Cristal ordinrio ..3.33

Vidro para culos 2.46

Vidro ordinrio . ..2.56

Vidro para garrafas ..2.64

Normalmente aceita-se o valor 2.5, o que d uma massa de 2,5 kg por m2 e por mm de

espessura para os vidros planos.


13

2.2.2. Dureza

Para determinar a dureza superficial, isto , a resistncia a ser riscado por outro material,

utiliza-se a escala de MOHS. O vidro tem a dureza 6.5 entre a ORTOSE (6) e o quartzo (7).

2.2.3. Resistncia abraso

16 vezes mais resistente que o granito.

2.3. Propriedades mecnicas

2.3.1. Elasticidade

O vidro um material perfeitamente elstico: nunca apresenta deformao permanente.

No entanto frgil, ou seja, submetido a uma flexo crescente, parte sem apresentar sinais

precursores.

A) Mdulo de YOUNG

o coeficiente E que relaciona o alongamento L sofrido por uma barra de vidro de comprimento L e de seco S, submetida a um esforo de traco F:

SF = L

E * L

E tanto maior quanto mais rgido for o material.

Para o vidro: E = 72 x 10 10 Pa

B) Coeficiente de Poisson (ou coeficiente de contraco lateral)


14

a relao, por unidade de comprimento, entre a contraco transversal e o alongamento de

uma barra de vidro submetida a esforos de traco.

Para o vidro, este coeficiente = 0,22.

2.3.2. Resistncia traco

A resistncia traco varia de 300 a 700 daN/cm2 e depende de:

Durao da carga para cargas permanentes, a resistncia traco diminui em cerca de 40%;

Humidade; diminui em cerca de 20%; Temperatura: a resistncia diminui com o aumento de temperatura; Estado da sua superfcie, funo de polimento; Corte e estado dos bordos; Os componentes e suas propores.

2.3.3. Resistncia compresso

A resistncia do vidro compresso muito elevada, cerca de 1000 N/mm2 (1000 MPa) e no

limita praticamente o campo das suas aplicaes. Em termos prticos significa que para

quebrar um cubo de 1cm de lado, a carga necessria ser na ordem das 10 toneladas.

2.3.4. Resistncia flexo

Um vidro submetido flexo tem uma face a trabalhar compresso e a outra traco. A

resistncia rotura por flexo da ordem de:

40 MPa (N/mm2) para um vidro recozido polido; 120 a 200 MPa (N/mm2) para um vidro temperado (segundo a espessura,

manufactura dos bordos e tipo de fabrico).


15

O elevado valor da resistncia do vidro temperado deve-se operao de tmpera que coloca

as superfcies do vidro em forte compresso.

Tendo em conta os coeficientes de segurana, as tenses de segurana, , habitualmente utilizadas so as indicadas na tabela 1 (em daN/cm2).

Tabela 1 Tenses de segurana flexo de vidros recozidos e temperados [2].

Tipo de vidro Recozido Temperado

Vidros verticais de edifcios 200 500

Cargas

acidentais 170 250

Vid

ros

horiz

onta

is

Cargas

permanentes 60 250

Tabela 2 Propriedades mecnicas comparativas de alguns materiais [2]

Tenso de Rotura

Materiais

Mdulo de

elasticidade

(daN/cm2)

Traco

(daN/cm2)

Compresso

(daN/cm2)

Ao para construo

Cobre laminado

Ferro fundido

Madeira (pinho)

Beto

Vidro recozido

Tijolo

20.6x105

11.3x105

9.8x105

0.98x105

3.5x105

7.2x105

1.05x105

3600 a 5100

1960 a 2260

1180 a 3130

880

30

300

-

-

-

6850 a 8330

490

350

10000

140


16

2.4. Propriedades trmicas

2.4.1. Calor especfico

O calor especfico C de um corpo a quantidade de calor necessria para elevar de um grau,

um kilograma desse material a 20C. Para o vidro, o calor especfico :

C=795 J/Kg.C = 0.22W.h/Kg.C = 0.19 Kcal/.Kg.C

2.4.2. Condutividade trmica

Fluxo de calor a quantidade de calor emitida por unidade de tempo. Exprime-se em watt (w)

ou em kilocaloria por hora (Kcal/h).

A condutividade trmica o fluxo de calor que passa, por hora, atravs de um metro quadrado

de uma parede, com um metro de espessura, para a diferena de 1C de temperatura, entre as

suas duas faces.

Para o vidro: ------------------------------- = 1.16w/m.C ou 1Kcal/h.mC

Material Condutividade trmica (W.m-1.K-1)

Cobre 401

Ferro 53

gua 0,57

Ar (seco) 0,026

Cimento 1,4

Beto 1,28

Vidro 0,72 0,86

Tijolo 0,4 0,8

Madeira 0,11 0,14

Esferovite 0,033


17

2.4.3. Dilatao linear

O coeficiente de dilatao linear de um slido a variao sofrida por uma unidade de

comprimento, ao alterar de 1C a sua temperatura. No intervalo de 20C a 220C, o

coeficiente de dilatao linear do vidro de 9x10 6.

Exemplo: Um vidro com 2m de comprimento, ao ser aquecido 30C, sofrer um aumento de

comprimento de l x l x t =2000 x 9 x 10-6 x 30 = 0,54 mm.

Numa aproximao grosseira pode-se dizer que para um aumento de 100C um vidro com 1

metro de comprimento dilata 1 mm.

Tabela 3 Coeficientes de dilatao linear de diversos materiais [8]

Coeficientes de dilatao linear comparativos Relao aproximada

Madeira (pinho) 4 x 10-6 0.5

Tijolo 5 x 10-6 0.5

Calcrio 5 x 10-6 0.5

Vidro 9 x 10-6 1

Ao 12 x 10-6 1.4

Cimento(argamassa) 14 x 10-6 1.5

Alumnio 23 x 10-6 2.5

Cloreto de

polivinil(PVC) 70 x 10-6 8

2.4.4. Transmisso trmica

As transferncias de calor entre a superfcie de uma parede e o meio envolvente so feitas por

conveco e por radiao. Pelo contrrio, o fluxo de calor no interior da parede ser feito por

conduo. As trocas de calor entre o meio circundante e as superfcies da parede so definidas

atravs dos coeficientes he e hj, de troca superficial das faces exterior e interior,

respectivamente (em Kcal/hmC).


18

2.4.4.1. Radiao solar global

Valores mximos

A intensidade da radiao solar global incidente sobre a superfcie de um vidro depende:

Da latitude geogrfica do local; Da altitude do solo no local; Da estao do ano; Da hora do dia; Da orientao do vidro; Da inclinao do vidro; Da poluio atmosfrica; Do ambiente circundante (sombra projectada sobre o vidro, albedo).

Em Portugal Continental, os valores mximos da radiao solar global so, de uma maneira

geral, os das tabelas 4 e 5.

Superfcies Verticais

Tabela 4 Radiao solar mxima Superfcies verticais [8].

Radiao solar mxima (W/m2)

Superfcies Verticais

Estaes do Ano N E S-E S S-O O

Inverno 90 680 940 1050 920 670

Prim./Out. 150 720 980 790 940 700

Vero 180 900 880 460 800 780


19

Figura 6 Radiao solar global mxima Superfcies verticais [8].

Superfcies inclinadas

Tabela 5 Radiao solar mxima Superfcies inclinadas [8].

Radiao solar global mxima (W/m2)

Superfcies Inclinadas (todas as Estaes e Orientaes excepto o Norte)

90 75 60 45 30 15 0

1050 1100 1150 1150 1150 1100 1100

Radiao solar global mxima (W/m2)

Superfcies Inclinadas (todas as Estaes e Orientaes excepto o Norte)

Estaes do

Ano (90-75) (75-60) (60-45) (45-30) (30-15) (15-0)

Vero 900 1000 1100 1100 1100 1100

Inverno 1050 1100 1100 1050 900 750


20

Figura 7 Temperaturas exteriores no Vero - mximas absolutas [8].

Figura 8 Temperaturas exteriores de Inverno - mnimas absolutas [8].


21

Quando no existe informao sobre a localizao do edifcio, adoptar-se-o os valores das

tabelas 6 e 7.

Tabela 6 Temperaturas exteriores convencionais [8].

Temperaturas exteriores convencionais (C)

Vero 36.5C

Inverno -6.0C

Tabela 7 Temperaturas interiores [8].

Temperaturas interiores convencionais (C)

Vero 25C

Inverno 20C

Tabela 8 Coeficientes de transferncia de calor nas superfcies exterior e interior, he

e hi, convencionais [8].

he e hi

[W/(m2.K)] convencionais

he hi

Vero Inverno Sup. Vert

23 34 8

Valores prticos de he e hi (determinao das temperaturas extremas).

O movimento forado do ar em contacto com o vidro influencia significativamente o valor de

he:

he = 8,23 + 3,33 v 0,036 v2

v = velocidade do vento [m/s]


22

Tabela 9 Temperatura mdia nas superfcies interiores [8].

Os efeitos trmicos sobre os vidros so mais importantes na ausncia de vento (conveco

natural). Neste caso, o valor de he depende da posio do vidro e do sentido do fluxo de calor,

conforme tabela 10.

Tabela 10 Temperatura mdia nas superfcies exteriores por conveco natural [8].

he [W/(m2.K)]

Posio do Vidro Fluxo Calor Vero Inverno

Horizontal Ascendente 7 7.5

Vertical Horizontal 7 7

horizontal Descendente 7 6

Em conveco natural, reter-se-o os valores de hi da tabela 11.

Tabela 11 Temperatura mdia nas superfcies interiores por conveco natural [8].

he [W/(m2.K)]

Posio do Vidro Fluxo Calor Vero Inverno

Horizontal Ascendente 8.5 8

Vertical Horizontal 8 7.5

horizontal Descendente 6.5

hi [W/(m2.K)]

Vero 19

Inverno 29


23

Tabela 12 Resistncia trmica/ Posio do envidraado e do sentido do fluxo de calor

[8].

Resistncia trmica (m2hc/Kcal) Posio do envidraado e sentido do

fluxo de calor 1/hi 1/he 1/hi+1/he

Vertical ou pendente sobre a horizontal 60

e fluxo horizontal 0.13 0.07 0.20

Horizontal ou com pendente sobre a

horizontal 60 e fluxo ascendente 0.11 0.06 0.17

Horizontal e fluxo descendente

0.20 0.06 0.26

Os valores de he da tabela so vlidos para uma velocidade do vento de 10.88 Km/h. Quando a

velocidade aumentar de 10 Km/h, o coeficiente he aumentar 7.5 Kcal/h. m2C..

Quando uma das camadas atravessada pelo fluxo de calor fr constituda por ar, o coeficiente

de condutibilidade trmica variar com a espessura da camada. A tabela 13 fornece esses valores.

Tabela 13 Coeficiente de condutibilidade trmica / Espessura da camada [1].

Espessura

(mm) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

(Kcal/h.m2.C)

.034 .038 .042 .046 .051 .055 .059 .064 .068 .073 .078 .082 .087

e/ .088 .105 .119 .130 .137 .145 .152 .156 .162 .164 .167 .171 .172

Para a velocidade do vento de 40 Km/h os valores de K aumentam de 26% no vidro simples, e

12.6% no vidro duplo. Quer dizer que as perdas calorficas so mais sensveis no vidro

simples do que no vidro duplo. Na prtica, os valores mdios adoptados nos coeficientes para

os principais tipos de vidro em paredes verticais, so os da tabela 14.


24

Tabela 14 Coeficiente de condutibilidade trmica / Tipo de vidro [1]

Tipos de vidro W/m2.C Kcal/hm2

1. Vidros simples

lisos incolores, impressos, armados, atrmicos,

reflectantes e laminados

5,7 4,9

2. Vidros isolantes duplos com caixa de ar de:

6 mm

8 mm

10 mm

12 mm

3,4

3,2

3,1

3,0

2,9

2,8

2,7

2,6

3. Perfilados de vidro impresso em U

painis simples

painis duplos

6,4

3,5

5,5

3,0

2.5. Tenses Trmicas

A fraca condutibilidade trmica do vidro, o reaquecimento ou o arrefecimento parcial do

vidro, conduzem a tenses que podem provocar quebras designadas por trmicas.

O exemplo mais frequente de risco de quebra trmica relativamente aos bordos de um vidro

absorvente montado num caixilho, submetido a uma forte exposio solar e que reaquece

mais lentamente que a superfcie do vidro. No vidro recozido no se devem verificar

diferencias de temperatura superiores a 30 C. Quando se preveja passar este diferencial, ser

necessrio temperar o vidro.


25

2.5.1. Resistncia ao choque trmico

Depende do mdulo de elasticidade, da resistncia traco e do coeficiente de dilatao.

Para o vidro recozido considera-se para o seu valor 60, para o vidro temperado este valor

da ordem de 240 C. a 300 C.

2.5.2. Resistncia ao fogo

O grau de resistncia ao fogo dos elementos de construo determinado de acordo com os

resultados obtidos em ensaios normalizados; as amostras ensaiam-se em fornos que simulam

um incndio. O aquecimento em funo do tempo definido atravs da relao:

T T0 = 345 log. (8t + 1)

em que:

T temperatura do meio envolvente da amostra

T0 temperatura inicial da amostra

t tempo de exposio ao fogo da amostra (em minutos)

A escala de graus atingidos pela amostra exposta a um incndio simulado consta da tabela 15.

Tabela 15 Graus atingidos por elementos de construo exposta a um incndio

simulado [1]

15 min. 30 min. 60 min. 90 min. 120 min. 180 min.

718 C 827 C 925 C 986 C 1.030 C 1.090 C

H quatro critrios para determinar a resistncia ao fogo, baseados em resultados

experimentais:

1. Resistncia mecnica;

2. Isolamento trmico;

3. Estanquidade s chamas;

4. Ausncia de emisso de gases inflamveis.


26

Segundo os critrios assinalados, os elementos de construo classificam-se em trs

categorias:

Elementos estveis ao fogo (s satisfazem o critrio 1) EF Elementos pra-chamas (satisfazem os critrios 1, 3 e 4) PC Elementos corta-fogo (satisfazem os quatro critrios) CF

Os elementos enquadrados nas trs categorias descritas, distinguem-se por graus expressos em

funo do tempo de exposio do ensaio, desde que o material satisfaa nos ensaios durante

tempos pelo menos iguais a: 15 min, 30 min, 60 min, 90 min, 120 min, 180 min, 240 min, 360

min.

Exemplo: um material que satisfaa aos quatro critrios durante 35 minutos ser classificada

em CF 30 min. Se satisfazer aos critrios 1, 3 e 4 durante 68min, ser classificado em PC: 60

min.

Todos os materiais em vidro tm a classificao de materiais incombustveis. Quanto sua

resistncia ao fogo, apresentam a categoria de pra-chamas (PC) e alguns a de corta-fogo

(CF).

Atravs dos ensaios realizados possvel tirar as seguintes concluses:

O vidro recozido parte rapidamente por choque trmico; O vidro temperado resiste melhor, mas a resistncia diminui muito quando se est a

fragmentar, excepto se for de pequenas dimenses;

Nos vidros aramados, a armadura metlica mantm uma certa coeso no vidro, suficiente para assegurar a estanquidade s chamas e retardar o aparecimento de

fractura logo que o vidro entre em fluncia (650/700C.).

Estudos recentes conduziram ao aparecimento de um gel especial perfeitamente transparente

que, colocado entre dois vidros aramados ou temperados, permite constituir um novo conjunto

de qualidades excepcionais, obtendo-se Vidro Corta-fogo. Este gel, posto rapidamente em

contacto com o fogo pelo desaparecimento do vidro exposto, comporta-se como uma barreira

trmica. A temperatura da face protegida eleva-se s lentamente e o conjunto responde ao

clssico corta-fogo.


27

2.6. Propriedade acsticas

2.6.1. Intensidade, presses e nveis acsticos

A fora de um rudo, som fraco ou forte, pode ser caracterizada pela sua intensidade I ou a

sua presso P, medidas respectivamente em W/m2 e em Pascal. Na prtica utiliza-se o nvel de

presso, ou de intensidade, representando numa escala logartmica cuja ordem o patamar de

audio que apresenta os seguintes valores:

Nvel de Intensidade: Li = 10 log IDI I0 =10-12w/m2

Nvel de presso: Lp = 10 log (P2/ P02) = 20 log (P/ P0) P0 =2 x 10-5 pa

A unidade de intensidade, o decibel (dB), o logaritmo de uma relao.

Nota: Se as intensidades acsticas se podem adicionar, o mesmo no acontece aos nveis

acsticos.

Exemplo: duas fontes produzindo cada uma um nvel de 40 db do em conjunto 43 dB (e no

80), isto , um aumento de apenas 3 dB.

Tabela 16 Tipo de som / Local da emisso Grau de intensidade do som [1].

Grau Tipo de som / Local da emisso

0

20-30

30-50

60-80

80-90

90-100

100-110

110-120

130

Menor intensidade sonora perceptvel pelo ouvido humano

Quase silncio jardim tranquilo

Sons de fraca intensidade rua local (zona residencial)

Rudos de conversao restaurantes, edifcios comerciais

Carro elctrico, autocarro, fbricas

Rua de grande trfego, oficina metalrgica

Martelo pneumtico a 3m

Motor de avio a 6m

Incio de sensao dolorosa


28

2.6.2. Frequncia

A frequncia o nmero de vezes que o fenmeno peridico (acstico ou outro) se repete em

cada segundo. Exprime-se em ciclos por segundo (C/S), sendo esta unidade denominada

Hertz (Hz).

O ouvido humano sensvel a sons cujas frequncias esto compreendidas entre 16 e 20.000

Hz.

Na acstica de edifcios s considerado o intervalo de 100 a 5000 Hz dividido em bandas de

oitava (cada frequncia dupla da anterior), ou de 1/3 de oitava.

2.6.3. Transmisso de sons

A transmisso de sons areos atravs das paredes efectua-se simultaneamente de diferentes

maneiras.

Tabela 17 Espessura mnima dos vidros aconselhvel em funo do nvel sonoro [1]

Estas so classificadas, grosso modo::

Transmisso e difraco se a estanquidade no for perfeita; Entrada em vibrao da parede que, deslocando-se e deformando-se, se comporta

como um verdadeiro emissor. Atravs de uma parede no porosa, como o vidro, a

transmisso de um som areo depende essencialmente:

Da sua massa e da sua rigidez; Do seu modo de fixao: rgido ou flexvel.

Pode-se concluir que quanto maiores forem as espessuras e a massa do vidro, por um lado, e

sua descontinuidade caixilharia, por outro, menores sero as vibraes e maior o

isolamento. Os vidros de alta gama devem ser montados em caixilhos de alta performance


29

.

2.6.4. Altura

Permite distinguir um som agudo de um grave, consoante a respectiva frequncia:

entre 16 e 315 Hz: sons graves; entre 400 e 1250 Hz: sons mdios; a partir de 1250 Hz: sons agudos.

2.7. Propriedades espectro fotomtricas (pticas)

2.7.1. Transmisso da radiao atravs do vidro

A radiao solar que atinge a superfcie da terra composta por:

Nvel sonoro do ambiente exterior

Zona calma

(42 dB) Zona pouco ruidosa

(42-62 dB)

Zona muito ruidosa

(62-80 dB)

Tipo

de

Edifcio

Vid

ro

Rec

ozid

o

Vid

ro

Tem

pera

do

Vid

ro

Isol

ante

Vid

ro

Rec

ozid

o

Vid

ro

Tem

pera

do

Vid

ro

Isol

ante

Vid

ro

Rec

ozid

o

Vid

ro

Tem

pera

do

Vid

ro

Isol

ante

Hospitais 5 5 4+4 8 8 4+4 10 10 12+8

Escritrios /

bibliotecas 4 4 4+4 5 5 5+4 6 6 8+6

Escolas 4 6 4+4 5 6 5+4 6 6 8+6

Hotis /

Moradias 3 4 4+4 4 4 4+4 5 5 6+4

Edifcios

Comerciais - 8 - - 8 - - 8 -

Edifcios

Industriais 3 4 - 3 4 - 3 4 -


30

Radiaes visveis, cujos comprimentos de onda esto compreendidos entre 0,38 e 0,75m (1m =10-6m), do violeta ao vermelho;

Radiaes ultravioletas invisveis, com comprimentos de onda que vo de 0,3 a 0,38m;

Radiaes infravermelhas curtas, igualmente invisveis, de comprimentos de onda entre 0,75 a 2,5 m.

As percentagens respectivas de cada tipo de radiao relativamente radiao total so,

aproximadamente:

Radiaes visveis: 50%; Radiaes ultravioletas: 3%; Radiaes infravermelhas: 47%.

Acima de 2,5 m existem as radiaes infravermelhas longas que, no sendo emitidas pelo sol, correspondem emisso de todos os corpos previamente aquecidos por ele, em particular

o solo, as paredes das casas, etc..

Cada uma destas trs categorias de radiao so em parte transmitidas, reflectidas e

absorvidas pelos vidros em propores diferentes e muito variveis conforme o tipo de vidro.

O vidro incolor transparente na proximidade da radiao ultravioleta, aproximadamente

90% da radiao visvel e 80% da radiao infravermelha curta. , pelo contrrio,

praticamente opaco radiao infravermelha longa. Esta propriedade confere ao vidro a sua

utilizao em estufas, pois permite a entrada da radiao calorfica conservando-a depois no

interior.

Do mesmo modo que numa estufa, a temperatura de uma pea aquecida pelo sol subir

rapidamente se as janelas estiverem fechadas, o ambiente tornar-se- assim, desconfortvel.

Daqui surge a necessidade de controlar o aquecimento solar.


31

2.7.2. Transmisso luminosa

Uma primeira caracterstica dos vidros o factor de transmisso luminosa, relao entre o

fluxo luminoso que atravessa o vidro e o fluxo incidente. Este factor intervm somente na luz

visvel, no sendo, por isso, suficiente para apreciar o comportamento dum vidro radiao

global. Com efeito, falta a aco dos raios infravermelhos que so portadores duma energia

calorfica importante, como se viu anteriormente, sendo absorvidos em propores muito

variveis segundo os diferentes tipos de vidro.

O factor de reflexo luminosa a relao entre o fluxo luminoso reflectido e o fluxo

incidente. As tabelas indicadas no anexo IV do, para cada tipo de vidro e para a luz natural,

estes dois factores sob uma incidncia normal. De notar que estes factores so dados a ttulo

indicativo como ordem de grandeza, pois podem surgir ligeiras alteraes em funo do

fabrico.

2.7.3. Transmisso energtica

Uma segunda caracterstica dos vidros, que tem em conta com maior preciso o seu

comportamento sob a radiao solar, o factor de transmisso energtica, isto , a relao

entre o fluxo energtico que atravessa o vidro e o fluxo incidente (visvel ou invisvel). Os

factores de reflexo e absoro energtica so as relaes entre os fluxos energticos

reflectidos ou absorvidos e o fluxo da energia incidente.

Conforme as percentagens de raios infravermelhos absorvidos forem iguais, superiores ou

inferiores s percentagens de luz visvel absorvida, assim os factores de transmisso

energtica sero respectivamente iguais, superiores ou inferiores aos factores de transmisso

luminosa.

O factor de transmisso energtica, com maior interesse que o factor de transmisso luminosa,

no ainda suficiente na prtica. Isto porque a parte da radiao solar absorvida pelos vidros

aquece estes ltimos e a energia calorfica, assim produzida, distribuda pelos dois meios

ambientes de um e do outro lado do vidro. Para o exterior, a energia rapidamente dissipada

mas, para o interior ela ir adicionar-se energia que penetrou por transmisso directa.


32

2.7.3.1. Factor Solar

a razo entre a energia total que atravessa determinado material e a energia solar incidente.

Esta energia total a soma da energia cedida pelo vidro ao ambiente interior, como

consequncia do seu aquecimento por absoro energtica. As tabelas que se podem consultar

no anexo IV, mostram os factores solares de diferentes tipos de vidros em funo dos factores

de transmisso energtica. O factor solar depende da posio do sol e das condies

exteriores, tal como a intensidade de conveco natural favorecida pelo vento. Para o clculo

do factor solar considera-se:

O sol 30 acima do horizonte num plano perpendicular fachada; As temperaturas ambientes, interior e exterior, so iguais entre si; Os coeficientes de troca de energia do vidro para o exterior de 23W/mC e para o

interior de 8W/m2C. O conceito de factor solar aplicado igualmente aos vidros

associados a outras proteces solares. Deste modo, para vidros com estores temos as

seguintes caractersticas energticas (estores interiores e estores exteriores):

reflexo:0,40; absoro:0,50; transmisso:0,10.

2.8. Cores

Uma das caractersticas mais interessantes do vidro a sua cor. Os vidros podem-se

apresentar desde o mais puro incolor at infinitas cores, que tambm podem variar desde uma

leve tonalidade at a total opacidade. A cor do vidro pode ter uma funo apenas esttica, e

no por isso menos importante. Basta lembrarmo-nos dos vitrais e de todas as peas artsticas

e decorativas que nos causam prazer em admirar. Em questes de marketing a cor tambm

muito importante pois ajuda muito na escolha do produto.

Um exemplo so os frascos de perfumes que existem nas mais diferentes formas e cores para

chamar a ateno dos clientes. Alm da funo esttica, a cor do vidro tem tambm uma

funo utilitria. Quando um vidro apresenta uma determinada cor porque ele contm na sua

composio qumica alguns elementos que interferem ou filtram a luz que sobre ele est a

incidir. Por exemplo, uma garrafa verde porque a luz do sol ou a luz artificial que incide

nela, que contm todas as cores, ao atravessar o vidro, que no caso contm cromo, filtrada,


33

passando somente a poro verde da cor sendo as demais retidas. por esta razo que vemos

a garrafa verde.

Dependendo dos elementos que introduzimos na composio do vidro, este filtra a luz,

deixando passar alguns raios e retendo outros. Por isso se utilizam garrafas mbar para

cerveja ou verde para o vinho, pois estes vidros impedem a passagem de certas radiaes

(ultravioleta), que estragariam os produtos. O vidro o nico material que possibilita a

visualizao do produto que ele contm, ao mesmo tempo que o protege contra radiaes que

o deteriorariam.

No caso dos vidros planos das janelas, dos prdios ou veculos, utiliza-se o mesmo princpio.

Colora-se o vidro de maneira a que ele impea a passagem da radiao responsvel pelo

aquecimento (infravermelha) mas permita a passagem da luz visvel, possibilitando a viso

atravs das janelas.

Desta maneira, o ambiente aquece menos e ao mesmo tempo no se torna necessrio utilizar

iluminao artificial durante o dia, economizando energia na iluminao e no ar

condicionado. Este tambm o princpio dos vidros reflexivos, que so utilizados nos prdios

modernos, atravs dos quais durante o dia parecem um enorme espelho. Na verdade, alm de

bonitos, estes vidros reflectem boa parte da radiao solar que de outra forma estaria a entrar e

a aquecer o ambiente.

2.8.1. O efeito do ferro na cor

O ferro encontra-se no vidro no estado tri-valente (Fe2O3), que o mais oxidado (+) e no

estado bi-valente (FeO) que o mais reduzido (-).

O efeito corante do FeO de cinco ou seis vezes mais que o Fe2O3. Portanto, mais desejvel

manter o mximo de ferro no estado de Fe2O3. Este Fe2O3 impacta ao vidro uma tonalidade

ligeiramente amarela esverdeada e o FeO d uma tonalidade mais azulada, somente mais

intensa para a mesma quantidade.


34

2.8.2. O efeito do crmio na cor

O xido crmio (Cr2O3) agente corante primrio para todos os vidros verdes, uma vez que o

crmio d uma grande colorao de verde ao vidro branco. O crmio no estado reduzido

(Cr2O3) d uma tonalidade fortemente esverdeada ao vidro, enquanto que o crmio no estado

oxidado (Cr2O3) d uma cor mais amarela esverdeada. O mesmo acontece com o ferro em que

o crmio se incorpora no vidro pelas matrias primas, caco e outras contaminaes.

2.8.3. Descolorao do vidro branco

A descolorao do vidro branco, na realidade, uma mistura das tonalidades verdes

impregnadas pelo ferro e cromo com materiais. Actualmente esto disponveis agentes

corantes que neutralizam o verde, dando ao vidro uma tonalidade menos questionvel. Os

agentes oxidantes tambm so utilizados para manter o estado de oxidao sob controlo. Os

materiais descolorantes mais comuns utilizados so o selnio, o qual por ele prprio d um

aspecto rosado ao vidro, e o cobalto que d ao vidro uma tonalidade azulada. Estes materiais

utilizam-se juntos em diferentes propores para obter a tonalidade de cor aceitavelmente

pretendida.

2.8.4. Cor mbar

A cor mbar formada pela combinao dos ies Fe3+ e S- junto com os ies Na+. Apesar da

cor envolver ies oxidantes e redutores, o vidro mbar fortemente reduzido. Isto devido ao

estado de valncia do enxofre que muda mais facilmente que os ies de ferro ou sdio.

Portanto, enquanto praticamente todo o enxofre se reduz, apenas cerca de 85% do ferro

reduzido e todo o sdio permanece oxidado.

A cor mbar controla-se observando o nvel de redox, geralmente com uma fonte de carvo.

Adicionando mais carvo reduz-se mais o enxofre de sulfeto (S-) e escurece a cor. No entanto,

deve existir suficiente Fe2O3 (presente) para se poder combinar com o S- e formar a cor

central. De facto, com mais Fe2O3 presente, requer-se menos S- para chegar ao ponto.


35

Isto importante porque um nvel baixo de enxofre dissolvido significa que estar menos

propenso a produzir bolhas. As experincias mostram que o ferro total, expressado como

Fe2O3, deve estar entre 0,28 a 0,30% em peso. Como a cor mbar depende do redox do vidro,

qualquer coisa que mude o nvel do redox afectar a cor. Os agentes oxidantes, tais como

sulfato de sdio, gesso, etc., clareiam a cor, enquanto os agentes redutores como carvo e

alumnio metlico o escurecem. Como o Fe2O3 est envolvido, o ferro metlico geralmente

provoca manchas escuras no vidro mbar.

Ao se agregar ao vidro mbar um agente redutor potente, ou ainda uma grande quantidade de

um agente redutor normal, pode-se clarear a cor em vez de escurec-la. Isto acontece porque,

aps reduzir todo o enxofre, o agente redutor comea a afectar o Fe2O3, reduzindo-o para

FeO. Isto deixa Fe2O3 insuficiente para formar os centros de cor e a cor clareia. O vidro est

agora super reduzido. As tentativas para escurecer a cor com adies de carvo resultam em

clareamentos da mesma. O passo apropriado retirar carvo ou adicionar um agente oxidante,

como sulfato de sdio.

Aumentar a utilizao de caco no mbar, s vezes, reduz o vidro mbar. O caco mbar contm

to baixos teores de enxofre, grande parte dele j reduzido, que no existe suficiente sulfeto

presente para refinar o vidro e permanecer reduzido pelos contaminantes do prprio caco.

Frequentemente tem-se observado que necessrio aumentar o sulfato de sdio quando o

nvel de caco atinge 50% ou mais.

2.8.5. Cores verdes

Todas as cores verdes contm Cr2O3 em algum nvel. A cor actual depende da quantidade de

Cr2O3 e outros corantes especficos para uma determinada cor verde particular que se deseje

fabricar. Por exemplo, o verde esmeralda contm perto de 0,125% de Cr2O3, enquanto o verde

georgia contm perto de 0,018% de Cr2O3 e 0,002% de CoO. O verde gergia uma cor

muito menos intensa que o verde esmeralda e tem uma tonalidade azulada.

O verde champanhe contm perto de 0,20% de Cr2O3, 0,01% de CoO, e perto de 0,025% de

NiO. O xido de nquel absorve quase uniformemente no espectro visvel pelo que confere

uma tonalidade cinza ao vidro. Todos os vidros verdes mencionados tm praticamente o


36

mesmo redox que o vidro branco, ou seja, perto de +10. Tambm existem vidros verdes que

absorvem a luz na parte ultravioleta do espectro, isto , menos que 400nm de comprimento de

onda. No passado, isto obtinha-se utilizando CrO3 como corante e mantendo o vidro

fortemente oxidado.

Devido toxicidade de Cr6+ e a dificuldade em refinar um vidro fortemente oxidado

desenvolveu-se um mtodo diferente. O vidro verde champanhe, absorvente do ultravioleta,

tem um redox de aproximadamente 5.

A absoro ultravioleta se deve a uma cor levemente mbar que se mascara com 0,20%

Cr2O3. No se utiliza xido de nquel. A leve cor mbar e o redox negativo se obtm

utilizando caco mbar.


37

3. Tipos de vidros e derivados

3.1. Diferenas entre vidro estirado, float e cristal

Poucas so as diferenas entre o vidro estirado, o cristal e o vidro float, tanto no que diz

respeito sua composio qumica quer sua resistncia mecnica. Grandes diferenas

residem na aparncia e nas propriedades pticas. O vidro estirado e o vidro float,

principalmente em espessuras maiores, apresentam ondulaes que so visveis e que

produzem distores de imagens.

No cristal no so visveis ondulaes superficiais, porque tm menor percentagem de

defeitos e, por sua vez, tambm no produzem distoro de imagens devido ao paralelismo

das suas faces.

O verdadeiro cristal empregue no fabrico de artigos de decorao e no na indstria da

construo civil devido s suas caractersticas. um vidro com excelentes caractersticas de

brilho e transparncia. Este brilho consequncia do chumbo que aumenta grandemente o

ndice de refraco do vidro.

Contudo, a tecnologia actual de fabrico limita a nveis quase imperceptveis os inconvenientes

dos vidros estirados e float.

3.2. Vidro Impresso

Este tipo de vidro surgiu quando se desenvolveu o processo pelo o qual o vidro emerge do

forno e passa atravs de dois rolos, um dos quais possui um desenho gravado na superfcie.

Esse desenho transmite-se ao vidro e d-se o recozimento, o arrefecimento e, de seguida,

cortado.

Este tipo de vidro tem uma similar composio qumica, translcido, com figuras ou

desenhos, numa s ou em ambas as faces. A resistncia mecnica deste vidro aumentada se

tambm for temperado.


38

Figura 9 Fabricao do vidro impresso [1].

A utilizao deste tipo de vidro destinado a locais ou situaes que necessitem de

privacidade sem comprometer a quantidade de luz no local que o vidro deixa passar. A

facilidade de manuteno e limpeza so pontos a ter em conta, aquando da escolha do vidro.

Este vidro muitas vezes utilizado em portas, janelas, divisrias, fachadas, casas de banho,

entre outros.

As duas tabelas que se podem consultar no anexo I mostram a variedade de tipos e

acabamentos existentes no mercado.

3.3. Vidro plano polido

um vidro transparente cujas faces so polidas e sem distoro de viso, isto , possvel ver

os objectos atravs dele, ou reflectidos pela sua superfcie em qualquer ngulo.

Diferencia-se do vidro plano liso pela perfeio das suas superfcies polidas isentas de

ondulaes, permitindo uma viso indeformada dos objectos atravs dele.

Classificam-se, segundo a qualidade, em trs grupos:

Vidraa: envidraamento fino, vitrinas, mostrurios;


39

Seleccionado: espelhos, pra-brisas, vidraas especiais; Espelhamento: espelhos de luxo e decorao.

O polimento aplicado aps a laminao e aps ainda a eliminao de ondulaes e defeitos

superficiais atravs de um processo rotatrio com aplicao de discos de desbaste. O

polimento propriamente dito feito com discos de madeira coberto com feltro e impregnados

com uma suspenso de xido de ferro. A aplicao destes discos de desgaste e de polimento

pode tambm ser feito sobre ponto contnuo sobre mesas rectangulares.

3.4. Vidros coloridos ou termo-absorventes

Alm do aspecto esttico, podem reduzir o consumo energtico de uma construo. Estes

vidros reduzem a energia radiante transmitida pelo sol, quer reflectindo a radiao solar antes

de entrar na habitao, quer absorvendo-a no corpo do vidro.

Os vidros termo absorventes so produzidos pela introduo de xidos metlicos na massa do

vidro, que produzem cores variadas e reduzem a transmisso solar, aumentando a absoro do

vidro.

O espectro solar composto de trs partes distintas: ultravioleta, luz ou espectro visvel e

infravermelho. A energia ultravioleta representa apenas 2 % da energia solar e causa

descolorao de tapetes, cortinas, mveis, queimaduras solares, entre outros, sendo invisvel.

Por outro lado, a luz que representa 45 % da energia solar a poro de energia qual a retina

sensvel. Em ltimo, a energia infravermelha que compreende comprimentos de onda

elevados em relao s outras energias, corresponde a 53 % da energia solar e tambm

invisvel. Todas elas so convertidas em calor.

Conclui-se que a escolha do vidro importante para minimizar o consumo de energia

elctrica para iluminao e refrigerao, ou aquecimento. No anexo V, poder-se- ver uma

figura que mostra como os raios solares atingem uma vidraa e as suas repercusses.


40

Em comparao, permite-nos concluir que o vidro polido (6mm), com colorao bronze e

superfcie reflectante, permite a passagem de apenas 52 % da energia solar, enquanto que o

vidro verde (6 mm) deixa passar 61% e o vidro incolor 83 %.

Figura 10 Grfico espectro solar [1].

Estudos mostram os benefcios da luz natural nos humanos, da a importncia da utilizao do

vidro como separao do exterior. As construes com muita luz natural podem reduzir o

consumo de energia, melhorando a qualidade da iluminao. A iluminao artificial pode

representar 50 % do consumo total de energia.

Nos locais mais quentes devem ser utilizados vidros termo absorventes, enquanto que em

locais frios o melhor ser utilizar vidros incolores que deixam passar o mximo de

iluminao.

3.5. Espelhos

Em tempos antigos, os espelhos consistiam em metais polidos, geralmente o bronze. Alguns

espelhos de vidro revestidos de estanho e prata tambm foram encontrados. Na Idade Mdia,

embora o processo de revestimento do vidro com finas camadas metlicas fosse conhecido,

predominavam, quase que exclusivamente, os espelhos de metais polidos como o ao, a prata

ou ouro. Alguns espelhos de vidro foram fabricados em Nurenberg em 1373, e pequenos


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espelhos foram produzidos antes de 1500.A fabricao de espelhos como conhecemos hoje

teve incio em Veneza. Em 1507, dois cidados de Murano obtiveram o privilgio exclusivo

de produzir espelhos por um perodo de 20 anos. Em 1564, os fabricantes de espelhos de

Veneza uniram-se formando uma associao e, pouco tempo depois, os espelhos de vidro

passaram a substituir os espelhos metlicos.

No inicio, os espelhos eram fabricados soprando-se um cilindro de vidro, cortando-o

longitudinalmente ao meio e alisando-o sobre uma superfcie de pedra. O vidro era, em

seguida, polido cuidadosamente. Ao lado, numa superfcie plana, uma lmina de estanho

polido era colocada sobre uma manta e despejava-se mercrio sobre ela, aplicando-se,

posteriormente, uma folha de papel sobre o mercrio. Em seguida, o vidro polido era

cuidadosamente assentado sobre o conjunto, retirando-se antes a folha de papel, a fim que

uma superfcie limpa de mercrio entrasse em

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