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CONSTRUÇÃO CIVIL II - AIM0217 Vidros 2019 Prof° Newton Chwartzmann newtonc@ufrgs.br 1 INTRODUÇÃO O vidro pode ser definido como uma substância amorfa e fisicamente homogênea resultante da fusão e posterior solidificação (aumento contínuo de viscosidade) de uma mistura de materiais inorgânicos. As matérias-primas mais comuns utilizadas na sua fabricação são: sílica, barrilha, calcário e alumina. 2 INTRODUÇÃO Não pode ser considerado um sólido nem um líquido e sim uma soma dos dois: um líquido super-resfriado. Sua estrutura atômica é mais parecida com um arranjo aleatório de um líquido, o que ele realmente é. Assim, em função da temperatura, o vidro pode passar a tomar aspectos: liquido, viscoso e frágil. 3 HISTÓRICO Ele foi descoberto por Fenícios que ao fazerem uma fogueira (na beira da praia) utilizaram blocos de nitrato de sódio para segurar suas panelas. O fogo, aliado à areia e a o nitrato de sódio, originou, pela primeira vez (5.000 A.C.) acredita-se, um líquido transparente, o vidro. 4 HISTÓRICO Por volta de 300 A.C. uma grande descoberta revolucionou o uso do vidro: o sopro. Consiste em pegar uma pequena quantidade de vidro fundido com um tubo e soprar de forma a produzir uma bolha no interior da massa. Mais de 2000 anos depois ainda se utiliza o princípio do sopro para moldar este material. 5 HISTÓRICO 6 HISTÓRICO Por volta do ano 100 A.C. os Romanos iniciaram a produção de vidro por sopro dentro de moldes, aumentando em muito a possibilidade de fabricação em série das manufaturas. A partir de gotas retiradas da ponta dos tubos e soprada, passou-se a produzir outro tipo de vidro: os vidros planos. 7 HISTÓRICO Os Romanos desenvolveram o uso do vidro combinado com metais, como: ferro e o chumbo. Esse conhecimento foi fundamental para a arte dos vitrais. 8 HISTÓRICO A partir dos séculos 19 e 20 a manufatura vidreira dá lugar à grande indústria do vidro e a fabricação do vidro plano afirma- se como segmento específico e importante. Inicialmente destacam-se a Inglaterra, a Alemanha e a Bélgica e depois os Estados Unidos, que já em 1900 assumem a condição de maior produtor mundial de vidro plano. 9 VIDRO NO BRASIL A fabricação do vidro no Brasil iniciou com as invasões holandesas (1624/35), em Olinda e Recife (PE), onde a primeira oficina de vidro foi montada por quatro artesões que acompanharam o príncipe Maurício de Nassau. A oficina fabricava vidros para janelas, copos e frascos e foi fechada com a saída dos holandeses. 10 VIDRO NO BRASIL Em 1810, Francisco Ignácio da Siqueira Nobre inaugurou em Salvador a primeira produtora vidreira no Brasil, a Real Fábrica de Vidros da Bahia. Em 1882, foi criada a segunda indústria brasileira de vidros, a Fábrica Esbérald – Companhia Fábrica de Vidros e Crystaes, produtora de embalagens, no Rio de Janeiro. Em 1885 foi inaugurada em São Paulo a Companhia Vidraria Santa Marina. 11 VIDRO NO BRASIL 12 Fábrica Esbérard foi a primeira grande indústria de vidro nacional e sua especialidade era a produção de garrafas, frascos, copos e outros cristais. VIDRO NO BRASIL Em 1916 no Rio de Janeiro, foi fundada a empresa vidreira Cisper. Usando pioneiramente no Brasil as máquinas automáticas criadas nos Estados Unidos (aposentaram a velha técnica de sopro) Ela se tornou uma das maiores fabricantes de garrafas e copos de vidro do país, fornecendo principalmente para a indústria de cervejas e refrigerantes concentrada em São Paulo. 13 VIDRO NO BRASIL Em 1933, Nadir e Morvan Dias de Figueiredodo, em São Paulo, inauguraram uma moderna indústria de copos e artigos de vidro. Com uma tecnologia bastante avançada para a época, a Nadir Figueiredo iniciou as operações produzindo um volume de 72 mil copos por dia. 14 VIDRO NO BRASIL Foi a partir do início do século XX que a indústria do vidro se desenvolveu com a introdução de fornos contínuos. Também surgem processos de recuperação de calor e equipados com máquinas totalmente automáticas para produções em escala. 15 MERCADO DE VIDROS NO BRASIL O mercado se divide em 6 empresas: Cebrace (Saint-Gobain + NSG/Pilkington) – líder em vidros planos e espelhos da América do Sul; Guardian (americana) – especializada em vidros planos; AGC (japonesa) – vidros para aplicação solar, automotivos, com proteção UV, etc; 16 Fonte: Etene 2016 MERCADO DE VIDROS NO BRASIL VIVIX (brasileira - antiga CBVP) – vidros planos incolores, coloridos, laminados e espelhos; SAINT-GOBAIN (francesa) – vidros laminados, refletivos, duplos, serigrafados, temperados, automotivos, etc; UBV (brasileira) – vidros para construção e decoração como: esquadrias, box de banheiro, divisórias, móveis, etc. 17 Fonte: Etene 2016 VIDROS PLANOS NO BRASIL Capacidade de Produção: 9 linhas de produção de vidro float; 2 fabricantes de vidro impresso; Capacidade nominal de 6.950 ton vidro/dia; Quase 500 indústrias de processamento de vidros. 18 Fonte: Abravidro 2016 CONSTITUIÇÃO QUÍMICA DO VIDRO Si O2 areia ...............72% - vitrificante (característica do vidro); Na2O........................15% - fundente; CaO carbonato ...........9% - estabilizante (dureza, insolubilidade à água); Outros .....................4% - corretivos, cor; 19 ALTERANDO AS PROPRIEDADES Como alterar as propriedades dos vidros? a) Aumentando-se o óxido de sódio (Na2O) do vidro aumenta-se a sua fluidez, expansão e solubilidade mas por outro lado diminui a sua durabilidade; b) A alumina ou óxido de alumínio (Al2O3), ao contrário do Na2O, aumenta a durabilidade e faz aumentar a viscosidade. 20 ALTERANDO AS PROPRIEDADES c) O óxido de bário (BaO) e o óxido de chumbo (PbO) aumentam a densidade e reduzem a viscosidade, além de aumentarem a expansão térmica. d) O óxido de cálcio (CaO) pode causar a devitrificação (cristalização descontrolada tornando o vidro opaco). 21 CARACTERÍSTICAS DO VIDRO 100% Reciclável: O vidro é infinitamente reciclável. Retornável: As embalagens podem ser reaproveitadas diversas vezes, sem que haja problemas de deformação ou absorção de sabores. Reutilizável: Podem ser utilizados para armazenar alimentos ou até como objetos de decoração. Mau condutor de calor (em temperatura ambiente) e eletricidade. 22 CARACTERÍSTICAS DO VIDRO Transparência e elegância: Os produtos ganham uma imagem nobre, sofisticada e confiável. Higiene: O vidro é fabricado com elementos naturais. Inerte: O vidro não reage quimicamente. Impermeabilidade: por não ser poroso, funciona como uma barreira contra qualquer agente exterior. 23 24 Fonte: CNI 2010 USOS 25Painéis solares USOS 26 Bloco oftálmico USOS 27 Lâmpadas LED USOS 28 Fibra óptica USOS 29 USOS 30 Telha de vidro COMPOSIÇÃO DO VIDRO 31 (Sulfato sódio) FABRICAÇÃO O vidro é produzido pelo aquecimento das matérias primas à uma temperatura elevada, quando ocorre a fusão e seu posterior resfriamento de forma controlada. Métodos de conformação dos vidros: Prensagem; Insuflação (sopro); Estiramento ou flutuação; Conformação de Fibras. 32 PRENSAGEM Utilizada na fabricação de peças relativamente espessas tais como: pratos e louças. A peça de vidro é conformada pela aplicação de pressão em um molde de ferro fundido revestido com grafita com a forma desejada. O molde é normalmente aquecido para a formação de uma superfíciemais uniforme. 33 PRENSAGEM 34 INSUFLAÇÃO (SOPRO) A partir de um tarugo de vidro ou um parison (mangueira), é moldado por prensagem mecânica em um molde. Esta peça é inserida dentro de um molde de insuflação, e então é forçada se conformar com os contornos do molde pela pressão que é criada pela injeção de ar. Atualmente o processo foi completamente automatizado para a produção em larga escala. 35 INSUFLAÇÃO (SOPRO) 36 ESTIRAMENTO OU FLUTUAÇÃO É utilizado para a fabricação de peças longas como: lâminas, barras, tubos, etc. O vidro fundido (aprox. 1000ºC) é derramado em um tanque de estanho liquefeito, quimicamente controlado. O material flutua no estanho, espalhando-se uniformemente e se solidifica. Após o recozimento (resfriamento controlado), o processo termina com o vidro apresentando superfícies polidas e paralelas. 38 ESTIRAMENTO OU FLOAT 39 ESTIRAMENTO OU FLOAT Forno float da Cebrace – São Paulo 40 ESTIRAMENTO OU FLOAT Depósito de vidros planos da Cebrace – São Paulo 41 CONFORMAÇÃO DE FIBRAS As fibras de vidro continuas são conformadas segundo uma operação sofisticada de estiramento formando fibras de vidro. O vidro fundido é colocado em uma câmara de aquecimento de platina. As fibras são conformadas pelo estiramento do vidro derretido, através de muitos orifícios pequenos na base da câmara. 43 CONFORMAÇÃO DE FIBRAS 44 CUIDADOS NA FABRICAÇÃO Quando um material é resfriado de uma temperatura elevada, tensões térmicas, podem surgir devido a: Diferença na taxa de resfriamento e na contração térmica entre as regiões da superfície e no interior da peça. Pode causar fraturas por choque térmico. 45 RECOZIMENTO Para a minimizar estas tensões, após a conformação da peça, ela deve passar por um processo de recozimento Deve ser aquecida até a temperatura de recozimento e então lentamente resfriada até a temperatura ambiente. 46 47 Forno de Recozimento CUIDADOS NA FABRICAÇÃO Têmpera A resistência de uma peça de vidro pode ser melhorada pela indução intencional de tensões residuais compressivas na superfície da peça. Isto pode ser atingido através de um procedimento de tratamento térmico conhecido por têmpera térmica. 48 TÊMPERA Nesta técnica a peça de vidro é aquecida até uma temperatura acima da região de transição vítrea (700° C), porém, abaixo do ponto de amolecimento e então resfriada até a temperatura ambiente em meio a um jato de ar, ou banho de óleo. 49 DEFEITOS DO VIDRO Pedras, nós, estrias: má granulação e má mistura de componentes. Bolhas: falta de afinantes (liberam bolhas) e baixa temperatura do forno. Defeitos de moldagem: temperatura incorreta. 51 DEFEITOS DO VIDRO Excesso de quebras: resfriamento muito rápido na moldagem. Diferença de coloração: variações nas matérias primas e temperatura do forno. Desvitrificação (opaco e quebradiço): presença de impurezas. 52 NBR 7199:2016 A NBR 7199 – Projeto, execução e aplicação de vidros na construção civil, estabelece as regras gerais para a utilização dos vidros na construção civil. Aplicada a: coberturas, marquises, claraboias e fachadas inclinadas, guarda- corpos, portas, vitrinas e divisórias, fachadas verticais, etc. 53 54 TIPOS DE VIDROS TIPOS DE VIDROS Vidro float incolor (comum) É composto por mais de 50% de areia, (sílica), sob uma temperatura de 2000º C esse material fica em estado líquido, logo após a diminuição da temperatura é acrescentado o calcário e dolomita. Esse tipo de vidro é comercializado nas espessuras de: 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15 e 19mm. 55 TIPOS DE VIDROS Vidro colorido Existem dois tipos de vidros coloridos: pintado e serigrafado. Vidro pintado Produzido a partir de um vidro float, recebe na linha de produção uma pintura especial, com acabamento colorido e de alto brilho, maior resistência. 56 TIPOS DE VIDROS 57 Vidro pintado VIDRO COLORIDO Vidro serigrafado Neste processo de fabricação a imagem que se deseja aplicar ao vidro é gravada em uma tela de poliéster e transferida para a peça de vidro, por meio de emissão luminosa. Esse processo lembra o de revelação fotográfica. A tinta que se aplica ao vidro é o esmalte cerâmico, também conhecido como esmalte vitrificável. 58 TIPOS DE VIDROS 59 Vidro serigrafado TIPOS DE VIDROS Vidros de segurança Temperados; Laminados; laminado a prova de balas (ou blindado); Aramado. 60 TIPOS DE VIDROS Vidro temperado A têmpera do vidro é obtida através do aquecimento da chapa a uma temperatura próxima ao seu ponto de amolecimento (700ºC) e de seu rápido resfriamento. Sua resistência é 5 vezes maior do que o vidro comum. Disponível nas espessuras de 4 a 12 mm. 61 VIDRO TEMPERADO Esse processo garante a remoção de todas as imperfeições e distorções e ainda faz com que, caso ele seja quebrado, se parta em pedaços pequenos e sem pontas. É o único tipo de vidro que pode ser utilizado em peça única, sem caixilhos. Usos: fachadas de edifícios, divisórias, portas, boxes para banheiros, vitrines, tampos de mesas etc. 62 VIDRO TEMPERADO 63 64 TIPOS DE VIDROS Vidro laminado O vidro laminado é obtido pela interposição de uma película de Butiral Polivinil entre duas (ou mais) chapas de vidro comum que são comprimidas removendo-se o ar entre elas. Após esta etapa o conjunto vidro-pelúca é colocado em uma autoclave com pressão de 10 a 15 atm e temperatura superior a 100 ºC. 65 VIDRO LAMINADO É um vidro de segurança que, quando quebrado, não estilhaça, pois seus fragmentos ficam presos na película. 66 VIDRO LAMINADO 67 VIDRO LAMINADO 68 69 Cobertura de entrada de edifício feita com painéis de vidros laminados curvos. 70 TIPOS DE VIDROS Vidro laminado a prova de balas É um vidro multilaminado que protege ambientes e veículos automotores contra disparos de armas de fogo. Na maioria das vezes é fabricado por meio de um processo de calor e pressão, que utiliza – intercaladamente – duas ou mais lâminas de vidro, polivinil butiral (PVB) ou resina, poliuretano e lâminas de policarbonato. 73 74 75 Barack e Michelle Obama e George e Laura Bush, em Nova York, protegidos por um vidro à prova de balas. TIPOS DE VIDROS Vidro aramado Composto de um vidro translúcido que possui uma rede metálica de malha quadriculada incorporada à massa do vidro. Esta rede metálica tem como função principal segurar os estilhaços de vidro na hora do rompimento da placa. 76 77 78Brises de vidro aramado TIPOS DE VIDROS Vidro impresso (fantasia) Obtido por meio de tratamento mecânico ou químico em uma ou ambas as superfícies, com a finalidade de torná-lo ornamental. 79Mini boreal VIDRO IMPRESSO 80 TIPOS DE VIDROS Vidro composto (tijolo de vidro) Unidade pré-fabricada formada de duas ou mais chapas de vidro, selada na periferia formando vazios entre as chapas, contendo no interior gás desidratado, com a finalidade de isolamento térmico e acústico. Este tipo de vidro não pode suportar cargas de construção, exceto ao seu peso próprio. 81 TIJOLO DE VIDRO 82 TIJOLO DE VIDRO 83 TIPOS DE VIDROS Vidro térmico absorvente Produzidos pela introdução de óxidos metálicos na massa do vidro que produzem cores variadas, absorvendo pelo menos 20% dos raios infravermelhos, reduzindo deste modo o calor transmitido através dele. Quando utilizadocomo vidro duplo, isola termicamente até 5 vezes mais do que um vidro transparente monolítico. Impede a entrada do calor, sem barrar a luz. 84 Vidro Cool Lite SKN - Saint Gobain 85 TIPOS DE VIDROS Vidro termorrefletor Reduz a energia radiante transmitida pelo sol, refletindo-a para o meio externo. São fabricados aplicando-se em sua superfície uma camada de metal ou óxido metálico, suficientemente para ser transparente. 86 Vidro Refletivo Reflectafloat 87 TIPOS DE VIDROS Vidro espelhado Aquele que sofreu processo de espelhação através de aplicação de uma camada metálica em uma das faces da chapa de vidro. 88 VIDRO ESPELHADO 89 TIPOS DE VIDROS Vidro gravado Aquele que é obtido através de tratamento mecânico ou químico em uma ou ambas as superfícies, com a finalidade de torná-lo ornamental. 90 Vidro gravado a ácido ACABAMENTOS 91 CLASSIFICAÇÃO QUANTO À FORMA Chapa plana; Chapa curva; Chapa ondulada. Chapa perfilada: É um vidro translúcido, de acabamento impresso, cuja seção em U lhe confere maior rigidez; 92 CLASSIFICAÇÃO – NBR 7199 Chapa curva 93 CLASSIFICAÇÃO – NBR 7199 Chapas onduladas Chapas perfiladas 94 CLASSIFICAÇÃO QUANTO À TRANSPARÊNCIA Vidro transparente: transmite a luz e permite visão nítida través dele. Vidro translúcido: transmite a luz em vários graus de difusão, de modo não permitir visão nítida. Vidro opaco: impede a passagem da luz. 95 Vidro translúcido 96 Vidro opaco 97 Vidro Supertransparente 98 CLASSIFICAÇÃO QUANTO A FORMA DE COLOCAÇÃO Em caixilhos: Quando a chapa de vidro apresenta bordas embutidas. Autoportantes: Quando a chapa de vidro é fixada através de peças apropriadas e apresenta todas as bordas aparentes. Mista: Apresenta a combinação dos sistemas em caixilho e autoportante. 99 PROJETO A NBR 7199 fixa as condições a serem obedecidas no projeto de envidraçamento: Condições de manipulação e armazenamento das chapas de vidros; Espessura das chapas de vidro, quais sejam: pressão de vento, peso próprio e pressão de cálculo; Propriedades físicas a serem observadas pelos fabricantes de vidros: módulo de elasticidade, massa específica, dureza, etc. 100 Tabela 1 – Armazenamento máximo de chapas de vidro por pilha 101 Tabela 4 – Dimensões máximas de chapas de vidro recozido 102 TRANSMISSÃO DE ENERGIA SOLAR A energia solar que penetra no ambiente varia de acordo com o vidro aplicado (tipo, cor e espessura) e a orientação da fachada. 103 CUIDADOS GERAIS 1) Recebimento dos vidros Verificar se a espessura do vidro confere com a que foi solicitada. Verificar se as dimensões (largura e altura) estão dentro dos limites do que foi pedido. Inspecionar visualmente para detectar a presença de defeitos do tipo: bolhas de ar, riscos, trincas, manchas, e outros defeitos percebíveis a olho nu. 104 CUIDADOS GERAIS 2) Transporte, manuseio e armazenamento As chapas de vidro devem ser apoiadas com inclinação de 6 a 8%, em relação à vertical. Armazenamento em local ventilado e sem umidade, poeiras e por curtos períodos, para evitar condensação. 105 RECOMENDAÇÕES Transporte feito em cavaletes 106 RECOMENDAÇÕES Cavaletes metálicos e com rodízios 107 CUIDADOS GERAIS 3) Fixação Não é permitido contato direto vidro/vidro, vidro/metal ou vidro/alvenaria. Utilizar calços, gaxetas e selantes adequados. 108 CUIDADOS GERAIS 109 gaxetas CUIDADOS GERAIS 4) Folgas para vidros temperados autoportantes entre portas: 2 mm entre portas e fixo: 3 mm entre portas e bandeiras: 3 mm entre portas e piso: 7 mm entre chapas fixas: 1,5 mm 110 111 Detalhe – esquadria de alumínio Pregos Vidros Baguete Baguete 112 Detalhe – esquadria de madeira BIBLIOGRAFIA BAUER, L. A. F., Materiais de Construção. Rio de Janeiro, LTC. 5ª Ed, 2000. CALLISTER, W. D., Ciência e Engenharia de Materiais - Uma Introdução São Paulo, LTC - 5ª Ed., 2002. ISAIA, G. Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. 2 ed. São Paulo: IBRACON, 2010. SOUZA, R. & Mekbekian, G. Qualidade na aquisição de materiais e execução de obras. Ed. PINI, São Paulo, 1996. 113 BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR LAMBERTS, R.; LOMARDO, L.L.B.; AGUIAR, J.C. e THOMÉ, M.R.V. Eficiência Energética em Edificações: Estado da Arte. PROCEL/ELETROBRÁS,1996. NBR 7210 – Vidro na Construção Civil – Terminologia NBR 7199 – Projetos e Execução de Envidraçamento na Construção Civil Martins, J.G.; Pinto, E.L. O Vidro. Série materiais. 1ª ed. 2004. 114 BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR FRANÇA, N. Vidro: materiais e sua aplicação. Em: http://nunofranca.planetaclix.pt/files/Art_vidro.pdf GRILLO, J. C.; AMORIM, Cláudia C. N. Janela na edificação: normas e indicações para Projeto. ENTAC 2004. ALVES, O. L.; GIMENEZ, I. e Mazali, I.O. Vidros. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola. Edição especial – Maio 2001. GRANADO, A. C. Tipos de Vidros. CEBRACE. 115
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