Materiais de Construção - Ibracon - C21

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

Eduvaldo Paulo Sichieri - USP São Carlos

Rosana Caram - USP São CarlosJoaquim Pizzutti dos Santos -UFSM

Vidros

Capítulo 21


• Por vidro entende-se um produto fisicamente homogêneo obtido pelo resfriamento de uma massa inorgânica em fusão, que enrijece sem cristalizar através de um aumento contínuo de viscosidade.

• Excluindo-se as substâncias orgânicas que possuam propriedades análogas (polímeros termoplásticos), industrialmente pode-se restringir o conceito de vidro aos produtos resultantes da fusão pelo calor de óxidos inorgânicos ou seus derivados e misturas, tendo como constituinte primordial 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).

Definição de Vidro


Definição de Vidro

Figura 1 – Diagrama temperatura versus volume representando processos de solidificação e formação de vidros.


Composição do Vidro

Quadro 1 – Composição da mistura do vidro float incolor (Fonte: CEBRACE, sd.).

Produtos minerais Produtos químicos

Mistura Vitrificável

SiO2(areia)

CaCO3(calcário)

CaMg(CO3 )2

(dolomita)

Na2 O.Al2 O3

(feldspato)

Na2 CO3(Barrilha) Na2 SO4

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


Composição do Vidro

Quadro 2 – Composição final do vidro float incolor (Fonte: CEBRACE, sd.).

SiO2 K2 O Al2 O3 Na2 SO4 MgO CaO

72% 0,3% 0,7% 14% 4% 9%


Estrutura do Vidro

Figura 2 – Unidade básica da rede de sílica. (a) Representação tri-dimensional; (b) Representação bi-dimensional


Estrutura do Vidro

Figura 3 – Representação bidimensional do cristal de sílica (a), e da sílica vítrea (b). (Fonte: Higgins, 1977).

•a) •b)


Estrutura do Vidro

Figura 4 – Representação bidimensional de vidro de carbonato de sódio (Fonte: Higgins, 1977).


Classificação dos vidros

Quadro 3 – Resumo da classificação dos vidros , segundo NBR NM 293 (ABNT, 2004).

Tipo Forma Transparê ncia Acabamento Coloração Colocaç

ão

Recozido

PlanoPlano de segurança*CurvoEndurecido**PerfiladoOndulado

Transpare nteTranslúcid oOpaco

-Liso-Polido-Impresso-Impresso anti-reflexo-Serigrafado-Fosco-Metalizado ou Refletivo-Vidro de baixa emissividade ou Low E -Gravado-Esmaltado

IncolorColorido ou absorvente

Caixilho sAutoport antesMista

Temperado

Laminado

Aramado

Duplo ou insulado


Vidros metalizados ou refletivos

Figura 5 – Esquema de produção do vidro refletivo (a) a vácuo e (b) pirolítico (Fontes: Granqvist, 1991 e Caram, 1998).


Vidro duplo ou insulado

Figura 6 – Vidro Isolante (Fonte: Caram, 2002).


Superwindows

Quadro 4 – Transmitância Térmica Total (U) para vidraças com caixilhos múltiplos.

Tipo de Envidraçamento U (W/m2 oC)

Vidro duplo: 12,7mm; ar. 2,72

Vidro duplo: 12,7mm; ar; e = 0,20*. 2,21

Vidro duplo: 12,7mm; ar; e = 0,10*. 2,10

Vidro duplo: 12,7mm; argônio; e = 0,10*. 1,93

Vidro triplo: 12,7mm; argônio; e = 0,10* duas faces. 1,30

Vidro quádruplo: 6,4mm; kriptônio; e = 0,10* duas faces. 1,25

* emissividade da película low-e (Fonte: Caram, 2002


Superwindows

Figura 7 – Ilustração de uma super janela: vidro triplo, inserção de gás inerte e película de baixa emissividade (Fonte: Caram, 2002).


Materiais cromogênicos ativos: cristais líquidos e eletrocrômicos

Figura 8 – Influência elétrica no alinhamento molecular em cristais líquidos (Fonte: Caram, 1998).


Materiais cromogênicos ativos: cristais líquidos e eletrocrômicos

Figura 9 – Esquema de janela eletrocrômica: 1 e 7 Vidro; 2 e 6 condutor transparente; 3 reservatório de íons; 4 eletrólito; 5 filme eletrocrômico (Fonte: Sichieri, 2001).


Apresentação comercial dos vidros Dimensões de fabricação

Quadro 5 – Espessuras nominais das chapas referentes ao tipo de vidro, segundo NBR 11706/1992. Os vidros laminados são compostos com as dimensões apresentadas neste quadro.

Tipo de VidroEspessuras Nominais, em mm

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 10,0 12,0 15,0 19,0

Vidro recozido estirado incolor X X X X X X X

Vidro recozido float incolor X X X X X X X X X X

Vidro recozido impresso, incolor ou colorido. X X X X X

Vidro termoabsorvente, recozido ou temperado,

estirado ou float.X X X X X

Vidro temperado ou float incolor X X X X X X

Vidro fosco X X X X X X X X X X

Vidro termorrefletor X X X X X X

Vidros impressos e vidros de segurança aramados[1] X X X X X


Cálculos de espessura dos vidros

60 – até 6m de altura

76 – de 6 a 20m

100 – de 20 a 60m

126 – de 60 a 100m

160 – Acima de 100m

Pressão do vento em Kg/m2

a / b

e / b


76 – de 6 a 20m

100 – de 20 a 60m

126 – de 60 a 100m




76 – de 6 a 20m

100 – de 20 a 60m

126 – de 60 a 100m



76 – de 6 a 20m

100 – de 20 a 60m

126 – de 60 a 100m



a / b

e / b

Figura 10 – Diagrama para cálculo preliminar da espessura de uma chapa de vidro segundo a pressão do vento.


Características físicas dos vidros

Quadro 6 – Propriedades mecânicas dos vidros comuns, segundo NBR 11706/1992 (ABNT, 1992).

Massa específica Ρ

= 2500 ±

50 kg/m3

Dureza ±

6,5 Mohs

Módulo de elasticidade E = (75000 ±

5000) MPa

Tensão de ruptura à flexão

- Para o vidro recozido: σ

= (40 ±

5) MPa- Para o vidro de segurança temperado: σ

= (180 ±

20)Mpa

Tensão admissível de flexão

- Para o vidro recozido: σ

= (13 ±

2) Mpa•- Para o vidro temperado : σ

= (60 ± 4) Mpa

Coeficiente de Poisson: 0,22


Características físicas dos vidros

Quadro 7 – Propriedades térmicas dos vidros comuns, segundo NBR 11706/1992 (ABNT, 1992).

Calor específico entre 20ºc e 100ºc C = 0,19 Kcal/KgºC

Coeficiente de condutibilidade térmica a

20ºcλ

= (0,8 a 1) Kcal/mhºC

Condutibilidade térmica da lã de vidro λ

= 0,045 Kcal/mhºC

Resistência ao choque térmico

Depende do módulo de elasticidade, resistência à tração e do coeficiente de dilatação. É da ordem de 60oC (resiste

mais ao choque calor-frio que ao contrário).

Coeficiente de dilatação linear entre 20ºc e 220 ºc Α

= 9 x 10-6 ºC-1


Propriedades acústicas

Quadro 8 – Índice de Redução Acústica (Rw) de vidros planos comuns (Fonte: SAINT-GOBAIN GLASS, 2000, p. 538).

Espessura (mm)

Massa Superficial (kg/m2)

Rw (dB)

3 7,5 29

4 10 30

5 12,5 30

6 15 31

8 20 32

10 25 33

12 30 34

15 37,5 36

19 47,5 37


Propriedades acústicas

Quadro 9 – Índice de redução acústica de vidros duplos com câmara de ar (Rw) (Fonte: Scherer, 2005).

Espessura Total de lâminas de vidro (mm)

Espaçamento entre vidros (mm)

20 50 100 150

Índice de Redução Acústica Rw (Db)

12 31 33 33 33

14 32 33 33 34

16 33 34 34 34


Propriedades óticas Ultravioleta

Figura 11 – Efeitos físicos e biológicos da radiação ultravioleta (Fonte: Caram, 1998).


Propriedades óticas Infravermelho

Figura 12 – Curva de transmissão esperada para um vidro ideal, em regiões com clima quente, como redutor da radiação solar (Fonte: Caram, 1998).


Reflexão, refração, absorção e transmissão

Figura 13 – Propriedades óticas da luz quando incidindo sobre um material transparente (Fonte: Fanderlik, 1983, p. 61).

η 1

η 1

η 2


Reflexão, absorção e transmissão

Quadro 10 – Índice de refração e coeficiente de absorção para diferentes cores de vidros frente à radiação solar (Fonte: Santos, 2002).

Cor do vidro base

Índice de refração

(n)

Coef. de absorção

Total (at = m-1)

Coef. de absorção

Visível (avis = m-1)

Incolor 1,62 19,8 7,6

Verde 1,62 100,0 48,0

Bronze 1,62 102,0 95,3

Cinza-fumê 1,62 124,0 114,3

Azul 1,62 154,0 98,0


Influência do ângulo de incidência nas características óticas dos vidros

Figura 14 – Variação das características óticas do vidro plano comum incolor com o ângulo de incidência (Fonte: Santos, 2002, p. 162).


Relação do conforto visual e térmico com as características óticas dos vidros

Figura 15 – Processos de ganhos de calor através da superfície transparente (Fonte: Lim et al., 1979, p. 228 – adaptada).ângulo de incidência (Fonte: Santos, 2002, p. 162).

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