vidros - universidade tecnológica federal do paraná utfpr
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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