Artigo - Vidros na Construção Civil

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UNEMAT – UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO
PROPRIEDADES E APLICAÇÕES DO VIDRO NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Daniella Neia de Freitas
Fernanda Dourado Rolin
Luana Elizete Soares Meyer
Discente: M. ª Fernanda Zanato
SINOP – MT
2017/1
UNEMAT – Universidade do Estado de Mato Grosso
Daniella Neia de Freitas
Fernanda Dourado Rolin
Luana Elizete Soares Meyer
Resumo
	O presente trabalho tem como objetivo analisar e discorrer sobre as principais propriedades químicas do vidro, além de enfatizar algumas de suas aplicações na área da construção civil. Partindo de um breve contexto histórico a respeito de sua origem, o que se pretende é observar e compreender a importância deste material no meio urbano, seja por suas vantagens estéticas, funcionais e/ou econômicas. A ênfase será dada ao tipo mais utilizado atualmente, o vidro sílico-sodo-cálcico (composto, essencialmente, por areia, barrilha e cal), devido à sua maior facilidade de obtenção, química e economicamente falando. Através de dois artigos completos a respeito da composição e do processo de produção do mesmo, analisaremos a metodologia usada, e dissertaremos sobre seus resultados, bem como as conclusões plausíveis.
Palavras-chave: vidro – química – construção – propriedades.
INTRODUÇÃO
O universo da construção civil está sempre em constante avanço, devido à alta demanda presente na sociedade atual, que segue em contínuo progresso urbano. Neste viés, faz-se imprescindível a inovação das tecnologias e materiais utilizados na mesma, de modo que sempre se atenda aos três principais requisitos de uma obra: qualidade, orçamento e prazo.
Dentre os inúmeros aspectos tomados como critério para a escolha dos materiais envolvidos num projeto, são avaliadas as características físicas e químicas dos mesmos, segundo a finalidade de aplicação de cada um; por exemplo, deve-se saber, com precisão, o esforço ao qual o material será submetido, para então designar o que melhor atende a tal necessidade.
Desta forma, cada vez mais vem-se utilizando o vidro, material resistente e agradável esteticamente que, entre outras vantagens, garante maior aproveitamento da luminosidade, conforto, sensação de amplitude e, claro, economia. Muitos pesquisadores, inclusive, o apontam como o material mais versátil para construções, visto que pode ser empregado, desde em fachadas de edifícios, até na ornamentação de interiores. Este artigo tem como objetivo analisar as propriedades químicas do vidro, bem como suas aplicações na engenharia civil, citando suas vantagens e tendo como base para seu processo de obtenção, a metodologia de dois artigos.
DESENVOLVIMENTO
A fim de melhor compreender a estrutura molecular do vidro, bem como sua composição química, analisaremos os elementos que o formam, além de contextualizar sua origem brevemente, e discorrer sobre suas qualidades e aplicações na engenharia civil.
2.1.	Origem
	Embora seja impossível saber com exatidão a data de criação dos primeiros vidros, estudos e recentes descobertas de objetos de vidro nas regiões do Antigo Egito e da Mesopotâmia apontam que tais materiais já eram conhecidos cerca de 4000 anos antes da Era Cristã. Durante o Império Romano, houve um grande desenvolvimento da industrialização do vidro, com apogeu do século XIII ao XVIII, em que tal atividade se tornou comum em toda a Europa. A grande indústria moderna do vidro surgiu com a revolução industrial e a mecanização dos processos. Na década de 1950, na Inglaterra, a Pilkington (empresa pioneira na criação de vidros para carros, por exemplo) inventou o processo para produção do vidro float, conhecido também como cristal, que revolucionou a tecnologia dessa próspera indústria e incentivou outras empresas a buscarem métodos para a criação de novos tipos.
2.2.	Definição
Segundo Alves, Gimenez e Mazali (2001, p. 12) “[...] o vidro é um sólido amorfo com ausência completa de ordem a longo alcance e periodicidade [...] Qualquer material, inorgânico, orgânico ou metal, formado por qualquer técnica, que exibe um fenômeno de transição vítrea é um vidro. ”. Do ponto de vista físico, o vidro pode ser definido como um líquido sub-resfriado, rígido, sem um ponto de fusão definido e com uma viscosidade elevada. Do ponto de vista químico, o vidro é a mistura de óxidos inorgânicos não voláteis resultantes da decomposição e da fusão, principalmente, de compostos alcalinos, alcalinoterrosos e de areia, formando um produto final com estrutura atômica desorganizada.
2.3.	Classificação
Referente à origem: natural (também conhecido como rocha vítrea, é resultante de rochas vulcânicas por meio de processos espontâneos) e sintético (obtido através da fusão seguida de resfriamento de mistura de sílica, sódio, cálcio e óxidos de magnésio, alumínio e potássio).
Referente à composição:
Vidro sílico-sodo-cálcico – como o próprio nome especifica, recebe a adição de sódio e cálcio à sua composição. É o vidro mais comum e usado no cotidiano, além de ser aquele que possui um dos menores valor de mercado.
Vidro do tipo cristal – conta com o acréscimo de óxido de chumbo na sua fabricação e é comumente utilizado na fabricação de peças decorativas e recipientes cotidianos, por apresentar uma estética mais atraente que a de outros tipos de vidro.
Vidro de boro-silicato – acrescido de átomos de boro, é altamente resistente a temperaturas extremas, característica que o torna o favorito para a confecção de utensílios de cozinha, por exemplo.
2.4.	Propriedades químicas
	O vidro é uma substância inorgânica, amorfa e fisicamente homogênea, obtida pelo resfriamento de uma massa em fusão, que endurece pelo aumento contínuo de viscosidade até atingir a condição de rigidez, mas sem sofrer cristalização. É impossível estabelecer uma única “fórmula” para este sólido, visto que pequenas alterações em sua composição são frequentemente feitas, a fim de obter-se alguma diferença em suas propriedades físicas e/ou estéticas.
	Trata-se de um material inerte, ou seja, não interage com outra substância, seja ela qual for. É graças a esta propriedade que os recipientes de vidro são os favoritos para armazenamento de alimentos e bebidas, além de ácidos e outras substâncias manuseadas em laboratório.
	Outra característica de merecida ênfase é a sua estrutura, na qual as moléculas se apresentam agregadas de modo irregular, constituindo, assim, uma estrutura única, tornando o material imune à passagem de substancias gasosas. 
	A composição básica do vidro é similar à da crosta terrestre, unindo as substancias: dióxido de silício (SiO2 – um agente que facilita no processo de transformação de um vidro com a adição de areia, representando cerca de 72%); carbonato de sódio (Na2CO3 – sal branco e translúcido, também conhecido como “barrilha”, que contribui em, aproximadamente, 14% da substância); óxido de cálcio (CaO – sólido branco e alcalino, também conhecido como “cal”, proporciona estabilidade ao vidro contra ataques de agentes atmosféricos; cerca de 9%); óxido de magnésio (MgO – ou simplesmente “magnésia”, garante resistência ao vidro para suportar mudanças bruscas de temperatura e aumenta sua resistência mecânica; aprox. 4%); óxidos de alumínio e de potássio (Al2O3 (alumina) e K2O – conferem maior resistência mecânica e representam em torno de 1% da composição).
 
 Gráfico ilustrando os principais componentes do vidro. Moléculas de SiO2.
2.5.	Principais tipos de vidro e suas aplicações na construção civil	
	Dentre suas diversas aplicações na engenharia, destaca-se o uso nas janelas, portas, fachadas, bancadas, painéis, peças de decoração, dentre outros inúmeros fins no projeto arquitetônico. Um dos fatores que contribuem para a escolha desse material é, sem dúvida, a estética, característica amplamente explorada pelos designers, engenheiros e arquitetos envolvidos na obra. Outros aspectos levados em conta são: sua transparência, sua resistência e suaimpermeabilidade. Seguem alguns dos principais tipos de vidro frequentemente utilizados:
Float: vidro transparente, de baixo custo, que é utilizado na confecção de janelas, bancadas, módulos fixos, etc. É empregado também na confecção de outros vidros.
 
Figura 1.: Aplicação do float em sacadas de edifício.	Figura 2.: Aplicação do fload em janelas.
Temperado: vidro resistente a impactos e pressões, é amplamente usado em vitrines, portas e mesas. É obtido através do aquecimento e resfriamento do vidro comum, pelo método de choque térmico.
 
 Figura 3.: Vidro temperado em janela. Figura 4.: Vidros temperados em função da estética.
Laminado: como o próprio nome diz, é resultado do emparelhamento de duas lâminas de vidro com uma película do material incolor PVB (Polivinil Butiral), característica que o torna ainda mais resistente do que o temperado, sendo, por isso, o preferido na construção de telhados, pisos e escadas. 
 
Figura 5.: Vidro laminado em escadaria. Figura 6.: Vidro laminado em fachada de edifício.
Serigrafado: em termos de resistência, é similar ao laminado, porém é mais econômico; seu aspecto tem uma coloração resultante da aplicação de uma camada de tinta esmaltada no processo de sua fusão, que além de atuar na formação de sua estrutura, também o permite assegurar privacidade aos ambientes. 
 
 Figura 7.: Vidro serigrafado colorido. Figura 8.: Vidro serigrafado simples.
Jateado: vidro resultante da aplicação de películas adesivas ou outros materiais no processo de fabricação que alteram sua textura e estética. São muito usados para separar áreas, em mesas, placas de sinalização, troféus, janelas e na composição de portas sociais. 
 
 Figura 9.: Vidro jateado em janela de igreja. Figura 10.: Vidro jateado branco.
3. 	METODOLOGIA
	Como base para análise de método, utilizaremos os artigos “Vidros” (Alves, Gimenez e Mazali, 2012) e “Natureza, Estrutura e Propriedades do Vidro” (AKERMAN, Mauro, 2000), com o fim de dissertar sobre a obtenção do vidro sílico-sodo-cálcico (que é o mais comumente utilizado).
	O processo de produção do vidro se inicia com a junção das substâncias: 72% de areia (retirada de locais como fundo de lagos), 14% de barrilha, 9% de cal, 4% de magnésia, e o 1% restante de óxidos de alumínio e de potássio.
Os compostos são misturados e seguem para um forno industrial, que atinge temperaturas de até 1500 ºC; a mistura passa algumas horas no forno até se fundir, tornando-se um material meio líquido. Ao sair do forno, a mistura que dá origem ao vidro é uma substância viscosa e dourada, que lembra muito o mel. Ela escorre por canaletas em direção a um conjunto de moldes. A dosagem para cada molde é controlada conforme o tamanho do vidro a ser criado.
O primeiro molde serve apenas para dar o contorno inicial do objeto. A esta altura, a tal mistura está com a temperatura de cerca de 1200 ºC; o formato do molde primário deixa uma bolha de ar dentro da mistura incandescente, e segue então para um molde final e uma espécie de canudo é inserido na bolha. Pelo “canudo”, uma máquina injeta ar, moldando o líquido até ele ganhar o contorno definitivo – como o de uma garrafa de vidro, por exemplo.
Ao final da etapa anterior, a temperatura do vidro já caiu para aproximadamente 600 ºC e o objeto começa a ficar rígido, podendo ser retirado do molde. Só resta agora o chamado recozimento: o vidro é deixado para resfriar. No caso de uma garrafa, isso só dura cerca de uma hora. Depois disso, ela está pronta para ser usada.
4.	RESULTADO E DISCUSSÃO
	Os materiais constituintes de um vidro podem ser subdivididos em cinco categorias, tomando-se por base o papel que desempenham no processo: (1) formador, (2) fundente, (3) agente modificador, (4) agente de cor e (5) agente de refino.
Os agentes formadores são os responsáveis pela formação da rede tridimensional estendida aleatória, caracterizada pela ausência de simetria e periodicidade translacional.
Os fundentes têm a função de reduzir a temperatura de processamento para valores inferiores a 1600 °C, sendo os mais comuns os óxidos de metais alcalinos.
A adição de muitos fundentes pode provocar degradações das propriedades químicas do vidro em formação, e quando isso ocorre, utilizam-se os agentes modificadores, sendo a alimuna o mais comum.
Os agentes de cor, como o nome já diz, são utilizados para conferir cor aos vidros. Os vidros coloridos são, usualmente, produzidos pela adição de compostos de metais de transição, e sua coloração final depende do estado de oxidação, concentração, composição do metal utilizado, além do tratamento térmico a que foi submetido.
Por fim, os agentes de refino são acrescentados (em quantidades mínimas) com o fim de remover as bolhas geradas na etapa fundente, sendo os principais os óxidos de antimônio e arsênio.
Do processo de fabricação do vidro sílico-sodo-cálcico, pode-se observar alguns aspectos quanto às alterações químicas que acontecem durante sua realização, bem como alguns conceitos importantes para a compreensão de cada etapa, como por exemplo: mudança de estado (durante as etapas de fusão/resfriamento, em que as substâncias, já misturadas, passam para o estado líquido e, em seguida, sólido-viscoso); variação do volume (após o resfriamento, suas moléculas tendem a agrupar-se de forma mais organizada que na etapa anterior, provocando redução de seu volume total); transição vítrea (devido à diminuição da temperatura, aos poucos a mobilidade atômica também é diminuída, fazendo com que os átomos fixem-se em suas posições, e tal aspecto é observado em um período conhecido como transição vítrea, que define a passagem do estado vítreo (rígido) para o estado viscoelástico (“borrachoso”, mole) quando algumas propriedades como viscosidade, capacidade calorífica e expansão térmica começam a manifestar um comportamento diferente do padrão inicial).
 Figura 11.: Gráfico ilustrativo da transição vítrea
	CONSIDERAÇÕES FINAIS
	O propósito desde trabalho foi o de organizar as principais ideias, de forma concisa, trabalhadas nos artigos que serviram como base para análise da metodologia a respeito da obtenção/fabricação do vidro, assim como fonte de pesquisa sobre as propriedades químicas e aplicações do mesmo na área das construções. Para efeito de enriquecimento do trabalho, contextualizamos historicamente o objeto de estudo, o conceituamos, e o classificamos segundo sua natureza e composição.
	Salientamos a importância de cada uma das seções dispostas, para uma boa compreensão do tema, bem como do artigo como um todo, em virtude da crescente demanda por inovações na área da engenharia civil, visto que o material abordado neste estudo é deveras versátil e, por isso, muito utilizado.
“Atualmente, os projetos mais complexos aproveitam-se das possibilidades oferecidas e particularidades dos vidros planos comuns, dos laminados, dos refletivos, dos temperados e também dos serigrafados, utilizando os materiais das estruturas aos itens decorativos, demonstrando a riqueza e a utilidade do produto e mostrando o porquê do crescimento contínuo do setor vidreiro. ” (ANAVIDRO, 2013).
	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
	AKERMAN, Mauro. Natureza, Estrutura e Propriedades do Vidro, nov/2000. Disponível em: < http://www.ceap.br/material/MAT10052011151508.pdf>. Acesso em: 13/06/2017.
	ALVES, O. L.; GIMENEZ, I. F.; MAZALI, I. O. Vidros. Revista Química Nova na Escola, São Paulo. Ed. especial, p. 9-20, mai/2001.
	ALVES, O. L.; GIMENEZ, I. F.; MAZALI, I. O. Transformação de Fase em Vidros, [s.d.]. Disponível em: <http://lqes.iqm.unicamp.br/images/vivencia_lqes_meprotec_transformacao_vidro.pdf>. Acesso em: 14/06/2017.
	ANAVIDRO. O vidro na construção civil, mar/2013. Disponível em: <http://www.anavidro.com.br/o-vidro-na-construcao-civil/>. Acesso em: 13/06/2017.
	DIAS, L. D. Química do Vidro, [s.d.]. Disponível em: <http://escolakids.uol.com.br/quimica-do-vidro.htm>. Acessoem: 13/06/2017.
	GALVÃO, Roberto. Os vidros na Construção Civil, [s.d.]. Disponível em: <http://www.polodivisorias.com.br/os-vidros-na-construcao-civil/>. Acesso em: 11/06/2017.
	Guia do Vidro. Composição e Características do Vidro, [s.d.]. Disponível em: <http://www.guiadovidro.com.br/site/glass_wiki/glass_composition>. Acesso em: 13/06/2017.
	JOLY, Luís. Como é feito o vidro? Ago/2016. Disponível em: <http://mundoestranho.abril.com.br/ciencia/como-e-feito-o-vidro/>. Acesso em: 12/06/2017.
	Vidro Certo. Vidros na construção civil – tipos e importâncias, jun/2015. Disponível em: <http://vidrocerto.org.br/vidros-na-construcao-civil-tipos-e-importancia/>. Acesso em: 10/06/2017.