cap21 - Vidros na construção civil

Prévia do material em texto

Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Eduvaldo Paulo Sichieri - USP São 
Carlos
Rosana Caram - USP São Carlos
Joaquim Pizzutti dos Santos -UFSM
Vidros
Capítulo 21
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• 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
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 Produtos químicos
Mistura 
Vitrificável
SiO2
(areia)
CaCO3
(calcário)
CaMg(CO3)
2
(dolomita)
Na2O.Al2O
3
(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
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
Figura 3 – Representação bidimensional do cristal de sílica (a), e da sílica vítrea (b). (Fonte: 
Higgins, 1977).
•a) •b) 
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 Coloração
Colocaç
ão
Recozido
Plano
Plano de 
segurança*
Curvo
Endurecido**
Perfilado
Ondulado
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
Incolor
Colorido ou 
absorvente
Caixilho
s
Autoport
antes
Mista
Temperado
Laminado
Aramado
Duplo ou 
insulado
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
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.
Tipo de Vidro
Espessuras 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
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
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
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
60 – até 6m de altura
76 – de 6 a 20m
100 – de 20 a 60m
126 – de 60 a 100m
160 – Acima de 100m
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
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
- 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
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 ordemde 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).
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
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).