Vidros

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<p>2.1 Vidros</p><p>Condições de conclusão</p><p>Concluído</p><p>Nesta aula iremos reconhecer o vidro e compreender seu processo de</p><p>fabricação. Além disso vamos identificar os produtos de vidro utilizados na</p><p>construção civil.</p><p>Vidros</p><p>O vidro é resultado da fusão e do resfriamento de matérias-primas</p><p>abundantes na natureza, onde a areia é o elemento predominante.</p><p>Um vidro natural, a obsidiana, já era utilizado há milhares de anos pelo</p><p>homem pré-histórico como arma e ferramenta, pressupondo desde aquela</p><p>época, um material para muitas aplicações.</p><p>Muitos anos depois, os egípcios já sabiam fazer o vidro, conforme atestam</p><p>peças encontradas em múmias dos faraós. Um desenvolvimento</p><p>importante na produção de peças de vidros se deu na Síria, 250 anos a.C.,</p><p>quando se descobriu uma maneira de moldar peças, soprando o vidro em</p><p>estado pastoso, por meio de um tubo, a exemplo de fazer bolhas de sabão</p><p>(moldagem por sopro). Esse método tornou a produção dos artigos mais</p><p>fácil e mais barata, contribuindo para a popularidade do vidro. Os</p><p>romanos, durante a expansão de seu império, disseminaram ainda mais o</p><p>material e, na Europa da Idade Média, ocorreram os maiores</p><p>desenvolvimentos técnicos de produção.</p><p>Mais recentemente, com o aperfeiçoamento dos fornos e o</p><p>beneficiamento das matérias-primas, o vidro encontra-se espalhado pelo</p><p>mundo inteiro como um notável material também aplicado em larga</p><p>escala nas construções, devido às suas características de resistência</p><p>mecânica e às suas propriedades térmicas, óticas e acústicas.</p><p>Por vidro entende-se uma substância inorgânica, amorfa e fisicamente</p><p>homogênea, obtida pelo resfriamento de uma massa em fusão que</p><p>enrijece através de um aumento contínuo da viscosidade.</p><p>Observe que as substâncias líquidas, quando submetidas ao abaixamento</p><p>de temperatura, tendem a se solidificar. Há uma mudança de natureza</p><p>estrutural da substância ao passar do estado líquido para o estado sólido e,</p><p>durante a mudança de fase, a temperatura permanece constante,</p><p>designada como temperatura de fusão (Tf). O mesmo acontece no</p><p>aquecimento quando a substância se liquefaz.</p><p>Figura 1 - Curva de resfriamento de substância cristalina</p><p>Descrição de imagem: curva de resfriamento de substância cristalina. Na linha horizontal, tem-se o tempo, na vertical a temperatura. Tem-se uma linha que</p><p>começa próxima ao topo da temperatura, vai diagonalmente até um ponto Tf que fica na metade da linha da temperatura, segue horizontalmente um</p><p>pouco e segue diagonalmente um pouco, até próximo da linha do tempo.</p><p>Na curva de resfriamento do vidro fundido, não se observa o patamar de</p><p>cristalização, porque não acontece mudança estrutural no material</p><p>durante o rebaixamento da temperatura. Em função disso, o vidro não é</p><p>formado por cristais, fibras, grãos ou qualquer outra organização dos</p><p>átomos. Não havendo forma estrutural organizada, diz-se, então, estado</p><p>amorfo (sem forma) e a fusão, chamada de fusão vítrea.</p><p>Figura 2 - Curva de resfriamento de substância vítrea</p><p>Descrição da imagem: tem-se uma curva de resfriamento de substância vítrea. Tem-se na linha horizontal o tempo e na vertical a temperatura. A curva é</p><p>dada entre o topo de cada linha.</p><p>Em resumo, o vidro enrijecido não abandona o estado amorfo em que se</p><p>encontrava, quando no estado líquido. Quimicamente, isso significa que o</p><p>vidro é um líquido de altíssima viscosidade. Para fins práticos, o vidro é</p><p>sólido em temperatura ambiente.</p><p>Como é feito o vidro</p><p>O princípio da fabricação do vidro consiste na mistura conveniente dos</p><p>componentes, aquecimento à temperatura de fusão e resfriamento para</p><p>moldagem. A seguir, faz-se um ligeiro reaquecimento para alívio das</p><p>tensões produzidas no processamento.</p><p>Figura 3 - Fluxograma de fabricação do vidro</p><p>Descrição da imagem: fluxograma de fabricação do vidro. [Matérias-primas] tem uma seta que aponta para [Fusão e refino]. Este por sua vez, tem uma seta</p><p>que aponta para [Conformação], que tem uma seta que aponta para [Recozimento], que tem uma seta que aponta para [Estoque]. No topo central, tem-</p><p>se [Controle de laboratório], que se relaciona com todos os itens citados.</p><p>Matérias-primas</p><p>• Sílica (SiO2): elemento com função vitrificante proveniente das areias</p><p>dos rios (areias lavadas).</p><p>• Barrilha (Na2CO3): nome comercialmente dado ao carbonato de</p><p>sódio ou potássio, produzido a partir do sal de cozinha (NaCl).</p><p>Elemento fundente.</p><p>• Calcário (CaCO3) e Dolomita (MgCO3): elementos estabilizantes que</p><p>aumentarão a dureza, a resistência mecânica e a durabilidade dos</p><p>vidros.</p><p>• Calcário (CaCO3) e Dolomita (MgCO3): elementos estabilizantes que</p><p>aumentarão a dureza, a resistência mecânica e a durabilidade dos</p><p>vidros.</p><p>• Cacos de vidros: (±20%) inseridos na massa em fusão.</p><p>Um vidro puro é constituído, exclusivamente, pelo elemento vitrificante</p><p>que, fundido, tem como inconveniente além da elevada temperatura de</p><p>fusão (±1700 °C), a sua instabilidade química. Por isso, os fundentes são</p><p>adicionados para diminuir a temperatura de fusão e os estabilizantes, para</p><p>impedir a transformação do vidro em uma goma adesiva. Já os aditivos</p><p>são compostos químicos que modificam ou destacam as propriedades dos</p><p>vidros.</p><p>As matérias-primas moídas e misturadas em proporções adequadas, em</p><p>função do tipo de vidro que se quer produzir e do processo de moldagem,</p><p>seguem para o forno.</p><p>Fusão e refino</p><p>A fusão é obtida nos fornos onde as matérias-primas passarão a um estado</p><p>pastoso, pouco viscoso, em que a temperatura ultrapassa 1500 °C.</p><p>O refino é a operação que consiste na remoção de pequenas bolhas de</p><p>gás existentes na massa em fusão. Uma operação que pode ser feita</p><p>manualmente através da agitação lenta da massa, mas que também</p><p>pode ser feita pela adição de produtos químicos, como o óxido de arsênio</p><p>com nitrato de potássio, que formam bolhas maiores e arrastam as bolhas</p><p>menores até a superfície, onde se desfazem. O refino é a fase que, além</p><p>de dar bom aspecto ao vidro, garante a densificação da massa.</p><p>Dentro do forno, devido a uma diferença de temperatura, há a criação de</p><p>duas correntes de massa vítrea: uma é extremamente aquecida e a outra,</p><p>é mais fria, pronta para sair do forno para a conformação.</p><p>Conformação (moldagem)</p><p>Conformar é dar forma à peça, é moldar o produto final. Para a</p><p>conformação, a temperatura usual é da ordem de 800 °C, onde o vidro</p><p>encontra-se maleável, já apresentando alguma rigidez. O molde deve</p><p>estar aquecido e pode ser de ferro fundido ou de aço, preferencialmente.</p><p>A moldagem varia com a forma do produto final.</p><p>• Prensagem: para vidros de maiores espessuras.</p><p>• Moldagem por sopro: para tubo de vidro de pequena espessura.</p><p>• Estiramento: para o vidro plano.</p><p>O processo Pilkington Float Glass, inventado no final de 1950, foi uma</p><p>revolução na fabricação do vidro, pois reduziu custos e melhorou,</p><p>sensivelmente, as qualidades obtidas. Ao sair do forno, a massa fundida é</p><p>lançada sobre um banho de estanho fundido. A massa vítrea flutua (float)</p><p>ao percorrer a superfície do estanho, adquire brilho e apresenta um</p><p>paralelismo perfeito entre as faces que dispensa polimento.</p><p>Por esse processo são fabricados os vidros para a indústria automobilística e</p><p>para a construção civil, onde o único acabamento é feito nas bordas. Ele</p><p>chega a identificar um dos tipos de vidros existentes, qual seja o float, que</p><p>se diferencia do vidro comum (estirado) por não apresentar distorção das</p><p>imagens, apesar de terem a mesma composição química e resistência</p><p>mecânica.</p><p>Recozimento</p><p>Após a moldagem, o vidro encontra-se na temperatura de ± 600 °C e não</p><p>pode ser deixado em temperatura ambiente. O vidro recém-moldado tem</p><p>grandes tensões internas que o torna sensível ao choque, quebrando-se</p><p>com facilidade. Por isso, após a moldagem, ele é novamente levado ao</p><p>forno, mas agora ao forno de recozimento, para então resfriar-se</p><p>lentamente.</p><p>Essas tensões se originam</p><p>porque, sendo o vidro um mau condutor de calor,</p><p>a parte externa em contato com o ambiente, esfria-se mais rápido que a</p><p>parte interna. Enquanto o exterior está frio e tracionado, o interior está</p><p>quente e comprimido. Esse fenômeno confere muita fragilidade ao vidro</p><p>frente aos esforços externos recebidos, e por causa disso, o abaixamento</p><p>da temperatura é lento, gradual e feito em fornos à parte (fornos de</p><p>recozimento) a fim de aliviar as tensões criadas na fabricação.</p><p>Este material foi baseado em:</p><p>LARA, Luiz. Materiais de Construção. Instituto Federal do Norte de Minas</p><p>Gerais/Rede e-Tec Brasil, Ouro Preto: 2013.</p>