Capítulo 21
Vidros
Eduvaldo Paulo Sichieri - USP São
Carlos
Rosana Caram - USP São Carlos
Joaquim Pizzutti dos Santos -UFSM
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Definição de Vidro
• 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).
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Definição de Vidro
Figura 1 – Diagrama temperatura versus volume representando processos de solidificação e
formação de vidros.
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Composição do Vidro
Quadro 1 – Composição da mistura do vidro float incolor (Fonte: CEBRACE, sd.).
Produtos minerais
Mistura
Vitrificável
SiO2
(areia)
CaCO3
(calcário)
100%
57,46%
10,56%
CaMg(CO3)
2
Produtos químicos
Na2O.Al2O
3
(dolomita)
(feldspato)
9,88%
2,96%
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Na2CO3
(Barrilha)
Na2SO4
16,46%
2,96%
Composição do Vidro
Quadro 2 – Composição final do vidro float incolor (Fonte: CEBRACE, sd.).
SiO2
K2O
Al2O3
Na2SO4
MgO
CaO
72%
0,3%
0,7%
14%
4%
9%
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Estrutura do Vidro
Figura 2 – Unidade básica da rede de sílica. (a) Representação tri-dimensional; (b)
Representação bi-dimensional
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Estrutura do Vidro
•b)
•a)
Figura 3 – Representação bidimensional do cristal de sílica (a), e da sílica vítrea (b). (Fonte:
Higgins, 1977).
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Estrutura do Vidro
Figura 4 – Representação bidimensional de vidro de carbonato de sódio (Fonte: Higgins,
1977).
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Classificação dos vidros
Quadro 3 – Resumo da classificação dos vidros , segundo NBR NM 293 (ABNT, 2004).
Tipo
Forma
Transparê
ncia
Acabamento
Transpare
nte
Translúcid
o
Opaco
-Liso
-Polido
-Impresso
-Impresso anti-reflexo
-Serigrafado
-Fosco
-Metalizado ou Refletivo
-Vidro de baixa emissividade
ou Low E
-Gravado
-Esmaltado
Recozido
Temperado
Laminado
Aramado
Duplo ou
insulado
Plano
Plano de
segurança*
Curvo
Endurecido**
Perfilado
Ondulado
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Coloração
Incolor
Colorido ou
absorvente
Colocaç
ão
Caixilho
s
Autoport
antes
Mista
Vidros metalizados ou refletivos
Figura 5 – Esquema de produção do vidro refletivo (a) a vácuo e (b) pirolítico (Fontes:
Granqvist, 1991 e Caram, 1998).
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Vidro duplo ou insulado
Figura 6 – Vidro Isolante (Fonte: Caram, 2002).
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
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
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Superwindows
Figura 7 – Ilustração de uma super janela: vidro triplo, inserção de gás inerte e película de
baixa emissividade (Fonte: Caram, 2002).
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Materiais cromogênicos ativos: cristais
líquidos e eletrocrômicos
Figura 8 – Influência elétrica no alinhamento molecular em cristais líquidos (Fonte: Caram,
1998).
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
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).
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
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.
Espessuras Nominais, em mm
Tipo de Vidro
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
Vidro recozido estirado incolor
X
X
X
X
Vidro recozido float incolor
X
X
X
X
7,0
8,0
10,0
X
X
X
X
X
X
X
X
12,0
15,0
19,0
X
X
X
X
X
Vidro recozido impresso, incolor
ou colorido.
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
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Vidro fosco
Vidro termorrefletor
Vidros impressos e vidros de
segurança aramados[1]
X
X
X
X
X
X
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Cálculos de espessura dos vidros
e / b
Pressão do vento em Kg/m2
160 – Acima de 100m
126 – de 60 a 100m
100 – de 20 a 60m
76 – de 6 a 20m
60 – até 6m de altura
a / b
Figura 10 – Diagrama para cálculo preliminar da espessura de uma chapa de vidro segundo a
pressão do vento.
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
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
Tensão admissível de
flexão
Coeficiente de Poisson:
- Para o vidro recozido: σ = (40 ± 5) MPa
- Para o vidro de segurança temperado: σ = (180
± 20)Mpa
- Para o vidro recozido: σ = (13 ± 2) Mpa
•- Para o vidro temperado : σ = (60 ± 4) Mpa
0,22
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
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
20ºc
λ = (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
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
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
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Propriedades acústicas
Quadro 9 – Índice de redução acústica de vidros duplos com câmara de ar (Rw) (Fonte: Scherer, 2005).
Espaçamento entre vidros (mm)
Espessura Total de lâminas de vidro
(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
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Propriedades óticas
Ultravioleta
Figura 11 – Efeitos físicos e biológicos da radiação ultravioleta (Fonte: Caram, 1998).
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
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).
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Reflexão, refração, absorção e transmissão
Figura 13 – Propriedades óticas da luz quando incidindo sobre um material transparente
(Fonte: Fanderlik, 1983, p. 61).
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
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
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
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).
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
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).
Livro: Materiais de Construção Civil
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia