Entendendo o Vidro

Alguns pontos importantes sobre o vidro

Química do Vidro

O principal componente do vidro é a Sílica (SiO₂). A mistura de areia com os demais componentes do vidro é dirigida até o forno de fusão com temperatura de até 1.700ºC e, nesse estágio, sua consistência é igual a caramelo. A forma básica da sílica tem o formato de uma pirâmide, com silicone no centro ligado simetricamente a quatro átomos de oxigênio nas suas pontas: tem a fórmula química SiO₄ e tem carga negativa.

Resfriando-se rapidamente a sílica derretida, uma organização randomica do tetraedro é formada, ligada pelas pontas, originando um material amorfo conhecido como sílica vítrea.

Por razões práticas e econômicas, o ponto de derretimento e a viscosidade elevados do silicone são reduzidos adicionando o óxido do sodium (um fluxo) na forma de um carbonato e os átomos do sódio-oxigênio incorporam a rede do silicone-oxigênio, de acordo com seus estados de valência. Estes átomos são conhecidos como formadores da rede.

Outros constituintes principais do vidro liso: O cálcio e o magnésio incorporam a estrutura da rede como modificadores da rede e a ação destes modificadores é fazer as estruturas mais complexas de modo que quando os componentes são derretidos juntos, no processo de resfriamento, seja mais difícil para os átomos se arranjar em configurações apropriadas para que a cristalização ocorra. No processo de produção de vidro, a taxa resfriamento é arranjada conforme a viscosidade aumenta e a mobilidade dos átomos é impedida, evitando assim que a cristalização ocorra.

Processo de Produção

No coração da indústria mundial de vidro está o processo float. Inventado por Sir Alastair Pilkington em 1952, produz vidro incolor, colorido e metalizado para edifícios e incolor e colorido para automóveis.

O processo, que originalmente produzia somente vidros com espessura de 6mm, produz atualmente vidros que variam entre 0,4 e 25mm. As matérias-primas são misturadas com precisão e fundidas no forno. O vidro fundido, a aproximadamente 1000ºC, é continuamente derramado num tanque de estanho liquefeito, quimicamente controlado. Ele flutua no estanho, espalhando-se uniformemente.

A espessura é controlada pela velocidade da chapa de vidro que se solidifica à medida que continua avançando. Após o recozimento (resfriamento controlado), o processo termina com o vidro apresentando superfícies polidas e paralelas.

Há cerca de 260 plantas de vidro float em operação em todo o mundo com capacidade de produzir 800.000 toneladas de vidro em uma semana. A Pilkington opera 25 plantas e tem participação em outras dez.

Uma planta de float que opera sem parar por 11 a 15 anos faz aproximadamente 6000 quilometros  de vidro por ano com espessuras de 0.4mm a 25mm.

Luz e Calor

O espectro eletromagnético é a principal fonte de energia provedora de luz e calor.

Todos os corpos, incluindo o vidro, emitem e absorvem energia na forma de ondas eletromagnéticas.

A superfície do sol emite ondas eletromagnéticas. Uma banda entre 380 nm e 780 nm do espectro solar é recebido pela superfície da terra e é visível. Essa banda fica entre o Ultravioleta e o Infravermelho.

O espectro abaixo de 380 nm (ultraviolet) é invisível. Uma combinação dos tamanhos das ondas visíveis do espectro nos dá a cor branca e cada tamanho de onda é associado a uma cor.

A principal área para o vidro é a banda entre os raios Ultravioleta e o Infravermelho, que representam a luz do dia ou a luz visível.

A energia pode existir em diversas formas como calor, luz, química, núclear, mecânica e elétrica, que podem ser transformadas de um tipo para outro. As duas formas importantes de energia que influenciam o vidro são:

Calor

Radiação infravermelha é uma parte da radiação eletromagnética cujo comprimento de onda é maior que o da luz visível ao olho do ser humano, porém menor que o das microondas, consequentemente, tem menor frequência que a da luz visível e maior que a das microondas. O vermelho é a cor de comprimento de onda mais larga da luz visível, compreendida entre 700 nanometros e um milímetro.

Os infravermelhos estão associados ao calor porque os corpos na temperatura normal emitem radiação térmica no campo dos infravermelhos.

No espectro eletromagnético, encontra-se entre a luz visível e as microondas. A luz infravermelha tem uma variação de tamanho de ondas que vai do vermelho ao violeta.

Conforme indicado no diagrama abaixo, apenas uma pequena faixa entre 380 nm e 780 nm do espectro solar recebida pela superfície da terra é visível aos olhos.

Quando as ondas infravermelhas atingem a superfície do vidro elas sofrem reflexão, transmissão ou absorção.

Reflexão

Reflexão solar mede a capacidade da superfície de um material refletir a luz do sol (incluindo as ondas de luz visível, infravermelho e ultravioleta)  em uma escala de 0 a 1. Um valor 0.0 indica que a superfície absorve toda a radiação solar e um valor de 1.0 indica total reflexão.

Transmissão

A transparência do vidro permite a passagem dos raios solares que aquecem o ambiente. Esta transmissão é medida através do fator solar do vidro.

Quando a radiação incide sobre um vidro, uma parte da mesma é refletida para o exterior, outra parte passa diretamente para o interior e o restante é absorvido na massa do vidro da qual, em média, dois terços são irradiados para o exterior e o terço restante é irradiado para o interior. Essa transmissão de calor varia de acordo com a espessura, a cor e a metalização do vidro.

Emissividade

É a capacidade de uma superfície absorver ou emitir radiação eletromagnética. O vidro tem emissividade alta por natureza. No entanto quando uma camada baixo-emissiva (vidro Low-E) é aplicada,

a superfície do vidro não absorve a energia, mas sim a reflete de volta para o ambiente, melhorando assim o valor U da área envidraçada.

Transmissão do calor solar total

É o total de calor que passa pelo vidro. Esse total é determinado pelo coeficiente de sombreamento.

Absorção

Toda energia absorvida produz calor (em circunstâncias especiais algumas ondas se tornam fluorescentes) . O calor transita entre altas e baixas temperaturas.  Porém, o calor produzido pela absorção aumenta a temperatura do material que pode ser conduzido através do material ou dissipado a partir da sua superfície.

O tipo da metalização aplicada ao vidro influencia em todos os fatores. Uma excelente gama de produtos para controle solar está disponível para consulta, tendo sido desenvolvida para se adequar as necessidades de reflexão, transmissão e absorção requeridas em cada projeto.

Luz

Espectro visível (ou espectro óptico) é a porção do espectro eletromagnético cuja radiação pode ser captada pela vista humana. Identifica-se esta radiação como sendo a luz visível, ou simplesmente luz. Esta faixa do espectro situa-se entre a  radiação infrevermelha e a ultravioleta. Para cada frequência da luz visível é associada uma cor.

A luz do dia (luz visível) está relacionada com uma área do espectro eletromagnético com ondas entre 380 nm a 780 nm.

Modificações da Luz pelo Vidro

O vidro é um material que permite a transmissão da luz. A quantidade de luz transmitida pode ser modificada pela reflexão e pela absorção.

Reflexão – ocorre quando a superfície do material reflete a luz incidente. Reflexão expressa a fração de radiação incidente refletida pelo vidro. Consiste no retorno da energia incidente em direção à região de onde ela é oriunda, após entrar em contato com uma superfície refletora.

Absorção – expressa a fração de radiação incidente absorvida. É a parte da luz que é “perdida” na massa do vidro.  É a parcela de energia que persiste no vidro após incidir sobre ele.

Transmissão – é a fração da radiação transmitida diretamente através do vidro. É a quantidade de luz remanescente após a reflexão e a absorção. A luz transmitida pode ser modificada pela difusão, refração e coloração.

Difusão – ocorre quando o raio de luz transmitido é distribuido em diversas direções, ou na superfície do vidro ou por reflexão irregular  de partículas.

Refração – quando a luz passa por um material e entra em outro com um índice de refração diferente, a velocidade da luz muda, o que causa alteração no raio de luz.

Coloração – tipos de vidro com características especiais de transmissão de luz e transmissão solar são invariavelmente coloridos, algumas vezes resultados de mudanças realizadas na composição do vidro – coloridos na massa – e algumas vezes pela aplicação de uma camada em sua superfície.

Reflexão Difusa e Linear

Em física o fenômeno da reflexão consiste na mudança da direção de propagação da energia. Consiste no retorno da energia incidente em direção à região de onde ela é oriunda, após entrar em contato com uma superfície refletora.

A energia pode tanto estar manifestada na forma de ondas como transmitida através de partículas. Por isso, a reflexão é um fenômeno que pode se dar por um caráter eletromagnético, óptico ou sonoro.

Reflexão Linear – se a superfície do material for microscopicamente lisa, como o vidro float, os raios incidentes e refletidos farão o mesmo ângulo que a normal, produzindo a reflexão linear.

– A normal é a semi-reta que se origina a partir da superfície refletora, situando-se perpendicularmente a esta

– Ângulo de incidência é o ângulo que a direção de deslocamento da energia faz com a normal

– Ângulo de reflexão é o ângulo que a direção que a energia que é refletida faz com a normal

Reflexão Difusa – se o material tiver a superfície “áspera”, que não seja microscopicamente lisa, a reflexão difusa poderá ocorrer. Cada raio da luz que cai em uma partícula pequena da superfície obedecerá a lei básica da reflexão mas como as partículas são orientadas aleatoriamente, as reflexões são distribuídas aleatoriamente. Uma superfície refletiva difusa perfeita deveria, na prática, refletir a luz igualmente em todas as direções.

Funções do Vidro

Funções Mecânicas

O vidro pode ser usado por sua força mecânica nas mais diversas de situações. Na arquitetura pode ser projetado suportar as diversas cargas que as variações do tempo podem exigir dele.

Não se pode dizer que o vidro nunca quebrará, mas a probabilidade de quebra pode ser minimizada.

O vidro pode também ser projetado de modo que, ao se quebrar, os resultados não sejam necessariamente catastróficos.

Além de resistir às cargas do vento, o vidro pode ser usado como piso, telhado ou uma barreira proteger pessoas ou objetos.  Pode ser projetado para aumentar a proteção dos usuários de um edifício, para garantir a segurança ou agir como estrutura.

As propriedades e as aplicações para o vidro são detalhadas nas seguintes seções:

– Ataques manuais

Vidros utilizados quando há necessidade de segurança ou proteção. O termo “segurança” é aplicado onde existe a necessidade de resistência a ataques deliberados. O termo “proteção” é aplicado para envidraçamentos que reduzem o risco de acidentes.

Categorizamos o vidro em segurança pessoal e segurança do patrimônio. Segurança pessoal é quando proteção é necessária contra dano acidental e segurança do patrimônio é a proteção contra dano intencional.

Para ataque manual geralmente sugerimos a aplicação do vidro laminado. Enquanto o vidro temperado é resistente ele pode ser quebrado por quem entende do material com uma certa facilidade. O outro problema com o vidro temperado é que uma vez quebrado ele cai deixando um vão desprotegido. O vidro laminado pode ser projetado para suportar um nível variado de ataque através da mistura de espessuras de vidro para gerar força e a quantidade de camadas que unem as placas de vidro a fim de melhorar a resistência à penetração. Mesmo quando quebrado o vidro laminado pode ainda oferecer proteção retardando o agente agressor. A combinação de vidro temperado e laminado é geralmente sugerida para obter o melhor das duas opções. A realidade pode ser um vidro que perde rapidamente sua integridade quando ambas as placas são quebradas. A falta de suporte oferecida pelo vidro temperado quebrado pode permitir que o vidro dobre e seja removido de sua ferragem.

A variedade de aplicações de ataque manual é bem ampla. Vitrines de joalherias e telas em áreas de recepção vulneráveis são locais que geralmente requerem proteção maior e mais abrangente do que a oferecida por um vidro resistente a impacto.

Por muitos anos as combinações de vidro e vidro /plástico foram usadas em telas resistentes à balas.  Como telas à prova de bandidos armados, toda a estrutura tem que suportar o ataque.  Diversas camadas de vidro e de película permitem ao vidro absorver a energia do projétil e proteger a área requerida.  O vidro é testado sob os piores cenários e assume que o marginal tem por objetivo ficar próximo ao vidro e agrupar os golpes em um padrão fixo.  No projeto a habilidade de parar a bala é mais fácil do que controlar as outras questões envolvidas.  Espera-se que o vidro quando atingido quebre-se e se curve.  O curvamento pode fazer com que partículas de vidro caiam da parte traseira da folha.

– Carga de Vento

O projeto da carga do vento é derivada da velocidade básica do vento e fatores que afetam o modo como o vento transmite a carga para a construção. A carga pode ser pressão do vento ou mais comumente sucção. A altura e o formato da construção mudarão as cargas assim como a localização. Localizações costeiras e locais longe de cidade sofrem maiores cargas do que centros urbanos.  O tipo de terreno e o posicionamento da construção em um ângulo ou cume pode também alterar o resultado.

A Cebrace Cristal Plano disponibiliza, em seu site, ferramentas de cálculo de pressão de vento específicas para as características regionais do Brasil. Acesso o site www.cebrace.com.br para mais informações.

– Compartimentos de Vidro para Animais

O peso, força, habilidade para usar ferramentas e propensão ao ataque ao vidro devem ser considerados muito além da segurança do animal que ficará ali.

– Durabilidade

A menos que quebrado por cargas excessivas o vidro deve resistir por períodos muito longos de uso.

A durabilidade do vidro pode ser constatada na maioria das cidades com igrejas antigas. A menos que seja quebrado devido a cargas excessivas, o vidro resiste por períodos muito longos. Ele pode ser marcado pelo tempo, mas ainda assim pode ser usado por séculos. Os primeiros fabricantes de vidro tratavam a produção como uma alquimia, porém o vidro moderno é totalmente uniforme e suas propriedades são controladas para oferecer consistência de desempenho em uso. Além da tensão mecânica há apenas alguns poucos fatores que danificam o vidro.

A abrasão pode fazer com que o vidro risque e remova qualquer revestimento aplicado exposto. Areia carregada pelo vento pode ser um fenômeno natural, mas raramente ela causa danos maiores. A maioria dos exemplos de vidro arquitetônico danificado é causada pelo efeito do manuseio, até e incluindo o caixilho e a partir daí o conseqüente uso.  A menos que as superfícies do vidro sejam protegidas a limpeza final pode revelar depósitos de produtos de cimento e de gesso. A tentativa de remover os produtos com espátulas ou resíduos de areia nos panos de limpeza pode causar abrasão.

O ataque químico também não é um evento natural comum. Água potável limpa não representa uma ameaça ao vidro, porém chuva ácida pode ter efeito em longo prazo. O vidro tem boa resistência à maioria dos ácidos com pouco tempo de exposição. Produtos alcalinos podem atacar a composição química da superfície do vidro. Alcalinos são encontrados em cimento e, portanto, a contaminação do vidro durante a construção pode levar a danos a menos que imediatamente removidos. A água que escorre de uma nova parede de tijolos ou de concreto sobre o vidro também pode conter produtos químicos alcalinos suficientes para causar o ataque manifestado pelo líquido na superfície do vidro.

As marcas de furos no vidro podem ser causadas por respingo de solda de ferramentas usadas nas obras de construção. As partículas quentes se fundem com a superfície do vidro ou caem deixando um furo. Vidro antigo, por exemplo, uma produção de volume pré-moderna pode mostrar sinais de marcas de furos devido aos anos de exposição à água. Os elementos químicos que formam o vidro têm que atingir um equilíbrio entre as propriedades requeridas do produto – resistência ao ataque químico, força, temperatura de derretimento e dureza (viabilidade de trabalho).

Na seção sobre força do vidro discutimos suas propriedades pouco usuais. Em termos de força mecânica a durabilidade pode ser variável. A força teórica do vidro é extremamente alta, porém não podemos identificar a força total. A partir do momento que o vidro é produzido ele é manipulado pelos equipamentos, etc. Isto afeta a superfície do vidro de um modo não visível ao olho nu. Pequenas falhas na superfície permitem que a tensão seja concentrada, portanto sob carga o vidro se partirá a partir de uma imperfeição. A falta de resistência para uma quebra significa que a rachadura pode aumentar até que fique evidente. Em nossos cálculos consideramos o impacto das falhas e projetamos em função da menor força.

Os fatores que afetam a força do vidro e conseqüentemente sua durabilidade são:

Tamanho

Quanto maior a peça de vidro, maior são as chances de encontrar uma falha crítica.

Taxa de carga mecânica

O vidro suporta cargas aplicadas em taxas rápidas melhor do que a mesma carga aplicada sobre um longo período de tempo. Ele sofre corrosão por tensão. Na ponta de uma falha no vidro pode haver uma reação química com a atmosfera. A umidade no ar reage com o sódio tornando a ponta da rachadura mais acentuada. Com a ponta da rachadura mais acentuada a tensão é concentrada aumento o risco de falha. O potencial para corrosão por tensão é relativo ao tempo de exposição à carga. Felizmente, a relação é previsível e calculada usando a constante de corrosão por tensão.

Estado da tensão

Vidro com furos e marcas cria áreas localizadas onde a tensão é maior sob carga. Onde estas características são necessárias no vidro é importante deixar um raio nos cantos para tentar reduzir a concentração de tensão.

Mudanças de temperatura

Qualquer pessoa que tenha mergulhado um vidro em água muito quente pode reconhecer que o vidro não aceita mudanças de temperatura muito bruscas. É impressionante o quanto o vidro pode ser aquecido quando em serviço. Vidro com controle solar com altas taxas de absorção podem ficar aquecidos muito rapidamente quando expostos ao sol. Não é a temperatura absoluta que o vidro atinge que pode criar um problema. Com os modernos materiais de caixilhos e mesmo com alguns antigos, o vidro em suas extremidades pode permanecer durante a noite bem frio comparado ao centro do vidro. O nascer do sol em um ângulo baixo pode aquecer o vidro pelo centro antes que as extremidades acompanhem o aumento de temperatura. Características de projeto como peças que se projetam ou mesmo construções adjacentes podem gerar sombra sobre o vidro aumentando o problema em potencial. O vidro quente tenta expandir ao mesmo tempo em que o vidro frio em torno das extremidades não está se expandido. A tensão criada em torno da extremidade pode fazer com que o vidro trinque. É a diferença de temperatura de uma área para outra que representa o fator crítico. Uma vez que a rachadura comece ela geralmente percorre a superfície da peça porque a tensão inicial foi reduzida. Onde as condições são consideradas não usuais ou onde vidro com controle solar deve ser usado, recomendamos que seja executada uma verificação de segurança térmica para prever o risco de rachadura térmica. Se houver um risco então há diversas soluções que podem reduzir o risco até limites aceitáveis. Por exemplo, vidro temperado termicamente não sofrerá um risco térmico.

Acabamento de superfície e das bordas

A aplicação de acabamentos no vidro altera a superfície e pode mudar a freqüência de ocorrência de falhas críticas. A borda do vidro tem tendência a sofrer danos geralmente de uma forma mais visível e pode levar a concentrações de tensão.

– Força do Vidro

O vidro é transparente, bastante rígido oferecendo muita força porém pode ser frágil também. Em um nível atômico o vidro é uma rede agrupamento de silicone e oxigênio modificada aleatoriamente pelo sódio. A estrutura não é regular o que seria esperado caso fosse líquida. A rede de agrupamento evita que o vidro seja flexível. Os ingredientes do vidro não são transparentes e é o derretimento destes produtos que cria novos agrupamentos. Quando o vidro resfria os ingredientes são presos uns aos outros antes que eles possam voltar a suas estruturas originais.

A noção de que o vidro é um líquido super-resfriado é uma designação incorreta. O vidro durante a manufatura é resfriado até o estado sólido. Para muitos materiais os átomos retornam ao estado original quando resfriados porém para o vidro a transição de retorno é restrita e a nova estrutura é mantida. A rigidez do produto o diferencia de outros materiais. A maioria dos produtos de placa de vidro deformarão quando colocados sob carga. A estrutura permite que os átomos ou moléculas movam-se uns sobre ou outros porém o vidro não. A liberdade em outros materiais pode levar à deformação permanente enquanto que o vidro retorna ao seu formato uma vez que a carga seja removida. As forças aplicadas aos materiais dá origem à tensão que é uma medida das forças internas por unidade de área. Não é de se surpreender que o relacionamento entre tensão e distensão no vidro seja linear devido à sua inabilidade de comportar-se de forma plástica.

Quando o vidro está sob carga ele se curvará e acomodará a tensão até um certo nível e de repente falha uma vez que seu limite seja atingido. A fala pode ser repentina e espetacular. Uma vez que uma trinca seja iniciada há pouco em sua estrutura para impedir sua propagação. Um ponto mais positivo é que por sua estrutura interna não ser móvel o vidro não sofre de fadiga dinâmica. Uma vez que a tensão seja removida o vidro retorna sem modificações causadas ela experiência. Uma placa de vidro em uma janela exposta ao vento durante anos não falha porque está constantemente exposta à tensão pelo vento.

A força do vidro é determinada pela sua colocação sob tensão até que ele quebre. A força da superfície é medida usando um anel e a força da borda por 4 pontos de curvatura. O teste é repetido para derivar uma distribuição para a força de quebra. Mesmo com o vidro removido da mesma placa não se pode assumir que ele quebrará com exatamente a mesma carga. A distribuição do alcance dos resultados do teste é expressa pelo módulo Weibull. A partir dele sabemos como previsível a força do vidro é e o quão forte a amostra mais fraca foi. Temos então dados para as propriedades do vidro que usamos para comparar a tensão e o desvio para uma determinada carga.

Há processos que aumentam a força do vidro. A têmpera do vidro o leva a uma temperatura onde ele se torna flexível novamente  e então ele é resfriado de modo uniforme e rápido. A superfície externa é resfriada mais rapidamente do que o centro do vidro. Devido ao centro do vidro tentar contrair-se e a superfície externa já estar resfriada ela é comprimida ao mesmo tempo em que o centro está sob tensão. A compressão na superfície está unindo o vidro portanto qualquer falha é fechada ao invés de ficarem expostas. Somente quando a força de compressão é superada que o vidro falhará. A energia armazenada no vidro é liberada e o vidro quebra-se na forma característica do vidro temperado. O vidro temperado é previsto para ser 5 vezes mais forte que o vidro recozido de mesma espessura.

– Resistência a Água

Há diversas aplicações para o vidro no contato com água e cada uma delas deve ser cuidadosamente especificada.  Ao contrário de a maioria das aplicações arquitetônicas, a carga exercida pela água ao vidro é constante mas não uniforme.  Quanto maior a altura da água com relação ao vidro maior a pressão.  A capacidade do vidro de suportar uma força constante é mais baixa do que aquela para estresses variados.  O stress do projeto é ajustado uniformemente para permitir as forças diferentes às quais o vidro deve resistir. Há diversos fatores que necessitam ser considerados ao selecionar o vidro. Nem todos os líquidos mandam a mesma densidade mas os projetos os mais comuns envolvem a água fresca.

Usualmente calculamos a espessura de vidro baseada na carga aplicada pelo líquido mas as permissões adicionais podem necessitar cálculos específicos.  Em alguns projetos o vidro é parcialmente submergido ou exposto somente quando o tanque é esvaziado.

O vidro que é submergido parcialmente pode tornar-se sujeito ao stress térmico se o sol puder aquecer a parte exposta enquanto parte submersa mantem-se fria. O vidro temperado laminado pode ser a solução técnica para essas aplicações. O sistema utilizado para sustentação do vidro é fator crítico. Para volumes pequenos o vidro recozido monolítico pode ser utilizado mas, para projetos da escala maior, é necessária a utilização de vidros laminados ou laminados temperados.

Aplicações para o vidro:

– Aquários

– Piscinas

– Janelas para observação

– Tanques de exibição

– Segurança

O vidro é uma forma cozida, emoldurada e ao ser tocado não é uma ameaça imediata, porém quando quebrado as longas lascas tornam-se dispositivos de corte efetivos com bordas afiadas e ganham impulso. Felizmente, o vidro pode ser modificado para mudar estas propriedades e reduzir o risco de ferimento significativamente. Há normas e códigos de prática que estabelecem onde o vidro resistente ao impacto deve ser usado, porém a lista de locais não é muito grande. Qualquer local onde há o risco de contato humano deve ser avaliado quanto a risco em potencial da quebra do vidro.

Geralmente o vidro é considerado um risco em áreas de caixilho de baixo nível e em e próximo a portas. Os locais de risco são as áreas onde dano acidental pode fazer com que o vidro quebre. Outra área de risco é onde o vidro pode ser carregado até um alto nível devido à pressão aplicado por corpos como no caso de pisos de vidro e barreiras. Em locais com piso e barreira de vidro o contato com o vidro será previsto e não acidental. Uma outra área de interesse é o caixilho muito alto onde a falha de integridade do vidro pode ter conseqüências gravíssimas a menos que ele seja modificado. O vidro usado em móveis deve também atender os requisitos de segurança para mesas, gabinetes, prateleiras e portas de vidro de guarda-roupas, etc.

O vidro mais freqüentemente usado para melhorar a segurança pessoal é o vidro temperado e laminado. Raramente sugerimos a combinação de vidro temperado e laminado porque ele pode apresentar as características, mas fracas de cada vidro.

O vidro temperado atinge sua resistência a impacto pelo aumento de sua força em um fator de até cinco vezes e quando ele se quebra ele cai em pequenos pedaços relativamente inofensivos.

O vidro laminado não é mais forte do que o vidro recozido como qual é formado, porém as camadas coladas unem as placas. As placas coladas resistem à penetração e mesmo quebradas continuam unidas reduzindo o risco de ferimento.

– Stress Térmico

O Stress Térmico é criado quando uma área de uma placa de vidro fica mais quente que uma área adjacente. Se o stress for muito grande o vidro trincará. O nível de stress no qual o vidro quebra é regido por diversos fatores. O vidro temperado é muito flexível e não tende a falhar devido ao stress térmico.

O vidro laminado e o vidro recozido comportam-se de forma semelhante.

Os vidros mais grossos são menos tolerantes. O vidro que contém fios é mais vulnerável. A qualidade da borda do vidro pode interferir. Vidro com bordas danificadas aceitará menos tensão do que o vidro com um corte total.

Uma boa borda de corte é o melhor acabamento juntamente com bordas totalmente lapidadas. Bordas brutas e bordas elevadas podem não ser tão boas. Uma borda bruta ou elevada é uma série de pequenos defeitos em torno do vidro. O efeito disto é colocar todos os defeitos em um nível médio e pode apenas, no melhor caso, ser previsível do que o vidro esteja com mais danos aleatórios.

A diferença de temperatura de um local pode ser calculada e a quebra devido a motivos térmicos eliminada. Para avaliar o risco térmico precisamos saber as seguintes informações:

– Localização do edifício

– Orientação

– Tipo de vidro usado incluindo detalhes de unidades de vidro de isolamento

– Tamanho do edifício e peças que se projetam se houver

– Tamanho da barra vertical da janela e coberturas de viga se houver

– Detalhes de qualquer persiana/ripa interna ou externa

– Detalhes de qualquer reforço, ex. onde um painel compensa um nível de um piso ou do teto atrás do vidro que ar quente fique preso e retorne ao vidro.

– O material da estrutura incluindo barreiras térmicas e cor da estrutura.

– O tamanho da janela e se ela se abre. Ex. muda o ângulo com relação ao sol.

– Detalhes dos sistemas de aquecimento interno.

– Quaisquer outros detalhes como outros edifícios ou árvores que fazem sombra sobre o vidro.

Durante o ano o sol muda sua trajetória no céu. Se o vidro em uma construção estiver sujeito à tensão térmica extrema espera-se que haja problemas no primeiro ano de uso. Os períodos mais desafiadores são primavera e outono quando os ângulos do sol são baixos e as noites são frias. Em meados do verão as bordas do vidro serão mais quentes de qualquer forma e a trajetória do sol é mais diretamente alta colocando menos aquecimento direto no vidro.

O vidro com controle solar pode refletir energia ou absorvê-la para novamente irradiar o calor para fora. Pela sua natureza ele fica mais quente que o vidro incolor e que o vidro que é projetado para eficiência térmica independente como o Pilkington K Glass™ e o Pilkington Optitherm SN™. Recomendamos sempre uma verificação de segurança térmica no vidro de controle solar e construções com vidro grosso incluindo vidro resistente ao Fogo.

Em muitos casos onde há a suspeita de quebra térmica as características da construção mudaram de alguma forma. Escolas têm uma tendência a colar pôsteres com os trabalhos das crianças no vidro. Escritórios podem agregar persianas onde elas não haviam sido previstas ou colocar filmes para controle solar ou resistência à bala foram agregados após o projeto. A maioria das instalações de vidro estão bem dentro da tolerância de operação mas em alguns casos o as mudanças inesperadas podem colocar tensão além dos limites.

Controle de Energia

Introdução

Há uma grande variedade de produtos diferentes na linha de Gerenciamento de Energia. Estes produtos geralmente são usados para cotrolar a energia, seja em residências ou em grandes edifícios industriais e comerciais. Eles trabalham com base na redução de custos de aquecimento nas construções ou na redução da carga de resfriamento em plantas com ar condicionado em climas mais quentes.

Coeficiente de Sombreamento

O coeficiente total de sombreamento é uma medida da quantidade total de calor que passa pelo vidro(conhecido como a transmissão total de calor solar) comparando-o com um único vidro incolor. O coeficiente de sombreamento (CS) é obtido pela comparação das propriedades de transmissão de calor solar irradiado de qualquer vidro com um vidro plano incolor que tenha uma transmissão de calor solar total de 0,87 (ex. vidro plano incolor de aproximadamente 4 mm de espessura).

O coeficiente de sombreamento (CS) pode ser separado em componentes de comprimento de ondas longas e de ondas curtas, cujos valores são obtidos exatamente do mesmo modo, comparando com a mesma propriedade do vidro plano incolor de 4 mm.

– O coeficiente de sombreamento de comprimento de onda curta (CSCOC, em inglês SWSC) é a transmissão de calor solar direta dividida por 0,87.

– O coeficiente de sombreamento de comprimento de onda longa (CSCOL, em inglês LWSC) é a fração de absorção liberada para a área interna, novamente divida por 0,87.

Metalizações

Devido à mudança da composição básica em um tanque de vidro para produzir grupos de produtos de vidro colorido ser uma operação demorada e de grande escala, as propriedades modificadas são produzidas a partir de vidro incolor básico por revestimentos de superfície aplicadas durante a manufatura em linha ou subseqüentemente fora da linha.

METALIZAÇÃO FORA DA LINHA (OFF LINE)

Revestimentos fora da linha são aquelas aplicadas a placas individuais de vidro uma vez que ele tenha sido produzido e cortado. A aplicação de revestimentos, pelo mergulho das placas em soluções químicas, secagem e queima, ou pela evaporação de metais nas superfícies do vidro sob condições de vácuo, é conhecida há muitos anos, mas na última década a aplicação pela tecnologia à vácuo chamada sputtering, com bombardeamento de partículas de materiais, está à frente. Este processo é capaz de oferecer uma ampla variedade de revestimentos de diferentes propriedades de cores, refletivas e térmicas.
No bombardeamento planar-magnetron, o material a ser bombardeado é feito de cátodo de um circuito elétrico a 500 v

O gás argônio é introduzido em uma câmara de vácuo e uma descarga rubra (plasma) ocorre. Os elétrons são removidos do argônio e deixam íons positivamente carregados. Estes íons são atraídos e atingem o cátodo alvo. Eles têm um impulso muito forte e ejetam átomos de material catódico que condensa novamente no vidro sob ele. O ajuste fino permite que revestimentos uniformes sejam colocados em grandes substratos. Placas de 3000 x 2000 mm podem ser bombardeadas em uma taxa de uma a cada 60 segundos aproximadamente. Praticamente qualquer metal não magnético ou liga pode ser bombardeado. Se o argônio estiver na câmara, o resultado é um revestimento metálico; se oxigênio ou nitrogênio estiver presente, o resultado é um óxido ou nitrido. Um grande número de revestimentos projetados está disponível. A transmissão leve depende da natureza e da espessura do revestimento. A cor depende do material da espessura do revestimento e da configuração. A linha de produto está em desenvolvimento constante.

METALIZAÇÃO NA LINHA (ON LINE)

As modificações na linha são feitas enquanto o vidro está quente e ainda no lehr. Elas podem ainda ser consideradas como produtos básicos e limitações de tamanho e de tolerância são semelhantes as do vidro plano incolor.

REVESTIMENTOS DIELÉTRICOS

A variedade de desempenhos disponíveis para o uso de revestimentos metálicos é limitada devido à espessura do revestimento que tem que ser aplicado. O uso de revestimentos dielétricos, que produz efeitos de interferência, permite maior transmissão de luz com aumento da seletividade; a variedade de cores também aumenta.

Não é possível tornar mais resistente ou curvar o vidro com revestimento fora da linha; esse trabalho deve ser feito antes do revestimento. É possível combinar revestimentos e vidros duplos e produtos laminados.

REVESTIMENTOS DICRÓICOS

Eles são compostos de revestimentos de camadas diversas que exibem cores diferentes pela reflexão ou transmissão como uma função do ângulo de visão.

REVESTIMENTO PRATA PARA ESPELHO

O revestimento prata para espelho é um processo químico que deposita um revestimento de metal sobre a superfície do vidro incolor.

Vidros Coloridos

Os vidros coloridos na massa são produzidos com pequenas adições de óxidos de metal à composição do vidro. Estas pequenas adições tingem o vidro de bronze, verde, azul ou cinza mas não afetam as propriedades básicas do vidro exceto pelas mudanças na transmissão de energia solar. A cor é homogênea em toda a espessura.

A maioria dos produtos de vidro plano contém pequenas quantidades de óxido de ferro que produz um tom cinza geralmente percebido apenas quando a placa de vidro é vista pela borda. Óxido de ferro adicional é introduzido para produzir o tom verde, óxido de cobalto para o tom cinza e óxido de selênio para o tom bronze. Para produzir o tom azul, óxido de cobalto adicional é agregado à composição do vidro plano. Estes produtos geram cores fracas pela transmissão de luz. Eles não produzem reflexão colorida alta ou significativa. Geralmente sua característica externa visual principal é a transmissão mais baixa de luz. Produtos de vidros com camadas de metalização com alta reflexão de luz podem exibir cores externas mais fortes do que as do vidro colorido. A luz transmitida através do vidro, de dentro do edifício, diminui o efeito percebido destas cores externas refletidas do vidro refletivo. De forma contrária, essa luz aumenta a transmissão de cor percebida. Uma vez que a maioria dos produtos de vidro refletivo também exibe cor por transmissão, a luz colorida transmitida de dentro do edifício também será vista externamente em conjunto com as cores refletidas produzindo aparências de cores complexas.

O Vidro e o Meio Ambiente

– Emissões

Emissões de dióxido de carbono surgem diretamente do processo de manufatura de vidro e indiretamente da geração de eletricidade usada no processo. Durante a manufatura do vidro, as emissões ocorrem como um resultado da decomposição de matéria-prima e pela queima de combustíveis.

As emissões de dióxido de carbono podem ser comunicadas de duas formas, refletindo variações na política em diferentes paises. A primeira inclui o dióxido de carbono emitido pelo processo de manufatura do vidro e pela geração de eletricidade usada no processo. Este método, usado nesta revisão, indica emissões de dióxido de carbono de 4.2 milhões de toneladas em 2005, um aumento de 6,4 por cento no último ano.

O segundo método exclui dióxido de carbono emitido durante a geração de eletricidade. Emissões medidas deste modo representam 3.1 milhões de toneladas em 2005, um aumento de 5,4 por cento.

Estes aumentos em dióxido de carbono em 2005 foram menos do que teria sido esperado dos nove por cento de aumento na produção, como um resultado de um uso geral mais eficiente do combustível. Isto independente do aumento do uso de óleo combustível pesado, que é uma fonte maior de dióxido de carbono do que gás natural. Como conseqüência, CO2 por tonelada de vidro produzido caiu cerca de seis por cento em 2005.

Para o resultado apresentado, as emissões provenientes da decomposição de matéria-prima somente podem ser reduzidas através do aumento da proporção de vidro reciclado usado no lugar de matéria-prima. Freqüentemente, a reciclagem é limitada pela disponibilidade de vidro reciclável de qualidade aceitável.

O aumento na queima de óleo causou também o aumento em poluentes do ar, principalmente dióxido de enxofre. Um progresso maior foi feito na redução dos níveis de refugo e no aumento do nível de reciclagem. Em Tampere, na Finlândia, a produção de refugo classificada foi reduzida em 80 por cento e fábricas menores também contribuíram, como a Örja, Suécia, onde o número de produtos químicos usados foi reduzido em 20 por cento.

(Dados do Grupo Pilkington no mundo)

– Reciclagem do Vidro

Vidro reciclado – ou vidro refugado – pode geralmente ser um substituto técnico para a mistura de matéria-prima virgem (“o lote”) usado na fabricação do vidro e pode, portanto, substituir a sílica/areia de vidro até um certo limite.

Benefícios do Vidro Reciclado

O uso do vidro reciclado pode resultar em benefícios privados e públicos ou em economia de custo.

Pela redução das temperaturas de derretimento de lote, cada aumento de 10 por cento no uso de vidro reciclado permite economias de cerca de 2,5 por cento da energia total nos fornos. De forma alternativa, quando o vidro reciclado é adicionado ao lote, a carga do forno aumenta em cerca de 10 a 15 por cento. Os benefícios são portanto um aumento na eficiência do forno ou um aumento na capacidade geral de produção.

Os benefícios públicos surgem na forma de redução de emissões de dióxido de carbono, provocado por:

(a) redução no consumo de combustível; e

(b) uso reduzido de cinza de soda, calcário e dolomita, que são todos carbonatos que liberam dióxido de carbono quando derretidos. A reciclagem reduz também a quantidade de refugo sólido em aterros e geralmente reduz o uso de recursos naturais, incluindo areia.

Cada tonelada de vidro reciclado usado, por exemplo, economiza cerca de 1,2 toneladas de matéria-prima no lote. Considerando-se que sílica/areia de vidro representa 60 por cento da matéria-prima do lote, cada tonelada de vidro reciclado partido substitui cerca de 0,72 toneladas de areia.

Fonte: Grupo Pilkington